电镀生产过程自动化中的废水处理与环保问题詹伯君

电镀生产过程自动化中的废水处理与环保问题詹伯君(浙江省机械科学研究所)前古口在电镀行业,由于电镀生产过程产生大量的含铬、含氰、含酸、含碱和含铜、镍、锌、镐等重金属离子废水、铬酸废气、硝酸废气、盐酸废气、氰化物废气以及由喷丸,磨光以及抛光设备排出的含尘空气,严重地污染环境,对人们的生活环境,工作条件和身体健康状况造成极大的威胁。搞好电镀废水废气处理,减轻以至消除电镀废水废气含尘空气对环境空间的污染,可以在实现电镀生产过程自动化中一起进行,这是实现电镀过程全自动化的重要组成部分.在应用电子计算机为中心组成电镀过程自动化系统对电镀前处理、后处理,电化学沉积过程,电镀工艺参数控制进行全面综合管理,对电镀过程产生的废水废气进行处理回收,从技术上、经济上是大有可为的。一电镀废水废气的处理电镀废水的处理,针对电镀厂大部分规模较小,数量多,厂址分散的特点,国外近年来趋向于集中化处理,建立联合废水处理中心和外部除毒中心,收集各电镀厂生产的废水、污泥,进行工厂化处理。瑞士一家除毒中心工厂,每月处理300吨含重金属污泥。美国通用汽车公司的汽车保险杠电镀工厂采用室外集中处理电镀废水,每天用化学法处理6000吨废水。含氰废水用氯气法处理,含铬废水用50:和石灰法,泥渣再由废水处理工厂用车子运走,专门处理1t〕。国外设计出板框压滤机安在流动车内,污泥脱水定期去工厂进行。废水处理设备已形成成套商品供应。瑞典的污水处理装置实现了加药取样全自动化,可以在检测控制仪表上进行监视。采用方法是沉淀法,比离子交换法简单,用次氯酸钠氧化破坏氰根,用亚硫酸氢钠还原六价铬,用碱沉淀三价铬。自动化仪表采用三种探头,PH探头控制电磁阀加硫酸和氢氧化钠;环状铂电极和玻璃参比电极用于测量氧化还原电位变化,控制电磁阀加亚硫酸氢钠;双铂电极探头测量氧化还原电位变化,监测过剩的次氯酸根,控制次氯酸钠滴加量2t〕,在采用近代技术建立的废一2逸一DOI:10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.1982.02.004水处理自动化系统中,以容量法,比色法测定废水化学组成,PH计控制碱、酸药品的自动投放,调节废水PH值,以氧化还原电位计控制投加化学药品联动泵。在离子交换法处理系统中,由电导控制器监测系统性能和工作状况。DMp公司处理含铬、氰、酸、碱的废水化学系统为五部分。第一部分按污水性质投加不同药剂进行分质处理。设备包括污水输入系统、搅拌器、·处理槽、配药桶等。第二部分是沉淀除渣、包括了沉淀槽、泥浆泵、离心脱水机,处理后舍属含量可降到`PPm。第三部分精滤设备,包括贮罐和连续砂滤器,处理后金属含量降到0,1一0.SPPm。第四部分活性炭处理和反渗透装置,处理后金属含量不超过0.01毫克/升、第五部分再处理后,检测不出金属含量。全系统用自动控制装置集中操作,处理后的水可以回用川。国外电镀废水的处理方法主要有离子交换法、蒸发法、电渗析法,活性炭吸咐法,淀粉黄原酸化法和冷冻法。根据对国内666个电镀厂、点的初步统计分析,各种处理法占总的有废水处理设备的厂的百分率为:化学法41.6肠,离子交换法31.8肠,电解法工1帕,逆流漂洗法5.6肠,蒸发浓缩法1.6肠,其它8.4肠。据近两年所了解情况看,逆流漂洗法,蒸发浓缩法和其它几种方法组合使用的比率在逐步增加③。离子交换法国内应用较广,通过污水处理还可以回用水和重金属。上海缝纫机另件九厂采用移动床处理流程,每处理1立方米含镍废水,可以盈利。·9元左右·上海虹口电镀厂以离子交换法处理含铬废水,也得收支基本平衡的良好效果。长征电镀厂采用逆流漂洗—离子交换·一钦质薄膜蒸发浓缩流程处理含铬废水,无污水排放,达到变废为宝,回收铬酸量每月400公斤,最高每月800公斤。全流程自动控制,采用蒸馏水喷淋,既节水,又可少用阴离子交换树脂〔4〕。大连红旗造船厂、沈阳水泵厂使用铁氧体法处理污水,设备简单,一次投资省,操作方便,不易引起二次污染,沉渣还可用子制造工业用磁性材料〔的.嘉兴电控厂投资4。。。元上马活性炭处理工艺,回收铬酸约占镀件带出液的90肠,三价铬污泥较少,二次污染可能性小困。国内从六十年代初开始试验研究的电解法处理含铬废水,已从单极式改进成为双极式,从大极距改进成小极距,与沉淀、过滤装置组合在一起的成套设备已有产品供应。主要优点是处理效果稳定,操作简单,处理后水质达到排放标准。上海电机厂每处理l立方米废水需0.3元左右,耗电量据181厂产品为。.62KWm/“水,消耗钢板大致处理1公斤六价铬为4一5公斤.目前许多单位试验用铁屑代替钢板电极,进行回收银和处理电镀混合废水研究。为了适应电镀厂多厂小特点,无锡市环境保护办公室和六机部九院,无锡电镀厂联合承担的“电镀废水流动处理车及其配套设施”已经研制成功,NLs,500型镀镍漂洗废水流动处理车和NLS一600型镀铬漂洗废水流动处理车,已在十三个厂点试用,获得了满意的效果。〕.云南省西南长征机械厂自行设计了FcJ一805型含铬废水处理机,采用活性炭进行处理,具有造价低,操作简单,移动方便,处理可靠,排放水质优于国家规定排放标准,处理流量2一3吨/小时,运转费用0.2元/吨废水,一次投资350。元/台〔的。废水处理后的污泥综合利用问题,是电镀废水处理的一个关键问题。许多厂在设法减少二次污染的产生,以减轻处理压力.嘉兴电控厂用两级静止回收,在排放通道接使进入第一清洗槽铬醉量减少,提高回收率,减轻活性炭处理负荷,减少了污泥只要配上适当的电渗析设备等,可以制成无排放全闭路循环系统。污泥的处理,曾一22~槽量试验过制作抛光膏,氧化铬,炼制金属铬、油灰、铸石、微晶玻璃、磁性元件等,但都未进入生产推广。近年试作揉革液、填料、制砖、制化肥的中温催化剂等,还需要进一步试验研究,以投入全面推广应用。电镀产生废气,以吸风机放空,虽然减轻了车间内污染,但却扩展到天空了,间题没有真正全部解决。正在推广使用的铬酸废气净化回收器中,网格式净化器使用比较理想,几个单位的实测情况看,无论立式或卧式,其净化效率都达98~99肠〔4〕。在三酸废气中,尤以NoZ最为严重,能剧烈刺激呼吸道,以至可能中毒致死。目前使用的有空心洗涤净化塔、引射式净化器等,吸收液主要用NH40H。氰化物废气可用硫酸亚铁水溶液处理。氟化氢废气采用0.5%碳酸钠溶液作吸收液,以洗涤净化塔处理。目前这类产品国内尚须发展。除尘器对电镀过程中由于工件处理产生的含尘空气进行处理,有产品供应。如CLP型除尘器、扩散式旋风除尘器、CzT型旋风除尘器、CCJ产型冲激式除尘机组、楔形网滤尘器。除尘后的干净空气可以直接排空。减轻电镀废气废水产生,可以大大改善环保压力。从有毒向无毒工艺,高毒向低毒,高浓度向低浓度电镀发展。三价铬镀铬已经研究成功,在英国一百多家工厂试运转。美国dUyllet公司也在研究牌号为TRCIROYLTE的三价铬镀铬。还研制出无六价铬的三价铬钝化剂,降低污水处理费用。Harhsaw公司也搞了三价铬镀铬。上海有机化学所研制的F。3铬雾抑制剂,在镀铬工艺上使用后,减轻了严重的铬雾产生,获得良好效果。天津市五金电镀厂在铜镍铬线上使用F。:,统计下来消耗cr0350公斤,F。。50克,可节省Cro:10公斤,排风电机2.8Kw,每月节电1500度和设备维修费,车间环境改善,经济效果明显。北京青云仪器厂制成吹气脱液机,使出槽工件附着液降到最低限度,减少了废水量,是一种治本的好方法。二电镀过程自动化与废水废气处理国内外的电镀生产过程自动线已经从继电器控制器、步进选线器控制器、电报头子控制器、光电读孔式控制器、步进式或条件式程序控制器,往电子计算机控制的电镀生产自动化系统发展。从而使最初的自动控制器的电镀工件工序控制功能,发展到镀液浓度、Pll值、化学药品加药量控制,电流密度控制,电镀液温度控制,废水废气自动化处理控制等。DMP公司的化学处理废水系统由制动控制装置执行集中操作.Altantes公司,Advanced公司的化学法系统实现闭路循环,处理过程用ORP和PH值控制,具有较高的机械化自动化程度〔幻。这样的系统在实现计算机控制的电镀过程自动化系统中,完全可以由运算速度高、存储容量大、外围设备多、控制功能强的计算机来负责管理,可以组成如图一那样的微型机分级管理系统,使用一台微型机担任废水处理的控制和管理工作,这样二级控制机的速度、存储量、功能可以比中央管理机略差一点。中央管理机负责处理二级管理计算机输送出的信号,完成二级管理控制计算机无法完成的那一部分工作,进行原始信息的处理存储,制作生产工艺图表,工艺数据图表打印等。在不需要构成大型的如图一所示的复杂控制网络的电镀厂点,为适应过程自动化系一约一镖黑黑,娘矜,制耗1}城楷副规少少妾。。恤恤梦昭昭书翻仇I/0娜雍川{触、褚兹统组成简便,操作方便,维护容易的要求,可以在微型机构成的电镀生产过程控制系统中,直接挂上废水废气处理功能装置(图二),执行废水废气处理的控制管理这样的系统构成特点是经济实用,更能充分发挥微型机的功能和使用效率。在小型电镀厂,点中尤其适用。为了对付日益增长的环境污染威胁,国外环境保护部门应用了各种现代技术以监测分析环境对象,认为环境分析是环境保护的眼睛,通过环境分析,图一可进行废水处理管理的微型机多级系统图二微型计算机电镀生产过程综合控制系统框图获得环境自然率底值的掌握,摸索环境污染及防治的规律,评价环保水平。环境监测和分析进入了自动化阶段。电子计算机可以控制整个环境对象分析程序,自动供样,校零点漂移,校刻度,扫描,自动进行分析误差补偿,调节分析条件,执行数字处理。计算机与几台到几十台分析仪器联用,构成的分析系统已经出现。电镀废水废气的处理系统,也需要有一套监测,分析仪器,向计算机输出各参变量的模拟或数字量信号。没有可靠的一次仪表输出的信号,计算机控制管理是无能为力的。厦门大学研制的DD一1型电镀参数测试仪可以测量溶液导电率、电流效率、远近阴极上电流分布、阴阳极极化曲线等六个参数,为电镀过程自动化提供了手段,如能把模拟量信号输出,就可通过接口直挂计算机。南京晨光机器厂的AH一l型安时计在生产过程中用处极大,也可以作用’模拟信号输出.需要为废水处理过程研制出自动检测仪器,否则由人工担任分析测试,再将原始数据送入计算机,就失去了实时性。虽然在检测手段不完善的时候,这可成为权宜之计。检测仪器的研制,有待于环保和仪器仪表工作者的共同努力。自动处理系统在实现零排放的全封闭系统中将发挥很大作用。计算机根据图三所示软件粗框图运行,接受新的检测信号,不断比较,不停发馈,输出新的执行指令,修正阀门动作,从而获得预定的指标。在功能较多的自动化系统中,采用一种功能卡件式的外围接口,由微型计算机统一一24—泽月竹攻七默翼露露露露爱爱爱获获获偏偏偏磨磨又又春春春春篇篇篇丧丧丧共共共分分起起羊羊羊羊羊羊奔奔奔奔奔夕夕蔫蔫冲冲冲冲冲冲冲冲冲冲漆漆漆,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,坦坦坦坦LLL电电钱过程程图四功能卡件式自动化系统框图儿杖处握必砚衬图三废水自动处理系统软件框图控制,给系统设计和使用带来了方便。功能卡件是统一标准设计的第一种功能的印刷电路板,看系统组成的不同而进行积木式组合。需要时挂上母线就可参加控制,可根据不同系统组成和配备条件,而配备不同的功能卡件。可以随机增加功能卡件,以增加系统功能。随着系统组成的复杂,功能的增加,主管理机的软件结构也要作相应的扩充。功能卡件上单块功能的划分,可视具体情况处理。希望环保、电镀、仪器仪表、自动化各家科研力量联合,研制出适合电镀废水处理的功能卡件,实现标准化、积木化。废水废气处理的实现,有着广阔的经济前景。美国通用电镀工厂电镀汽车另件废水处理后,回收铬酸,节约了数万美金。加拿大哈逊海湾铸造公司的电镀自动线,以薄膜蒸发器处理废水,回收率达80一85肠,抵销了处理药品消耗量。国内许多废水处理工程的应用,也都获得了很好的经济效果。其中包括化学药品的回收,水的节省,污泥的综合利用。三结论l、电镀生产过程对环境的污染是相当严重的,如不采取废水废气处理等环境保护措施,将对环境