清洁生产论文--电镀行业中清洁生产.doc

电镀行业中的清洁生产The Cleaner Production in Plating Enterprise摘 要电镀行业是污染严重的行业，仅靠末端治理有很大的局限性。清洁生产作为一种全新的环境保护战略，已成为实现可持续发展的关键，是防治电镀污染的根本出路和必由之路。实现清洁生产的途径是多方面的，电镀企业的清洁生产应从原料、能源、工艺、管理等方面考虑，实行综合预防，并且大多数措施为无低费方案。在文中，作者简要的介绍了电镀行业的发展历史、电镀的类型以及电镀特征等内容，着重论述了清洁生产在电镀行业的应用。最后，作者对目前电镀行业清洁生产应用中存在的问题提出了自己的见解，对电镀行业中清洁生产的未来发展进行了展望。关键词： 电镀 清洁生产 环境保护AbstractElectroplating industry causes serious pollution and has obvious limitations if through end-of-pipe pollution treatment only. Cleaner production is a brand-new strategy of environmental protection which has been a key to realize sustainable development.Approach of cleaner production is multifaceted and cleaner production in plating enterprise should consider from materials, energy, technology to management, etc. In this paper, the development history，types and characteristics of electroplating have been introduced and discussed. And the writer mainly researched the application of cleaner production in electroplating industry.Finally, the puzzles and foreground in the application of cleaner production in the electroplating industry have been put forward and the development of cleaner production in the future has been prospected by the author.Key words: Electroplating Cleaner Production Environment Protection目 录摘 要1Abstract2引 言51 绪论72 我国电镀行业的现状92.1 基本工艺流程92.2 主要的电镀废弃物102.3 当前电镀工艺实施清洁生产的潜力103 实现电镀行业清洁生产的措施133.1 改变原料结构133.2 选用清洁能源，节能减排153.3 改革生产工艺163.4 加强生产过程的环境管理163.4.1 科学组织生产调度163.4.2 优化管理环节173.4.3 搞好电镀“三废”的末端治理183.4.4 防止跑、冒、滴、漏等现象发生193.5 搞好清洁生产审计194 前景与展望24致谢25参考文献26引 言电镀包括镀铬、镀锌、镀镍、镀铜、仿金等多个镀种。电镀工艺流程长、用水量大，而且所用化学药剂种类多、用量大，因此在电镀过程中产污环节多。污染物种类多、物料损耗多。电镀行业是通用性强、应用面广、跨行业、跨部门的加工工业行业。电镀排放废水中含有重金属、酸、碱及氰化物等污染物，若得不到妥善处理，将对环境造成严重污染1。长期以来，我国电镀行业存在着高能耗、高污染及粗放经营的特点，电镀业的生存和发展必须走节能、减排及控制污染的清洁生产道路2。目前，国家环保部已确定将电镀、啤酒、造纸三个污染行业作为推行清洁生产审核的试点行业。电镀行业在新的形势和新的高度上被重新关注和审视。清洁生产势在必行。大力推行清洁生产，将是电镀行业文明生产的飞跃，将加速实现电镀生产的经济效益、环境效益和社会效益的统一。1 绪论“清洁生产”一词，1988年首先由美国提出3。我国是在1993年，国家环保总局和国家经贸委联合召开“全国工业污染防治会议”上正式提出的。1994年国务院批准颁布的中国二十一世纪议程将“推动清洁生产”作为我国可持续发展优先实施的重点领域。 在随后的几年，二十一世纪议程对电镀界的影响似乎不大。直到2006年6月，全国人大常委会通过中华人民共和国清洁生产促进法，国家环保总局确定电镀、啤酒、造纸三个行业为清洁生产审计试点行业后，清洁生产对电镀行业的影响才凸现出来。2006年9月，在北京召开的“电镀行业清洁生产研讨会”上，各地电镀协会代表签署了“联合声明”，意味着电镀行业接受和认可清洁生产、加强自律新局面的开始。就生产过程而言，清洁生产包括节约原材料和能源，淘汰有毒原材料并在全部排放物和废物离开生产过程以前减少它的数量和毒性。对产品而言，清洁生产策略旨在减少产品在整个生产周期过程中对人类和环境的影响。清洁生产不包括末端治理技术，如空气污染控制、废水处理、固体废弃物焚烧或填埋，清洁生产通过应用专门技术，改进工艺技术和改变管理态度来实现。清洁生产要求贯彻污染预防原则,从生产设计、能源与原材料选用、工艺技术与设备维护管理等社会生产和服务的各个环节实行全过程控制,从生产源头减少资源的浪费,促进资源的循环利用,控制污染产生,实现经济效益和环境效益的统一。2 我国电镀行业的现状2.1 基本工艺流程4电镀是指为改进金属或非金属表面性能，通过电沉积或非电沉积方法，得到所需金属(或氧化物)覆盖层的一系列工艺过程，如电镀、化学镀、阳极氧化和磷化等。 这种镀覆过程改变了基体原有的属性，扩大了其用途，已成为现代工业产品必不可少的加工过程。不同电镀企业由于镀种、设备、前后处理要求不同，在工艺流程方面略有不同，但电镀主体工艺原理大致相同5。图1是大多电镀企业的基本工艺流程。电镀半成品组装/喷涂等其他后续工艺包装成品冲压电镀粗胚水磨料蜡蒸汽金属材料化工材料水电抛磨图1 电镀企业的基本工艺流程2.2 主要的电镀废弃物6-9实施清洁生产的第一步便是找出废弃物产生的来源，而电镀行业主要废弃物有电镀废水；燃料燃烧废气、电镀及退镀过程中酸雾、碱雾；抛光、打磨、电镀生产过程中噪声；废水处理后电镀污泥、燃料燃烧后残渣及原料包装桶袋、废品等固体废物。其中，电镀废水是其主要污染物10。电镀过程中，电镀废水主要来源于电镀生产中前处理及电镀过程中的清洗废水及电镀废液。不同镀种、设备的工艺稍有差别，产生废水量及末端废水处理工艺亦不同。电镀企业要实现清洁生产，就必须实现不同废水的分类收集、分类处理、统一排放。2.3 当前电镀工艺实施清洁生产的潜力从查阅到的相关文献来看，在我国目前的电镀行业中，实施清洁生产的潜力主要表现在以下四个方面，同时，在这四个方面也更容易取得突破。首先是在前处理工序中11-15。末端治理不属于清洁生产，清洁生产一个很重要的方面就是从源头减少排污可能性以及排污的数量。从相关文献可以看出，在前处理工序，可以采用低温除油和无磷除油剂及剥离型清洗剂，用水基清洗剂代替有机溶剂除油,用超声波清洗技术提高除油工作效率，降低前处理清洗水中的COD值和COD总量等。其次是在镀锌领域16-17。可以采用无氰化物原材料，大力推广酸性氯化钾镀锌工艺，镀后以钼酸盐钝化和三价铬钝化取代传统钝化工艺，开发更廉价、更环保的镀锌方法及镀锌工艺。在镀铬行业中， 一方面要采用含稀土元素添加剂的低质量浓度镀铬工艺；另一方面以合金镀层取代铬层，如锡镍合金、锡-钴合金及非晶态镍。钨合金等，同时要大力开展三价铬镀液镀铬和代铬层的化学镍，磷合金镀层的研究应用。另外，在镀镍工艺中，要努力推广厚铜一薄镍工艺及铜-锡合金代镍工艺，大力降低金属镍的消耗。除此之外，在镀镉时，以锌做为主要成分，开发含少量其它金属形成的合金镀层，如锌-铁合金、锌-镍合金、锌-钴合金以及锌为主要成分的三元合金等。3 实现电镀行业清洁生产的措施在电镀生产时，电镀液的配方和工艺过程中，必须选用环境友好型原材料，加强镀液的维护管理，尽可能采用集中过滤和循环使用，延长镀液的使用寿命18-19。全部生产流程做到少排放或零排放，对必须排放的废水、废气、废渣采用高效能、低费用的净化处理设备，并设法再生利用。3.1 改变原料结构20在电镀生产中，尽可能不用或少用有毒、有害物质为原料，以防止污染的产生。同时，还要注意生产中所使用原料的质量，防止劣质化学品加人工作槽，延长槽液的使用时间，减少排污量。3.1.1 在装饰性电镀中三价铬电镀取代六价铬电镀六价铬镀铬由于拥有极好的抗腐蚀性能，故在装饰性及功能性电镀中广泛使用。但六价铬作为有害污染物，在电镀工业中受到越来越严格的限制，有关法规已经从以往的治理转变为限制使用，美国、日本、欧洲等国家和地区也已经制定出严格的限制使用规定。根据当前的技术水平，要完全取消镀铬是可能的，因此出现了各种低浓度镀铬和二、三价铬镀铬技术。其中三价镀铬由于避免了六价铬污染的问题而引人注目。特别是装饰性三价镀铬的工业化技术已经成熟，在欧洲、美国、日本都已经开始采用。3.1.2 卤代烃清洗剂替代卤代烃清洗剂虽然在清洗过程中具有清洗能力强、不燃烧、干燥快、易蒸馏再生等优点，但在使用中对人、被清洗物和环境会带来许多危害。因此可采用低温除油和无磷除油剂及剥离型清洗剂，用超声波清洗技术，用水基清洗剂代替卤代烃清洗剂除油等。3.1.3 去离子水替代普通自来水采用去离子水，用于溶液配制和清先用去离子水配制溶液已普遍采用，它可避免溶液杂质污染，延长溶液使用寿命。用去离子水清洗镀件，可避免工件产生“斑点”而影响产品质量，同时还可使清洗水返回到镀槽，最终减少废水排放量。从统计分析来看，该方案在北京已通过清洁生产审核的企业已较普遍。部分电镀厂的水耗如图2所示。图2 北京市部分电镀厂水耗3.2 选用清洁能源，节能减排电镀行业是耗能大户，除消耗大量的电能以外，有的工序还需用燃煤锅炉产生的蒸汽加热，燃煤锅炉又是较重的污染源。因此要尽量选用节能技术，如常温磷化、低温发黑、常温除油等不需加热的工艺过程。同时，还要尽可能选择清洁能源加热技术，如红外加热、电热膜加热技术来取代蒸汽加热。部分电镀厂的能耗如图3所示。3.3 改革生产工艺生产过程的技术水平基本上决定了废弃物的产生量和状态，利用有效的技术提高原材料的利用效率，从而减少废弃物的产生。结合技术改造预防污染是实现清洁生产的一条重要途径21。图3 北京市部分电镀厂得能源消耗以下为结合技术改造预防污染的典型例子：(1)局部电镀技术替代整体电镀技术，根据产品的性能要求对需要镀覆的部位进行局部电镀。一方面可以节约电镀材料资源，另一方面可以减少污染及减少污染治理费用。(2)在溶液中添加气雾抑制剂(如酸雾抑制剂、碱雾抑制剂、铬雾抑制剂等)减缓有害气体挥发，减轻废气净化设备的负荷，提高净化处理效率。(3)电镀无铅工艺替代电镀锡-铅工艺。(4)无氰电镀工艺替代氰化物电镀工艺。(5)采用中温或常温除油工艺代替高温除油工艺，可以有效节能。3.4 加强生产过程的环境管理22-263.4.1 科学组织生产调度通过及时全面了解生产情况，均衡组织生产，使生产各环节协调进行，加强工作调度，做好突发事故时防止污染的应急措施，使生产过程的污染物排放达到最低限度。在沈阳，利用夏季气温高的特点采用喷涂无磷涂料的方法可以节约大约15的蒸气用量，但一样能达到提升设备温度的效果，到2009年9月，沈阳市已有1O0家企业免费获得国内外环保专家在绿色办公和清洁生产方面的指导27。“在原材料价格相同的情况下，企业完全可以使用无磷涂料来进行喷漆。” 日本川琦市的清洁生产专家栗原茂曾经说过。目前，通过使用无磷涂料后，企业生产所排放的废水含磷指标已大大降低，沈阳市的水环境质量得到了较大改善。3.4.2 优化管理环节加强物资管理，实行无害保管、无害运输、限额发放、控制消耗定额，例如，镀件从渡槽中移出的速度和在槽上方停留的时间都影响镀件带出的槽液量；另外改进镀件吊挂方式也可减少排污量。3.4.3 搞好电镀“三废”的末端治理28尽管已经通过源头改进工艺和装备，削减或消除了一定数量的污染物，减少了污染物的排放，回收了相当数量流失的可利用资源，但是最终还是可能会有少量的三废不得不排放，因此，搞好“末端治理”仍然是不可缺少的清洁生产措施。 不过，处于这时的末端治理，在性质上已完全不同于未实施清洁生产时所使用的末端治理。现在的“末端治理” 已成为采取多种预防污染措施之后的补充治理措施。 企业采取多项预防污染措施之后所进行的“末端治理”，应当实现三个目标： 1）建立能够有效监控企业“污染物排放总量”的监控装置，及时向企业领导和有关部门反馈数据； 2）通过有效的治理措施，确保“污染物浓度”达标排放；由于三废治理的费用是生产成本的一部份，因此所采用的“末端治理”方法必须处理效果好、操作管理方便、运行成本低； 3）根据国家的相关政策和本企业的条件，实施废物的综合利用，特别应该重视废水的重复利用。譬如，采用恰当的膜处理技术，提升经过末端治理的“达标废水”的水质，将其回用到生产过程中去，对企业有重要的经济意义。3.4.4 防止跑、冒、滴、漏等现象发生虽然生产过程中溶液的跑、冒、滴、漏不是污染物的主要来源，但至少应该看成是操作不文明的表现，也是企业管理不善的表现。因此，应该通过改进生产的装备、合理的设计工艺流程、加强设备的维护、加强生产管理等措施，杜绝设备的跑、冒、滴、漏现象。3.5 搞好清洁生产审计审计阶段是企业开展清洁生产的核心和关键，在对企业的现状进行全面调查、分析、了解之后，查清能源、物料的使用和消耗量、污染源及排放量，提出清洁生产方案，合理选择实施措施29。清洁生产的内容主要包括以下几个方面：1) 产品在使用中或废弃的处置中是否有毒、有污染，对有毒、有污染的产品尽可能选择替代品，尽可能使产品及其生产过程无毒、无污染;2) 使用的原辅料是否有毒、有害，是否难于转化为产品，产品产生的“三废”是否难于回收利用，能否选用无毒、无害、无污染或少污染的原辅料等；3) 产品的生产过程、工艺设备是否陈旧落后，工艺技术水平、过程控制自动化程度、生产效率的高低以及与国内外先进水平的差距，找出主要原因进行工艺技术改造，优化工艺操作；4) 组织管理情况，对组织的工艺、设备、材料消耗、生产调度、环境管理等方面进行分析，找出因管理不善而造成的物耗高、能耗高、排污多的原因与责任，从而拟定加强管理的措施与制度，提出解决办法；5) 对需投资改造的清洁生产方案进行技术、环境、经济的可行性分析，以选择技术可行、环境与经济效益最佳的方案，予以实施。总之，清洁生产审计的目的是提高企业生产管理和控制污染全过程管理的能力，指导企业通过生产工艺的改革提高经济效益，增强企业对环境污染所应当承担的法律责任和经济责任。4 前景与展望面对日益严重的环境污染问题，作为当今我国三大污染丁业之一的电镀行业，企业只有实施清清生产、节能减排，才能应对越来越大的环境压力，从而实现企业的可持续发展30。推行清洁生产是一个长期的、持续不断、逐步提高层次的过程。电镀企业要在生产实践中不断发现问题，解决矛盾，进行技术创新，开发更环保的工艺，生产更清洁的镀层产品，创造出更高的经济效益和社会效益，在清洁生产中得到创新发展。清洁生产是一项系统工程，涉及社会的许多方面。贯彻中华人民共和国清洁生产促进法要从健全法规、制度创新、结构调整、科技进步及激励措施等方面全方位加大清洁生产的力度，形成政府指导推动，企业自主实施，社会广泛监督的运作机制。只有这样，才能促进电镀生产与资源环境协调健康发展，加快建设资源节约型和环境友好型社会的进程。电镀行业清洁生产主要表现在：(1)一体化技术是未来电镀废水处理技术的热点。电镀废水因企业和工艺的差异，仅使用一种废水处理方法往往有其局限性，达不到理想的效果。只有根据电镀废水的成分，应用多种处理技术的一体化技术，才能达到理想效果，同时根据系统工程原则，合理安排好每种处理技术之间的衔接。(2)零排放技术必将是未来电镀废水处理技术发展的方向。电镀废水是放错位置的资源，实施循环经济、推行清洁生产，提高电镀物质、资源的转化率和循环利用率，从源头上实现绿色电镀技术，同时进行全过程控制，结合废水综合治理，使得电镀废水经处理后循环到电镀工艺流程中重新利用，从而不向周围环境排放电镀废水，最终实现电镀废水零排放。(3)集中化也是未来电镀废水处理发展的一个趋势。目前我国的电镀企业点多面广，年电镀量超过100万m的大型企业不足600家，电镀企业产生的浓电镀废水相对较少，而且较为分散，若每个电镀厂都建立达标的废水处理设备，必将给中小型电镀厂沉重的经济负担。从经济和环保的角度来看，可以考虑一个城市或一个地区集中回收，建立区域性的电镀废水的处理中心(类似城市污水处理厂)，以降低电镀废水处理的单位费用。(4)电化学法是未来电镀废水处理技术中的主力军，其最终发展的方向是价廉、高效、易操作。未来对电化学法的发展将着重三个方面的研究： 开发廉价、高效的电极，如采用非稀贵金属电极材料并应用圆柱形电极或立体电极刷；设计新型的电解槽，如流化床或多级串联电极装置；推广脉冲电源在电化学法中的应用，完善脉冲电解技术，从而突破传统电化学法能耗较大的局限性，有效地降低能耗，大幅度提高电镀废水的处理效率。致谢弹指一挥间，清洁生产课程就要结束了，借此机会，说一说自己最真实的感受。首先，我很庆幸我选了清洁生产这门课程，通过这门课的学习，我的确是开阔了眼界，增长了见识，尤其是*老师和*老师渊博的知识给我留下了相当深的印象。其次，我要对我的导师*老师表示感谢，他不仅教我如何做学问，更重要的是教我如何做人。*老师对我关怀备至，嘘寒问暖，使我对未来充满了信心。最后，我要感谢和我一起选了这门课的同学们，你们不仅使我的专业知识得到了较大提升，而且让我学到了许多实用的PPT制作技巧。谢谢你们！ 2012年1月5日参考文献1王乐得.电镀行业现行环保条例与清洁生产J.电镀与涂饰，2008,28(5):37-43.2王洪奎.推行清洁生产促进电镀企业创新发展J.电镀与精饰,2009，6：28-31.3张文礼，许子年.行业协会要积极助推清洁生产J.中国机电工业，2009，4：96-99.4王奎,罗旌生,梁天池.中山市电镀行业清洁生产审核实践与分析J.广东化工，2009,36(12):132-133.5王克和，邱培训等.大连市表面处理行业清洁生产参考方案汇总J.电镀与精饰，2011,33(7):35-38.6Johannes Fresner,Jurgen Jantschgi,et al.The theory of inventive problem solving (TRIZ) as option generation tool within cleaner production projectsJ.Journal of Cleaner Production，2010,18:128-136.7Abhishek Kumar,Shibu Clement,et al.Structural modeling and analysis of an effluent treatment process for electroplatingA graph theoretic approachJ.Journal of Hazardous 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