于 淼

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

隨著人類(lèi)對(duì)海洋資源的開(kāi)發(fā)，海洋工程以及海洋環(huán)境保護(hù)越來(lái)越被人們所重視。在《中國(guó)制造2025》中，明確提出“綠色制造”“清潔生產(chǎn)”的概念，以及“努力構(gòu)建高效、清潔、低碳循環(huán)的綠色制造體系”的觀點(diǎn)。《清潔生產(chǎn)審核辦法》(國(guó)家發(fā)改委、環(huán)境保護(hù)部 第38號(hào)令)，《關(guān)于深入推進(jìn)重點(diǎn)行業(yè)清潔生產(chǎn)審核工作的通知》(國(guó)家發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部辦公廳[2020]27號(hào))，以及DB31/934-2015《上海市船舶工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(上海市環(huán)境保護(hù)局、上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局)等，都對(duì)企業(yè)生產(chǎn)提出更嚴(yán)格的要求。

清潔生產(chǎn)(Cleaning Production)作為一種新的現(xiàn)代生產(chǎn)模式，是力求通過(guò)技術(shù)和管理手段，在產(chǎn)品整個(gè)生命周期中，降低對(duì)環(huán)境的不利影響，提高資源利用率和企業(yè)社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)、資源利用的平衡。

1 清潔生產(chǎn)現(xiàn)狀

海洋平臺(tái)建造由于勞動(dòng)密集，使用資源多，涉及專(zhuān)業(yè)多，生產(chǎn)過(guò)程中存在一定的污染，包括固體廢料、液體廢料、廢氣以及噪聲污染等。①固體廢料。企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的鋼材切割邊角余料、廢焊絲、焊渣、電纜邊余料、廢涂料桶包裝等。②液體廢料。包括沖洗鋼材用水，罐體、管線沖洗試壓用水，生活污水，廢油，涂料廢液等。③廢氣。包括鋼材預(yù)處理階段噴砂、打磨時(shí)產(chǎn)生的含塵廢氣，涂裝過(guò)程中的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)，焊接、切割廢氣，以及施工設(shè)備的尾氣排放等。由于產(chǎn)生的廢氣數(shù)量大，已經(jīng)成為企業(yè)控制的重點(diǎn)。④噪聲。包括鋼材噴砂打磨的噪聲、氣動(dòng)工具的噪聲、施工機(jī)械的噪聲等。這其中的VOCs污染控制是一個(gè)難點(diǎn)，近年來(lái)涉及VOCs的污染排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》、GB 37822-2019《揮發(fā)性有機(jī)物無(wú)組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》)、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、治理方案(《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案》，生態(tài)環(huán)境部，2019)和管理制度等不斷出臺(tái)，企業(yè)必須按照要求積極執(zhí)行。

由于傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝等原因，國(guó)內(nèi)企業(yè)在上述固體廢料、液體廢料、廢氣處理方面存在一些問(wèn)題，具體為：①固體廢料。鋼材切割邊角余料數(shù)量大，鋼材消耗量大，消耗人工時(shí)成本多，同時(shí)企業(yè)生產(chǎn)伴隨有廢氣的產(chǎn)生，還存在廢棄焊材余料隨意丟棄等現(xiàn)象。②液體廢料。生產(chǎn)、生活廢水處理水平低，應(yīng)提高處理技術(shù)水平，以適應(yīng)修訂后的排放標(biāo)準(zhǔn)。③廢氣。企業(yè)處理手段不能滿足修訂后的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，難以做到嚴(yán)格控制，存在施工設(shè)備尾氣排放不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題。

2 應(yīng)對(duì)技術(shù)措施

對(duì)于上述污染物的排放，生產(chǎn)企業(yè)可采用的應(yīng)對(duì)措施如下。

1)固體廢料。清潔生產(chǎn)應(yīng)以設(shè)計(jì)為龍頭，以實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源和環(huán)境友好為目的。可以從生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段開(kāi)始，全過(guò)程采用技術(shù)手段進(jìn)行控制。例如：通過(guò)Tekla Structures三維建模軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)運(yùn)算，在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，運(yùn)用凈成型加工理念，進(jìn)行排版和斷縫，然后抽取桿件，輔助完成出圖放樣。并盡可能使用市場(chǎng)上的定尺鋼材，減少切割、打磨、焊接工作量，減少切割后的邊角余料，降低固體廢料數(shù)量，降低切割能耗。同時(shí)，在設(shè)計(jì)階段，采用環(huán)保材料，對(duì)固體廢料統(tǒng)一收集、集中處理。某平臺(tái)生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)設(shè)計(jì)階段采取措施，減少切割工作量，優(yōu)化前后固體廢料質(zhì)量對(duì)比見(jiàn)圖1，燃?xì)庀牧繉?duì)比見(jiàn)圖2。

圖1 優(yōu)化前后固體廢料質(zhì)量對(duì)比

圖2 優(yōu)化前后燃?xì)庀牧繉?duì)比

2)液體廢料。采用更新水處理設(shè)備的方法，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)水回收，減少?zèng)_洗用生產(chǎn)水的消耗量。對(duì)于生活污水采用更新的生物法水處理技術(shù)，將處理后的水用于園林綠化，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好。對(duì)于廢油、廢液采用加強(qiáng)管理措施，嚴(yán)格控制用量，定點(diǎn)回收處理。同時(shí)，對(duì)于涂料的選用，由于企業(yè)建立了清潔生產(chǎn)材料供應(yīng)鏈，通過(guò)改進(jìn)涂裝工藝，使用固體含量高、溶劑毒性低的環(huán)保型涂料，降低殘液對(duì)環(huán)境的危害。

3)廢氣。根據(jù)其廢氣組成特點(diǎn)，采用不同的技術(shù)措施。

(1)焊接作業(yè)產(chǎn)生的廢氣，處理方法為盡量在室內(nèi)進(jìn)行焊接，使用固定式空氣凈化器/除塵罩進(jìn)行焊接煙氣的收集，進(jìn)行通風(fēng)凈化處理；對(duì)于室外焊接作業(yè)的除塵，可以采用移動(dòng)式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的凈化除塵器進(jìn)行處理。同時(shí)，推廣使用高效焊接新技術(shù)、新設(shè)備，降低廢氣排放，降低能耗。

(2)切割作業(yè)的含塵廢氣，可以使用固定式空氣凈化器進(jìn)行收集，進(jìn)行通風(fēng)凈化處理，或使用等離子水下切割代替干式等離子切割，以減少在板材切割作業(yè)中產(chǎn)生的煙塵排放。

(3)噴砂作業(yè)產(chǎn)生的含有金屬氧化物的廢氣，可以在密閉車(chē)間內(nèi)進(jìn)行噴砂作業(yè)，再將廢氣集中收集，通過(guò)旋風(fēng)除塵、袋式除塵器等方式進(jìn)行通風(fēng)凈化處理。廢氣處理系統(tǒng)需配備除濕/加熱一體機(jī)。噴砂作業(yè)廢氣處理工藝流程示意圖見(jiàn)圖3。

圖3 噴砂作業(yè)廢氣處理工藝流程示意圖

因VOCs有揮發(fā)性和刺激性，并且有毒性，危害人員健康，噴涂作業(yè)特別是對(duì)于VOCs的處理是清潔生產(chǎn)中監(jiān)控的重點(diǎn)。海洋平臺(tái)制造企業(yè)每年噴涂作業(yè)和鋼材預(yù)處理過(guò)程中產(chǎn)生的VOCs量，通常在80 t左右，企業(yè)生產(chǎn)負(fù)荷大，急需一種高效、安全、穩(wěn)定且經(jīng)濟(jì)的治理手段。推薦使用國(guó)內(nèi)目前最先進(jìn)的沸石轉(zhuǎn)輪VOCs處理工藝，相比傳統(tǒng)的活性炭處理，它的性能更穩(wěn)定，VOCs凈化率可以保持在95%以上。由于處理效果低、安全性差，單一活性炭吸附技術(shù)、低溫等離子技術(shù)、光氧化催化技術(shù)已被列為落后技術(shù)。推薦使用沸石轉(zhuǎn)輪+熱氧化技術(shù)，它可以把大風(fēng)量、低濃度的VOCs，經(jīng)吸附凈化并脫附后，轉(zhuǎn)換為小風(fēng)量、高濃度的VOCs，然后對(duì)其進(jìn)行熱氧化處理，并將有機(jī)物燃燒釋放的熱量進(jìn)行再利用。VOCs處理技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 VOCs處理技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比

沸石轉(zhuǎn)輪+熱氧化技術(shù)工作原理示意圖見(jiàn)圖4，隨著沸石轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，廢氣經(jīng)過(guò)吸附區(qū)被吸附到轉(zhuǎn)輪小孔上。飽和后的小孔轉(zhuǎn)入面積較小的脫附區(qū)，由小流量熱風(fēng)反吹，脫附出高濃度的廢氣，進(jìn)入熱氧化裝置進(jìn)行燃燒，生成水和二氧化碳，完成凈化過(guò)程。

圖4 沸石轉(zhuǎn)輪+熱氧化技術(shù)工作原理示意圖

海洋平臺(tái)生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)自身特點(diǎn)，運(yùn)用岸基供電系統(tǒng)，減少施工船舶靠泊時(shí)的廢氣排放。在海洋鋼結(jié)構(gòu)物建造以及裝船過(guò)程中，大力推進(jìn)非滑道建造滾裝船工藝，既提高企業(yè)產(chǎn)能，還可以推進(jìn)一體化/模塊化建造，減少油漆補(bǔ)涂，降低生產(chǎn)成本，保護(hù)環(huán)境。

3 結(jié)束語(yǔ)

在海洋平臺(tái)制造行業(yè)，引入清潔制造技術(shù)，目前僅僅處于起步階段，但這是一種趨勢(shì)，也是一種理念，它貫穿于設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)運(yùn)營(yíng)的全過(guò)程，力求實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的統(tǒng)一。它不僅需要生產(chǎn)人員參加，還需要各方人員建立生產(chǎn)與環(huán)境和諧發(fā)展的理念，將它運(yùn)用于設(shè)計(jì)、建造、研發(fā)、管理等多方面。相信隨著技術(shù)的進(jìn)步，清潔制造會(huì)得到更好的應(yīng)用。