電鍍污泥產(chǎn)生系數(shù)研究及其在固體廢物申報數(shù)據(jù)監(jiān)管方面的應(yīng)用

李瑞琪，王照宜，霍志軒，張麗紅，陳偉鵬

（廣州市璞境生態(tài)保護(hù)技術(shù)有限公司，廣東 廣州 510700）

引言

電鍍污泥來源于電鍍企業(yè)廢水處理，是電鍍行業(yè)中產(chǎn)量最大、危害性高的危險廢物，是固體廢物管理的重點對象。目前對企業(yè)電鍍污泥申報產(chǎn)生量尚無有效的核查依據(jù)。

1 研究背景

2020年9月1日起施行的《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》強(qiáng)調(diào)推進(jìn)固體廢物產(chǎn)生、貯存、流向、利用、處置等全過程監(jiān)控和信息化追溯，明確要求企業(yè)建立管理臺賬，如實記錄固體廢物種類、數(shù)量、流向、利用、處置等信息。目前全國和各省的固體廢物管理信息平臺均已上線運行，產(chǎn)廢單位按要求進(jìn)行固體廢物申報，數(shù)據(jù)收集效率大大提升的同時，也為實現(xiàn)工業(yè)固體廢物可追溯、可查詢提供了大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。然而，目前的信息管理平臺對企業(yè)申報填寫數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性尚無有效的核查機(jī)制，對數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制和危險廢物申報數(shù)據(jù)在事中事后環(huán)境監(jiān)管中的應(yīng)用，仍需探索和研究[1]。“十四五”期間，廣東省下轄各地級市“無廢城市”建設(shè)工作方案相繼出臺，多地將危險廢物申報登記數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，解決瞞報漏報、底數(shù)不清問題，強(qiáng)化危險廢物申報數(shù)據(jù)分析應(yīng)用作為“無廢城市”建設(shè)的一項重要工作。

電鍍是工業(yè)制造業(yè)的基礎(chǔ)性行業(yè)，是工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)。根據(jù)全國排污許可管理信息平臺數(shù)據(jù)，截至2023年5月，廣東省核發(fā)電鍍企業(yè)許可證總數(shù)超過2 000張，大部分集中在珠三角地區(qū)。從固體廢物管理角度，電鍍生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生HW17表面處理廢物，電鍍行業(yè)危險廢物產(chǎn)生量大，是固體廢物管理的重點行業(yè)[2]，2022年廣東省危險廢物申報產(chǎn)生量562萬噸，其中13.7%都是HW17。

電鍍行業(yè)產(chǎn)生的危險廢物中，HW17電鍍污泥產(chǎn)生量最大。以珠三角某地級市2022年危險廢物產(chǎn)生情況為例，電鍍行業(yè)危險廢物產(chǎn)生量約為2.2萬噸/年，其中HW17電鍍污泥占47.8%。電鍍污泥中含有沉積的重金屬，且具有難降解、不穩(wěn)定、易流失的特點，環(huán)境風(fēng)險較高，然而目前針對電鍍污泥申報產(chǎn)生量的可靠性沒有相應(yīng)的核證依據(jù)和手段。

2 電鍍污泥的產(chǎn)生原理

2.1 電鍍廢水及其處理

電鍍廢水可分為前處理廢水（酸、堿廢水）、含氰廢水、重金屬廢水（含鉻廢水、含鎳廢水、綜合廢水等）等。目前企業(yè)多采用傳統(tǒng)物化處理法，通過氧化還原、酸堿中和、化學(xué)沉淀、絮凝沉淀等作用去除水中污染物[3]。

（1）氧化還原：通過氧化還原將廢水中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)變成低毒物質(zhì)，常見藥劑有Na2S2O5、NaClO。

（2）酸堿中和：一方面調(diào)節(jié)廢水pH值，一方面使重金屬離子形成堿性沉淀從而被去除。根據(jù)實際調(diào)研和行業(yè)經(jīng)驗，堿性藥劑是電鍍廢水處理過程中用量最大的藥劑，其它藥劑使用量很少。電鍍廢水處理行業(yè)的堿性藥劑主要有熟石灰、生石灰、納米液堿（Ca（OH）2和NaOH的混合溶液）、片堿或液堿。

（3）絮凝沉淀：使廢水中的膠體物質(zhì)發(fā)生電中和，形成絮粒沉降，常見藥劑有PAC、PAM。

2.2 電鍍污泥的產(chǎn)生及成分

電鍍廢水主要采用化學(xué)藥劑進(jìn)行物理化學(xué)反應(yīng)，污染物最終以沉淀的方式從水中去除，形成污泥，污泥成分主要包括CaSO4、CaCO3及重金屬氫氧化物。其化學(xué)反應(yīng)式如下：

3 影響電鍍污泥產(chǎn)生量的主要因素

根據(jù)以上分析，結(jié)合物質(zhì)守恒理論，電鍍廢水的產(chǎn)泥量主要受以下四個因素的影響。

3.1 車間用水量

根據(jù)《電鍍廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ 2002-2010），電鍍廢水處理量約為電鍍車間用水量的85%～95%，電鍍車間用水量與污泥產(chǎn)生量有正相關(guān)性。

3.2 堿性藥劑使用量

電鍍廢水處理投入的堿性藥劑，最終都以鈣鹽沉淀的形式進(jìn)入污泥中，因此堿性藥劑使用量與污泥產(chǎn)生量具有正相關(guān)性。

3.3 廢水初始污染物濃度

廢水初始污染濃度與污泥產(chǎn)生量有正相關(guān)性，但由于同類型電鍍的生產(chǎn)工序和配藥濃度差異不大，廢水初始污染物濃度較穩(wěn)定，因此，實際情況下廢水初始污染物濃度波動不大，對污泥產(chǎn)生量影響較小。

3.4 廢水出水水質(zhì)

廢水達(dá)標(biāo)排放的情況下廢水中污染物含量很低，對污泥的產(chǎn)生量影響小。

因此，車間用水量和堿性藥劑使用量是影響電鍍污泥產(chǎn)生量的主要因素。

4 電鍍污泥產(chǎn)生系數(shù)研究

4.1 研究對象的選取

電鍍廢水集中處理廠收集多家電鍍企業(yè)廢水，廢水種類全面，處理規(guī)模較大，且電鍍廢水處理廠的運營成本和運營收入均來自于電鍍廢水處理系統(tǒng)，其相關(guān)臺賬數(shù)據(jù)可信度較高。本研究選擇A市廢水處理工藝服務(wù)企業(yè)數(shù)量最多、規(guī)模最大、電鍍污泥產(chǎn)生量最高的B企業(yè)作為研究對象，通過收集企業(yè)日常臺賬數(shù)據(jù)，結(jié)合采樣監(jiān)測，研究電鍍污泥產(chǎn)生量和電鍍生產(chǎn)車間用水量、藥劑使用量的系數(shù)關(guān)系。

4.2 研究對象的基本情況

B企業(yè)處理7種廢水類型，分別為含鎳廢水、化鎳廢水、混排廢水、含氰廢水、綜合廢水、前處理廢水和含鉻廢水，采用傳統(tǒng)物化法，使用的堿性藥劑是常見的Ca（OH）2，其它藥劑還包括NaClO、FeSO4、PAM、PAC等。

連續(xù)7日委托檢測單位對B企業(yè)鎳檢測池、鉻檢測池和總排放口的重金屬指標(biāo)進(jìn)行采樣監(jiān)測，結(jié)果顯示廢水污染物均達(dá)標(biāo)排放，廢水出水水質(zhì)對污泥產(chǎn)生量的影響可忽略。

4.3 研究結(jié)果與分析

4.3.1 污泥產(chǎn)生量和用水量之間的關(guān)系

根據(jù)企業(yè)2020年3月～2021年12月收水量和污泥入庫量數(shù)據(jù)，得到每季度污泥產(chǎn)生量和收水量系數(shù)關(guān)系如下?？梢钥闯觯勰?水量系數(shù)穩(wěn)定在3.09～4.55‰之間，平均值為3.88‰，見圖1。

圖1 2020-2021年污泥產(chǎn)生量和收水量季度系數(shù)變化圖

利用物料守恒理論，將B企業(yè)污泥中的鈣離子及其沉淀陰離子（為保守計算底線系數(shù)，以相對分子量大的SO42-計）對應(yīng)的質(zhì)量去除，得到以氫氧化鈉為堿性藥劑時污泥-水量系數(shù)參考值。

污泥中CaSO4按下式計算：

計算得出污泥-水量系數(shù)在0.54‰～1.07‰之間，平均值為1.33‰。

實際情況下大部分電鍍企業(yè)會全部或部分采用熟石灰作為廢水處理藥劑，其污泥-水量系數(shù)會在1.33‰至3.88‰之間，因此將1.33‰作為污泥-水量系數(shù)預(yù)警值（即電鍍企業(yè)正常情況下污泥-水量系數(shù)應(yīng)高于1.33‰），約為污泥-水量實際系數(shù)的35%。

4.3.2 污泥產(chǎn)生量和藥劑使用量之間的關(guān)系

根據(jù)2020年3月—2021年12月熟石灰藥劑使用量數(shù)據(jù)，得到每季度污泥產(chǎn)生量和藥劑使用量系數(shù)關(guān)系如下。污泥-藥劑系數(shù)穩(wěn)定在1.12～1.45之間，平均值為1.33。結(jié)合污泥-水量系數(shù)研究結(jié)果，將0.47（1.33的35%）作為污泥-藥劑預(yù)警值，見圖2。

圖2 2020—2021年污泥產(chǎn)生量和藥劑使用量季度系數(shù)變化圖

4.3.3 藥劑使用量和收水量之間的關(guān)系

2020年3月—2021年12月每月的藥劑使用量和收水量系數(shù)關(guān)系如下。可以看出，藥劑-水量系數(shù)穩(wěn)定在2.29‰～3.31‰之間，平均值為2.93‰。將1.33‰（2.93‰的35%）作為污泥-藥劑系數(shù)預(yù)警值，見圖3。

圖3 2020—2021年藥劑使用量和收水量季度系數(shù)變化圖

4.3.4 電鍍污泥產(chǎn)生系數(shù)體系

綜合以上研究結(jié)果，電鍍污泥產(chǎn)生系數(shù)體系，見表1。

表1 電鍍污泥產(chǎn)生系數(shù)體系表（絕干污泥）

5 電鍍污泥產(chǎn)生系數(shù)的應(yīng)用

將該系數(shù)應(yīng)用于A市某中型電鍍企業(yè)（C企業(yè)），通過收集企業(yè)用水量、藥劑使用量和污泥產(chǎn)生量數(shù)據(jù)，計算企業(yè)電鍍產(chǎn)生系數(shù)，判斷其是否符合產(chǎn)生系數(shù)體系。

5.1 企業(yè)基本情況

C企業(yè)生產(chǎn)日用品五金配件，屬于典型的來料加工企業(yè)，鍍種包括鍍鎳、鍍銅、鍍鉻、鍍銅鋅。企業(yè)電鍍廢水分為含鎳廢水、含氰廢水、含鉻廢水、酸銅廢水、綜合廢水、混排廢水共6類進(jìn)行處理。企業(yè)采用傳統(tǒng)物化法處理電鍍廢水，使用復(fù)合納米液堿（氫氧化鈣和氫氧化鈉的混合物）作為堿性藥劑。筆者連續(xù)7日委托檢測單位對C企業(yè)鎳檢測池、鉻檢測池和總排放口進(jìn)行采樣監(jiān)測，結(jié)果顯示C企業(yè)污染物達(dá)標(biāo)排放，廢水出水水質(zhì)對污泥產(chǎn)生量的影響可忽略。

5.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的情況

獲取到C企業(yè)2021年1月‰2021年12月月度車間用水量、月度藥劑領(lǐng)料記錄以及電鍍污泥轉(zhuǎn)移聯(lián)單數(shù)據(jù)。由于該企業(yè)每日污泥產(chǎn)生量有限，電鍍污泥轉(zhuǎn)運周期在1～3月不等，按月統(tǒng)計無法反映污泥的實際產(chǎn)生情況。本研究將全年產(chǎn)生情況作為一個整體，計算污泥產(chǎn)生量、用水量和藥劑量之間的關(guān)系。

5.3 系數(shù)結(jié)果及分析

經(jīng)過計算，得到企業(yè)絕干污泥-用水量系數(shù)為1.56‰，污泥-藥劑系數(shù)為1.09，藥劑-水量系數(shù)為1.74‰。從計算結(jié)果可以看出，C企業(yè)污泥-水量、污泥-藥劑、藥劑-水量系數(shù)均高于產(chǎn)生系數(shù)預(yù)警值，系數(shù)應(yīng)用結(jié)果符合預(yù)期。本研究的電鍍污泥產(chǎn)生系數(shù)體系能較好的應(yīng)用于電鍍企業(yè)。

6 固體廢物管理信息平臺應(yīng)用建議

電鍍污泥產(chǎn)生系數(shù)反映的是電鍍污泥產(chǎn)生量和藥劑使用量、生產(chǎn)用水量之間的關(guān)系，具體應(yīng)用于固體廢物管理信息平臺時，建議增加企業(yè)填報的數(shù)據(jù)信息，包括電鍍車間年生產(chǎn)用水量和堿性藥劑年度消耗量。

為確保企業(yè)填報基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性，防止企業(yè)通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)造假的手段逃避監(jiān)管，可同時要求企業(yè)上傳相應(yīng)憑證，并在條件允許的情況下，納入其它職能部門的數(shù)據(jù)。以電鍍車間當(dāng)年生產(chǎn)用水量為例，企業(yè)應(yīng)同時上傳生產(chǎn)車間水表月度臺賬、用水繳費通知單或水費發(fā)票，生態(tài)環(huán)境管理部門也可以聯(lián)合城市供水行政主管部門，獲取企業(yè)生產(chǎn)用水量數(shù)據(jù)。通過多源數(shù)據(jù)相互印證，保證數(shù)據(jù)可信度，見表2。

表2 建議在固體廢物管理信息平臺增加的企業(yè)填報內(nèi)容

7 結(jié)語

電鍍污泥產(chǎn)生于電鍍企業(yè)的廢水處理過程，是電鍍行業(yè)中產(chǎn)量最大、危害性高的危險廢物。電鍍污泥的產(chǎn)生，從物質(zhì)鏈角度，存在一定的規(guī)律性。本研究以珠三角A市某大型電鍍廢水集中處理廠為研究對象，結(jié)合電鍍污泥形成機(jī)理分析結(jié)果和駐場調(diào)研實際采樣數(shù)據(jù)，得出較為準(zhǔn)確的污泥-水量-藥劑系數(shù)體系，并很好地應(yīng)用于電鍍企業(yè)。該系數(shù)較為準(zhǔn)確地反映了污泥產(chǎn)生量與藥劑使用量和生產(chǎn)用水量之間的關(guān)系，使生態(tài)環(huán)境部門核證企業(yè)申報的電鍍污泥產(chǎn)生量時有了更多依據(jù)，為電鍍污泥申報量的審核提供參考，有助于生態(tài)環(huán)境部門進(jìn)行電鍍污泥產(chǎn)生量申報登記數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制。