船舶涂装污染处理技术研究

2022-11-26王旭彰

船舶物资与市场 2022年8期

王旭彰，刘健

（中国船级社实业有限公司广州分公司，广东广州 510235）

0 引言

在船舶建造、修理过程当中，船舶涂装产生的污染物相对较多。在绿色制造理念逐渐发展过程中，应用现代化的船舶涂装污染物处理工艺，对生产过程产生的“三废”进行及时处理，避免船舶涂装对于环境造成的破坏，提高涂装工艺效率，实现控制成本、资源节约、能耗减少和环境保护等目标。

1 船舶涂装工艺的发展

船舶涂装是一种机械作业，涉及到对船舶进行校平、预热、抛丸、自动涂漆、后热处理、运输等方面的工作。1）对船体进行校正，这是保证船体和操作精度的重要因素。而对船体进行预处理，可以有效地除去表面的多余水分和油脂。2）抛丸作业，为了方便涂装，将表面处理平整，在抛丸后喷上底漆。3）要进行立体分段和平面分段施工。分段喷涂是为了保证船体部件的结构完整，便于对焊接时的火工进行校正。

2 舰船涂装装备的选用

在油漆作业中，需要采用高压水射流对钢件进行清洗，从而达到清除氧化皮、铁锈、破碎漆膜的目的，同时不会对基材造成损害，提高涂层的粗糙度。1）船体涂装设备在使用时，必须带上磁铁吸盘，以便能够将基体包裹起来，形成单独的空间，通过吸盘来完成作业。喷淋后需要对所有的污染物进行回收，对回收的污水进行自动化处理，以保证分类处理后的废物能被再利用。2）高压水表面处理及喷砂自动回收装置，可以降低对环境的伤害，减少火灾和爆炸的风险，同时也能减少天气对船舶涂装的影响。3）高压水表面处理及喷砂作业，既保证了船舶涂装的质量，又保证水溶性盐的含量。

3 船舶涂装污染物介绍

3.1 废气污染

船舶涂装操作过程中有大量漆雾产生，加上有机溶剂高温环境下产生的蒸汽和粉尘等各类污染物，操作人员吸入体内会对身体健康造成严重危害，污染物排放到大气当中也会造成空气污染。在船舶涂装领域多使用有机溶剂类型涂料，有机溶剂溶解油脂，一旦进入人体，就能和脂肪物质融合，麻痹人体神经。有机溶剂化学组成结构各有不同，溶剂的毒性也具备差异性，像四氯乙烷和苯类物质都属于有毒溶剂，使用过程会产生污染大气的物质。在涂装过程会存在脱脂和磷化等工序，排放的酸性雾、碱性雾等物质对大气环境也产生污染，加上喷漆、烘干室内产生的VOC，也污染大气[1]。

3.2 废水和固废

船舶涂装在磷化、钝化和脱脂等环节都会产生废水，在涂装之前采取各类处理工序，喷漆车间产生的循环水内部含有弃渣和有机溶剂，清洗设备内部排除废水含有脱脂碳酸根和磷化液内的硫酸根，阴极电泳也会产生大量废液，污染水源。涂装过程产生的变质废料、水溶性废渣、沉淀物等废弃物也会对环境造成污染。

4 船舶涂装污染处理技术应用

4.1 不含焦油的环氧树脂

焦油会对人体健康造成很大的伤害，尤其是对人类的生存环境造成严重的影响。

4.2 利用水溶性物质

水溶性材料具有2个优点：1）提高涂装作业的安全性和稳定性，减少发生爆炸的几率；2）达到环保目的，使用水溶性物质可以减少挥发。

4.3 废气处理技术

无论是船舶喷涂，还是喷涂表面干燥等操作，都会产生VOC气体，这类气体内部含有苯类有机物，毒性较大，可能影响施工人员身体健康，对于大气环境产生的污染也相对较大。在喷涂操作知识阶段，产生的漆雾颗粒、VOC等为主要污染物，同时，流平、烘干等操作也会产生大量VOC污染物。因为这类污染物的颗粒直径不超过10 μm，且具有较强的黏性，容易在物质表面上附着，对于有机废气采取净化措施之前，需要展开除漆物处理，之后将其中的挥发性有机物去除，具体包括二甲苯和甲苯等。

4.4 漆雾处理技术

1）利用过滤法处理，过滤阀的应用是通过滤层将漆雾、颗粒物等阻留，可以选择玻璃纤维棉当做滤料，或者选择炉渣作为滤料，二者之间也可以以组合形式使用。通过简单的过滤，将漆雾中的大部分颗粒去除，还能吸附少量的有机物，简单的过滤可能难以达到废弃物排放标准，需要采取深度处理措施。

2）利用水吸收法进行处理，可以使用喷淋水洗吸收法，也可以使用雾化洗涤法处理，还可以使用水旋式处理方法或者无泵水幕方法处理，其中水旋和水幕处理较为常用。利用无泵水幕处理方法主要是借助高速排风的方式进行提水，让排风、排水等系统融合应用，打造无泵水循环模式。在此处理模式下，涂装漆雾会先通过水幕，后通过水帘，再通过气水通道，和水幕之间产生强烈搅拌，形成净化系统，不断提高净化效率。利用水旋式处理系统，主要是在喷漆室的栅格上设置水旋器，让漆物和空气分离。如果漆雾中的空气被水旋器吸入后，会撞击栅隔板下方水面，漆雾、水共同通过漩涡运动向水旋器当中流入，使得空气、漆雾等相互分离。由于二甲苯和甲苯这类有机物和水不相容，所以使用水吸收法不能除去有机污染物，对于其中的有机污染物还需要采取其他处理措施[2]。

3）利用吸附法处理，该方法属于船舶涂装漆雾处理常用技术，适合对有机废气展开处理。处理过程应用多孔结构吸附剂，通过吸附作用，将废弃物内部VOC吸附。通常可使用活性炭或者纤维类物质，材料密集多孔，且内部拥有较大的表面积，对于VOC的吸附作用相对较好。

4.5 处理有机废气技术

船舶涂装过程当中，对于有机废气进行处理主要使用回收法和消除法。其中，回收法的应用主要是借助物理方式，在环境压力和温度一定的情况下，用渗透膜、吸附剂等，将VOC分离，具体可使用生物膜、活性炭，还可利用变压吸附或者冷凝吸附。选择消除法主要是利用生物、化学等反应，通过微生物、催化剂的使用，或者通过光热作用将有机物转化，使之变为二氧化碳、水等物质。最终完成废气处理。

1）催化燃烧。催化燃烧处理属于高效的处理方法之一，如果有机废气处理量相对较大，并且气体浓度低，含有苯、醛、酮、醇等物质，都可以使用此法处理。环境温度介于250℃～300℃的环境之下，有机气体中的碳氢化合物可在催化剂影响之下分解，释放热量，并生成无害的气体。如果有机气体浓度高，在催化燃烧环节也会释放热量，能够维持反应所需温度，不必另外添加热源，且燃烧之后产生的热空气还能让吸附剂实现热脱附再生，对于废物进行综合利用，效果显著，所以适合应用于船舶涂装废气的处理。

2）活性炭吸附。对于涂装工艺产生的有机废气，选择活性炭吸附的净化方法，可以利用抽气风机将有机废气向吸附床内部吸入，经过吸附以后能够实现气体净化，达到排放标准。在活性炭吸附方法运用方面，适合处理浓度低、温度低、风量大的废气。由于该工艺运用相对成熟，有机溶剂容易回收，会在船舶喷漆的废气治理方面较为常用，适合处理酮类和苯类物质。但是该工艺运用过程可能由于吸附剂不耐高温和湿润环境，导致高温环境易燃烧，湿润条件吸附能力差等缺点，难以避免。

3）吸附和燃烧融合。对于船舶涂装的废气处理各类工艺进行对比，从而提出吸附和燃烧融合处理法，处理各类有机废气。该处理技术的运用是先使用活性炭对于废气进行吸附和浓缩，之后经过热空气脱附，再经过催化燃烧，通过系列净化措施，对有机废气进行净化。该技术运用的净化系统能耗相对较低，且设备投资也不高[3]。

4.6 废水处理技术

在船舶涂装车间的生产和操作工艺运用阶段，可能产生大量的废水，各类废水包括酸洗废液、钝化以及脱脂等，还包括电泳废水，其中钝化废水包括浸洗、换槽液以及钝化液，要求生产车间对废水进行处理，达到国家要求排放标准才可进行排放[4]。

1）针对酸洗废液处理，需要根据含酸量选择处理措施，如果废酸液当中的废水相对较多，且含酸量处于3%～4%，可以利用回收措施重新利用。如果废液内部的废水量相对较少，且含酸量不超过4%，则可采取中和法处理，将废液的pH降低，使之处于6～9之间排放。

2）对于脱脂废液进行处理，通常是使用酸化法，破乳处理。具体措施：在废液内加入无机酸pH进行调节，使之处于2～3之间，此时乳化剂内部阴离子的表面活性剂处于酸性溶液当中，可能失去稳定性，从而分解，改变了废液原来亲油、亲水等平衡性，最终达到破乳目标，让废液中的油分离出来。

3）对于电泳废液采取处理措施，考虑到阴极的电泳废液当中会存在大量的电泳漆渣或高分子有机物，以上物质存在于水中，呈现出胶体状带有负电或者在水中以悬浮物的形式存在。此时可以添加PAC和PAM，其中PAC属于聚合氯化铝，PAM属于聚丙烯酰胺，以上物质的加入能够将其吸附作用、架桥作用等充分发挥，偶尔将废水内部污染物去除。

4）对于涂装产生的喷漆废水，可以使用氧化剂对废水采取预处理措施，让内部有机类物质被分解，之后将PAM，PAC等物质加入其中，通过絮凝沉淀方式将污染物去除，实现对废水的净化[5]。

4.7 处理废弃物技术

船舶涂装工艺产生废油类物质属于主要废弃物，这类物质容易燃烧，也容易爆炸。涂装阶段使用溶剂、涂料相对较多，需要选择具有资质的处理单位完成以上物质的处理。针对涂装生产环节的废油漆和过滤材质，需要定期收集，废油漆桶视为危险废物，应该定点堆放，通过统一化处理。在现场可设置堆放场，专门存放固体废物，面积50 m2左右即可[6]。

5 船舶涂装污染处理技术优化发展对策

5.1 提高对船舶油漆防污、补漆的认识

1）有关人员必须加强对油漆的处理和控制，尤其是在涂装阶段，对于钢板涂层出现破损的地方需要进行及时补涂，从而减少对涂料的消耗及浪费。加强对船体涂料的预处理，对有关的材料进行科学的检验，组织一个物料的涂覆团队，对船体进行油漆，尤其是结构损坏的部位，要进行修复和涂装。2）在进行整体喷涂后，对目前的施工内容进行相应的防护处理，并对部分漆膜进行了密封。加强对涂料防污处理技术的开发与应用。提高全体人员的环保意识，并运用科学、高效的技术对船舶进行防污处理。3）修复和涂装作业结束后，要保证该区域内的涂料、覆盖薄膜的厚度与周围的涂料厚度一致，并且在涂装过程中注意控制抛光时间。