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摘要：船舶涂装是一项集设计、工艺、技术和管理于一体的系统工程，贯穿于船舶建造的整个过程，是船舶制造业中污染源之一[1]。涂料中的挥发性有机化合物（VolatileOrganicCompounds，VOCs）能引起人体感官刺激和其他多种不适症状，如头痛、头晕和流泪等。开展VOCs废气治理，对于保证周边人群和生物的健康，改善生态环境，调控城市地区O3、PM2.5，减少雾霾的含量而言具有重要意义，是船舶工业实现绿色发展的必经之路。
关键词：船舶涂装；挥发性有机化合物；处理技术
1船舶行业VOCs处理现状与特点
在船舶的型钢及钢板的预处理中，通常是采用流水线方法进行作业、控制。而分段的涂装是在车间里施工，是有组织的排放区域模式。而在码头、船台等涂装，其施工空间是开放的，属于无组织的排放区域。然而，在船舶涂装的VOCs处理方面，仍存在很多问题：首先，涂装车间空间大，而且在设备处理时，过程中风量较大，一般状况之下风量为每小时100000m3/h左右；第二，涂装中产生的VOCs浓度会受到实际状况的影响而出现不同程度的波动状态，常规状况之下晚上3点~7点进行喷漆施工，3~5小时之后油漆固化，整个作业时间在一天的时间内，喷涂总体浓度1000mg/m3；固化的时间减少，总体的废弃浓度所噸的是递减的情况；第三，涂装作业过程中，具有较为显著的间歇性的特征，在过程中间隔时间约在1~2天左右。对此，在行业中并没有成熟、精细的末端处理方案可以提供参考与借鉴。
2当前我国造船企业的VOCs末端治理技术
船舶涂装VOCs排放的特点是浓度低、风量大、排放不定时和排放时浓度不恒定。针对这些特点，造船企业普遍采用吸附法进行VOCs处理。该方法具有吸附效率高、能耗少、可吸附对象多、环境友好、废气处理工艺简单和工艺成熟等特点。
2.1活性炭吸脱附+催化燃烧工艺
利用活性炭或活性炭纤维吸附浓缩VOCs，经热空气脱附之后催化燃烧，从而有效减少空气中的有害气体。活性炭的经济性最好，表面积较大，孔洞结构丰富，吸附性能较强，但吸附孔洞属于半开放型，脱附不完全，吸附选择性和循环性能较差。活性炭纤维是第三代活性炭产品，与传统活性炭相比，其比表面积更大，吸附有机气体的速度更快，但经济性略差，吸附选择性和使用次数也有限制。该处理技术为：首先，对涂装废气进行气雾处理，即利用玻璃棉初步过滤掉粉尘，起到保护吸附材料的作用；其次，废气进入吸附室，用活性炭吸附其中的VOCs，将达到标准的空气直接排放，否则通过管路循环吸附处理，在活性炭接近饱和之后，对其进行热空气脱附处理，将脱附出来的气体送入催化炉催化燃烧；最后，将达标的空气排放，并对再生后的活性炭进行冷却处理，循环使用。
2.2沸石转轮浓缩+蓄热燃烧工艺
沸石转轮浓缩+蓄热燃烧工艺也是目前造船企业末端治理实践评估采用的技术之一，其原理见图2。该工艺所采用的处理装置由前处理装置、沸石转轮装置和蓄热燃烧装置等3部分组成，其中转轮单元的作用是使废气在进入RTO之前先进行吸附和浓缩。首先将大风量、低浓度的废气通过前处理装置，以除去不同大小的粉尘和高沸点物质，起到保护沸石的作用；随后使这些废气进入沸石转轮吸附区进行吸附浓缩，当转轮转入脱附区之后，由小风量、高温热风（通常是150~180℃）进行热脱附，脱附下来的小风量、高浓度废气进入后续RTO氧化设备进行氧化燃烧处理，燃烧之后的气体通过烟囱混合排放，排放之前由换热器进行气体热交换，为后面脱附提供热量。该系统的技术特点是：在转轮系统运行时，通过转轮的转动，每个吸附块都会依次经过低温吸附、高温脱附和冷却闲置等3个阶段。此外，为充分利用过程中的气体和热量，经沸石吸附的洁净气体并不是完全排入大气，而是有一部分通入冷却区用于冷却，并利用RTO排出的烟气在热交换器中加热从冷却区出来的洁净气体，加热之后的洁净气体用于脱附解析，该设计能有效减少装置的能耗。从转轮构造上看，沸石转轮装置先后经历3次变化，分别为固定床结构、传统盘式结构和筒式结构。前处理装置由原先的气雾处理发展到现在的粉尘、湿度控制和高沸点气体综合预处理。盘式转轮中的沸石材料为骨架基材浸泡负载沸石颗粒；筒式转轮是由多种材料压制黏结而成的，沸石含有率越来越高，同时装置的占地面积越来越小，吸附效率也越来越高。
3控制船舶VOCs排放的手段与途径
在船舶建造过程中，要想有效地控制VOCs排放问题，就要优化流程，改进工艺手段，进而促进涂装工序前移，降低污染物无组织排放，这是较为关键的工艺手段。
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图2沸石转轮浓缩+蓄热燃烧工艺原理图
3.1船舶涂装工艺优化
优化设计船舶涂装工艺手段，科学合理的安排生产工艺，通过必要的涂层保护手段，可以达到降低分段二次涂锈的效果。
3.2船舶涂料选型
基于防腐要求为基础，选择、应用绿色涂料，避免海洋生物附着，避免海洋污染等问题的出现。在进行（钢材预处理流水线和分段涂装工场）VOCs污染治理过程中，要根据实际状况制订科学合理的方案内容，在实践中要做到以下几点：
（1）源头预防，在耐高温车间中要推广应用底漆扫砂工艺，根据根据PSPC要求，保留完整的车间底漆，通过扫砂工艺进行处理控制。
（2）过程控制。大包装双组份喷涂设备属于一种低VOCs排放数字化涂装设备，可以实现油漆自动搅拌处理、混合以及动态熟化的处理，在施工中无需添加额外的有机溶剂。
3.3无组织排放区域VOCs污染治理方案
进行无组织的（船坞，船台，码头，废油漆桶废溶剂堆场）VOCs污染治理过程中，要基于以下几点开展：
（1）通过局部或者整体应用遮蔽系统的方式可以实现对涂装区域的临时性哲别，加强对VOCs排放处理的有效控制。
（2）推广应用水性可剥离涂料，这是一种具有地附着能力以及具有强内聚能力的临时性防护涂料技术，在船舶涂层保护中应用效果显著，材料并不会产生VOCs。
结语
我国造船工业经过多年的发展，目前已进入从规模扩张向结构优化过渡的时期。在这一时期，我国造船工业将实现低碳化、循环化和集约化，降低能源消耗、减少污染物排放成为我国造船工业的重要任务。为提高我国造船企业对涂装VOCs的处理能力，应从源头预防、过程控制和末端治理等方面考虑，选择厚浆型涂料、水性涂料、粉末涂料和辐射固化涂料等低VOCs的绿色涂料，从源头上减少VOCs排放。在工艺方面，实现大包装双组分喷涂和机器自动化喷涂，便于对涂料进行管理，减少废弃油漆桶残留的VOCs的排放，使涂装作业人员从涂装高VOCs浓度作业区解放出来，保障其健康。在末端治理方面，提高传统吸附材料的性能，重点研发金属有机骨架材料和分子筛等高性能吸附材料，优化气体处理流程，做到综合治理、高效绿色，推动造船企业绿色发展。
参考文献：
[1]周国平.对接国家战略推进上海海洋工程产业创新发展[J].船舶与海洋工程，2014，30（2）：1-8.