馬士勇,楊敬增,王景偉,張承龍
(1.上海第二工業(yè)大學,上海201308;2.中國電子工程設計院,北京100840)
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,汽車的社會普及率越來越高,汽車報廢后將產(chǎn)生大量報廢汽車電器電子產(chǎn)品,如不進行回收再利用,不僅是對資源的一種浪費,而且隨意丟棄會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害。
如何趨利避害,找出一條合理的資源化途徑,將污染程度降到最低,同時將蘊藏在這些廢棄物中有用甚至寶貴的資源開發(fā)出來,為人類造福,是當前面臨的重大課題之一。
隨著汽車結構的改進和性能的不斷提高,汽車中的電器種類和數(shù)量越來越多。對于現(xiàn)代汽車而言,汽車中的電器電子產(chǎn)品種類不同、功能不同、成分各異,但大致可以分為以下5部分。
汽車上的電源包括電池和發(fā)電機,兩者并聯(lián)連接,其中發(fā)電機為主電源,蓄電池是備用電源,起輔助作用。汽車發(fā)動機正常工作時,由發(fā)電機向全車用電設備供電,同時還可以給蓄電池充電,以補充蓄電池電能。
蓄電池是一種可逆的直流電源。在汽車上使用最廣泛的是啟動型鉛蓄電池。當發(fā)電機不發(fā)電或發(fā)電不足時,蓄電池向汽車用電設備供電。例如發(fā)動機啟動時,向起動機和點火系統(tǒng)供電,當用電設備同時接入較多,發(fā)電機發(fā)出的電不夠用時,協(xié)助發(fā)電機供電。當蓄電池貯電不足,而發(fā)電機負載又較少時,還可將發(fā)電機的電能轉變?yōu)榛瘜W能貯存起來。
汽車上的用電設備多種多樣,有些是現(xiàn)代汽車上必不可少的,還有一些是為了提高汽車乘坐舒適性、安全性和娛樂性。以下是幾種常見的用電設備。
(1)啟動系統(tǒng)。啟動系統(tǒng)使用來啟動發(fā)動機,主要由啟動機、繼電器和啟動開關等部分組成。
(2)點火系統(tǒng)。點火系統(tǒng)的作用是產(chǎn)生高壓電火花,點燃汽油機發(fā)動機氣缸內的混合氣。點火系統(tǒng)目前有3種類型:傳統(tǒng)觸點式點火系統(tǒng)、電子點火系統(tǒng)和電腦控制點火系統(tǒng)。隨著發(fā)動機技術的發(fā)展,傳統(tǒng)點火系統(tǒng)將逐漸被電子點火系統(tǒng)和電腦控制點火系統(tǒng)所取代。
(3)照明系統(tǒng)。汽車照明系統(tǒng)主要用來提供夜間行車所必需的燈光照明,包括汽車內、外各種照明燈具及其控制裝置?,F(xiàn)代汽車上常用的照明燈具主要有前照燈、霧燈、尾燈、制動燈、車內閱讀燈等。
(4)信號系統(tǒng)。信號系統(tǒng)用來保證車輛運行時的人車安全。包括喇叭、蜂鳴器、閃光器及各種行車信號標識燈。
(5)輔助電器設備。隨著汽車輔助工業(yè)的發(fā)展和現(xiàn)代化技術在汽車上的應用,裝備在現(xiàn)代汽車上的輔助電器設備越來越多?,F(xiàn)代汽車上輔助電器系統(tǒng)極大地提高了汽車的舒適性能、娛樂性能和安全保障性能。在現(xiàn)代汽車上,除了一些保障汽車本身使用性能的輔助電器設備外,如電動刮水器、電動洗窗器、電動玻璃升降器、電動座椅移動機構、汽車空調系統(tǒng)等,還有汽車音響設備、藍牙通信系統(tǒng)、汽車電視、衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)等服務性裝置。
儀表系統(tǒng)的主要作用是幫助駕駛員隨時掌握汽車各系統(tǒng)的工作情況,及時發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的故障和不安全因素,以保證汽車良好的行駛狀態(tài)。儀表系統(tǒng)主要包括各種電氣儀表(電力表、充電指示燈或電壓表、機油壓力表、溫度表、燃油表、車速及里程表、發(fā)動機轉速表等)和汽車儀表盤上的故障警報燈。
電子控制系統(tǒng)主要是指在現(xiàn)代汽車上由微電腦或單片機控制的電子裝置,例如電控燃油噴射系統(tǒng)、制動防抱死裝置、自動變速器系統(tǒng)、主動懸架系統(tǒng)等。
電子控制系統(tǒng)的使用極大地提高了現(xiàn)代汽車行駛的動力性、經(jīng)濟性、安全性、舒適性和環(huán)保性。
配電系統(tǒng)主要包括中央接線盒、保險絲盒、繼電器和接插件等[1]。
ELV(報廢車輛指令)是歐盟委員會和歐洲議會為保護環(huán)境、減少車輛報廢產(chǎn)生廢棄物而制定的報廢車輛回收指令。包括兩部分內容:一是2003年7月以后生產(chǎn)的汽車,禁用鉛、鎘、汞和6價鉻4種有害物;二是為提高報廢汽車回收利用率,回收費用成本的全部或大部分由制造廠承擔。
回收的意義在于減少污染,節(jié)約能源,這是德國回收利用廢舊電器的指導思想。德國負責回收廢舊電器的機構都是各市區(qū)直屬的市政企業(yè),通過各種途徑為民眾進行廢舊電器的回收提供方便,保障廢舊電器的回收途徑通暢。此外,德國環(huán)保政策中最重要的“誰污染誰負責”原則也是治理電子垃圾的重要原則,根據(jù)這一原則要求,制造商負有主要責任,另外進口商、消費者也負有相應的責任。
德國在廢舊汽車回收處理方面取得了很大的成績,可回收利用的汽車零件達到了75%,對廢舊汽車的發(fā)動機、電池、玻璃、安全帶、保險桿,以及汽油、潤滑劑、冷卻劑等進行分門別類的處理。2000年,德國所有汽車85%的零件已回收利用,到2015年,每輛汽車中當作垃圾扔掉的部分僅占汽車質量的5%[2]。
美國是目前全球最有效的廢舊汽車回收國,幾乎占每輛汽車質量75%的部件都已被重新利用起來。全美大約有12 000家汽車零部件回收商,能夠將有重新利用價值的發(fā)動機、電機和其他零件拆卸翻新,重新出售。
日本年報廢汽車約500萬輛。2004年開始實施廢舊汽車再利用法。測算結果顯示,在日本每處理一輛報廢汽車成本需要1萬日元以上。日本建立了以生產(chǎn)者責任延伸制度的經(jīng)濟原則為基礎的再生利用循環(huán)管理制度,妥善地解決了報廢汽車拆解、粉碎中產(chǎn)生的“氟利昂”、“安全氣囊”、“碎屑廢棄物”3種危險廢棄物的處理問題。
2006年3月30日,韓國頒布關于電力、電子產(chǎn)品與汽車資源回收利用的建議法案。該法案規(guī)定了關于危險物質使用的限制和材料與結構等相關方面的改進要求;將促進資源節(jié)約和循環(huán)利用法案管理中的電力、電子產(chǎn)品擴展生產(chǎn)商責任(EPR)并入該法案之中;允許政府征稅,收取汽車制造商、進口商或所有者的循環(huán)利用稅,并于2007年7月生效。
2.2.1 國內相關政策法規(guī)
為貫徹《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》及相關法律法規(guī),落實《汽車產(chǎn)品回收利用技術政策》,防治報廢機動車拆解過程的環(huán)境污染,保護環(huán)境,促進資源的循環(huán)利用,國家環(huán)境保護總局于2007年4月9日發(fā)布實施了《報廢機動車拆解環(huán)境保護技術規(guī)范》環(huán)境保護行業(yè)標準(HJ 348—2007),對企業(yè)規(guī)定了具體的規(guī)范要求。其中包括:報廢機動車拆解、破碎環(huán)境保護基本要求。
(1)報廢機動車拆解、破碎企業(yè)的建設與運行應以環(huán)境無害化方式進行,不能產(chǎn)生二次污染。
(2)報廢機動車拆解、破碎應以材料回收為主要目的,應最大限度保證拆解、破碎產(chǎn)物的循環(huán)利用。
(3)報廢機動車拆解產(chǎn)生的廢液化氣罐、廢安全氣囊、廢蓄電池、換多氯聯(lián)苯的廢電容器、廢尾氣凈化催化劑、廢油液(包括汽油、柴油、機油、潤滑油、液壓油、制動液、防凍劑、防爆劑等,下同)、廢空調制冷劑等屬于危險廢棄物,應按照危險廢物的有關規(guī)定進行管理和處置。
2003年,國家環(huán)??偩职l(fā)布了《關于加強廢棄電子電氣設備環(huán)境管理的公告》,要求加強電子廢棄物的環(huán)境管理?!稄U棄電器電子產(chǎn)品回收處理管理條例》也已于2008年8月20日國務院第23次常務會議通過,自2011年1月1日起施行。
2.2.2 國內回收處理存在的問題
2.2.2.1 防治措施不到位造成二次污染
汽車報廢后,如果不能及時拆解和回收,其有害物質如鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯(lián)苯和多溴二苯醚等將對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成嚴重危害。而報廢汽車在回收拆解、材料分離和再利用等環(huán)節(jié),由于缺少相關的規(guī)范監(jiān)管和引導,也使得報廢汽車有可能造成二次污染,并給社會、環(huán)境和個人都造成相應的危害。
一些拆解企業(yè)在拆解處理的過程中,對環(huán)境的污染十分嚴重,一些廢棄電器電子產(chǎn)品甚至直接被掩埋或者焚燒。一些非法回收點根本沒按國家報廢汽車回收拆解技術要求進行拆解防污處理,而是隨意隨地拆解、堆放,造成報廢的蓄電池和報廢電子零部件隨處散落,長期以往必將對周圍的土壤、環(huán)境造成極大的污染和破壞,危及民眾飲水安全。
2.2.2.2 危險廢物流失嚴重
由于將報廢汽車拆解行業(yè)納入危險廢物管理的工作才剛剛起步,企業(yè)對危險廢物污染防治法律法規(guī)和管理制度不了解。一些企業(yè)將拆解過程中產(chǎn)生的危險廢物都轉移給無經(jīng)營許可證的單位進行處置和利用,致使大量的危險廢物流入社會。例如,一輛報廢汽車平均拆解1只廢蓄電池,每只蓄電池含10 kg硫酸、20 kg廢鉛[3]。這些危險廢物往往被轉移給非法煉鉛企業(yè),采用落后淘汰工藝進行非法提煉,嚴重污染環(huán)境,危害社會安全。
2.2.2.3 資源利用率低
汽車電控板等電子廢棄物中所蘊含的金屬,尤其是貴金屬,其品位是天然礦藏的幾十倍甚至幾百倍,回收成本一般低于開采自然礦床。如廢棄線路板中僅銅的含量即高達20%,另外還含有鋁、鐵等賤金屬及微量的金、銀、鉑等稀貴金屬,這使得電子廢棄物具有比普通城市垃圾高得多的價值[4]。但目前許多電子廢棄物被直接掩埋或焚燒,污染環(huán)境的同時,造成極大的資源浪費。
2.2.2.4 尚未建立有效的環(huán)境監(jiān)督機制
我國報廢汽車拆解行業(yè)配套的環(huán)保技術政策尚不完善,對報廢汽車拆解行業(yè)還缺乏有效的指導和監(jiān)督,迫切需要在行業(yè)發(fā)展中建立有效的環(huán)境監(jiān)督機制。
現(xiàn)代汽車為了提高其乘坐舒適性、動力性、經(jīng)濟性,駕駛操控性及行駛安全性,降低尾氣排放,配置了多種電子控制系統(tǒng),這些電子控制裝置其實就是微機管理系統(tǒng)。微型計算機在汽車上的應用提高了汽車的使用性能,但是也帶來了這些專用報廢計算機污染問題。因此,有必要對報廢汽車計算機的回收管理進行立法[5]。
汽車電子控制裝置與普通家用計算機相同點在于都有較大的危害性,如含有多氯聯(lián)苯的電容器、含汞的開關、電池、塑料外殼、印制線路板等多種具有危害性的電子部件;不同點在于汽車電子控制裝置功能、集約程度較高,沒有顯示屏(有些顯示屏很?。?,其構造與所含的電子部件的種類與家用電腦有很大的差距,難以集中、大規(guī)模化處理。
對于汽車電子控制裝置的處理,較為可行的方法是在廢計算機處理方法的基礎上進行改進:首先對其進行分類,將含有多氯聯(lián)苯的電容器、含汞的開關及含鉛部件等進行分離,交給有處理資質的企業(yè)處理。其次將剩余部件進行破碎,通過磁選機選出鐵、鎳等金屬,經(jīng)過渦流分離系統(tǒng),選出銅、錫等金屬,再經(jīng)過比重分選系統(tǒng),實現(xiàn)金屬與塑料的初步分離。最后,經(jīng)過材質分選系統(tǒng),對不同材質的混合塑料進行分離,產(chǎn)生聚丙烯、聚苯乙烯、ABS等通用塑料和工程塑料。
汽車空調主要由壓縮機、電控離合器、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥、貯液干燥器、管道、冷凝風扇、真空電磁閥、怠速器和控制系統(tǒng)等組成。
家用空調器一般都是采用機械壓縮式的制冷裝置,其基本的元件共有4件:壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器和節(jié)流裝置,4件是相通的,其中充灌著制冷劑(又稱制冷工質)。壓縮機像一顆奔騰的心臟,使得制冷劑如血液一樣在空調器中連續(xù)不斷的流動,實現(xiàn)對房間溫度進行調節(jié)。
家用空調和汽車空調在制冷部分的組成上都有壓縮機、冷凝器、干燥過濾器、膨脹閥、蒸發(fā)器、制冷劑、電子控制器等。家用空調和汽車空調的上述部件雖然名稱相同、作用近似,但是二者之間除制冷劑外,大部分并不存在通用性。
家用空調的處理已擁有較為成熟的處理線,可進行大規(guī)模流水線處理。由于汽車空調構造復雜,報廢汽車空調的處理應與普通廢舊空調區(qū)分開來,不僅要對制冷劑進行環(huán)保分類回收,而且要合理配置拆解工藝流程方案,促進報廢汽車空調的無害化拆解與資源化進程。
鉛蓄電池在拆解和運輸?shù)倪^程中,稍有不慎,極易發(fā)生泄漏,造成嚴重的鉛污染。大部分汽車使用的是鉛蓄電池,需要定期更換。鉛是重金屬,硫酸具有強腐蝕性,因此回收鉛酸電池時,一定要注意安全性和預防污染。廢鉛蓄電池內含有鉛膏、廢硫酸等化學物質,如果任意排放會對土壤和地下水產(chǎn)生嚴重危害,而且這種影響會持續(xù)很多年。
先進工藝技術可以有效減少處理過程中的能源消耗,最大限度降低污染物排放,提高資源回收率。一種較為環(huán)保的鉛蓄電池處理工藝流程如下:(1)首先將鉛蓄電池進行兩段破碎,將鉛泥、大塊的塑料和鉛柵分離;(2)將分離后的鉛柵和塑料進行水介質分選,分選出鉛柵、PP(聚丙烯)和重塑料;(3)選出的鉛泥進行化學脫硫;(4)將鉛柵、脫硫后的鉛泥和反應劑等在轉爐中冶煉,產(chǎn)出粗鉛;(5)最后將粗鉛進行精煉[6]。
汽車儀表系統(tǒng)主要包括各種電氣儀表和汽車儀表盤上的故障警報顯示元件,主要由傳感器部分、測量部分及輸出部分組成。
報廢汽車中的儀表,根據(jù)其使用新舊及使用程度,優(yōu)先對其檢測,進行再制造。對于不能使用的汽車儀表,應將電線、塑料外殼、線路板、混合物等分離,線路板收集到一起,送到指定地點處理與處置,其他混合物可根據(jù)需要破碎分選處理。
對報廢汽車電器電子危害性進行研究分析,對其進行詳細的社會調查,確定各類廢棄物的具體數(shù)量及流向,量化此類廢棄物對環(huán)境及社會的危害程度。加強研究汽車電器電子廢棄物的處理措施,同時還要開發(fā)新型環(huán)保替代產(chǎn)品,如汽車空調系統(tǒng)中的環(huán)保制冷劑,減少汽車報廢給環(huán)境帶來的不良影響。
國外在報廢汽車電器電子產(chǎn)品的處理技術與設備上具有很大的優(yōu)勢,要多加強技術交流與合作,可根據(jù)需要進行設備引進,在消化吸收的基礎上研發(fā)試制,促進我國報廢汽車電器電子產(chǎn)品處理水平的提升。
本著“盡可能利用,盡量少丟棄”的原則,對于報廢汽車電器電子產(chǎn)品進行有序處理,變廢為寶,提高資源利用率,減少殘留的危險廢物,并嚴禁以傾倒、拋灑、填埋等危害環(huán)境的方式,處理拆解過程中產(chǎn)生的固體廢物。
應抓緊完善相關法規(guī)、政策,執(zhí)行嚴格的回收管理,特別是廢棄物的監(jiān)管,從根源上防止危害的產(chǎn)生。此外,汽車再用件使用和再制造的相關標準規(guī)定也應及時制訂。
總之,報廢汽車電器電子產(chǎn)品資源化利用,對于緩解資源緊缺、降低能耗、減輕污染、促進循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展、增加就業(yè)以及建設節(jié)約型社會,具有十分重要的意義。應揚長避短、趨利避害,在解決污染防治問題的同時,挖掘出這座“城市礦山”的最大效益。
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