重視電鍍廢水回用 加快重金屬污染減排步伐
【摘要】在國民經濟建設中，我們離不開資源，尤其是離不開重金屬資源，但在重金屬資源中卻有許多金屬和化合物對環境和人類有害。因此，在電鍍行業中我們有必要盡可能把一些先進的環保設備和技術篩選出來，如采用清潔環保型電鍍自動生產線、用新型的鍍鉻液及其廢液凈化回用裝置和用膜分離技術直接對電鍍生產線上的電鍍清洗水進行回收回用，以減少重金屬資源的流失和對環境的污染。另外，在廢水治理方面，我們也可選用HR型（系列）除鉻機對含鉻等重金屬廢水進行治理，它特別適用于中小型電鍍企業的混排廢水，可確保廢水的穩定達標排放。由于先進的環保設備和技術很多，關鍵是要在篩選的基礎上加大宣傳推廣力度，而宣傳推廣的目的是：讓電鍍企業可持續發展，讓環境得到進一步改善。
【關鍵詞】資源 環境 電鍍 重金屬 廢水污染 回收回用 減排
2009年9月29日國家環保部會同發改委等9個部門聯合下發了《關于深入開展重金屬污染企業專項檢查的通知》[環發（2009）112號]，從而在全國拉開了綜合整治重金屬污染的序幕。因為自改革開放以來，我國經濟發展很快，而環保工作始終沒有跟上經濟發展的步伐。尤其是在重金屬污染防治方面，盡管環保部門做了許多工作，但往往是滯后的、被動的、無奈的，甚至是被污染牽著鼻子走，包括國家環保部新出臺的《電鍍污染物排放標準（GB21900-2008）》也是迫不得已而為之。那我們能否改變這一被動局面，加快重金屬污染減排的步伐呢，答案是肯定的。那就是轉變觀念、放眼未來、依靠科技進步，順著清潔生產的方向去探索、去發現并推出一批能對重金屬廢水進行在線回收回用的設備和技術、包括重金屬廢水治理效果特別好的技術，以此來減少和扼制重金屬廢水的排放。因為在過去，我們許多環保官員，只知道在管理上，如在排放限值上要污染減排，而不知道最重要的是、能用什么樣的技術、可在生產設備和工藝上實現設備減排和工藝減排，再加上許多監管工作沒有到位，環境欠賬太多，從而導致現在一些地區出現了溫總理所講“資源支撐不住，環境容納不下，社會承受不起，經濟發展難以為繼”的情況。這情況令人驚震、逼人反思，盡管這當中有產業結構不合理、經濟增長方式落后等諸多原因，但最根本的原因是我們沒有深刻體會和認識到重金屬資源（礦產）對發展經濟的重要性、不可再生性以及重金屬污染對環境與人的危害，忽視了應有的宣傳，尤其是對既能夠回收資源又能夠降低環境風險的有關設備和技術的宣傳。正因為此，我們需要補課、需要改進、需要“亡羊補牢”。也正因為此，我們也愿意嘗試要把當前較好的環保設備和技術告訴給有關企業家，目的就一個：讓電鍍企業可持續發展，讓環境得到進一步改善。
一、重金屬的種類及污染來源
重金屬是指密度（比重）大于4.5g/cm3的金屬，約有45種。目前發現對大氣危害較大的有鉛、鎘、汞、鉻、砷（類金屬）、鈹、鎳、銅、錫、錳、銻、鈷、鋅、鈦、釩、鉬等十余種，它們對環境污染的來源一般以各種金屬化合物的形式存在于來自燃料燃燒、各種礦石和金屬冶煉產生的煙塵、飄塵中。而對水環境危害較大的也有十余種，分別是鉛、鎘、汞、鉻、砷（類金屬）、鎳、銀、銅、鋅、鐵、釩、鈷、鋇和鋁。它們對環境污染的來源一般是用這種金屬及化合物做原料、在生產過程中把產生的重金屬污染物排放到了水里。
如我們所熟悉的化工、制革、電池、農藥、染料、電鍍和印制電路板生產等企業所排放的廢水。
二、重金屬對環境與人的危害
重金屬對環境與人的危害最終是對人體健康的傷害，盡管人體中有十余種是必須的微量元素，但攝入過量也是有害的。因此，我們對環境中的所有重金屬都要倍加警惕，千萬不要誤認為銅、鉻、鋅、鈷、錳、鉬、鍶、釩等是人體所必須的微量元素而可任其排放。因為利與弊是相對的，甚至可以相互轉換，也許今天該重金屬對環境與人是無害的，但明天由于量的增加它就是有害的。所以，我們對每種重金屬都應該有深刻的了解，而在電鍍行業中更需要了解已被國家掛牌的鉛、鎘、鉻對環境與人的危害，同時也必須重視四大鍍種銅、鎳、鉻、鋅對環境與人的危害，那它們有哪些危害呢。
（1）鉛和鉛的化合物
鉛不是人體所需的微量元素，鉛和鉛的化合物對人體都有毒有害。鉛一旦進入環境中，尤其是空氣中的鉛對兒童傷害最大，易引發中毒性腦病。鉛進入水體，會引起魚類等水生物種的中毒甚至死亡。鉛進入土壤，會在土壤中積累而富集到農作物中。因此，環境中的鉛會通過空氣，飲用水和“食物鏈”進入人體，在經過較長時間的積累后，人就會先出現輕微中毒，主要表現是一系列的神經衰弱癥狀，然后可出現貧血，腎炎和高血壓，嚴重的可發生周圍神經炎和腦部疾病。同時另有大量資料表明：動脈硬化、蛋白尿、消化道潰瘍和眼底出血等疾病，也和鉛污染有著明顯的關系。
（2）鎘和鎘的化合物
鎘不是人體所需的微量元素，鎘和鎘的化合物對人體也都有毒有害，可致癌。鎘污染物一旦進入環境就很難消除，甚至無法消除。環境中的鎘可在各種生物體內富集，并可通過“食物鏈”進入人體形成鎘硫蛋白，通過血液到達全身，并有選擇地進入腎臟、肝臟中。鎘能使骨骼生長代謝受阻，從而造成骨質疏松、萎縮、變形等，嚴重時即成了可怕的“骨痛病”。慢性鎘中毒主要影響腎臟，還能引起貧血。鎘可使溫血動物和人的染色體發生畸變。鎘在人體中的生物半衰期很長，為10~25年，所以會在人體內積累。
（3）鉻和鉻的化合物
鉻是人體所需的微量元素，鉻本身并沒有毒，因而在人們生活中有許多鍍鉻產品，如衛生潔具、燈具等。但鉻的化物就有毒，尤其是六價鉻的化合物毒性最大，它不僅具有刺激性和腐蝕性，能引起皮炎和潰瘍，而且鉻的嚴重污染可以使胃腸道和呼吸系統產生一系列疾病，并可造成嬰兒的中樞神經系統中毒，產生類似腦炎的嚴重癥狀。另外，肺癌的高發也和六價鉻的污染有關，六價鉻肯定是致癌的。但三價鉻就不一樣了，它盡管毒性很低，但在不同場合中其作用不一樣，對人的生命活動而言，它在防治心血管疾病上有著重大的作用。因為任何一種元素對生命到底是有利還是有害，不僅取決于它進入人體的數量，更取決于它的存在形式。所以六價鉻毒性大，三價鉻毒性就很小。另外，六價鉻和三價鉻對水生生物都有致死作用，而且三價鉻對魚類的毒性反比六價鉻高，這一點很重要，因此，在任何水環境中都不允許總鉻超標。
（4）銅和銅的化合物
銅是人體所需的微量元素，但過量的銅對人和動、植物都有害。
當水中銅含量達到0.01mg/L時，對水體自凈有明顯的抑制作用，超過了3.0mg/L時，產生異味，超過15mg/L時，無法飲用。如果用含銅廢水灌溉農田，銅會在土壤和農作物中富集，會造成農作物特別是水稻和大麥生長不良，污染糧食籽粒。另外，銅對水生生物毒性很大，一般認為水體中含銅量小于0.01mg/L時，魚類才是安全的，因此，在我國漁業用水標準中，銅的含量規定為0.01mg/L。
（5）鎳和鎳的化合物
鎳對環境與人的危害已顯現出較為嚴重的傾向，經常接觸鎳鹽的人易引發皮炎，患過敏癥。盡管鎳和鎳鹽毒性較低，但鎳粉塵的污染與呼吸道癌高發有關。另外，以羰基鎳—Ni(CO)4形式存在的鎳早被認定為是強致癌物，因此，有人認為鎳也是一種致癌物。另外，廢水中的鎳可通過農灌在土壤中富集，當土壤中的含鎳量高于15.9mg/L時，可使糖用甜菜、番茄、馬鈴薯和燕麥生長減緩。鎳對水稻產生毒性的臨界濃度是20mg/L。
（6）鋅和鋅的化合物
鋅是一切生命都必須的微量元素，一個成年人每天大約需要補充15mg的鋅。但是大量的氧化鋅煙塵對人體有直接危害，因此，在有氧化鋅煙塵的工作場所，空氣中鋅的最高容許濃度為5mg/m3。另外，在水環境中，如果用超標（2mg/L）的含鋅廢水灌溉農作物特別是小麥會導致出苗不齊、分蘗少、植株矮小、葉片萎黃，使農作物減產。同時，鋅對魚類和其它水生生物的毒性要比對人和溫血動物的大許多倍，故在魚業用水標準中，鋅的最高容許濃度不得超過0.1mg/L。再有是土壤，土壤中過量的鋅會使土壤酶失去活性，細菌數目減少，微生物的作用降低。同時，鋅在土壤中的富集也會通過“食物鏈”進入人和動物體內，一旦過量，也會帶來危害。
三、先進的重金屬廢水在線回收回用設備和技術
目前，可用于重金屬廢水在線回收回用的設備和技術很多，但我們每個人知道的卻很少，因為每個人的活動范圍是有限的，認識問題也是有限的，不可能什么都知道，也不可能樣樣都懂。因此，我們所講的先進是相對的，當你沒有重金屬廢水在線回收回用的設備和技術時，我如果有，我就是先進的。當你我都有的時候，你的回收回用率高，你就是先進的。所以，我們下面要介紹的設備和技術也只能說在當前是先進的。（盡管目前還有許多的先進的設備和技術存在，但我們不甚了解，故無法言之）。
（1）星億—XY系列清潔環保型電鍍自動生產線
該自動生產線是江蘇省無錫市星億涂裝環保有限公司2007年自主研發成功的，它的設計理念很有時代感，就是要研制出“清潔環保、微排放、節水、節電的新型電鍍自動生產線”。因此，它不僅僅考慮到了設計要與電鍍清潔生產工藝緊密配合，更考慮到了廢水中有價金屬的回收和廢水的回用，并對生產線的用水、用電、加藥、清洗、槽液溫度、槽液PH值、槽液過濾和電流密度等工藝參數以及行車運行狀況，全部采用了自動控制，還可進行遠程監控，從而科學的實現了電鍍清潔生產、節約資源和保護環境的最佳組合，為電鍍生產線能更有效地回收廢水中的重金屬、減少污染物排放闖出了一條新路。正因為此，星億—XY系列清潔環保型電鍍自動生產線在2008年11月被國家科學技術部、環境保護部、商務部和國家質量監督檢驗檢疫總局認定為國家重點新產品，并頒發了證書。
（2）新型鉻鍍液及其廢液的凈化回用方法和裝置
在國家環保部等九個部門聯合下發的《關于深入開展重金屬污染企業專項檢查的通知》中，鉻不僅是榜上有名危害環境的五大禍首（鉛、鎘、汞、鉻和類金屬砷）之一，更是電鍍行業的四大鍍種（銅、鎳、鉻、鋅）之一。因此，電鍍鉻生產企業不僅數量多，分布廣，鉻酐用量大，而且廢水排放量也相當大，對環境的危害特別嚴重。所以，除目前用傳統的方法對含鉻廢水進行末端治理外，還有沒有更好的方法可減少含鉻廢水的排放也就成了大家所關心的話題。這當中，東莞龐思化工機械有限公司（PENC）在近期內自主研發出的新型鉻鍍液及其廢液的凈化回用裝置就很好地解決了這個問題。該裝置主要具有兩大功能，其一是將電鍍過程中帶出鍍槽的鉻鍍液閉環回用，極大的提高了鉻酐的利用率，并從源頭上截斷了含鉻廢水的產生；其二是凈化了鍍鉻槽液，避免了槽液因銅、鎳、鋅、鐵等重金屬污染而導致鍍液老化需廢棄或更換。它的工作原理是：首先采用特殊的高強度、高容量、高選擇性樹脂對鉻鍍液進行凈化處理，清除其中的銅、鎳、鋅、鐵等多種重金屬雜質，然后通過高效環保蒸發系統對其進行適當濃縮，最后返回鍍槽循環使用。整個過程采用PENC自主設計的全自動控制系統，全面實現了鉻鍍液的在線檢測與自動監控。
該方法和裝置能回用95%以上的帶出鉻酐，并且徹底避免了鍍鉻槽液因重金屬雜質污染需要的報廢或更換，既節約了原材料，又消除了報廢槽液在委外處理處置過程中給環境帶來的危害，該整套裝置的投資償還期只需1.5-2年，具有顯著的經濟效益和環境效益，是鍍鉻清潔生產的最佳選擇。目前，該方法和裝置已經成功申請了國家專利（專利號：ZL200920057985.6），為鍍鉻清潔生產、節約鉻酐資源和減少含鉻廢水的排放做出了貢獻。
（3）膜分離技術
這里所講的膜分離技術主要是針對電鍍生產線上的清洗水，即對鍍件清洗水用膜系統回收里面的重金屬并讓處理后的廢水也得到回用。因為膜（膜很薄，是一種高分子材料，厚度一般只有微米級）在受壓的情況下，可將電鍍溶液中的物料（溶質）和水（溶劑）進行分離，在多次分離或對濃液進行適當處理后，含物料的濃液就可作為原槽液的補充液返回鍍槽繼續使用，即回收到了相應鍍種的重金屬，而膜系統的透過水（純水）又可再次用于鍍件的清洗，從而實現了電鍍清洗水的全部回收回用，徹底杜絕了電鍍重金屬對環境的污染。因此，我們完全可以說：用膜分離技術對電鍍清洗水進行在線回收回用不僅是當前電鍍清潔生產發展的一個方向，更是開展循環經濟、節約資源的有效舉措，是電鍍企業又一新的經濟增長點，它的應用前景越來越好。盡管目前該技術多用于電鍍鎳和貴金屬（金、銀等）電鍍的在線回收回用，但也有硫酸鹽鍍銅在線回收回用的報道，因此我們更加堅信隨著科技進步、膜科技水平的不斷提高，還會有更多的重金屬鍍種、包括二元和三元合金電鍍廢水的在線回收回用技術問世。
現在，能用膜分離技術對電鍍清洗水進行在線回收回用的單位較多，盡管工作原理一樣，但在某種細節上仍有較大的差異，最終都會反映到工程質量、產水數量和膜的壽命上。
目前，在國內有較高知名度，能較早、較多、較好的把膜分離技術用到電鍍廢水在線回收回用的單位應該說是廈門威士邦膜科技有限公司。
該公司早在2005年就擁有了自己的《電鍍廢水膜法循環回用技術》，并在2008年被國家列為重點環境保護實用技術推廣項目[項目編號：2008-B-062]。時至今日，該項目在國內已有近百個案例在運行，而且回收回用效果都很好。正因為此，胡錦濤主席2006年1月13日在廈門考察期間還參觀過這項技術，該技術也受到了較高的評價。另外，該公司2009年推出的《“SMF+HAPRO”濃水循環中水回用技術》又被列入到了國家重點環境保護實用技術名錄中[項目編號：2010-A-002]，可見廈門威士邦膜科技有限公司在膜分離技術的應用上不僅較早的走到了行業的前面，而且為回收電鍍廢水中的重金屬作出了較大的貢獻。（當然目前還有許多膜技術應用公司和環保公司，對生產線上的電鍍清洗水也可做到直接進行回收回用，并做出了很好的成績，但我們還不甚了解，也無法言之。）
四、沒有得到很好推廣的重金屬廢水治理技術
這里所講沒有得到很好推廣的重金屬廢水治理技術，是指沈陽市紅日環保高新技術研究所早在2003年就申請到國家專利的“含鉻和重金屬混合廢水綜合治理方法”[專利號：ZL03110926.8]以及在2004年就獲得國家重點環境保護實用技術稱號的“HR型系列除鉻機”（技術）[實用技術項目編號：2004-B-044]。
該除鉻機（技術）有三個明顯的特點：一是Cr+6還原成Cr+3時，不是采用常規酸性條件下加還原劑的方法，而是用了一種叫CGL—X的藥劑（除鉻靈—吸附劑），該藥劑對Cr+6不僅有還原作用，還有吸附作用。而且還原與吸附不受PH值的限制，這是傳統化學法無可比擬的。二是在CGL—X藥劑存在的情況下，所有重金屬離子的沉淀打破了要嚴格控制PH值的要求，只需把PH值調節到8~9即可。這樣做即可保證廢水中所有重金屬離子的完全沉淀，又可保證外排廢水中的PH值不超標。三是廢水處理工藝流程短，能在瞬間完成。
用該除鉻機（技術）處理含鉻等重金屬廢水效果特別好，特別適用中小型老電鍍企業因廢水無法分類收集，但又必須保證混排廢水能穩定達標排放項目的技術改造。混排廢水經處理后，廢水中的Cr+6和總鉻均檢測不出來（因此叫除鉻機，所用藥劑叫除鉻靈），同時廢水中Cu+2、Ni+2、Zn+2的濃度也可小于到0.00Xml/L的數量級。正因為此，該研究所曾向國家環保總局反映，要求提高廢水中重金屬離子的排放標準，這在當時是很“牛”的，但也充分證明了用該除鉻機（技術）處理含鉻等重金屬廢水的先進性。可遺憾的是，該除鉻機（技術）始終沒有得到很好的推廣，究其原委，關鍵是宣傳工作沒有跟上。所以，現在再把該除鉻機（技術）請出來，無疑會對中小型電鍍企業電鍍廢水尤其是含鉻廢水的穩定達標排放具有明顯的現實意義。目前，該除鉻機（技術）的功能因除鉻靈藥劑成份的改變而有所增加，不僅可確保廢水中的重金屬穩定達標排放，同時還可使原廢水中COD在小于150ml/L的情況下降低到50ml/L以內，達到新的電鍍廢水排放標準。
五、可減少電鍍重金屬污染的其它技術
除上述講的四項技術外，還有許多可在生產工藝上進行改進而實現重金屬污染減排的技術，如：低濃度鍍鉻技術；三價鉻代替六價鉻電鍍技術；低濃度鉻酸鈍化技術；無鉻鈍化技術；代鉛電鍍技術；代鎘電鍍技術；可部分替代溶液鍍鉻、又完全不含鉻的交美特涂層涂覆技術和廢水治理工程上用的離子交換、重金屬捕集和節能蒸發器等先進技術以及多種先進技術的整合等等。
由于水平和時間的關系，不再一一螯述。
六、希望和建議
環境是人類生存的基礎，資源是發展經濟的先決條件，只有更好的節約資源、利用資源，環境才可得到進一步改善，經濟也才可持續發展。然而，在現實的生產經營中，許多電鍍業主并不知道哪家的環保設備（技術）好，也不知道該怎樣結合企業的實際情況去合理選用這些技術（設備）。因此，迫切需要有人指點，但無論是誰，一個人的力量總是有限的。為此，中國表面工程協會清潔生產指導委員會能否針對電鍍行業的特點，把技術先進的、經濟可行的、使用方便的、安全環保的重金屬回收技術、包括電鍍清洗水在線回收回用和可加快重金屬廢水減排的技術匯集成冊呢？因為這不僅是環境保護的需要、電鍍業主的需要、協會本職工作的需要，更是“資源在招手、環境在呼喚”的必然結果。
【附作者簡介】：
張仲儀：高級工程師，有從事清洗、電鍍十年、環保工作三十年的經驗，已發表論文40余篇，現是中國表面工程協會清潔生產指導委員會顧問、江蘇省環保廳、南京市環保局建設項目環境影響評審和清潔生產審核專家。
桑保華：江蘇省機械工業聯合會表面工程分會秘書長
劉寶璽：沈陽表面工程協會名譽會長
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