航空企業(yè)表面處理生產(chǎn)廠環(huán)境保護(hù)建設(shè)分析

張陽(yáng) 宛然

【摘? 要】在飛機(jī)表面處理生產(chǎn)中，使用各種航空涂料會(huì)造成較多的污染問(wèn)題，不能滿足行業(yè)綠色化、生態(tài)化發(fā)展的要求。論文結(jié)合相關(guān)案例，分析了生產(chǎn)廠的環(huán)境保護(hù)建設(shè)情況，從生產(chǎn)工藝、污水處理和運(yùn)營(yíng)管理3個(gè)方面分析了航空企業(yè)表面處理生產(chǎn)廠中存在的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。通過(guò)采取優(yōu)化生產(chǎn)工藝、改進(jìn)廢水處理等措施完成環(huán)境保護(hù)建設(shè)，能夠有效減少污染處理量和排放量，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)方面達(dá)成雙贏目標(biāo)，為航空企業(yè)加強(qiáng)表面處理生產(chǎn)廠環(huán)境保護(hù)建設(shè)指明方向。

【關(guān)鍵詞】航空企業(yè);表面處理;環(huán)境保護(hù)

【中圖分類號(hào)】X703? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2022）08-0074-03

1 引言

在航空企業(yè)表面處理領(lǐng)域，需要使用各種高性能涂料加強(qiáng)對(duì)飛行器表面材料的防護(hù)，確保飛行器可以承受空氣湍流、壓力驟變、高強(qiáng)紫外線照射等考驗(yàn)。但實(shí)際建設(shè)和運(yùn)營(yíng)配套生產(chǎn)廠，日常需要使用大量的化工原材料，導(dǎo)致污染排放量較大，因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)環(huán)境保護(hù)建設(shè)的研究，確保能夠順利通過(guò)環(huán)境保護(hù)認(rèn)證，樹(shù)立良好的企業(yè)形象，助力行業(yè)健康發(fā)展。

2 案例分析

某航空基地表面處理中心建立了專門的飛機(jī)表面處理生產(chǎn)廠，采用氟聚氨酯磁漆、氟樹(shù)脂瓷漆等涂料進(jìn)行飛機(jī)表面處理。按照現(xiàn)有生產(chǎn)工藝，使用氫氟酸等溶劑進(jìn)行面層清洗，產(chǎn)生的廢水中含有大量有毒、難降解、成分復(fù)雜的高分子有機(jī)化合物，因此，生產(chǎn)廠專門建設(shè)配套污水處理站進(jìn)行廢水處理。但長(zhǎng)期以來(lái)，生產(chǎn)廠每年都需要排放大量的污水，無(wú)法達(dá)到國(guó)家提出的清潔生產(chǎn)戰(zhàn)略實(shí)施要求。結(jié)合案例對(duì)生產(chǎn)廠環(huán)境保護(hù)建設(shè)問(wèn)題展開(kāi)分析，從根本上解決工業(yè)污染問(wèn)題，落實(shí)高端裝備制造業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展要求，能夠通過(guò)提供可靠的產(chǎn)業(yè)配套支撐推動(dòng)航空事業(yè)發(fā)展。

3 環(huán)境保護(hù)問(wèn)題分析

3.1 生產(chǎn)工藝問(wèn)題

對(duì)案例企業(yè)的生產(chǎn)工藝展開(kāi)分析可知，飛機(jī)表面涂層包含面漆、表面處理層、底漆等。在表面處理時(shí)，需要首先對(duì)蒙皮表面進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)機(jī)械打磨方式去除脫模劑，然后使用溶劑清洗干凈，并通過(guò)水膜連續(xù)法進(jìn)行檢驗(yàn)。在底漆和面漆噴涂上，主要采用聚氨酯涂料等，具體將根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇。在表面處理層生成方面，生產(chǎn)廠主要采用電化學(xué)氧化法在蒙皮表面生成氧化膜。具體來(lái)講，就是將鋁板掛在陽(yáng)極槽中，通過(guò)接通陽(yáng)極產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，需要使用鉻酸、硫酸、磷酸等電解液，最終生成鋁合金防護(hù)層。由于工藝相對(duì)陳舊，需要使用鉻酸、硫酸等化學(xué)藥物，同時(shí)，主要使用溶劑型涂料進(jìn)行噴漆，在施工區(qū)和地面清洗過(guò)程中污染源較多，每天約產(chǎn)生7 t廢水。

3.2 污水處理問(wèn)題

從飛機(jī)表面處理生產(chǎn)廢水的處理情況來(lái)看，主要通過(guò)建設(shè)的污水處理站集中進(jìn)行生產(chǎn)廠污水處理，采用化學(xué)沉淀法進(jìn)行生產(chǎn)廢水處理，通過(guò)投加氫氧化鈉、硫化物等沉淀劑，能夠通過(guò)生成沉淀去除廢水中的重金屬污染物，處理水量較大，但也需要投加大量的藥劑，加強(qiáng)pH值調(diào)節(jié)，以免出現(xiàn)固液分離不佳的情況。但產(chǎn)生的泥渣中含有大量的重金屬，也容易產(chǎn)生二次污染。經(jīng)過(guò)絮凝沉淀后，需要采用高效脫氮設(shè)備進(jìn)行反硝化反應(yīng)，確保出水總氮等指標(biāo)達(dá)到排放要求。但從污水處理的實(shí)際情況來(lái)看，由于表面處理工藝復(fù)雜，日常產(chǎn)生的廢水成分和pH值等將發(fā)生變化，采用現(xiàn)有污水處理技術(shù)時(shí)常出現(xiàn)污水排放超標(biāo)的問(wèn)題。

3.3 運(yùn)營(yíng)管理問(wèn)題

在環(huán)境保護(hù)方面，生產(chǎn)廠尚未建立相應(yīng)的監(jiān)管體系，導(dǎo)致日常生產(chǎn)存在污水無(wú)序排放的情況。與此同時(shí)，由于檢修、運(yùn)維等工作開(kāi)展不及時(shí)，污水處理設(shè)備老化，造成污水處理效果不佳。

4 環(huán)境保護(hù)建設(shè)方案

4.1 優(yōu)化生產(chǎn)工藝

為解決生產(chǎn)廠污染源較多的問(wèn)題，從源頭上加強(qiáng)污染治理，需要對(duì)企業(yè)現(xiàn)有表面處理生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，提出綠色環(huán)保型生產(chǎn)方案。

首先，對(duì)表面預(yù)處理工藝進(jìn)行改進(jìn)?？芍鶅r(jià)鉻為致癌重金屬，在離子濃度超標(biāo)的情況下容易引發(fā)槽液報(bào)廢情況，成為重要污染源之一。因?yàn)樘幚韴?bào)廢槽液需要較長(zhǎng)時(shí)間，廢水處理成本較高。對(duì)此，可以采用無(wú)鉻化生產(chǎn)工藝，利用無(wú)鉻脫氧液代替鉻酸、硫酸等酸液，可以減少蒙皮表面處理產(chǎn)生的重金屬污染物，使需要處理的槽液減少，進(jìn)而達(dá)到減少?gòu)U水處理量的目標(biāo)[1]。

其次，需要加強(qiáng)對(duì)復(fù)合材料蒙皮表面涂層體系的研究，使用環(huán)氧底漆進(jìn)行防護(hù)涂層噴涂，由于不存在金屬組分所以不會(huì)發(fā)生腐蝕問(wèn)題，無(wú)需添加鉻酸鹽類的防銹顏填料。作為水敏感材料，復(fù)合材料吸水后容易出現(xiàn)強(qiáng)度下降等情況，因此，需要噴涂高度致密性的底漆層，避免水滲透。飛機(jī)飛行過(guò)程中需要承受冷熱交替氣流沖擊、太陽(yáng)輻射等，因此，選擇涂層應(yīng)具有較好耐候性、耐磨性等性能，可以選用交聯(lián)密度高的聚氨酯材料。材料表面為多孔狀，經(jīng)過(guò)除油打磨后無(wú)法完全遮住表面孔隙，需在底漆表面涂抹彈性聚酯膩?zhàn)?，通過(guò)在聚酯樹(shù)脂中添加無(wú)機(jī)填充物制成，可以與底漆和面漆產(chǎn)生較強(qiáng)附著力，展現(xiàn)良好的彈性變形能力和柔韌性[2]。完成膩?zhàn)訉庸瓮亢?，先?duì)表面進(jìn)行輕微打磨，然后使用清洗溶劑進(jìn)行表面擦拭，最終噴涂聚氨酯底漆和聚氨酯面漆，能夠形成完整涂層。在整個(gè)表面處理過(guò)程中，無(wú)需使用大量的水進(jìn)行表面氧化物沖洗，只需要利用少量溶劑對(duì)表面進(jìn)行擦拭，因此產(chǎn)生的污水量較少。此外，生產(chǎn)廢水中不含有鉻等金屬，能夠降低污水處理難度，取得更好的污水處理效果。

最后，考慮到溶劑型涂料毒害較大，應(yīng)利用水性涂料進(jìn)行部分替代，推動(dòng)航空企業(yè)表面處理工藝向綠色、環(huán)保的方向發(fā)展。從航空涂料的發(fā)展情況來(lái)看，水性涂料含水量達(dá)到了20%～50%，不含有重金屬、苯類等物質(zhì)，具有無(wú)毒、無(wú)污染等特點(diǎn)，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家普及率達(dá)到80%。對(duì)于涂裝飛機(jī)蒙皮，可采用水性丙烯酸改性聚氨酯材料，具有良好的耐水、耐油、耐鹽霧等性能，在鋁合金和塑料件上擁有較強(qiáng)的附著力[3]。在飛行器機(jī)翼、機(jī)身等位置噴涂水性涂料，能夠在滿足表面處理要求的同時(shí)，體現(xiàn)綠色環(huán)保特性。水性涂料不容易爆炸，VOC排放量通常不超20 kg/h，而溶劑型涂料能夠達(dá)到100 kg/h。因此，采用水性涂料進(jìn)行飛行器表面處理，不僅可以減少重金屬污染物的產(chǎn)生，也能避免帶來(lái)嚴(yán)重的大氣污染。

通過(guò)引進(jìn)環(huán)保工藝，能夠明顯減少污水處理量，每年約減少8 t含鉻廢水，可以減輕污水站運(yùn)行壓力。未來(lái)通過(guò)加強(qiáng)對(duì)復(fù)合材料涂層和水性涂料的廣泛應(yīng)用，能夠創(chuàng)造節(jié)能、環(huán)保的生產(chǎn)環(huán)境，減少蒙皮表面清洗產(chǎn)生的污水量，體現(xiàn)工藝綠色、節(jié)能的特點(diǎn)。

4.2 改進(jìn)污水處理

針對(duì)成分復(fù)雜的廢水進(jìn)行處理，應(yīng)采取有效的廢水處理技術(shù)。根據(jù)生產(chǎn)廠污水處理情況，引入A/O工藝加強(qiáng)綜合廢水處理，有利于確保處理后的水質(zhì)能夠達(dá)到直接排入市政污水管網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。按照工藝流程，將廢水通過(guò)污水管線送入廢水罐后，首先利用格柵進(jìn)行初步過(guò)濾，然后進(jìn)入混合反應(yīng)槽進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)，添加混凝劑。在有機(jī)物和懸浮物經(jīng)過(guò)混凝沉淀后，將污水送入混凝氣浮池，去除油脂后送入水解酸化池，完成氧氣含量調(diào)節(jié)。污水進(jìn)入好氧池，經(jīng)過(guò)厭氧好氧工藝處理后，進(jìn)入膜生物反應(yīng)池進(jìn)行超濾處理。通過(guò)對(duì)CODCr值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確認(rèn)合格后可以直接通過(guò)排污管道排放，否則回流至調(diào)節(jié)罐進(jìn)行循環(huán)處理。而污泥送入污泥槽改性，經(jīng)過(guò)絮凝、壓濾后統(tǒng)一運(yùn)至指定地點(diǎn)處理，上層清液確認(rèn)水質(zhì)達(dá)標(biāo)后可以直接排入污水管道。在污水站改造方面，需要把握關(guān)鍵污水處理環(huán)節(jié)，確保取得理想的污水處理效果。

首先，利用混合反應(yīng)槽進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)，需要添加聚合氯化鋁生成水解產(chǎn)物，對(duì)不容易沉淀的顆粒狀態(tài)進(jìn)行破壞。添加氫氧化鈉，可以發(fā)生沉淀反應(yīng)，將水中雜質(zhì)去除。投加聚丙烯酰胺，進(jìn)行絮凝攪拌，能夠去除污水中懸浮物和有機(jī)物。

其次，選用三格混凝池添加聚丙烯酰胺等藥劑，安裝在線pH計(jì)進(jìn)行pH值監(jiān)測(cè)，并在管道上安裝流量計(jì)調(diào)控藥劑投加量，將pH值控制在7～8。在氣浮池中安裝溶氣水泵，通過(guò)在水中混入空氣促使油脂等漂浮起來(lái)，利用刮渣機(jī)去除，避免超濾膜堵塞。回流比設(shè)置為50%，使提升泵和溶氣泵進(jìn)行聯(lián)鎖控制，并通過(guò)可編程控制器設(shè)定動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行程序。

再次，建造水解酸化池進(jìn)行污水脫氮處理，可以將有機(jī)物降解為小分子物質(zhì)，強(qiáng)化污水可生化性，通過(guò)生物降解改善出水水質(zhì)。建設(shè)酸化池時(shí)，應(yīng)安裝曝氣裝置，根據(jù)監(jiān)測(cè)所得的總氮量進(jìn)行啟?？刂?。在指標(biāo)超標(biāo)的情況下，停止曝氣形成缺氧環(huán)境，加速反硝化細(xì)菌繁殖。而進(jìn)水的總氮量較低時(shí)，需要加強(qiáng)曝氣，確保形成良好的好氧環(huán)境。通過(guò)安裝潛水?dāng)嚢铏C(jī)，將污水和細(xì)菌充分混合，能夠有效改善生物處理效果。

最后，建設(shè)膜生物反應(yīng)池，由于生物量濃度較高，能夠大幅度提升容積負(fù)荷，增強(qiáng)膜分離效果[4]。在利用膜對(duì)污染物進(jìn)行高效分離的情況下，可以縮短水力停留時(shí)間，減少污泥排放。在建設(shè)實(shí)踐中，需要安裝回流水泵，與水解酸化池構(gòu)成循環(huán)回路，加快反應(yīng)速度。安裝超聲波液位計(jì)，通過(guò)設(shè)置閾值進(jìn)行自動(dòng)控制，可以在指標(biāo)超限時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警，停止膜過(guò)濾泵，并啟動(dòng)應(yīng)急程序進(jìn)行污水回流，避免出現(xiàn)出水超標(biāo)問(wèn)題。

通過(guò)引進(jìn)新的污水處理工藝，可以降低CODCr指標(biāo)參數(shù)，保證出水水質(zhì)穩(wěn)定。結(jié)合相關(guān)案例展開(kāi)分析可知，自2022年6月初引進(jìn)A/O工藝加強(qiáng)表面處理廢水的處理，隨著設(shè)備運(yùn)行達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，不斷降低了CODCr指標(biāo)參數(shù)，使出水水質(zhì)逐步達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。如圖1所示，末端進(jìn)水CODCr指標(biāo)在月初達(dá)到500 mg/L以上，經(jīng)過(guò)一周運(yùn)行后，從6月7日開(kāi)始維持在300～400 mg/L，出水水質(zhì)的CODCr指標(biāo)從100 mg/L以上降低至50 mg/L左右，可以直接排入市政污水管網(wǎng)。

4.3 強(qiáng)化終端管理

為有效治理生產(chǎn)廠排污問(wèn)題，保證達(dá)成污染零排放目標(biāo)，需要加強(qiáng)污水排放終端管理。

首先，需要加強(qiáng)污水排放末端水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)，確保污水站出水合格。具體來(lái)講，在生物反應(yīng)池的進(jìn)水管和出水管位置安裝在線CODCr監(jiān)測(cè)儀器，通過(guò)聯(lián)網(wǎng)方式在計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)顯示進(jìn)出水的水質(zhì)，出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)情況立即向過(guò)濾泵發(fā)送停止運(yùn)行指令，并啟動(dòng)提升泵實(shí)現(xiàn)污水回流。通過(guò)加強(qiáng)進(jìn)出水水質(zhì)對(duì)比，能夠確定污水處理效果。通過(guò)采集污水成分、含量等數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)污水站污水處理效果不穩(wěn)情況，安排人員進(jìn)行全面檢查，通過(guò)排除故障提高污水治理水平。

其次，考慮到生產(chǎn)線的槽液類型較多，為保持廢水處理效果穩(wěn)定，應(yīng)通過(guò)制定廢水排放計(jì)劃實(shí)現(xiàn)有序排放。通過(guò)分析可知，生產(chǎn)廠槽液類型包含鋁化銑、熒光液、酸性清洗水等，其中鋁化銑為強(qiáng)堿性，其余兩種為酸性，可以通過(guò)以廢治廢的手段進(jìn)行綜合管理，有效降低污水處理成本。具體來(lái)講，可以利用堿性廢水對(duì)酸性廢水進(jìn)行中和，在絮凝階段加強(qiáng)pH值調(diào)節(jié)，節(jié)省酸堿液用量。按照這一思路，將鋁化銑的處理周期設(shè)定為3～5 d，熒光液的處理周期設(shè)定為3 d，酸性清洗水的處理周期為2 d。按照類型和處理周期，合理確定污水排放時(shí)間，要求各班組根據(jù)計(jì)劃向污水站提出排放申請(qǐng)，做到有序排放污水，在節(jié)省成本的同時(shí)，確保污水站可以維持高效運(yùn)行，避免出現(xiàn)污水跑、冒等問(wèn)題。通過(guò)以廢治廢等手段，每年能夠節(jié)約大量的藥劑費(fèi)。同時(shí)，隨著污水處理量的減少，每月可以減少大量的廢水處理成本，因此，可以為航空企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

再次，在污水站的日常運(yùn)行方面，為加強(qiáng)對(duì)各道工序運(yùn)行的管理，保證相關(guān)工作規(guī)范開(kāi)展，需要編制專門的廢水處理系統(tǒng)操作手冊(cè)，建立污水處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。例如，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理方面，需要編制6S手冊(cè)，確保每天開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)清理活動(dòng)，通過(guò)創(chuàng)造良好的環(huán)境確保污水站穩(wěn)定運(yùn)行。面向人員開(kāi)展宣傳教育工作，并定期組織人員參與操作培訓(xùn)活動(dòng)，確保人員熟練掌握各種設(shè)備的操作方法，減少人為差錯(cuò)的產(chǎn)生，確保污水站維持高效運(yùn)行狀態(tài)。

最后，在污水設(shè)備管理上，根據(jù)航空企業(yè)高效管理需求應(yīng)完成硬件設(shè)備升級(jí)、改造，同時(shí)，需要引進(jìn)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件加強(qiáng)自動(dòng)化管理，在減輕人員勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)預(yù)警、報(bào)警等方式加強(qiáng)污水站管理，保證出水水質(zhì)穩(wěn)定。在設(shè)備檢修維護(hù)方面，需要建立嚴(yán)格的系統(tǒng)點(diǎn)檢、設(shè)備檢修和保養(yǎng)等制度，通過(guò)定期進(jìn)行監(jiān)督檢查確認(rèn)相關(guān)工作有效落實(shí)。

通過(guò)加強(qiáng)終端管理，解決污水排放超標(biāo)問(wèn)題，在創(chuàng)造顯著社會(huì)效益和生態(tài)效益的同時(shí)，能夠幫助企業(yè)樹(shù)立良好形象。

5 結(jié)論

航空企業(yè)在實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)的過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)解決蒙皮表面處理過(guò)程中污染排放量大的問(wèn)題，確保切實(shí)落實(shí)環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略實(shí)施要求，推動(dòng)行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)分析企業(yè)環(huán)境保護(hù)建設(shè)問(wèn)題，從源頭上改進(jìn)表面處理生產(chǎn)工藝，采用無(wú)鉻化工藝、復(fù)合材料涂層和水性環(huán)保涂料減少污染排放量，可以全面推進(jìn)清潔生產(chǎn)方式。在此基礎(chǔ)上，引入A/O技術(shù)加強(qiáng)污水處理，合理建設(shè)各種污水處理池，并通過(guò)加強(qiáng)末端監(jiān)測(cè)等手段強(qiáng)化終端管理，能夠保證污水處理取得理想效果，最終達(dá)成環(huán)境保護(hù)建設(shè)目標(biāo)。

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【作者簡(jiǎn)介】張陽(yáng)（1988-），男，陜西西安人，工程師，從事生產(chǎn)管理研究。