■ ■揚州市廣陵區(qū)環(huán)境保護局 （江蘇 225003） 杜小文

摘要：分別針對汽車金屬配件和鋼管加工企業(yè)的污染源進行分析，提出多種減排應對措施，列出清潔生產(chǎn)方案，并對方案的環(huán)境性和經(jīng)濟性進行評估。對金屬加工企業(yè)在生產(chǎn)中開展清潔生產(chǎn)、管理有一定的參考意義。

我國清潔生產(chǎn)的形成和發(fā)展總體上經(jīng)歷了以下三個階段：

第一階段，為清潔生產(chǎn)引進階段，從1989年到1992年。1989年，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署提出推行清潔生產(chǎn)的行動計劃后，清潔生產(chǎn)的理念和方法開始引入我國，有關部門和單位開始研究如何在我國推行清潔生產(chǎn)。1992年聯(lián)合國環(huán)境署在廈門舉辦了清潔生產(chǎn)培訓班。

第二階段，為清潔生產(chǎn)的立法階段，從1993年到2002年。九屆全國人大常委會第28次會議于2002年6月29日召開，會議審議通過了《中華人民共和國清潔生產(chǎn)促進法》，標志著我國清潔生產(chǎn)進入了法制化的軌道。

第三階段，為清潔生產(chǎn)有章可循和推廣階段，從2003年開始。國家發(fā)改委和環(huán)保部為落實《促進法》，出臺了一系列規(guī)章制度，使得我國清潔生產(chǎn)工作的開展有章可循。同時，地方各級政府也以各種方式有效推動清潔生產(chǎn)工作在地方的開展。

1. 企業(yè)的污染源分析

從近幾年對金屬制品企業(yè)清潔生產(chǎn)的審核情況看，普遍存在危險廢物（以下簡稱“危廢”）處置不規(guī)范、廢氣無組織排放或有組織排放不達標、廢水超標排放等問題。其中，危廢主要為金屬表面處理過程中產(chǎn)生的槽渣，水處理站壓濾污泥，生產(chǎn)過程中冷卻潤滑用乳化液、切削液，設備維修過程中產(chǎn)生的廢機油，模具清洗產(chǎn)生的清洗廢水等；廢氣主要是熱處理爐燃燒廢氣、蒸汽鍋爐燃燒廢氣、表面處理工序揮發(fā)的酸霧以及鋼管打磨、拋光過程中產(chǎn)生的粉塵；廢水主要來自于金屬表面處理清洗廢水，其特點是多含重金屬元素、氨氮濃度高、化學需氧量濃度高、陰離子表面活性劑濃度高、排放量大、處理工藝不穩(wěn)定、處理難度高以及穩(wěn)定達標排放難度大，如控制處理不當，易造成嚴重的環(huán)境污染。

從以往的案例來看，主要存在以下幾種危廢違法處理方式：①將危廢直接排入下水道或隨意傾倒。②將危廢委托給無危險廢物處置資質(zhì)的單位進行處置。③將危廢混入一般固體廢物中，按一般固廢的處理方式交環(huán)衛(wèi)部門處理。

對于廢水排放，主要存在如下問題：①廢水未經(jīng)處理直接超標排放進管網(wǎng)。②廢水雖經(jīng)處理設施處理，但仍未達到排放標準。③廢水通過暗管、滲井、滲坑及灌裝等方式排放進環(huán)境。④通過稀釋的方式達標排放。

但是從2015年和2016年的審核情況看，狀況有了較大的改變。下面以兩類金屬加工企業(yè)的審核來分析。

（1）汽車金屬配件加工企業(yè)的污染源。汽車是高科技的產(chǎn)物，汽車及其配件設計本身綜合應用了大量的高科技技術、環(huán)保技術，因此，看起來汽車金屬配件加工對環(huán)境影響不是特別大，但事實上，金屬配件的加工往往是在中小城市工業(yè)園區(qū)一些小企業(yè)中進行，由于這些小企業(yè)環(huán)保意識薄弱、環(huán)保資金不到位及環(huán)保設施不齊全，甚至不采取任何措施，直接將污染物亂排、偷排，對環(huán)境造成嚴重影響。近幾年，各地政府加大了對環(huán)境污染的整治力度、宣傳力度，相繼出臺了一系列環(huán)保鼓勵政策，這些小企業(yè)在環(huán)保上有了很大的改善，大大減少了環(huán)境污染。

以調(diào)查的一家公司為例，該公司主要生產(chǎn)汽車座椅金屬骨架和汽車金屬托架，2004年投產(chǎn)以來規(guī)模不斷擴大，產(chǎn)值逐年提高，截止2016年底，員工總數(shù)已達到280人左右，產(chǎn)值達到6 000多萬元，產(chǎn)品全部外銷世界10多個國家和地區(qū)。公司在“提倡綠色生活，實施清潔生產(chǎn)”環(huán)保理念的指導下，加大環(huán)保投入。在生產(chǎn)源頭，引進國外先進工藝、先進設備，實現(xiàn)乳化液、表面處理酸液循環(huán)使用，大大減少了產(chǎn)污量；在末端，引進國內(nèi)先進的廢氣、廢水治理設施，在廢水、廢氣排口加裝在線監(jiān)測設備，并與環(huán)保局聯(lián)網(wǎng)，對排污實施監(jiān)測；在生產(chǎn)過程，企業(yè)加強管理，通過了ISO 14001環(huán)境管理體系認證。該企業(yè)2015年和2016年1～7月能源同期單耗指標比較如表1所示。

雖然生產(chǎn)源頭污染源客觀存在，主要是表面處理車間酸洗磷化工藝排放污水：工業(yè)廢水排放（處理量）一年約為2.1萬t，2013年和2014年部分月份排放超標，但是自2015年開展清潔生產(chǎn)以來，排放達標，并有很大的好轉。該汽車配件公司年達標后廢水排放情況如表2所示。

根據(jù)電泳涂裝的質(zhì)量要求，構成其表面處理工序的主要有5個：脫脂除銹→水洗→表調(diào)→磷化→水洗。脫脂除銹是表面處理工藝中最為重要的一道工序，不僅是因為該工序的處理成本是整個表面處理工藝中最大的工序，而且對整個涂裝成本的影響可謂舉足輕重。據(jù)有關計算，脫脂除銹工序的處理成本約占整個表面處理成本的1/3～1/2，占涂裝總成本的1/6～1/4。同時，如果脫脂除銹工序的處理質(zhì)量得到了保證，后面幾道工序的處理質(zhì)量就比較容易獲得保證。

表1 2015年和2016年1～7月能源同期單耗指標比較

月份 煤（t/萬元） 電（kW·h/萬元） 生產(chǎn)用水（t/萬元）2015年1～7月 0.022 97.95 6.58 2016年1～7月 0.019 81.94 4.74同比下降（%） 13.64 16.35 27.96

表2 某汽車配件公司年達標后廢水排放情況

污染物種類 濃度 濃度排放標準 排放狀態(tài) 毒性2015年 2016年pH 9.3 8.29 6～9 正常 微COD（mg/l） 98 84 100 正常 微SS（mg/l） 75 48 70 正常 微P（mg/l） 4.6 1.72 4.86 正常 微石油類（mg/l） 6 1.3 10 正常 微

根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量的要求，表面處理工藝主要包含5個工序，分別為脫脂（去油除銹）、清洗、酸洗、清洗、磷化、清洗。其中，脫脂在整個處理工藝中有著重要的地位，是后續(xù)表調(diào)、磷化的基礎，直接決定著后續(xù)工序的處理效果。

酸洗除銹對產(chǎn)品表面質(zhì)量影響很大，是關鍵工序。選擇什么樣的酸、濃度多大、溫度多高，這些因素對工件表面狀態(tài)的影響很大，如果選擇不當，不僅處理質(zhì)量得不到保證，而且處理成本高、環(huán)境污染大；對酸洗后道水洗工序要求也很嚴格，酸洗常用的酸是硫酸或鹽酸，酸洗后如清洗不干凈，硫酸、鹽酸的殘酸均有很強的腐蝕性，對工件留下隱患，而且會影響后面的磷化工序。

（2）金屬制品加工企業(yè)的污染源。鋼管加工也是在污染源上容易被忽視的行業(yè)。傳統(tǒng)的鋼管加工企業(yè)存在如下問題：①熱處理工藝采用煤作為加熱原料，而且尾氣排放過程中沒有任何過濾、除塵裝置，排放的尾氣嚴重不達標，含有大量的粉塵、二氧化硫等有害物質(zhì)，嚴重污染環(huán)境。②表面處理工藝產(chǎn)生的廢液直接排放，沒有循環(huán)利用，也沒有考慮進行預處理從而實現(xiàn)從源頭降低污染源，而是靠末端處理來實現(xiàn)達標排放。在鋼管加工過程中用過的廢的乳化液直接排放、或交給沒有處理資質(zhì)的企業(yè)處理，對環(huán)境造成很大污染。

現(xiàn)代先進的鋼管加工企業(yè)已經(jīng)完全改變了以往傳統(tǒng)的做法，實現(xiàn)從源頭降低污染源。圖1所示為某企業(yè)的鋼管加工流程，該企業(yè)熱處理工藝采用清潔能源天然氣作為加熱原料，而且在尾氣排放管中裝設過濾、除塵裝置，排放的尾氣完全可以達標。

表面處理工藝產(chǎn)生廢水主要來自以下幾方面：①酸洗廢酸。酸洗工序使用稀硫酸溶液來去除鋼管表面的氧化皮，硫酸溶液在使用一段時間后，里面會產(chǎn)生許多雜質(zhì)（多為鐵的氧化物），需要定期更換。②脫脂水洗廢水。在去油水洗過程中產(chǎn)生水洗廢水。③酸洗水洗廢水。在酸洗水洗過程中產(chǎn)生水洗廢水。④磷化水洗廢水。在磷化水洗過程中產(chǎn)生水洗廢水。⑤中和水洗廢水。在中和水洗過程中產(chǎn)生水洗廢水。⑥廢的皂化液。鋼管皂化工藝過程使用的皂化液在使用一段時間后，里面會產(chǎn)生許多雜質(zhì)，需要定期更換。⑦廢氣。酸洗和皂化工序都會產(chǎn)生廢氣。⑧乳化液。鋼管加工過程需要大量乳化液進行冷卻和潤滑，因此會有大量廢乳化液排放。

2. 減排應對措施

（1）化學除銹改為物理除銹。物理除銹即機械除銹，是指用機械的方法清除工件表面的銹蝕或其他雜質(zhì)。實踐證明，物理除銹可以滿足食品、裝飾、機械設備制造及建筑等行業(yè)對表面處理質(zhì)量的基本要求，可以獲得可接受的表面粗糙度，但對于表面處理要求較高的應用領域還不能滿足要求。

圖1 某企業(yè)的鋼管加工流程

拋丸機的應用技術發(fā)展，為物理除銹開拓了新的方向。拋丸機是通過一種或多種砂料來處理金屬表面，消除金屬表面的一些附著物，如鐵銹，但有時也通過拋丸碰擊來獲得一個特定的表面層。拋丸介質(zhì)可以是各種規(guī)格的砂、碳化硅顆粒和小鋼球等。隨著拋丸技術的不斷發(fā)展、成熟，應用范圍也越來越廣，從鑄鍛件的表面清理延伸到金屬結構件的表面加工、強化和拋噴丸等不同的領域。

（2）引進先進的硫酸循環(huán)利用設備。鋼管加工企業(yè)鋼管表面處理工藝流程為：脫脂（NaOH）→脫脂漂洗→酸洗―酸洗水洗→磷化→磷化水洗→中和→皂化→皂化烘干。排放的污染物及具體處理措施如下。①酸洗廢酸：表面處理工序中酸洗槽內(nèi)硫酸，在使用一段時間后鐵離子濃度增加，硫酸溶液失去活性，需要全部更換新硫酸溶液，此時勢必會產(chǎn)生大量廢酸。企業(yè)為此引進先進的硫酸循環(huán)利用裝置硫化站，通過冷凝裝置將酸洗線上產(chǎn)生的廢酸經(jīng)過幾次冷卻結晶，并經(jīng)高速旋轉甩干桶甩干，將硫酸亞鐵晶體與硫酸溶液分離開來，處理后的硫酸溶液重新供生產(chǎn)線循環(huán)利用，硫酸亞鐵晶體作為危廢處置。②脫脂水洗廢水、酸洗水洗廢水、磷化水洗廢水及中和水洗廢水通到污水處理站處理后達標排放。③廢棄的皂化液：廢棄的皂化液先在預處理裝置中處理后，進入污水處理池處理。④皂化池中產(chǎn)生的蒸汽以及揮發(fā)霧：通過抽風系統(tǒng)高空排出。⑤酸洗過程中產(chǎn)生的酸霧：在酸洗槽四周設置真空吸風槽（見圖2a），將酸霧抽到酸堿中和塔中處理后高空排放。其中，硫酸過濾殘渣、水處理污泥壓縮成泥餅交有資質(zhì)的企業(yè)處理。⑥生產(chǎn)線上揮發(fā)的酸霧：堿液淋洗塔中和處理（見圖2b）。

（3）引進先進的乳化液循環(huán)利用裝置。企業(yè)在生產(chǎn)過程中需使用乳化液作為冷卻、潤滑和沖洗的介質(zhì)，乳化液的主要成分為95%的水和5%的單酸。乳化液在使用一段時間后，雜質(zhì)含量增加，活性降低，需全部更換，這將產(chǎn)生大量的廢乳化液，如果作為危廢來處置，不僅企業(yè)成本會大幅增加，也造成了資源浪費和環(huán)境污染。某鋼管加工企業(yè)經(jīng)過多方考察，從意大利引進一套WMT乳化液循環(huán)利用裝置，將乳化液中的雜質(zhì)進行過濾，過濾后的乳化液繼續(xù)循環(huán)使用，過濾殘渣壓縮成泥餅交有資質(zhì)的企業(yè)處理。

圖2 揮發(fā)的酸霧處理系統(tǒng)

表3為企業(yè)主要污染源達標排放后的統(tǒng)計表。從表中可以看出，雖然該企業(yè)的污染源不少，但循環(huán)利用設備直接減少了污染源的數(shù)量，廢氣、廢水處理裝置減少了污染物的排放量，實現(xiàn)了污染物達標排放。

這些企業(yè)投入的設備和技術，看起來增加了前期投資，延長了投產(chǎn)時間，但是，從污染源頭抓起的建設理念，為企業(yè)的發(fā)展后勁提供了有力的保證。

表4所示是該企業(yè)清潔生產(chǎn)高費方案中的一部分?？梢钥闯?，該企業(yè)在污水處理站之前，投入了許多前期處理設備，極大地減輕了污水處理站的壓力。其中廢水處理站系統(tǒng)中還包括企業(yè)自己的化學分析實驗室，在污水總排放口安裝COD環(huán)保在線監(jiān)測儀、總磷環(huán)保在線監(jiān)測儀、總鋅環(huán)保在線監(jiān)測儀、pH環(huán)保在線監(jiān)測儀、超聲波明渠流量計和數(shù)據(jù)采集儀，能夠和環(huán)保局直接聯(lián)網(wǎng)，實時監(jiān)測污染物的排放情況。而且廢酸等的循環(huán)利用也大大節(jié)約了硫酸的用量，節(jié)約了成本。

（4）膜分離技術應用于清洗廢水的再生。膜分離技術是一種新型高效的精密分離技術，是材料科學與介質(zhì)分離技術交叉結合形成的一門技術，具有高效分離、設備簡單、節(jié)能、常溫操作、零排放及運行成本低等優(yōu)勢，廣泛應用于工業(yè)領域眾多行業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，全球膜銷售額每年以14%～30%的速度增長。膜分離技術目前已普遍用于化工、電子、輕工、紡織、冶金、食品和石油化工等領域，但其首先開發(fā)研究和應用的都是水處理領域，其應用涉及面廣且量大，同時具有常規(guī)處理方式所不能比擬的優(yōu)點，所以膜法水處理技術在水工業(yè)中已受到特別的青睞，將會成為主要的先進廢水處理技術，具有廣闊的發(fā)展前景。

由于分離膜具有選擇透過特性，所以它可使混合物質(zhì)有的通過、有的留下。但不同的膜分離過程使物質(zhì)留下、通過的原理有的類似，有的完全不一樣?？偟恼f來，分離膜之所以能使混在一起的物質(zhì)分開，不外乎兩種手段。①用過篩的辦法分離：根據(jù)混合物物理性質(zhì)的不同，主要是質(zhì)量、體積大小和幾何形態(tài)差異，用過篩的辦法將其分離。②通過分離膜的速度不同分離：根據(jù)混合物的不同化學性質(zhì)，物質(zhì)通過分離膜的速度取決于以下兩個步驟的速度，首先是從膜表面接觸的混合物中進入膜內(nèi)的速度（稱溶解速度），其次是進入膜內(nèi)后從膜的表面擴散到膜的另一表面的速度。二者之和為總速度?？偹俣扔?，透過膜所需的時間愈短；總速度愈小，透過時間愈久。

表3 某鋼管加工企業(yè)污染源排放統(tǒng)計

類別 污染物名稱 考核量/（t/a） 削減量 最終排放量/（t/a）3.30 TP 0.07 0.06石油類 0.19 0.17氨氮 0.81 0.55總鋅 0.04 0.04 COD 7.71廢水循環(huán)利用廢氣硫酸霧 0.87 堿液淋洗塔中和處理后高空排放 0.87有組織顆粒物（粉塵） － 室內(nèi)處理系統(tǒng) －

表4 某鋼管加工企業(yè)清潔生產(chǎn)高費方案

方案編號 方案名稱F17 堿液淋洗塔中和處理F18 建立硫化站F22 乳化液過濾塔F24 揮發(fā)酸霧抽風系統(tǒng)F25 粉塵室內(nèi)處理系統(tǒng)F26 廢水處理站系統(tǒng)F27 清潔能源天然氣替代標煤

膜分離技術分為反滲透（RO）、納濾（NF）、超濾（UF）和微孔過濾（MF）。RO截留性能最好，能去除水中絕大部分的離子，透過的幾乎是溶劑，即純水，但RO運行壓力高。NF是一種荷電膜，其特點具有離子選擇性，一價離子可大量透過膜，但對多價離子如鈣、鎂等，具有很高的截留率。微濾和超濾可有效地去除水中微生物（如隱孢子蟲、賈第蟲、細菌和病毒），分離溶液中的大分子、膠體、蛋白質(zhì)及顆粒等。同時，由于更多更好的超濾、微濾膜組件的開發(fā)運用，不同于反滲透和納濾需要昂貴的去除顆粒物的預處理，可以直接處理高懸浮固體濃度的原水，因此，可用UF和MF膜技術替代傳統(tǒng)處理工藝，更廣泛地用于飲用水的處理中。

3. 清潔生產(chǎn)方案

（1）堿液淋洗塔中和處理方案。方案的技術評估：用酸洗線揮發(fā)酸霧，酸堿中和塔處理，15m以上高空排放。排放塔的底部為2 470mm，頂部為1 700mm。四個塔分別對應有4臺引風機，風量都是80 000m3/h。去除酸霧效率可以達到99%，從而實現(xiàn)酸霧處理自動化。方案的環(huán)境評估：及時地降低酸濃度，降低污染，基本實現(xiàn)對于車間、大氣的零排放。結論：減少了酸霧，帶來了明顯的環(huán)保效益，并延長廠房及設備的使用壽命。

（2）建立硫化站方案。方案的技術評估：過濾硫酸溶液，將硫酸溶液中的雜質(zhì)過濾除去，并將雜質(zhì)壓縮成固體定期處理。硫酸溶液處理自動化達到國內(nèi)先進水平。方案的環(huán)境評估：基本實現(xiàn)硫酸廢液零排放。方案的經(jīng)濟評估：能減少排污費，具有良好的生態(tài)環(huán)境保護效益，有助于樹立良好的企業(yè)形象，促進企業(yè)發(fā)展。

（3）反滲透方案。該技術的主要特點為膜過濾。膜過濾裝置的進水管路與反滲透裝置的濃水排出管路連接，制出優(yōu)于自來水水質(zhì)的淡水回用。整套技術具有先進和可靠性。該方案同時解決達標排放、完成回用水比例，建成后運行成本低、占地面積小，可長期穩(wěn)定運行，有助于達成清潔生產(chǎn)，并邁向實質(zhì)零排放。方案的環(huán)境評估：反滲透膜孔徑小至納米級，在一定的壓力下，H2O分子可以通過反滲透膜，而廢水中的金屬離子、無機鹽、膠體、重有機物、病毒和細菌等雜質(zhì)無法通過反滲透膜，從而使可以透過的純水和無法透過的物質(zhì)嚴格區(qū)分開來。整個過程采用物理方法，不添加任何化學物質(zhì)，所以不會發(fā)生化學反應，沒有二次污染和交叉污染，且處理后的水可以重復利用。方案實施后能夠減少企業(yè)新鮮用水量、廢水排放量，提高水資源利用率。方案的經(jīng)濟評估：利用原反滲透裝置的動力，設備動力利用效率高，使高濃度廢水經(jīng)過膜過濾裝置進一步處理，可以使原反滲透裝置排放濃水的50%～60%重新利用。該裝置投資33.4萬元，處理1t水花費1.50元，而自來水目前約3.00元/t，即節(jié)約費用1.50元/t，節(jié)水11.9萬t，節(jié)約自來水費用35.7萬元/年，全年節(jié)約排污費3.6萬元，運行費用約18萬元，投資回收期約為3年。反滲透裝置濃水回用設備可以給企業(yè)帶來經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1] 朱海星，華常春. 高校教師參與清潔生產(chǎn)審核特點評述[J]. 環(huán)境科學與管理，2010，35（5）：183-186.

[2] 蔣曉東，遲春娟. 機械加工行業(yè)

清潔生產(chǎn)典型問題和對策[J]. 節(jié)

能與環(huán)保，2010（2）：22-24.[3 [荷蘭]Piet Lens，L.H.Pol，[德國]Peter Wilderer，[美國]T.Asano. 工業(yè)水循環(huán)與資源回收[M]. 成徐州，吳迪，蹇興超，譯. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008：315-355.

[4] 華常春. 工業(yè)企業(yè)清潔生產(chǎn)技術與應用[M]. 南京：江蘇科學技術出版社，2010：24-26.

[5] 楊永杰. 環(huán)境保護與清潔生產(chǎn)[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2008：202-206.

[6] 國家環(huán)境保護總局科技標準司.清潔生產(chǎn)審核培訓教材[M]. 北京：中國環(huán)境科學出版社，2001.

（收稿日期：20170526）