基于绿色低碳的船舶涂装废气净化处理技术创新研究

引言

船舶涂装环节广泛使用溶剂型涂料与稀释剂，在喷涂和干燥过程中会释放大量挥发性有机物与漆雾颗粒，这些污染物不仅影响大气质量，还加剧船厂作业区的健康风险。随着低碳战略的推进，传统单一治理技术难以满足环保与节能双重要求，推动了新工艺和新装备的应用。近年来，吸附与催化氧化技术、等离子体与生物净化耦合工艺不断涌现，并在大型船厂逐渐应用。政策层面的标准收紧和产业升级需求，为绿色装备的推广提供了动力，使船舶涂装废气治理呈现出技术多样化与智能化发展趋势。

一、船舶涂装废气排放成因与危害机制

（一）涂装工艺挥发性有机物排放特征

船舶涂装中使用的大量溶剂型油漆和稀释剂在施工过程中会释放出挥发性有机物，这些物质主要包括苯类、甲苯、二甲苯和醇酮类化合物。喷涂、流平、干燥等环节的温度和湿度变化会加速溶剂挥发，使得排放浓度呈现波动性和不稳定性。大型船舶表面积广，施工周期长，因而单位工程的挥发性有机物排放总量极高。与其他工业喷涂相比，船舶涂装具有室外操作多、作业空间大、气象条件影响显著的特点，导致废气扩散范围广、回收率低。不同涂料体系也影响排放特征，环氧类和聚氨酯类涂料中的有机溶剂含量较高，而水性涂料虽能减少部分挥发性物质，但在应用比例有限的情况下，整体排放水平依然较大。由此可见，涂装工艺中废气成分复杂且浓度变化剧烈，治理难度较高。

（二）废气对大气环境与健康风险影响

船舶涂装排放的有机废气在大气中经历光化学反应后，会生成臭氧和二次有机气溶胶，对区域空气质量造成不利影响。苯系物具有较强的持久性和毒性，可在空气中长期滞留并参与二次污染物的形成。排放过程中夹带的漆雾颗粒易与周围粉尘结合，形成悬浮微粒，对周边环境扩散造成长期压力 [1]。作业区域内的废气浓度过高会增加工人呼吸道疾病、皮肤过敏以及中枢神经损伤的风险，尤其在封闭或半封闭船坞内，通风不足会进一步加剧职业危害。对于港口和沿海区域而言，废气在海风作用下可扩散至更广范围，进入海洋大气圈层，影响海岸生态系统的稳定。船舶涂装废气不仅是局部污染源，也对大气环境和作业人群健康构成长期威胁。

二、绿色低碳理念下废气净化技术革新

（一）高效吸附催化氧化工艺节能减排

吸附与催化氧化工艺的结合是船舶涂装废气治理的重要方向。吸附材料以活性炭纤维和沸石转轮为代表，能够有效捕集低浓度大风量的挥发性有机物，并在饱和后通过解吸过程实现废气富集。富集后的高浓度废气进入催化氧化装置，在较低温度下借助贵金属或过渡金属氧化物催化剂将有机物转化为二氧化碳和水。这种方式能显著降低能耗，相较于传统直接燃烧方式，能耗可减少40% 以上。催化剂的活性稳定性决定了运行寿命，近年来研发的新型多孔催化材料在耐高温和抗中毒性能方面有明显提升。通过智能化控制系统，吸附与催化氧化工艺可实现自动切换，减少操作复杂度，并降低设备运行成本，在大规模船舶涂装生产线中已逐渐推广。

（二）等离子体生物净化耦合技术集成

等离子体技术在处理船舶涂装废气时，利用高能电子与自由基的强氧化作用，将苯、甲苯、二甲苯等复杂有机物裂解为小分子物质，再通过生物净化单元中优势菌群的代谢作用实现深度降解。试验数据显示，等离子体装置单独运行时对苯系物的去除率可达 70%～80% ，而与生物滤床耦合后整体效率提高至95% 以上，甲醛和乙醛等小分子污染物的残余浓度降至 20mg/m 以下，远低于国家《大气污染物综合排放标准》规定的限值[2]。生物滤床中的微生物在温度25°C ～30% 、湿度 60%～70% 的条件下活性最强，可保持连续运行 1200 小时以上而不出现明显衰减。为保证系统稳定，工程应用中普遍采用气流均布装置和湿度自动控制技术，使出风口排放波动幅度控制在 ±5% 。这种等离子体与生物耦合模式不仅能显著提升净化效率，还能在能耗上比传统热力燃烧法降低约30% ，体现了绿色低碳处理工艺的应用优势。见表 1 ：

表1: 不同废气治理工艺的能耗与运行成本比较

三、船舶涂装废气净化装备智能化改造

（一）模块化与智能控制装备应用实践

在船舶涂装废气治理中，装备向模块化和智能化发展趋势明显。模块化设计使得吸附单元、氧化单元和生物处理单元能够独立组合，根据船厂生产规模灵活调整，既便于扩展又利于维护。智能控制系统通过传感器实时监测废气浓度、温湿度和流量参数，结合自动化控制程序实现各处理单元的协同运行 [3]。当监测到废气浓度超标时，系统能够自动调节风机转速并切换至高效处理模式，从而保证排放稳定达标。部分先进装备还引入物联网技术，将运行数据上传至平台进行分析，便于实现远程诊断与能耗优化。通过智能化改造，设备运行的可靠性和废气处理的经济性得到提升，为船舶制造企业在保证生产效率的同时实现环保目标提供了现实条件。

（二）绿色政策驱动船舶产业清洁发展

绿色低碳政策的持续落地，使得船舶产业在废气治理领域的投入力度不断增强。排放标准的收紧不仅是约束，更成为推动技术进步的重要动力，迫使企业在生产环节寻求更为高效和低能耗的净化路径。伴随政策导向，船厂逐渐将传统溶剂型涂料替换为低溶剂型及水性体系，以减少源头排放，这一转变同时推动了上下游产业链的协同优化。政府通过财政补贴、贷款优惠及专项资金，引导更多企业在装备更新和工艺改造上加大投入，使绿色技术逐步普及。碳排放核算制度的实施，促使企业在选择治理方案时更重视能耗与减排之间的协调，以实现长期可持续发展目标。随着行业标准的不断健全，装备性能与检测方法趋于规范化，企业在市场竞争中必须提升技术水平才能满足准入门槛。在政策与市场的双重作用下，船舶涂装环节逐步形成以清洁生产和绿色供应链为核心的运作模式，推动产业向高质量和低碳化方向迈进。

结语

船舶涂装废气净化技术的绿色转型已经成为行业发展的关键方向。多样化的工艺创新与装备升级，使废气治理不再局限于单一去除效率的提升，而是朝着节能、低碳与可持续并重的目标迈进。等离子体与生物净化的耦合应用、吸附与催化氧化的协同优化，以及智能化装备的推广，均为行业提供了切实可行的解决方案。政策驱动与产业需求的共同作用，正在加速绿色供应链的构建，为船舶制造业带来新的竞争力。

参考文献：

[1] 雷必军 . 绿色低碳转型对航运企业运营策略的影响 [J]. 中国航务周刊 ,2025,(30):45-47.

[2] 马登云 . 基于甲醇燃料解析船舶绿色低碳发展 [J]. 船舶标准化工程师 ,2025,58(03):93-99.

[3] 姜波 , 卫桂荣 , 郭庆永 . 航运绿色低碳智能发展对船员带来的挑战及应对 [J]. 珠江水运 ,2025,(08):44-46.