船舶涂裝VOCs末端處理工藝探討

楊軍+艾清+徐軍

摘 要：本文介紹了船舶行業(yè)VOCs的處理現(xiàn)狀，對VOCs末端處理的工藝進行了探討，提出了一些適用于船舶涂裝VOCs的末端處理工藝。

關鍵詞：船舶涂裝；VOCs；末端處理

為切實做好VOCs污染防治工作，2014年，上海市環(huán)境保護局發(fā)布《關于開展揮發(fā)性有機物（VOCs）排放重點企業(yè)污染治理工作的通知》，對VOCs防治展開全面部署，并從2015年10月1日開始實施船舶企業(yè)VOCs排放收費；2015年，上海市環(huán)境保護局和上海市質量技術監(jiān)督局聯(lián)合頒布實施《船舶工業(yè)大氣污染物排放標準》，2017年1月1日正式實施新的排放限值，新標準較舊標準的排放限值要求已大大提高。因此，船舶企業(yè)開展VOCs排放治理工作已經迫在眉睫。

一、船舶行業(yè)VOCs處理現(xiàn)狀

船舶涂裝是船舶制造的重要工藝過程，也是VOCs產生的最主要的渠道之一，其主要出現(xiàn)在鋼板/型鋼預處理階段、分段涂裝階段、船塢/船臺涂裝階段和碼頭涂裝階段，成分主要以甲苯、二甲苯為主。其中，鋼板/型鋼預處理階段主要依靠鋼板/型鋼預處理流水線，分段涂裝階段主要在涂裝車間實施，屬于有組織排放區(qū)域；船塢/船臺涂裝階段、碼頭涂裝階段大都在開發(fā)空間完成，屬于無組織排放區(qū)域。

二、VOCs末端處理工藝

VOCs處理工藝眾多（如圖1），其原理主要有回收、有價值溶劑的回收技術和分解VOCs分子的破壞技術兩大類，實際應用中更多是采用組合式技術。

船舶涂裝VOCs處理存在諸多難點：1、涂裝車間空間大，即設備需處理的風量大，常規(guī)涂裝房需處理的風量為100000m3/h左右；2、涂裝作業(yè)期間VOCs濃度波動大：一般晚上6點～7點開始噴漆，噴涂時間約4小時，固化時間約20小時，噴涂時濃度約1000mg/m3固化時間廢氣濃度逐步遞減，平均濃度為噴漆狀態(tài)的三分之一到四分之一；3、涂裝作業(yè)存在間歇性，單個涂裝房可能從一次噴涂工作到下次噴涂工作間隔2～3天。因此，行業(yè)內目前尚無成熟先進且較為經濟的末端處理方案可供借鑒。

針對船舶涂裝的特點，適用于船舶涂裝VOCs處理工藝主要有六種（如表1）。

（一）沸石轉輪+蓄熱式氧化爐（RTO）

該處理工藝將進入沸石轉輪吸附區(qū)的VOCs在常溫下吸附凈化后直接排放至大氣，通過轉輪的轉動，將吸附VOCs后的區(qū)域帶入脫附區(qū)，沸石轉輪吸附裝置是利用吸附——脫附——濃縮三項連續(xù)變溫的吸、脫附程序，使低濃度、大風量的VOCs濃縮為高濃度、小流量的濃縮氣體。通過轉輪的旋轉，可在轉輪上同時完成氣體的脫附和轉輪的再生過程。濃縮后的VOCs進入蓄熱式氧化爐（RTO）進行燃燒，分解為CO2和H2O。

（二）顆粒活性炭吸附+熱氮氣脫附+冷凝回收

該處理工藝是含有VOCs的廢氣經過顆粒活性炭凈化后直接排放至大氣，在顆粒活性炭吸附到一定程度后，用熱氮氣對顆粒活性炭進行脫附，脫附出的VOCs被熱氮氣帶入冷凝裝置進行冷凝回收，將VOCs以液態(tài)的形式儲存下來，然后視其成分回收利用或作為危廢進行處理。

（三）低溫等離子法

低溫等離子體是指采用介質阻擋放電技術所產生低溫等離子體（Dielectric Barrier Discharge，簡稱DBD），利用所產生的高能電子、自由基等活性粒子激活、電離、裂解工業(yè)廢氣中的各組成分，使之發(fā)生分解，氧化等一些列復雜的化學反應，使有毒有害的VOCs氣體達到低毒化、無毒化。

（四）沸石陶瓷合成材料吸附/活性炭纖維吸附/蜂窩活性炭吸附+熱空氣脫附+催化燃燒

這三種處理工藝原理類似：含有VOCs的廢氣經過沸石陶瓷合成材料/活性炭纖維/蜂窩活性炭吸附凈化后直接排放至大氣，在吸附材料吸附到一定程度后，用熱空氣對吸附材料進行脫附，脫附出的VOCs被熱空氣帶入催化燃燒裝置進行反應，VOCs在300℃左右溫度下通過貴金屬（鈀，鉑等）催化劑表面即被催化分解為CO2和H2O。

結合船舶涂裝大風量、中低濃度、濃度波動大的特點，表3中的六種VOCs末端處理工藝是可能適用于船舶涂裝的處理工藝，不過目前還沒有完全成熟可靠的案例支持這些工藝，有待在進一步研究中確定哪一種工藝是最適合船舶涂裝的VOCs末端處理工藝。endprint