船舶涂裝污染處理技術(shù)研究

王旭彰，劉 健

（中國船級社實(shí)業(yè)有限公司 廣州分公司，廣東 廣州 510235）

0 引言

在船舶建造、修理過程當(dāng)中，船舶涂裝產(chǎn)生的污染物相對較多。在綠色制造理念逐漸發(fā)展過程中，應(yīng)用現(xiàn)代化的船舶涂裝污染物處理工藝，對生產(chǎn)過程產(chǎn)生的“三廢”進(jìn)行及時處理，避免船舶涂裝對于環(huán)境造成的破壞，提高涂裝工藝效率，實(shí)現(xiàn)控制成本、資源節(jié)約、能耗減少和環(huán)境保護(hù)等目標(biāo)。

1 船舶涂裝工藝的發(fā)展

船舶涂裝是一種機(jī)械作業(yè)，涉及到對船舶進(jìn)行校平、預(yù)熱、拋丸、自動涂漆、后熱處理、運(yùn)輸?shù)确矫娴墓ぷ鳌?）對船體進(jìn)行校正，這是保證船體和操作精度的重要因素。而對船體進(jìn)行預(yù)處理，可以有效地除去表面的多余水分和油脂。2） 拋丸作業(yè)，為了方便涂裝，將表面處理平整，在拋丸后噴上底漆。3）要進(jìn)行立體分段和平面分段施工。分段噴涂是為了保證船體部件的結(jié)構(gòu)完整，便于對焊接時的火工進(jìn)行校正。

2 艦船涂裝裝備的選用

在油漆作業(yè)中，需要采用高壓水射流對鋼件進(jìn)行清洗，從而達(dá)到清除氧化皮、鐵銹、破碎漆膜的目的，同時不會對基材造成損害，提高涂層的粗糙度。1）船體涂裝設(shè)備在使用時，必須帶上磁鐵吸盤，以便能夠?qū)⒒w包裹起來，形成單獨(dú)的空間，通過吸盤來完成作業(yè)。噴淋后需要對所有的污染物進(jìn)行回收，對回收的污水進(jìn)行自動化處理，以保證分類處理后的廢物能被再利用。2）高壓水表面處理及噴砂自動回收裝置，可以降低對環(huán)境的傷害，減少火災(zāi)和爆炸的風(fēng)險，同時也能減少天氣對船舶涂裝的影響。3）高壓水表面處理及噴砂作業(yè)，既保證了船舶涂裝的質(zhì)量，又保證水溶性鹽的含量。

3 船舶涂裝污染物介紹

3.1 廢氣污染

船舶涂裝操作過程中有大量漆霧產(chǎn)生，加上有機(jī)溶劑高溫環(huán)境下產(chǎn)生的蒸汽和粉塵等各類污染物，操作人員吸入體內(nèi)會對身體健康造成嚴(yán)重危害，污染物排放到大氣當(dāng)中也會造成空氣污染。在船舶涂裝領(lǐng)域多使用有機(jī)溶劑類型涂料，有機(jī)溶劑溶解油脂，一旦進(jìn)入人體，就能和脂肪物質(zhì)融合，麻痹人體神經(jīng)。有機(jī)溶劑化學(xué)組成結(jié)構(gòu)各有不同，溶劑的毒性也具備差異性，像四氯乙烷和苯類物質(zhì)都屬于有毒溶劑，使用過程會產(chǎn)生污染大氣的物質(zhì)。在涂裝過程會存在脫脂和磷化等工序，排放的酸性霧、堿性霧等物質(zhì)對大氣環(huán)境也產(chǎn)生污染，加上噴漆、烘干室內(nèi)產(chǎn)生的VOC，也污染大氣[1]。

3.2 廢水和固廢

船舶涂裝在磷化、鈍化和脫脂等環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生廢水，在涂裝之前采取各類處理工序，噴漆車間產(chǎn)生的循環(huán)水內(nèi)部含有棄渣和有機(jī)溶劑，清洗設(shè)備內(nèi)部排除廢水含有脫脂碳酸根和磷化液內(nèi)的硫酸根，陰極電泳也會產(chǎn)生大量廢液，污染水源。涂裝過程產(chǎn)生的變質(zhì)廢料、水溶性廢渣、沉淀物等廢棄物也會對環(huán)境造成污染。

4 船舶涂裝污染處理技術(shù)應(yīng)用

4.1 不含焦油的環(huán)氧樹脂

焦油會對人體健康造成很大的傷害，尤其是對人類的生存環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。

4.2 利用水溶性物質(zhì)

水溶性材料具有2個優(yōu)點(diǎn)：1）提高涂裝作業(yè)的安全性和穩(wěn)定性，減少發(fā)生爆炸的幾率；2）達(dá)到環(huán)保目的，使用水溶性物質(zhì)可以減少揮發(fā)。

4.3 廢氣處理技術(shù)

無論是船舶噴涂，還是噴涂表面干燥等操作，都會產(chǎn)生VOC氣體，這類氣體內(nèi)部含有苯類有機(jī)物，毒性較大，可能影響施工人員身體健康，對于大氣環(huán)境產(chǎn)生的污染也相對較大。在噴涂操作知識階段，產(chǎn)生的漆霧顆粒、VOC等為主要污染物，同時，流平、烘干等操作也會產(chǎn)生大量VOC污染物。因?yàn)檫@類污染物的顆粒直徑不超過10 μm，且具有較強(qiáng)的黏性，容易在物質(zhì)表面上附著，對于有機(jī)廢氣采取凈化措施之前，需要展開除漆物處理，之后將其中的揮發(fā)性有機(jī)物去除，具體包括二甲苯和甲苯等。

4.4 漆霧處理技術(shù)

1）利用過濾法處理，過濾閥的應(yīng)用是通過濾層將漆霧、顆粒物等阻留，可以選擇玻璃纖維棉當(dāng)做濾料，或者選擇爐渣作為濾料，二者之間也可以以組合形式使用。通過簡單的過濾，將漆霧中的大部分顆粒去除，還能吸附少量的有機(jī)物，簡單的過濾可能難以達(dá)到廢棄物排放標(biāo)準(zhǔn)，需要采取深度處理措施。

2）利用水吸收法進(jìn)行處理，可以使用噴淋水洗吸收法，也可以使用霧化洗滌法處理，還可以使用水旋式處理方法或者無泵水幕方法處理，其中水旋和水幕處理較為常用。利用無泵水幕處理方法主要是借助高速排風(fēng)的方式進(jìn)行提水，讓排風(fēng)、排水等系統(tǒng)融合應(yīng)用，打造無泵水循環(huán)模式。在此處理模式下，涂裝漆霧會先通過水幕，后通過水簾，再通過氣水通道，和水幕之間產(chǎn)生強(qiáng)烈攪拌，形成凈化系統(tǒng)，不斷提高凈化效率。利用水旋式處理系統(tǒng)，主要是在噴漆室的柵格上設(shè)置水旋器，讓漆物和空氣分離。如果漆霧中的空氣被水旋器吸入后，會撞擊柵隔板下方水面，漆霧、水共同通過漩渦運(yùn)動向水旋器當(dāng)中流入，使得空氣、漆霧等相互分離。由于二甲苯和甲苯這類有機(jī)物和水不相容，所以使用水吸收法不能除去有機(jī)污染物，對于其中的有機(jī)污染物還需要采取其他處理措施[2]。

3）利用吸附法處理，該方法屬于船舶涂裝漆霧處理常用技術(shù)，適合對有機(jī)廢氣展開處理。處理過程應(yīng)用多孔結(jié)構(gòu)吸附劑，通過吸附作用，將廢棄物內(nèi)部VOC吸附。通常可使用活性炭或者纖維類物質(zhì)，材料密集多孔，且內(nèi)部擁有較大的表面積，對于VOC的吸附作用相對較好。

4.5 處理有機(jī)廢氣技術(shù)

船舶涂裝過程當(dāng)中，對于有機(jī)廢氣進(jìn)行處理主要使用回收法和消除法。其中，回收法的應(yīng)用主要是借助物理方式，在環(huán)境壓力和溫度一定的情況下，用滲透膜、吸附劑等，將VOC分離，具體可使用生物膜、活性炭，還可利用變壓吸附或者冷凝吸附。選擇消除法主要是利用生物、化學(xué)等反應(yīng)，通過微生物、催化劑的使用，或者通過光熱作用將有機(jī)物轉(zhuǎn)化，使之變?yōu)槎趸肌⑺任镔|(zhì)。最終完成廢氣處理。

1）催化燃燒。催化燃燒處理屬于高效的處理方法之一，如果有機(jī)廢氣處理量相對較大，并且氣體濃度低，含有苯、醛、酮、醇等物質(zhì)，都可以使用此法處理。環(huán)境溫度介于250℃～300℃的環(huán)境之下，有機(jī)氣體中的碳?xì)浠衔锟稍诖呋瘎┯绊懼路纸?，釋放熱量，并生成無害的氣體。如果有機(jī)氣體濃度高，在催化燃燒環(huán)節(jié)也會釋放熱量，能夠維持反應(yīng)所需溫度，不必另外添加熱源，且燃燒之后產(chǎn)生的熱空氣還能讓吸附劑實(shí)現(xiàn)熱脫附再生，對于廢物進(jìn)行綜合利用，效果顯著，所以適合應(yīng)用于船舶涂裝廢氣的處理。

2）活性炭吸附。對于涂裝工藝產(chǎn)生的有機(jī)廢氣，選擇活性炭吸附的凈化方法，可以利用抽氣風(fēng)機(jī)將有機(jī)廢氣向吸附床內(nèi)部吸入，經(jīng)過吸附以后能夠?qū)崿F(xiàn)氣體凈化，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。在活性炭吸附方法運(yùn)用方面，適合處理濃度低、溫度低、風(fēng)量大的廢氣。由于該工藝運(yùn)用相對成熟，有機(jī)溶劑容易回收，會在船舶噴漆的廢氣治理方面較為常用，適合處理酮類和苯類物質(zhì)。但是該工藝運(yùn)用過程可能由于吸附劑不耐高溫和濕潤環(huán)境，導(dǎo)致高溫環(huán)境易燃燒，濕潤條件吸附能力差等缺點(diǎn)，難以避免。

3）吸附和燃燒融合。對于船舶涂裝的廢氣處理各類工藝進(jìn)行對比，從而提出吸附和燃燒融合處理法，處理各類有機(jī)廢氣。該處理技術(shù)的運(yùn)用是先使用活性炭對于廢氣進(jìn)行吸附和濃縮，之后經(jīng)過熱空氣脫附，再經(jīng)過催化燃燒，通過系列凈化措施，對有機(jī)廢氣進(jìn)行凈化。該技術(shù)運(yùn)用的凈化系統(tǒng)能耗相對較低，且設(shè)備投資也不高[3]。

4.6 廢水處理技術(shù)

在船舶涂裝車間的生產(chǎn)和操作工藝運(yùn)用階段，可能產(chǎn)生大量的廢水，各類廢水包括酸洗廢液、鈍化以及脫脂等，還包括電泳廢水，其中鈍化廢水包括浸洗、換槽液以及鈍化液，要求生產(chǎn)車間對廢水進(jìn)行處理，達(dá)到國家要求排放標(biāo)準(zhǔn)才可進(jìn)行排放[4]。

1）針對酸洗廢液處理，需要根據(jù)含酸量選擇處理措施，如果廢酸液當(dāng)中的廢水相對較多，且含酸量處于3%～4%，可以利用回收措施重新利用。如果廢液內(nèi)部的廢水量相對較少，且含酸量不超過4%，則可采取中和法處理，將廢液的pH降低，使之處于6～9之間排放。

2）對于脫脂廢液進(jìn)行處理，通常是使用酸化法，破乳處理。具體措施：在廢液內(nèi)加入無機(jī)酸pH進(jìn)行調(diào)節(jié)，使之處于2～3之間，此時乳化劑內(nèi)部陰離子的表面活性劑處于酸性溶液當(dāng)中，可能失去穩(wěn)定性，從而分解，改變了廢液原來親油、親水等平衡性，最終達(dá)到破乳目標(biāo)，讓廢液中的油分離出來。

3）對于電泳廢液采取處理措施，考慮到陰極的電泳廢液當(dāng)中會存在大量的電泳漆渣或高分子有機(jī)物，以上物質(zhì)存在于水中，呈現(xiàn)出膠體狀帶有負(fù)電或者在水中以懸浮物的形式存在。此時可以添加PAC和PAM，其中PAC屬于聚合氯化鋁，PAM屬于聚丙烯酰胺，以上物質(zhì)的加入能夠?qū)⑵湮阶饔?、架橋作用等充分發(fā)揮，偶爾將廢水內(nèi)部污染物去除。

4）對于涂裝產(chǎn)生的噴漆廢水，可以使用氧化劑對廢水采取預(yù)處理措施，讓內(nèi)部有機(jī)類物質(zhì)被分解，之后將PAM，PAC等物質(zhì)加入其中，通過絮凝沉淀方式將污染物去除，實(shí)現(xiàn)對廢水的凈化[5]。

4.7 處理廢棄物技術(shù)

船舶涂裝工藝產(chǎn)生廢油類物質(zhì)屬于主要廢棄物，這類物質(zhì)容易燃燒，也容易爆炸。涂裝階段使用溶劑、涂料相對較多，需要選擇具有資質(zhì)的處理單位完成以上物質(zhì)的處理。針對涂裝生產(chǎn)環(huán)節(jié)的廢油漆和過濾材質(zhì)，需要定期收集，廢油漆桶視為危險廢物，應(yīng)該定點(diǎn)堆放，通過統(tǒng)一化處理。在現(xiàn)場可設(shè)置堆放場，專門存放固體廢物，面積50 m2左右即可[6]。

5 船舶涂裝污染處理技術(shù)優(yōu)化發(fā)展對策

5.1 提高對船舶油漆防污、補(bǔ)漆的認(rèn)識

1）有關(guān)人員必須加強(qiáng)對油漆的處理和控制，尤其是在涂裝階段，對于鋼板涂層出現(xiàn)破損的地方需要進(jìn)行及時補(bǔ)涂，從而減少對涂料的消耗及浪費(fèi)。加強(qiáng)對船體涂料的預(yù)處理，對有關(guān)的材料進(jìn)行科學(xué)的檢驗(yàn)，組織一個物料的涂覆團(tuán)隊(duì)，對船體進(jìn)行油漆，尤其是結(jié)構(gòu)損壞的部位，要進(jìn)行修復(fù)和涂裝。2）在進(jìn)行整體噴涂后，對目前的施工內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的防護(hù)處理，并對部分漆膜進(jìn)行了密封。加強(qiáng)對涂料防污處理技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。提高全體人員的環(huán)保意識，并運(yùn)用科學(xué)、高效的技術(shù)對船舶進(jìn)行防污處理。3）修復(fù)和涂裝作業(yè)結(jié)束后，要保證該區(qū)域內(nèi)的涂料、覆蓋薄膜的厚度與周圍的涂料厚度一致，并且在涂裝過程中注意控制拋光時間。

5.2 船舶油漆污染治理與治理的最佳途徑

在應(yīng)用船舶涂料污染治理技術(shù)時，必須堅(jiān)持統(tǒng)一的涂裝工藝觀念，積極推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的輔助管理。同時，通過運(yùn)用現(xiàn)代的信息技術(shù)，對涂裝過程進(jìn)行動態(tài)的管理和分析，使整個系統(tǒng)負(fù)荷達(dá)到理想狀態(tài)，從而有效提升工料的結(jié)算率，實(shí)現(xiàn)對船舶涂裝污染處理的自動化發(fā)展。

5.3 加強(qiáng)涂料污染治理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

在處理船舶涂裝污染時，要借鑒國際上先進(jìn)的處理技術(shù)，積極推動涂裝污染處理技術(shù)，在實(shí)操過程中，可以利用不同的材料處理技術(shù)、節(jié)能焊接設(shè)備等，將研發(fā)環(huán)保、廢氣整治等工作作為要點(diǎn)，將節(jié)能減排作為重要的發(fā)展工作，不斷提升技術(shù)工藝，完成對涂裝污染處理技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。

6 結(jié)語

在船舶涂裝行業(yè)快速發(fā)展過程當(dāng)中，船舶制造技術(shù)日益優(yōu)化，通過技術(shù)改造，運(yùn)用綠色發(fā)展觀念，針對不同的污染物，使用先進(jìn)的工藝，通過污染處理技術(shù)的優(yōu)化，用全新的材料、設(shè)備和技術(shù)，高效處理涂裝工藝產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，促進(jìn)船舶涂裝技術(shù)的不斷發(fā)展，踐行綠色環(huán)保制造理念。