董曉清，李志國

（深圳信息職業(yè)技術學院交通與環(huán)境學院，廣東 深圳 518172）

國內(nèi)外電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)研究進展

董曉清，李志國

（深圳信息職業(yè)技術學院交通與環(huán)境學院，廣東 深圳 518172）

電鍍行業(yè)作為重金屬污染主要來源之一，其高耗能和高污染狀況引起了我國社會各界的廣泛關注，如何促進企業(yè)積極主動實施清潔生產(chǎn)，是實現(xiàn)電鍍行業(yè)節(jié)能減排的關鍵。研究對國內(nèi)外在電鍍清潔生產(chǎn)技術和管理方面的研究現(xiàn)狀進行了歸納和分析，從而為電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)的推動和發(fā)展提供參考。

電鍍；清潔生產(chǎn)；現(xiàn)狀

隨著我國經(jīng)濟社會的高速發(fā)展，資源、環(huán)境的瓶頸問題日益嚴峻。而電鍍行業(yè)作為重金屬污染主要來源之一，其高耗能和高污染狀況引起了我國社會各界的廣泛關注。針對電鍍廢水的特點，如：含大量重金屬、劇毒氰化物等有害物質(zhì)，《國家環(huán)境保護“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃》專門制訂了的目標計劃，即在“十一五”期間，主要污染物排放總量要比2005年減少10%[1]；同時，提出了構建清潔生產(chǎn)改造方案信息平臺、推廣先進清潔生產(chǎn)技術、開展資源節(jié)約及綜合利用等減少電鍍行業(yè)污染物排放的建設任務。國家環(huán)境保護“十二五”科技發(fā)展規(guī)劃依然將節(jié)能減排理念貫穿始終，作為高耗能重污染行業(yè)之一的電鍍行業(yè)，依然受到全社會的廣泛關注[2]。如何推動電鍍企業(yè)在生產(chǎn)過程中盡可能的提高資源利用效率、減少污染排放，使其最大程度減少電鍍行業(yè)帶來的能源消耗和對人類社會的危害，已成為當前實現(xiàn)電鍍行業(yè)發(fā)展迫切需要解決的問題。

傳統(tǒng)的污染控制方法是末端治理，但是末端治理只能實現(xiàn)污染物的達標排放，對企業(yè)來講只有投資而沒有收益，給企業(yè)造成經(jīng)濟負擔，因此雖然國家在此方面投入了大量的人力、物力、財力，但效果并不理想。只有從源頭進行全過程的考慮，才能從根本上解決行業(yè)污染和環(huán)境惡化問題。因此，清潔生產(chǎn)成為實現(xiàn)電鍍行業(yè)節(jié)能減排的主要途徑。

國內(nèi)外對電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)的研究包括很多內(nèi)容，但總的歸納起來主要有兩個方面，一是電鍍清潔生產(chǎn)的技術體系研究，二是電鍍清潔生產(chǎn)的政策體系研究，目前較多的集中在前一個方面。本研究通過對國內(nèi)外電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)技術和政策研究現(xiàn)狀進行分析，從而為我國電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)的推動和發(fā)展提供參考。

1 電鍍清潔生產(chǎn)的技術體系研究

多年來國內(nèi)外對電鍍清潔生產(chǎn)技術方面進行了大量的研究，按照其研究方向主要分為清潔生產(chǎn)技術研究、清潔生產(chǎn)方案研究、清潔操作輔助工具研究、以及清潔生產(chǎn)技術審核研究。

1.1 電鍍清潔技術研究

電鍍清潔生產(chǎn)技術方面的研究主要分為電鍍清潔工藝、末端治理、過程管理的研究。在清潔工藝方面，當前清潔生產(chǎn)工藝改進主要體現(xiàn)在采用低毒無毒材料、其他鍍種替代工藝、以及降低有毒溶液的濃度三個方面。在低毒無毒材料方面可采取的工藝有：以非氰絡合劑代替氰化物鍍銅、鍍銀、鍍金等；以微酸性或鋅酸鹽鍍鋅代替氰化物鍍鋅；以三價鉻鹽鍍鉻代替六價鉻鍍鉻；還可在鍍前處理中以含硝酸鈉為主的配方工藝代替混合酸酸洗銅件以減少氮氧化物危害。以其他鍍種或工藝代替毒性較強的工藝有：以全氯化鉀型酸性鍍鋅代替鍍鎘；以鈦鹽代替鉻酸鹽鍍鋅層進行鈍化；鍍銀前處理的浸銀代替汞化，鍍銀后以浸防銀變色代替鉻酸鹽鈍化。降低有毒溶液濃度的工藝有：采用低鉻酸鈍化工藝或采用低鉻酸鍍鉻[3-6]。在末端治理方面，針對電鍍行業(yè)污染傳統(tǒng)采用的多為化學處理法，近年來電解法、電滲析、離子交換法、反滲透法等逐漸興起并日趨成熟。如Basha等研究了離子交換法對鍍鉻電鍍漂洗水的處理[7]。Castelblanque等研究了納濾和反滲透技術在來自電鍍產(chǎn)生的廢水中高濃度金屬鹽和水的回收與回用[8]。針對離子交換技術中鎘易化合沉淀的限制，Marder等對鍍鎘產(chǎn)生含有鎘和氰化物的廢水用電滲析技術進行了實驗室研究[9]。Dermentzis最新研究了使用靜電屏蔽電滲析去除電鍍漂洗水中的鎳[10]。Dai等研究了用廢酵母做吸附劑在適當條件下對電鍍廢水中鎘的去處，并證實具有很好的去除效果[11]。臺灣Chen等研究了臭氧紫外對電鍍液中光亮穩(wěn)定劑2-萘磺酸鹽（2-naphthalenesulfonate，簡稱2-NS）的去除效果，結果表明臭氧可以將該光亮劑完全礦化，而紫外線可以加速礦化過程[12]。目前致力于清潔工藝和末端治理方面的研究還有很多。除此之外，清潔生產(chǎn)還可以從企業(yè)的過程管理入手，使企業(yè)做到清潔生產(chǎn)的全過程控制，如通過增設回收槽、增加逆流漂洗槽、增加鍍件懸掛時間、加強管理減少跑冒滴漏等方法提高原材料的利用率，降低污染物的排放。

1.2 電鍍清潔生產(chǎn)方案研究

電鍍清潔生產(chǎn)方案研究主要由研究者針對導致電鍍高能耗和高污染排放存在的問題，為企業(yè)提出具體可行的清潔生產(chǎn)方案。如Evans介紹了用盡可能少的花費減少電鍍企業(yè)運行花費和環(huán)境影響的辦法，如實現(xiàn)漂洗水回用和金屬回收的離子交換技術、回收金屬的電解技術、電滲析技術、反沖洗介質(zhì)過濾系統(tǒng)、預清洗油回收系統(tǒng)、改進運行和控制軟件、改進漂洗系統(tǒng)、低能量干燥系統(tǒng)、改進零件上所鍍金屬分布的計算機輔助模擬系統(tǒng)，使用簡單的浮子式流量計限制水的流量，以及延長掛件在反應槽上的時間，使用可以控制化學藥劑和金屬濃度的PH計和電導自動傳感閥，逆流漂洗、噴淋漂洗、生態(tài)漂洗等等[13]。我國陳凌通過對某電鍍企業(yè)的工序和產(chǎn)污環(huán)節(jié)進行調(diào)研分析，找出企業(yè)當前存在的問題，為其提出清潔生產(chǎn)方案設計，并對投資較大的清潔生產(chǎn)方案在經(jīng)濟上的可行性進行了評估[14]。向榮從企業(yè)廠房的選址、布局和設計、電鍍工藝選擇、車間的凈化、廢渣和有害化學品包裝材料的處置、以及企業(yè)管理體系方面對電鍍企業(yè)清潔生產(chǎn)提供建議[15]。孫德全等提出采用生物除油技術、雙聯(lián)逆流清洗、鍍硬鉻工藝改進、無氰鍍銅、用離子交換或膜技術對鍍鎳溶液的回收再利用等清潔生產(chǎn)措施可以有效減輕末端處理的負荷，實現(xiàn)污染物的全過程控制[16]。李軍等通過對清潔生產(chǎn)的可行性進行分析，提出實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的幾個途徑：不使用有毒有害原材料、替代電鍍清潔技術、改善現(xiàn)有工藝、保持全過程清潔、建立生產(chǎn)閉合圈、科學的企業(yè)管理等[17]。楊婧等通過對寧波市鄞州鐘公廟電鍍工業(yè)園進行調(diào)研，指出了園區(qū)廠房布局及防腐所存在的問題，并給出了解決辦法，如將廠房走向設計成與主導風向一致，采用夾層式廠房等[18]。

1.3 電鍍清潔操作輔助工具研究

要想實現(xiàn)電鍍清潔生產(chǎn)，操作中對許多工藝參數(shù)的要求非常嚴格，這對一般中小企業(yè)的操作工來講存在一定的困難，使企業(yè)難以達到清潔生產(chǎn)技術的預期效果。Liu等通過優(yōu)化設計和操作，同時實現(xiàn)提高生產(chǎn)率、耗能節(jié)省化和新鮮水及廢水排放最小化，從而產(chǎn)生了一個三重目標混合動態(tài)優(yōu)化模型。在操作中，用一個線性循環(huán)提升調(diào)度模型來減少生產(chǎn)周期從而提高生產(chǎn)率，一個電鍍模型通過測量電的消耗，解決電鍍質(zhì)量規(guī)范下的最優(yōu)的能源消耗，在過程設計中用漂洗動力學考慮新鮮水消耗最小化的目標從而優(yōu)化各漂洗單元水的分配，這三方面組合成該三重目標混合動態(tài)優(yōu)化模型。通過解決一個實際電鍍廠的例子證實了其效果，表明通過計算機方法的生產(chǎn)調(diào)度、工藝設計、動態(tài)優(yōu)化能有效實現(xiàn)電鍍企業(yè)環(huán)境和經(jīng)濟效益的雙贏[19]。Luo等針對電鍍生產(chǎn)清潔生產(chǎn)過程改造操作中不確定性大、準確性差、測量困難和過程不易控制等的問題，基于人工智能和模糊邏輯技術開發(fā)了一個智能決策支持系統(tǒng)，即WMEP-Advisor。該系統(tǒng)能夠執(zhí)行廢物產(chǎn)生機制詳細過程的分析，評估單個過程或整個電鍍過程廢物最小化操作，確定廢物最小化的機會，并對工藝改造和操作的變化提供足夠的決策支持給環(huán)境工程師，該工具還可以用于現(xiàn)場廢物最小化或離線個人培訓[20]。

1.4 電鍍清潔生產(chǎn)技術審核研究

電鍍清潔生產(chǎn)審核研究通過對現(xiàn)有工藝審核、進行清潔生產(chǎn)潛力分析、提出清潔生產(chǎn)方案、并對方案進行經(jīng)濟環(huán)境效益分析，最終為企業(yè)提供切實可行的執(zhí)行方案。如Telukdarie等在丹麥援助計劃項目中對南非一些電鍍企業(yè)進行了清潔生產(chǎn)審計，結果表明水和化學材料的節(jié)省潛力可以分別達90%、50～60%。但是將丹麥清潔生產(chǎn)的方法應用到南非卻存在困難，其障礙是要想實現(xiàn)清潔操作需要一些定量指標指示，但這對大部分是技術不熟練的小電鍍企業(yè)很難做到[21]。Büyükbay等對土耳其一家印刷電路板廠生產(chǎn)線進行評價，優(yōu)選出了一套清潔生產(chǎn)方案，從技術，環(huán)境和經(jīng)濟評價表明了該工藝的可行性[22]。朱龍基等通過對山東九鑫機械工具有限公司電鍍車間清潔生產(chǎn)審核分析，對電鍍單元流程改進、鍍鉻工藝改進、廢物綜合利用后，可使鎳的利用率從70%提高到87%，鉻的利用率從15%提高到43%，并通過對電鍍廢水進行合理調(diào)配，實現(xiàn)電鍍廢水零排放[23]。朱衍恒等對廣東省內(nèi)11家電鍍企業(yè)的清潔生產(chǎn)審核，總結電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)中存在的問題，為電鍍行業(yè)實施清潔生產(chǎn)提供了參考依據(jù)[24]。魏雪云等對大連市20家電鍍企業(yè)清潔生產(chǎn)審核，篩選了354項無/低費方案、64項中/高費方案，通過無/低費方案及少部分中/高費方案的實施，顯著提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益[25]。李小兵等對徐州礦務集團華東機械廠生產(chǎn)現(xiàn)狀的調(diào)查研究，對審計重點進行了評估，提出了清潔生產(chǎn)方案，且對方案實施后的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益作了分析[26]。鐘戰(zhàn)鐵等對清潔生產(chǎn)評價指標體系、物料平衡、E-P圖和有效益的環(huán)境成本管理(ECM)等在電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)審核過程中的運用進行了探討[27]。

2 電鍍清潔生產(chǎn)的政策體系研究

政策方面，目前國內(nèi)外對環(huán)境管理政策的研究還處在起步階段，而針對到電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)政策體系的研究尚不是很多，按照現(xiàn)有的研究方法主要有企業(yè)調(diào)研、模型分析、直接討論三類。

2.1 企業(yè)調(diào)研法

Reeve通過對澳大利亞電鍍企業(yè)新技術采用情況和對政府規(guī)制的反應方面的調(diào)研，分析表明政府規(guī)制如排放限額、警告、罰款、吊銷執(zhí)照、關進監(jiān)獄或通過一些項目提供財政優(yōu)惠等雖有一定效果，但過去15年里也只有20%的企業(yè)真正執(zhí)行清潔生產(chǎn)到一定程度，氰化物、六價鉻，鎘，鉛和氯化溶劑仍是該國目前電鍍企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)[28]。Christensen通過對企業(yè)代表檢查、開放式訪談、企業(yè)自我檢查報告調(diào)查、市政當局負責人采訪等方式，分析了丹麥14家不同規(guī)模的電鍍企業(yè)對環(huán)境規(guī)制執(zhí)行的反應，研究了清潔生產(chǎn)規(guī)制對電鍍污染消除技術的促進作用。研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)境規(guī)制對激勵企業(yè)積極回應環(huán)境要求有重要影響，國家對于污泥中重金屬含量的標準作為一個催化劑促使當局進一步提高排放標準和廢物處理費，最終和企業(yè)共同找出解決方案[29]。Liu等通過對深圳電鍍行業(yè)進行詳細的調(diào)查，分析了當前存在的問題，根據(jù)生產(chǎn)技術是否落后、能否達到排放標準、能耗能否達到行業(yè)平均水平、位置是否接近飲用水保護區(qū)等指標建立電鍍行業(yè)評價標準，將企業(yè)劃分為先進企業(yè)和落后企業(yè)兩類。針對先進企業(yè)，建議采用靈活的政策如某種經(jīng)濟激勵和自愿協(xié)議；而對于落后要淘汰的企業(yè)，建議采用在規(guī)定期限內(nèi)治理、技術革新或搬遷，或通過提高排污費對其進行經(jīng)濟制裁，考慮其經(jīng)濟能力也可提供技術支持、建立特別基金幫助其清潔生產(chǎn)；建立電鍍工業(yè)園也是一個有效的辦法；同時也要加強環(huán)境執(zhí)法、倡議各部門共同努力等[30]。

2.2 模型分析法

李雯香等通過剖析清潔生產(chǎn)指標體系建立的全過程，發(fā)現(xiàn)《電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)指標體系(試行)》存在的缺陷與不足，并進行修正，采用層次分析法對修正后的定量指標體系賦權，最后選用三家電鍍企業(yè)，對修正前后的指標體系進行評價與對比，證明修正后的指標體系更能客觀評價企業(yè)真實的清潔生產(chǎn)水平[31]。王佳鑫等針對中國電鍍行業(yè)生產(chǎn)過程中用水浪費的現(xiàn)象，在對電鍍企業(yè)生產(chǎn)能力、排污狀況進行綜合考慮的基礎上，建立電鍍行業(yè)三階累進式水價模型。用該模型對廣東省某電鍍企業(yè)進行用水價格分析，證明模型在預期執(zhí)行效果和企業(yè)承受能力兩方面具有可行性[32]。此外，王佳鑫等又針對現(xiàn)階段實行的排污費制度中存在的不足，建立了排污稅定量計算模型，通過案例分析表明環(huán)境稅收模式有易于被電鍍企業(yè)接受、超標罰款力度大、稅款去向明確的特點[33]。

2.3 直接討論法

也有學者通過對現(xiàn)有問題直接分析討論的方法，發(fā)現(xiàn)當前電鍍清潔生產(chǎn)中存在的問題并提出建議，此方面研究以國內(nèi)文獻居多。如馮紹彬等通過總結電鍍工業(yè)園有代表性的文章，介紹了國內(nèi)電鍍工業(yè)園區(qū)發(fā)展概況、廢水集約治理的優(yōu)勢、在促進清潔生產(chǎn)和提升行業(yè)整體素質(zhì)方面的作用[34]。魏立安等通過對清潔生產(chǎn)管理模式的分析，提出了建立清潔生產(chǎn)指標體系、清潔生產(chǎn)培訓、設立清潔生產(chǎn)審核機構、加強生產(chǎn)過程管理、清潔生產(chǎn)技術化、生產(chǎn)制度化、集中防治污染等清潔生產(chǎn)管理對策[35]。

3 結論

研究通過對國內(nèi)外學者在電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)技術方面和政策方面的研究進行了歸納和分析。主要研究結論如下：

（1）從技術體系來看，現(xiàn)有電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)技術研究已經(jīng)發(fā)展為清潔生產(chǎn)技術研究、方案研究、操作輔助工具研究以及技術審核研究。與傳統(tǒng)技術相比，其研究成果在一定程度上已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)有毒有害原材料的替代、金屬及水的回用以及廢物排放的最小化。但由于電鍍行業(yè)種類繁多，具體到某一鍍種或生產(chǎn)線，還需要從細節(jié)角度去嚴格執(zhí)行操作方案和技術審核中的每個環(huán)節(jié)，才能使清潔生產(chǎn)的得以落實。同時新技術和操作輔助工具的成本問題也是未來需要解決的問題。

（2）從政策體系方面的研究來看，針對電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)管理政策方面的研究尚不是很多。同時，由于政策體系包含的內(nèi)容較多，不同學者其研究的切入點也各不相同，并且缺乏系統(tǒng)、深入的研究。最終使電鍍企業(yè)實施清潔生產(chǎn)執(zhí)行的積極性較差。如何自上而下、從宏觀到微觀提出一套切實可行、對企業(yè)清潔生產(chǎn)明顯促進作用的管理政策是當前電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)得以實施需要解決的問題。

考慮到我國的實際情況，如何在推動電鍍清潔生產(chǎn)技術發(fā)展的同時，對現(xiàn)有政策進行完善和調(diào)整，促進企業(yè)積極主動實施清潔生產(chǎn)，是當前我國電鍍行業(yè)可持續(xù)發(fā)展中面臨的挑戰(zhàn)，也是實現(xiàn)我國節(jié)能減排目標的關鍵。

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Research status of cleaner production in electroplating

DONG Xiaoqing，LI Zhiguo
（School of Traffic &Environment,Shenzhen Institute of Information Technology,Shenzhen 518172,P.R.China）

The electroplating industry is of great social concern because of its serious pollution caused by high energy consumption.The key to realizing the energy consumption and pollution reduction in electroplating is to promote the business to implement cleaner production actively.In this study,the research status of cleaner production of electroplating was analyzed.The study advance of technology and management in China and other countries was comprehensively introduced.The research could provide reference for the promotion and development of cleaner production in the field.

electroplating;cleaner production;research status

TQ153

：A

1672-6332（2014）01-0087-06

【責任編輯：楊立衡】

2014-3-1

國家重大科技水專項（2012ZX07313001）

董曉清（1982-），女（漢），河南鄭州人，講師，博士，主要研究方向：水處理技術研發(fā)與應用，環(huán)境規(guī)劃與管理；E-mail：dongxq@sziit.edu.cn