镀锌工艺污染防治设施效果分析

王 威

（滁州市水和土壤污染防治管理中心（市固体废弃物管理中心），安徽 滁州 239000）

1 工艺分析

本文以滁州市一家机械加企业为研究对象。该企业主要为卡特彼勒、日立等世界知名的工程机械制造商生产各种工程机械配套件，主要产品包括各种结构件、覆盖件、冲压件，并涉及冲压、焊接、脱脂、酸洗、电镀锌、电镀铬以及钝化等生产工艺。本文只从电镀锌、钝化角度分析了该企业污染防治设施的可行性。

1.1 电镀锌工艺

加工件首先要进行除油，是采用烧碱（氢氧化钠）溶液进行除油[1]，除油槽内的氢氧化钠浓度为40 g/L，以去除表面粘附的油脂，然后用自来水清洗，采用三级水洗，逆流水洗（第二级水洗水溢流至第一级清洗槽），时间分别为60 s、30 s、30 s，除油槽液每个月更换一次。接着，进入酸洗工序，清洗后的加工件采用浓度为22%盐酸溶液进行除锈，常温操作，金属表面的铁锈（铁的氧化物）和盐酸发生反应，时间为60 s，生成铁的氯化物溶解在溶液中，然后用自来水清洗，采用三级水洗，逆流水洗。酸洗液每三个月更换一次[2]。

处理后的加工件再进入电镀槽进行电镀锌操作，将加工件设置在阴极，镀件金属（锌板）设置在阳极，在通入电流后发生如下反应：

本项目采用氯化镀锌工艺（无氰），在常温下进行，镀层厚度为20 μm，电镀液浓度为60 g/L氯化锌、200 g/L氯化钾、30 g/L硼酸、15 g/L光亮剂，电流密度为3～4 A/dm2。电镀槽液每半年更换一次。

1.2 钝化工艺

电镀完成后的加工件用自来水清洗，清洗后进入钝化工艺。本项目采用氯化铬钝化工艺，钝化液由50 g/l氯化铬、100 g/l硝酸钠、3 g/l硝酸钴、31.2 g/l丙二酸组成。钝化后的加工件进行水洗，晾干后得到产品。钝化液每半年更换一次。

2 污染源分析

2.1 废气

本项目废气污染物主要来自以下几个方面：机械加工焊接烟尘；前处理线天然气加热锅炉以及烘干产生的天然气燃烧废气；镀锌线酸洗废气。本文只对镀锌酸洗废气进行了分析，具体情况详见表1。

表1 镀锌酸洗废气有组织废气排放情况

2.2 废水

本项目废水分为生产废水和生活废水。其中，生产废水有以下几个来源：前处理废水、电泳废水、喷漆废水、镀锌废水和清下水。本文主要从前处理废水和镀锌废水两个方面来分析，具体情况详见表2。

表2 前处理废水和镀锌废水排放情况

2.3 固废

本项目固体废物分为一般工业固废和危险废物。主要有以下几个来源：金属边角料、废乳化液、酸洗废液、镀锌废液，以及废气治理产生的废活性炭和废水处理产生的污泥。本文主要从镀锌废液，以及槽渣和污水处理污泥两个方面进行分析，具体情况详见表3。

表3 镀锌工艺固废产生情况表

3 拟采取的污染防治措施

3.1 废气污染防治措施

本项目前处理酸洗和电镀锌生产线废气挥发的盐酸经收集后，再经过碱液喷淋塔，最后通过15 m高排气筒达标排放。

3.2 废水污染防治措施

本项目排水采用“雨污分流”制，对废水进行分类收集处理，分质处理。其中，含锌废水单独预处理，而磷化废水进入酸洗槽先除锌再除磷、所有槽液预处理后方可进入处理设施，所有废水预处理后进入综合废水处理设施处理，在达到二级标准后排放。全厂废水排入泄洪渠，最终排入清流河。

3.3 固废污染防治措施

本项目产生的各类固体废物按照种类、处置方式等分类收集、暂存、处置，实现了资源化、无害化处置。并建设了专用的危险废物贮存库，其位于污水处理站一侧的一个相对独立的封闭区域，且设置了危废警示标识，有“三防”措施（防风，防扬散，防雨），地面有防渗措施，四周设置裙脚和导流沟；库内有防泄漏的收集井，不同种类的危废分区贮存，有明显隔离物。其中，镀锌废液为液态采取桶装方式暂存，槽渣和污水处理污泥均为半固态，在收集井旁边采用袋装方式暂存。

4 污染防治措施可行性分析

4.1 酸洗废气防治措施可行性分析

前处理酸洗工段采用22%盐酸对工件进行清洗，而电镀锌工段也采用22%盐酸进行清洗，以去除表面的铁锈。同时，设置了集气装置，将酸洗废气收集后集中排放。本项目使用的酸洗溶液盐酸浓度较低，挥发性较小，根据工程分析计算结果，前处理酸洗废气中氯化氢排放浓度为14 mg/m3，排放速率为0.088 kg/h，满足《大气污染物综合排放标准》（GB 16297-1996）表2中二级标准要求；电镀锌酸洗废气中氯化氢排放浓度为14 mg/m3，满足《电镀污染物排放标准》（GB 21900-2008）中新建企业大气污染物排放限值的要求，最后，经过碱液喷淋塔并分别通过15 m高排气筒达标排放[3]。

4.2 废水防治措施可行性分析

4.2.1 含锌、含磷废水处理

（1）磷化废水、电镀锌清洗废水、电镀锌槽废液、磷化槽废液（槽液首先在预处理罐中投加石灰预处理，上清液进入集水池）一起进入集水池，首先，进入加药沉淀池进行除锌，投加碱液后，发生如下反应：Zn2++2OH-→Zn（OH）2；然后，再投加PAC（聚合氯化铝，混凝剂）、PAM（聚丙烯酰胺，助凝剂）等药剂，使废水进行沉淀、过滤；最后，废水再进入加药沉淀池进行除磷，投加石灰、PAC、PAM等药剂后，发生如下反应：2PO43-+3Ca2+→Ca3（PO4）2，废水进行沉淀、过滤。

（2）上述反应需在碱性条件下进行，但在操作过程中，必须严格控制溶液的pH值，因为锌离子的氢氧化物为两性化合物，如pH值过高，会重新溶解。其中，锌离子的最佳沉淀pH值为10～10.5，而磷酸钙最佳沉淀pH值为10.5～11。因此，加药沉淀池需加装pH值自动控制设备，由pH值自动控制设备控制酸碱的投加设备，以此确保废水的pH值在最佳范围内。然后，投加PAC（聚合氯化铝，混凝剂）和PAM（聚丙烯酰胺，助凝剂）；而混凝后的废水进入沉淀池进行固液分离，沉渣进入污泥池进行压滤固化处理。沉淀池出水进入过滤池，在过滤器前设置管道混合器，根据需要投加部分药剂，使水中残余的污染物进一步反应，再进入过滤器进行过滤，这样才能使废水中的磷酸盐、锌离子得到更有效的处理。

（3）该设备的处理能力为15 m3/d，而处理后废水中的主要污染物，锌和磷的浓度分别在10 mg/L和5 mg/L以下，会与其他生产废水一起进入生产废水处理设备。

4.2.2 生产废水综合处理

其他生产废水和预处理后的磷化废水、电镀锌废水一起进入调节池，并采用混凝沉淀+过滤的工艺对生产废水进行处理，其主要目的是为了进一步去除水中的颗粒状、胶态污染物。

4.2.3 综合废水处理

（1）预处理后的生产废水和生活污水进入调节池后，采用生化处理设施进行处理，综合废水处理阶段的主要目的是去除水中有机污染物。

（2）生化阶段采用接触氧化工序。在接触氧化池中，有机物又被分解成无机物，而无机物被菌种吸收代谢，从而降低了污水中有机物的浓度，使得污水中有机物得到降解。

（3）最后，经过接触氧化的废水出水中会带有一定量老化脱离的微生物颗粒和可沉淀悬浮物，经自流进入沉淀池。二沉池的污泥回流至生化池或排入污泥池。

（4）混凝沉淀池、沉淀池污泥由手动阀控制其自流进入污泥池。污泥通过隔膜泵泵入板框压滤机进行污泥脱水处理，其中，干化污泥袋装后委托有固废处理资质的单位处理，而脱泥废水回流至集水池中再处理。

4.3 固废防治措施可行性分析

（1）镀锌废液，主要是指在电镀锌工序中产生的无法再利用的电镀液，其主要成分为重金属等。虽然，废电镀液中的重金属离子浓度较高，但产生量较小，且可分批少量、分类分质进入厂区污水处理站进行处理，不会对污水处理设施造成负荷冲击，类比项目企业，此类做法是可行的。目前，采用分类分质、分批进入污水处理站进行处置。

（2）危废库符合《危险废物贮存污染控制标准》（GB 18597-2001）中对危险废物贮存的要求；设有符合《环境保护图形标志-固体废物贮存（处置）场》（GB15562.2-2020）的识别标志；有集排水和防渗漏设施，符合消防要求，且堆放过程不混放不相容的危险废物，其中，废物采用密封贮存容器贮存的，贮存容器有明显标志。槽渣和污水处理污泥均为半固态，采用袋装方式暂存在危险废物贮存库，目前，委托安徽超越环保科技股份有限公司进行处置。

（3）镀锌废液及槽渣和污水处理污泥等固废均得到了有效的处理处置，不会对周围环境产生明显影响。

5 结论

在综合处理镀锌工艺污染物质的过程中，主要是利用碱液喷淋进行酸洗废气处理，并通过化学氧化和絮凝沉淀等工艺处理电镀废水，而镀锌废液则采用分类、分质、分批进入污水处理站进行处置，其他危废交由有资质单位进行处置。以上污染物均已满足相关行业污染物的排放标准，从而有效促进了镀锌行业工业企业的可持续发展。