江文成,樊志遠(yuǎn),李文強(qiáng)
(1 中國船舶工業(yè)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院,北京 100081;2 廣州船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院,廣州 510250)
近年來,我國沿海地區(qū)相繼發(fā)布了船舶工業(yè)相關(guān)污染排放與治理新規(guī),且指標(biāo)較國家標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格。對(duì)此部分船舶企業(yè)面臨十分嚴(yán)峻的環(huán)保壓力,有必要大力開展對(duì)環(huán)保存在問題及治理對(duì)策的研究。本文深入分析了船舶建造企業(yè)面臨的主要環(huán)保問題,并提出相應(yīng)治理方案,旨在為業(yè)界提供實(shí)用參考。
船舶建造企業(yè)生產(chǎn)流程主要如下:鋼材、型鋼等從材料碼頭進(jìn)入材料堆場,經(jīng)預(yù)處理后運(yùn)至鋼料加工區(qū)進(jìn)行切割、成型加工;隨后進(jìn)入部件工場、平面分段工場、曲面分段工場、立體分段工場、上層建筑工場等進(jìn)行部件裝焊、分段裝焊和分段預(yù)舾裝;制成后的分段進(jìn)入涂裝間涂裝;大分段組裝后進(jìn)入船臺(tái)或船塢搭載合攏,完工后進(jìn)入下水或出塢前涂裝;之后在舾裝碼頭完成機(jī)電設(shè)備舾裝,并進(jìn)行調(diào)試、試車與海上航行試驗(yàn),試航合格后交付客戶。
主要工藝流程和污染物排放情況,如圖1 所示。
圖1 船舶建造企業(yè)主要工藝流程和污染物排放情況
由表1 可知,船舶建造過程中主要污染為廢氣污染,可分為粉塵和揮發(fā)性有機(jī)廢氣兩類,在不同階段排放的污染物種類不同:
(1)鋼材預(yù)處理階段:噴丸與鋼材表面接觸后產(chǎn)生金屬氧化物粉塵;噴砂后的鋼板進(jìn)入流水線噴漆作業(yè),產(chǎn)生漆霧粉塵和有機(jī)廢氣;
(2)切割階段:產(chǎn)生切割金屬氧化物粉塵;
(3)裝焊階段:產(chǎn)生大量的焊接煙塵,含金屬氧化物粉塵、CO、Mn、O3 等有害物質(zhì);
(4)分段涂裝階段:分段制作后的部件經(jīng)過噴砂處理,產(chǎn)生金屬氧化物粉塵排放;處理后的部件進(jìn)行噴漆和固化,產(chǎn)生漆霧和揮發(fā)性有機(jī)廢氣;
(5)舾裝階段:船塢舾裝期間多次焊錫、涂裝等作業(yè),產(chǎn)生焊接煙塵、漆霧和揮發(fā)性有機(jī)物。
在上述各工藝環(huán)節(jié)中,鋼板預(yù)處理、分段涂裝工藝廢氣排放可做到有組織排放;而裝焊工藝和舾裝工藝則以無組織排方為主。其中:除銹工藝雖然室內(nèi)占比較大,但仍有部分分段除銹在室外進(jìn)行,分段合攏后的除銹工序則全部在室外進(jìn)行,打磨或噴砂除銹所產(chǎn)生的粉塵排放難以控制;涂料涂敷室外施工比例大,涂料在涂層干燥、固化過程中釋放的VOCs 全部是無組織排放。
目前國內(nèi)船舶建造企業(yè)的治理措施,主要針對(duì)大氣污染物、固體廢物、廢水和噪聲四類:
2.2.1 大氣污染物治理
船舶建造企業(yè)產(chǎn)生的大氣污染物,主要包括VOCs和顆粒物兩大類。雖然船廠在建設(shè)時(shí)都配置了相應(yīng)的處理設(shè)施,但由于環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高,部分減排設(shè)施已不能滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求;另有部分環(huán)保設(shè)施隨著使用年限的增加,污染物減排效率逐漸降低,再加上維修保養(yǎng)不佳,導(dǎo)致無法滿足不斷提升的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。
(1)VOCs 治理方面
船廠普遍采用活性炭+催化燃燒處理工藝,效率較低。按上海市環(huán)保部門認(rèn)定去除效率只有30%,不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求;對(duì)于能夠達(dá)標(biāo)的VOCs減排裝置,如沸石轉(zhuǎn)輪+蓄熱式氧化爐工藝,其VOCs 處理效率可達(dá)到90%以上,但初始投入成本和運(yùn)行成本較高;
(2)顆粒物治理
部件裝焊、分段裝焊、舾裝、不銹鋼加工等車間焊接作業(yè)產(chǎn)生的焊接煙塵是較難治理的污染物。雖然焊接車間會(huì)配備多種煙塵處理裝置,但由于焊接作業(yè)類型多、位置不固定、車間廠房體積大等特點(diǎn),造成職業(yè)危害及環(huán)保顆粒物的超標(biāo)排放。
2.2.2 固體廢物治理
船廠產(chǎn)生的固體廢物可分為:一般工業(yè)固體廢物、危險(xiǎn)廢物、生活垃圾三類。新建船廠都按規(guī)范要求配置有的生活垃圾、一般工業(yè)固體廢物和危險(xiǎn)廢物儲(chǔ)存場地,儲(chǔ)存的固體廢物由專業(yè)公司處理,但部分老舊船廠相關(guān)設(shè)施不健全。
船廠在收集、貯存、運(yùn)輸、利用、處置固體廢物的過程中,必須采取防揚(yáng)散、防流失、防滲漏及其他防止污染環(huán)境的措施,按照相關(guān)規(guī)范和制度管理固體廢物,滿足固體廢物治理的環(huán)保要求。
隨著生產(chǎn)負(fù)荷的增加及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化,部分船廠出現(xiàn)了場地、無法滿足固體廢物儲(chǔ)存的現(xiàn)象;而且部分專業(yè)固體廢物處理公司的處理效率較低,進(jìn)一步加劇了儲(chǔ)存場地不足問題,導(dǎo)致固體廢物處理違反相關(guān)環(huán)保法規(guī)。
2.2.3 廢水治理
船廠產(chǎn)生的廢水可分為5類:含油污水、酸堿廢水、一般生產(chǎn)廢水、生活污水、洗衣廢水。對(duì)于這些廢水,船廠基本上都配置有相應(yīng)的處理裝置,只要船廠管理方式合規(guī)、設(shè)備運(yùn)行正常,廢水排放是可以滿足相應(yīng)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的。但也有部分企業(yè)因管理不當(dāng)導(dǎo)致廢水排放超標(biāo),并遭受環(huán)保部門處罰的情況。
2.2.4 噪聲治理
船廠產(chǎn)生的噪聲主要來源于分段涂裝工場、空壓站、船體車間、分段裝焊工場、管子工場、鋼材預(yù)處理工場,以及船臺(tái)、總組場地等露天生產(chǎn)場所。目前采用的降噪措施主要包括:空壓站配備隔振降噪裝置;設(shè)備間布置一定面積的吸聲結(jié)構(gòu);風(fēng)機(jī)設(shè)置隔振隔聲罩、風(fēng)機(jī)進(jìn)出口裝設(shè)消聲器、風(fēng)機(jī)房采用消聲通風(fēng)結(jié)構(gòu)等。但由于船廠廠區(qū)面積較大、噪聲源形式多樣、管控難度較大,仍有部分企業(yè)出現(xiàn)噪音投訴事件。
通過對(duì)船舶建造企業(yè)環(huán)保治理現(xiàn)狀進(jìn)行梳理(見表1),總體來看其主要面臨兩類問題:一類是個(gè)別企業(yè)管理缺失、環(huán)保設(shè)施運(yùn)行維護(hù)不善等原因造成違規(guī),如廢水排放中若干指標(biāo)超標(biāo)、固體廢物處理場地不符合貯存要求等,這些問題可通過加強(qiáng)管理和設(shè)備維護(hù)來解決;另一類則是企業(yè)普遍面臨的由于技術(shù)不成熟、成本投入較高等原因造成的違規(guī),主要集中在大氣污染物治理方面,包括有組織排放VOCs 治理、無組織排放廢氣治理、焊接煙塵等。
表1 船舶建造企業(yè)污染物治理存在的主要問題
針對(duì)上述污染物治理存在的問題,采取以下治理對(duì)策:
(1)借鑒其他行業(yè)VOCs 治理技術(shù)
涂裝作業(yè)產(chǎn)生的VOCs 治理是很多制造業(yè)共同面臨的問題。目前部分較先進(jìn)的制造業(yè)如汽車行業(yè)在VOCs 治理方面積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn),對(duì)RTO、回收式熱力焚燒系統(tǒng)、催化燃燒法、濕式凈化法、生物處理法等方面開展了大量研究,技術(shù)方案相對(duì)成熟。雖然制造業(yè)與船舶工業(yè)相比在產(chǎn)品類型和生產(chǎn)模式方面存在較大差異,但相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)可供船舶工業(yè)參考。
(2)優(yōu)化VOCs 末端治理技術(shù)
針對(duì)我國船舶工業(yè)目前廣泛使用的活性炭吸附+熱空氣脫附+催化燃燒方案,通過對(duì)活性炭種類、脫附材料種類、脫附溫度、催化劑類型、管路風(fēng)道設(shè)計(jì)等進(jìn)行優(yōu)化,同時(shí)加強(qiáng)對(duì)VOCs 減排設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測和維修保養(yǎng),可以進(jìn)一步提高VOCs 減排效果,延長VOCs減排設(shè)備的使用壽命;對(duì)于正在試點(diǎn)應(yīng)用的沸石轉(zhuǎn)輪+RTO 技術(shù),需要進(jìn)一步對(duì)其減排效果進(jìn)行長期監(jiān)測,并對(duì)VOCs 濃度波動(dòng)較大等技術(shù)難題優(yōu)化解決方案。
(3)改進(jìn)船舶涂裝工藝
一方面對(duì)現(xiàn)有涂裝工藝進(jìn)行優(yōu)化,如改變噴涂方式、合理安排作業(yè)順序、推廣大包裝雙組份涂料等,從而減少涂裝作業(yè)不連續(xù)性和VOCs 波動(dòng)性,為VOCs 治理技術(shù)更好發(fā)揮作用創(chuàng)造條件;另一方面通過機(jī)器人噴涂工藝代替人工噴涂,可以將噴涂效率從人工噴涂的30%~50%提高到70%以上,從而節(jié)約油漆、降低排放。
(4)推動(dòng)VOC 源頭治理
源頭治理是減少VOCs 排放最根本的措施,有必要對(duì)船舶涂料中的VOCs 含量提出強(qiáng)制性要求,推動(dòng)油漆生產(chǎn)廠商研制滿足VOCs 排放要求的環(huán)保油漆,從而在源頭上減少排放。
治理方案包括三種:一是推廣爬壁式除銹機(jī)器人、水霧噴砂除銹裝置等自動(dòng)化除銹工裝的應(yīng)用,從源頭上減少無組織排放廢氣;二是開展涂裝遮蔽系統(tǒng)應(yīng)用研究,將污染物由無組織排放變?yōu)橛薪M織排放;三是研制廢氣收集凈化系統(tǒng)等移動(dòng)式外場廢氣凈化裝置,減少外場作業(yè)對(duì)環(huán)境的影響。
治理方案包括三種:一是開展車間自然通風(fēng)與局部通風(fēng)優(yōu)化設(shè)計(jì),減少焊接煙塵聚集;二是加強(qiáng)新型焊材、焊接工藝、焊接工裝研究,從工藝環(huán)節(jié)減少焊接煙塵排放;三是開展固定式局部除塵系統(tǒng)、移動(dòng)式靜電焊煙凈化系統(tǒng)、高真空焊接煙塵凈化系統(tǒng)等的研制,并在手工焊、自動(dòng)焊、焊接流水線等焊接工位推廣應(yīng)用,改變裝焊車間焊煙積聚、能見度低的面貌。
治理方案包括三種:一是對(duì)企業(yè)現(xiàn)有固體廢物處理場地和設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計(jì)核查,對(duì)不滿足環(huán)保法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)節(jié)及時(shí)升級(jí)更新,并定期對(duì)固體廢物處理能力進(jìn)行評(píng)估;二是完善企業(yè)固體廢物處理相關(guān)規(guī)章制度,加強(qiáng)固體廢物處理相關(guān)規(guī)章制度的監(jiān)督與落實(shí);三是開展固體廢物處理技術(shù)研究和裝置開發(fā),提高船舶企業(yè)固體廢物處理能力。
治理方案包括兩種:一是優(yōu)化中水回用裝置,重點(diǎn)提高中水回用裝置結(jié)構(gòu)緊湊性、出水穩(wěn)定性、能耗、效率、維修保養(yǎng)等方面的性能;二是推廣中水回用裝置應(yīng)用,使得中水成為船廠綠化、道路清掃、消防、車輛沖洗、空壓站循環(huán)冷卻水的重要補(bǔ)充。
本文通過調(diào)研分析船舶建造企業(yè)存在的環(huán)保問題,提出相應(yīng)的治理對(duì)策,為業(yè)界提供參考。同時(shí),由于本文研究以船舶建造企業(yè)為主,故對(duì)其它如船舶修理、船舶配套等企業(yè)具有一定局限性。