環(huán)保型電鍍廠房

張偉，周震霄，王曉楠，肖良鴻，王雯艷，寇堂善，王克和

環(huán)保型電鍍廠房

張偉1*，周震霄2，王曉楠1，肖良鴻2，王雯艷2，寇堂善2，王克和2

（1.莊河第一電鍍廠，遼寧 大連 116400； 2.大連市表面工程協(xié)會，遼寧 大連 116013）

為適應(yīng)我國制造業(yè)高速發(fā)展的需要，電鍍行業(yè)也急需進(jìn)行行業(yè)水平的提升。本文圍繞在新建和提升改造電鍍廠房時，如何針對電鍍工藝與環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)的要求，貫徹好“清潔生產(chǎn)”理念，完成好廠房的設(shè)計及施工，介紹了相關(guān)成果和實踐經(jīng)驗。建造完成的電鍍工廠運行效果可達(dá)到預(yù)期愿景。

電鍍廠房；清潔生產(chǎn)理念；設(shè)計施工

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國的制造業(yè)水平也在不斷提高，已經(jīng)進(jìn)入世界先進(jìn)行列。電鍍行業(yè)是制造業(yè)中的一個環(huán)節(jié)，它對整個產(chǎn)業(yè)體系的進(jìn)步和發(fā)展起著不可忽視的作用，近年來我國的電鍍行業(yè)也適應(yīng)市場需要，進(jìn)入了高速發(fā)展的時期。

21世紀(jì)初，部分電鍍企業(yè)的規(guī)模近似于“手工作坊”式水平，而近年來很多企業(yè)都主動啟動企業(yè)改造的步伐，或在老廠房基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，或大刀闊斧、推倒重來，重建新廠房。很多企業(yè)的改造工作都始終貫徹“清潔生產(chǎn)”理念，按照電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)的要求完成電鍍工廠的設(shè)計和施工。從電鍍工廠的選址，電鍍廠房形式的選擇，電鍍車間的地面防腐、防漏設(shè)計，電鍍設(shè)備的選擇，電鍍工藝的采用，減少有毒有害原材料的使用，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、廢氣及廢渣等污染物的處理等方面開展工作，力爭達(dá)到“節(jié)能、降耗、減排、增效”的清潔生產(chǎn)八字方針［1-3］。

本文以莊河第一電鍍廠新建廠房的設(shè)計和施工過程為例，闡述對清潔生產(chǎn)理念的理解及未來努力的方向。

1　廠房選址合規(guī)性

園區(qū)或電鍍廠區(qū)選址應(yīng)當(dāng)符合“三線一單”要求，即生態(tài)保護(hù)紅線、環(huán)境質(zhì)量底線、資源利用上線以及環(huán)境準(zhǔn)入負(fù)面清單。園區(qū)或電鍍廠區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向以支持風(fēng)向沒有影響“敏感區(qū)”為要求。綜合以上幾點，新廠房征地位于大連市所屬莊河市的工業(yè)開發(fā)區(qū)中，選擇地點靠近莊河市擬建污水處理廠的旁邊，選址從風(fēng)向考慮沒有影響“敏感區(qū)”的擔(dān)心，廠房選址圖如圖1所示。

圖1　廠房選址圖

2　廠房平面布置

由于電鍍工藝的特殊性，廠房不宜采用聯(lián)體的方形廠房，應(yīng)采用單個條形或多個并排的合適跨度的廠房，其主要原因包括以下幾個方面。

（1）電鍍工藝中普遍使用低電壓、大電流的直流電，同樣的導(dǎo)線通過大電流時就會造成較大的電壓降，因此電鍍槽和直流電源的距離要求越短越好，否則就要選擇大規(guī)格的電源，而且日常電費的無謂損失會加大。若采用方形廠房，距離遠(yuǎn)，電路線損加大，而電源就近放置不采取隔離措施容易造成電源設(shè)備的腐蝕。

（2）方形廠房存在的更大問題是通風(fēng)問題。廠房中間部位的電鍍槽如果需要槽側(cè)抽風(fēng)，通風(fēng)機(jī)放在幾十米的廠房外，抽風(fēng)效果差，壓力損失大，勢必要選擇較大型號的風(fēng)機(jī)，一次投資和日常電力損失都要加大。如果風(fēng)機(jī)放在屋頂則屋頂必須加固，需使用重屋頂，加大了建筑投資，同時也增加環(huán)境噪聲治理成本。

如果就想把各生產(chǎn)線放在一個大廠房里，可以采用“Π”或“E”字型廠房，長生產(chǎn)線放在長邊上，短生產(chǎn)線放在短邊上，電鍍主廠房外可建電源輔助間，安裝通風(fēng)機(jī)等，輔助間放在里側(cè)，以確保整體規(guī)劃的整齊（如圖2和圖3）。

圖2　“Π”字型廠房圖

圖3　“E”字型廠房圖

3　電鍍廠房的剖面形式

電鍍廠房的剖面形式包含單層廠房、二層和多層廠房、特殊的二層廠房、帶地下室式（或部分場地帶地下室式）廠房以及單層廠房（生產(chǎn)線架高形式）幾種形式［4-7］。

3.1　單層廠房

單層廠房是大多數(shù)企業(yè)采用的形式，優(yōu)點是建筑造價低，缺點是電鍍過程排放的廢水收集需要挖地坑，這樣就帶來了造價高、防腐、防滲難度大，容易發(fā)生污染土壤問題。

3.2　二層和多層廠房

二層和多層廠房這種建筑形式適合土地緊張、生產(chǎn)產(chǎn)品多為小件的場合。

3.3　特殊的二層廠房

一般的二層廠房，考慮到第二層的負(fù)重和產(chǎn)品上下運輸問題，只能用于加工小件的情況。但是如果新建廠房的前面有開闊場地，可以參照大連火車站的建筑形式（如圖4），第二層運輸經(jīng)由一個坡道來完成，第二層可以任意布置。第一層則可以布置通風(fēng)、電源、污水處理，不用建造地下室，降低建筑費用。

圖4　大連火車站建筑照片

3.4　帶地下室式（或部分場地帶地下室式）廠房

帶地下室式（或部分場地帶地下室式）廠房形式有利于廢水收集、電源和通風(fēng)機(jī)安排。本廠設(shè)計就采取此種形式，地下室安排全部廢水收集槽（如圖5）和井式鍍鉻槽的下面部分（如圖6）。

圖5　地下室廢水收集槽

圖6　地下室井式鍍鉻槽下部

3.5　單層廠房（生產(chǎn)線架高形式）

該形式是目前普遍采用的生產(chǎn)線架高布局的方式。較早的設(shè)計是架高1.5 m以內(nèi)，現(xiàn)在大多架高2 m以上，可以充分利用底部空間。輔助間包括電源間和過濾機(jī)等輔助設(shè)施，甚至可設(shè)置循環(huán)過濾周轉(zhuǎn)槽。輔助間亦可放在廠房內(nèi)部通道旁的封閉隔離區(qū)域。過濾機(jī)及其周轉(zhuǎn)槽也可放置到生產(chǎn)線工作槽下方區(qū)域，有防止滴漏的隔離頂板，底部設(shè)置應(yīng)急圍堰等，可充分利用空間，作為輔助用房，來存放輔助工具等。

4　廢水處理

4.1　廢水處理流程形式選擇

前幾年電鍍企業(yè)普遍選用的是“連續(xù)式”或“蓄批式”的處理流程，這種流程被很多專業(yè)廢水處理設(shè)備公司采用，各有優(yōu)缺點。但是隨著電鍍污水排放標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)保管理要求的提高，廢水必須分質(zhì)、分流收集，專門化處理，甚至處理后的污泥也要分質(zhì)處置、分質(zhì)存放（尤其對于重金屬一類污染物），可以有效利用設(shè)備資源。

本廠設(shè)計在確定廢水處理流程時進(jìn)行了廣泛的考察，最后選定采用“一體化廢水處理設(shè)備”。首先電鍍產(chǎn)生的各種廢水全部分流收集，然后在不同的單個“一體化廢水處理設(shè)備”中進(jìn)行處理（見圖7）。

圖7　一體化廢水處理設(shè)備

各處理槽產(chǎn)生的污泥也經(jīng)過對應(yīng)的污泥壓濾機(jī)進(jìn)行濃縮處理，可以得到分質(zhì)的污泥（見圖8）。

圖8　分質(zhì)壓濾機(jī)

4.2　廢水處理過程控制

廢水處理采用自動化控制，通過顯示屏顯示廢水處理過程的有關(guān)參數(shù)（見圖9）。

圖9　廢水處理自動化控制顯示屏

4.3　廢水收集

電鍍生產(chǎn)線的各種處理槽設(shè)置高于地面，排水管道從清洗槽引出，明管通向地下室里的對應(yīng)收集桶里。

4.4　生產(chǎn)線防止廢水外漏

生產(chǎn)線周圍設(shè)立高100 mm的圍堰，收集意外出水（見圖10）。

圖10　廢水收集與防漏

4.5　地下室防止廢水外漏

地下室收集桶周圍也設(shè)立圍堰、應(yīng)急水泵和應(yīng)急儲槽以防止廢水外漏。

4.6　地下室設(shè)立應(yīng)急池

地下室設(shè)置“應(yīng)急池”，當(dāng)水處理不達(dá)標(biāo)時可以排放到應(yīng)急池里安排二次處理，處理合格后再外排。

5　直流電源間

現(xiàn)電鍍用的直流電源都是“高頻開關(guān)電源”，體積不大，占地面積較以前小得多，可以按照廠房平面布置和剖面形式安排在主廠房內(nèi)的生產(chǎn)線旁的輔助廠房內(nèi)，或在生產(chǎn)線旁邊或下面封閉的房間內(nèi)（見圖11）。

圖11　直流電源封閉間

6　通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置在主廠房側(cè)面。風(fēng)機(jī)風(fēng)系要按照槽液性質(zhì)分類（或分線）收集、分類處置，尤其對于含氰槽液不能與酸性槽液使用同一通風(fēng)系統(tǒng)。對于堿性鍍鋅生產(chǎn)線，因為排放刺激性氣體多，需采取部分封閉的塑料罩加強(qiáng)防護(hù)（見圖12）。

圖12　生產(chǎn)線上方封閉罩

下班后廠房大門關(guān)閉，但帶有溫度的處理槽還會繼續(xù)蒸發(fā)，對設(shè)備的腐蝕是很嚴(yán)重的。通常是有害或加溫工作槽的環(huán)保設(shè)備風(fēng)機(jī)需要明確開工前先開機(jī)運行10～20 min，排出廠房內(nèi)積存的廢氣；停止電鍍操作后，更要明確環(huán)保設(shè)備風(fēng)機(jī)需要持續(xù)工作10～20 min。較先進(jìn)的設(shè)計是選用變頻風(fēng)機(jī)，下班后維持低速運轉(zhuǎn)。

7　設(shè)立化驗/試驗室

對于電鍍生產(chǎn)為了更好地控制工藝參數(shù)，及時調(diào)整溶液到最佳狀態(tài)，不可只看眼前生產(chǎn)上的投入，還需建立完善的化驗室和試驗室（見圖13）。

（a）　試驗室化驗部分 （b）　試驗室試驗部分

8　小結(jié)

為了滿足企業(yè)所在地區(qū)對于電鍍產(chǎn)品市場不斷增長的需求以及國家對于環(huán)境保護(hù)不斷提高的要求，我廠自2016年開始電鍍新廠房的籌建工作，通過前期赴珠三角、長三角開展廣泛調(diào)研及大量閱讀關(guān)于電鍍廠房設(shè)計的中外文獻(xiàn)，于2017年完成新廠房設(shè)計建設(shè)并投入生產(chǎn)，幾年來的運行實踐證明，新廠房的建設(shè)符合清潔生產(chǎn)理念，為企業(yè)的今后發(fā)展，奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

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Environment-Friendly Electroplating Workshop

ZHANG Wei1*， ZHOU Zhenxiao2， WANG Xiaonan1， XIAO Lianghong2， WANG Wenyan2， KOU Tangshan2， WANG Kehe2

（1. Zhuanghe No.1 Electroplating Factory， Dalian 116400， China；2. Dalian Surface Engineering Association， Dalian 116013， China）

In order to meet the needs of the rapid development of China's manufacturing industry， the electroplating industry also needs to improve the industry level. In this paper， relevant achievements and practical experience were introduced focusing on how to implement the concept of "clean production" and complete the design and construction of the electroplating plant according to the requirements of electroplating process and environmental protection laws and regulations when building， upgrading and transforming the electroplating plant. The operation effect of the completed electroplating plant can achieve the expected vision.

electroplating workshop； clean production concept； design construction

TQ153.1

B

10.3969/j.issn.1001-3849.2022.01.007

2020-12-31

2021-08-07

張偉（1975－），男，大專，工程師，莊河第一電鍍廠總經(jīng)理，email：ddczhangwei@sina.com