有關(guān)國家或地區(qū)廢舊電池回收處理與環(huán)保法規(guī)

2004年，世界電池年總產(chǎn)量約450億只，這些電池產(chǎn)品主要包括：普通鋅錳電池、堿錳電池、鋅空氣電池、鋅氧化銀電池、鎘鎳電池、氫鎳電池、一次鋰電池、鋰離子電池、鉛酸蓄電池等。電池中所含的有害物質(zhì)，一般認(rèn)為是汞、鎘和鉛，因此有關(guān)國家或地區(qū)與廢舊電池相關(guān)的環(huán)保法規(guī)，主要是針對如何控制與管理廢舊鎘鎳電池、鉛酸蓄電池和含汞類電池。了解這些環(huán)保法規(guī)，有助于電池進(jìn)出口貿(mào)易，有助于制定和實(shí)施我國有關(guān)廢舊電池回收處理與再生利用的環(huán)保法規(guī)，有助于電池產(chǎn)業(yè)健康、穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展。有關(guān)國家或地區(qū)電池環(huán)保法規(guī)介紹如下： 
1、廢舊電池的屬性 
(1)廢鎘鎳電池、廢氧化汞電池以及廢鉛酸蓄電池屬于危險(xiǎn)廢物 
固體廢物中對環(huán)境危害較大的部分屬于危險(xiǎn)廢物。危險(xiǎn)廢物在環(huán)境管理中往往采用特殊的管理系統(tǒng)。所以廢電池的危險(xiǎn)屬性也成為廢電池環(huán)境管理的焦點(diǎn)。 
根據(jù)國際上通行的共識，廢鎘鎳電池、廢氧化汞電池以及廢鉛酸蓄電池屬于危險(xiǎn)廢物?！犊刂莆ｋU(xiǎn)廢物越境轉(zhuǎn)移及其處置的巴塞爾公約》附件八“巴塞爾公約所轄廢物名錄A”中A1160“廢鉛酸性電池，完整或破碎的”，A1170“混雜廢電池，但不包括名錄B所列(B1090)電池的混合體”。 
美國《電池法》和《資源再生法》(RCRA)規(guī)定，廢鎘鎳電池和廢小型密封鉛酸電池屬于危險(xiǎn)廢物。 
根據(jù)危險(xiǎn)廢物特性定義、各國的管理實(shí)踐以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以認(rèn)定廢棄的鎘鎳電池、汞電池和鉛酸蓄電池屬于危險(xiǎn)廢物，2001年12月17日，我國國家環(huán)境保護(hù)總局、國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會、科學(xué)技術(shù)部聯(lián)合發(fā)布《危險(xiǎn)廢物污染防治技術(shù)政策》。 
(2)用鉛、鎘或汞制造的電池產(chǎn)品不屬于危險(xiǎn)品 
而“不屬于巴塞爾公約所轄廢物名錄B”中B1090“符合某一規(guī)格的電池，不包括用鉛、鎘或汞制造的電池”。廢棄的普通鋅錳電池和堿性鋅錳電池不應(yīng)屬于危險(xiǎn)廢物，特別是已達(dá)到無汞化的廢電池。 
(3)危險(xiǎn)廢物的鑒別方法 
危險(xiǎn)廢物的鑒別方法主要采用浸出實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與浸出實(shí)驗(yàn)前的破碎程度有關(guān)。日本京都大學(xué)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)是將廢電池破碎到5mm以下進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。幾乎所有廢電池的浸出液汞的濃度都超過0.05mg/L(日本危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn))，其中廢汞電池超過數(shù)千倍；廢普通鋅錳電池的鎘濃度都超過0.3mg/L(日本危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn))。但實(shí)驗(yàn)采用的是1985年前制造的電池，還沒有實(shí)現(xiàn)無汞化(汞含量小于0.0001%，或1mg/kg)，現(xiàn)在這種電池在日本市場上已經(jīng)不存在了。我國清華大學(xué)采用2002年生產(chǎn)的廢堿性電池進(jìn)行浸出實(shí)驗(yàn)。在浸出實(shí)驗(yàn)前將廢電池外皮剝開，但不進(jìn)行破碎。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明(表2)，浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果均低于危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)。 
2、污染物釋放進(jìn)入環(huán)境的方式和特點(diǎn) 
在收集、運(yùn)輸、貯存、處置和回收利用過程中，廢電池中的化學(xué)物質(zhì)可能由于電池包殼的機(jī)械破損或化學(xué)腐蝕作用逐漸進(jìn)入環(huán)境中。由電池結(jié)構(gòu)可知，在構(gòu)成電池的化學(xué)物質(zhì)的外層都包有一層較為堅(jiān)硬的包殼。在電池的使用過程中，包殼用來隔離發(fā)生作用的化學(xué)物質(zhì)同外界環(huán)境。在電池廢棄后，電池包殼在不發(fā)生自身侵蝕的條件下，同樣起到隔離電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)同外界環(huán)境的作用。 
隨著電池產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代，包殼越來越堅(jiān)固。目前，普遍使用的主要是鋅錳干電池，此類廢電池的產(chǎn)生量約占除鉛蓄電池之外的小型家用廢電池總量的90%以上。鋅錳干電池的結(jié)構(gòu)有了重大改進(jìn),電池的貯存期大大延長。其中，糊式鋅錳干電池的貯存期為1至2年，堿性鋅錳干電池的貯存期可達(dá)5年以上。其他類別的電池，如鎘鎳電池采用不銹鋼或鎳鐵合金做包殼，其貯存期可能達(dá)到3年以上，而目前廣泛使用的手機(jī)電池采用不銹鋼做包殼，貯存期可能達(dá)到十幾到幾十年。由此可見，電池中的污染物質(zhì)釋放進(jìn)入環(huán)境需要一段時(shí)間。 
目前廢電池收集有混合收集和分類收集兩種方式；與垃圾混合收集的廢電池處理處置方式有堆放、填埋、焚燒；分類收集的廢電池處理處置方式有貯存、填埋和回收利用。在不同收集方式和處理處置過程中，廢電池中化學(xué)物質(zhì)釋放進(jìn)入環(huán)境的過程有如下特點(diǎn)： 
(1)廢電池中化學(xué)物質(zhì)釋放進(jìn)入環(huán)境過程是在電池包殼破損后發(fā)生的，或者是電池包殼本身發(fā)生侵蝕作用。電池的包殼在未破損前，由于其自身是以金屬態(tài)存在的，較為穩(wěn)定，故可以認(rèn)為包殼是廢電池污染環(huán)境的一種天然屏障。 
(2)普通家用干電池中的污染物質(zhì)大多呈固態(tài)，由電池內(nèi)部遷移到環(huán)境中是一種緩慢的過程。電池中的污染物質(zhì)，釋放到環(huán)境中需要一段時(shí)間。 


圖1.廢電池中化學(xué)物質(zhì)的釋放到環(huán)境中 
3、廢電池收集、處理和處置方式及其對環(huán)境危害的關(guān)系 
廢電池對生態(tài)環(huán)境和人體健康危害，主要是由于廢電池中化學(xué)物質(zhì)釋放進(jìn)入環(huán)境，隨后在環(huán)境介質(zhì)中遷移、最后富集到食品中所造成。因此，其危害的大小不但取決于廢電池中污染物的種類及其含量，而且與廢電池的收集、處理、處置方式密切相關(guān)。 
3.1污染和危害途徑 
進(jìn)入環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)，會污染地下水、土壤和大氣環(huán)境，最終通過食物鏈進(jìn)入人體，危害健康。其主要的污染途徑示意如圖2所示。 


圖2廢電池中化學(xué)物質(zhì)對環(huán)境和人體健康危害途徑 
3.2直接進(jìn)入環(huán)境的廢電池產(chǎn)生的污染問題 
被直接丟棄進(jìn)入環(huán)境的廢電池，即使電池的包殼較好，在環(huán)境中也會因長期腐蝕作用，使得電池包殼破損，導(dǎo)致其內(nèi)的重金屬與酸堿等逐漸泄露進(jìn)入環(huán)境中。電池包殼質(zhì)量越好，廢電池包殼破損越難，在廢電池進(jìn)入環(huán)境后污染物質(zhì)開始釋放的時(shí)間越長。特別是直接集中堆放于環(huán)境中的廢電池，當(dāng)有電池發(fā)生腐蝕后，則由于電化學(xué)腐蝕的微電池作用，可能加劇其他廢電池包殼的腐蝕和污染物泄露速度，加快對土壤環(huán)境或地下水的污染。由于集中堆放，污染物的釋放量相對較大，對環(huán)境的危害性也就較為嚴(yán)重。 
人為將廢棄的鉛酸電池和大型鎘鎳電池中含有的廢酸、廢堿以及其他成分廢電解液直接倒入環(huán)境，會引起即時(shí)的重金屬和電解液污染。如廢鉛酸電池塑料槽內(nèi)含有大量廢硫酸和沉積在底部的鉛泥，并有相當(dāng)數(shù)量的鉛粉懸浮在硫酸之中，隨意拋棄鉛酸廢電池將對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。據(jù)分析，受此種廢酸污染的土壤，平均含鉛量在1-50g/kg范圍內(nèi)，嚴(yán)重超過土壤中鉛含量的本底值。廢鎘鎳電池的污染與鉛酸電池類似，其電解液中含有廢堿，同時(shí)含有金屬鎘和鎳，直接棄置于環(huán)境中，同樣可能產(chǎn)生重金屬和電解液對土壤的污染。 
3.3同生活垃圾共同處理處置的廢電池的環(huán)境污染 
目前，大多數(shù)的廢電池進(jìn)入城市生活垃圾，隨生活垃圾進(jìn)入到填埋、焚燒、堆肥的過程中。 
在焚燒過程中，由于金屬汞、鎘、砷、鋅高溫時(shí)易揮發(fā)，焚燒后部分成為底灰；部分則受熱氣化揮發(fā)而被煙氣帶走，遇冷空氣后凝結(jié)成為均勻小粒狀物，粒徑在1μm以下，難以捕集；部分金屬物在爐中參與反應(yīng)生成氯化物、硫化物或氧化物，比原金屬元素更易氣化揮發(fā)，這些物質(zhì)再冷凝成為小粒狀物，最終多轉(zhuǎn)化成為底灰殘留物。從而使得灰渣中的重金屬含量增大，難于處理。因此，焚燒處理含鎘、含汞、含鉛廢電池都可能造成嚴(yán)重的大氣污染，同時(shí)產(chǎn)生上述金屬富集程度很高的灰渣，難于處理，可能成為更大的重金屬污染源。 
日本東京都公害研究所進(jìn)行的焚燒實(shí)驗(yàn)表明，廢電池與生活垃圾混合焚燒會造成汞對大氣的污染。在這一實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)向垃圾焚燒爐中投入1只汞電池或1只堿性鋅錳電池后，在2-3分鐘內(nèi)焚燒煙氣中汞的濃度提高10-50倍。 
在垃圾堆肥過程中廢電池的主要貢獻(xiàn)在于大大增加了堆肥產(chǎn)品中重金屬的總量。而且堆肥過程中廢電池可能同堆肥產(chǎn)品中的其它成分發(fā)生作用，加速重金屬的溶出，從而增大堆肥產(chǎn)品重金屬含量，甚至超過標(biāo)準(zhǔn)。但這種污染很大程度上取決于廢電池在進(jìn)行堆肥處理的生活垃圾中所占的比例。 
當(dāng)廢電池的數(shù)量很低時(shí)，則不會對于堆肥產(chǎn)品構(gòu)成污染。 
填埋是現(xiàn)今生活垃圾處置最常用的方法。在此過程中所產(chǎn)生的環(huán)境污染程度取決于廢電池在生活垃圾中所占的比例。就我國目前填埋場情況而言，填埋處置水準(zhǔn)較低，許多垃圾處于簡單堆放狀態(tài)，廢電池中的重金屬會通過滲濾作用直接污染水體或土壤。在填埋場發(fā)生的各種反應(yīng)、特別是產(chǎn)酸階段，更易于有金屬溶出。如果填埋完全安全符合標(biāo)準(zhǔn)，由于電池中化學(xué)物質(zhì)到達(dá)受污染介質(zhì)的過程非常緩慢，并且濃度較低，所以并不一定產(chǎn)生很大的污染。日本福岡大學(xué)自80年代初開始進(jìn)行垃圾填埋場中廢電池汞的遷移規(guī)律進(jìn)行了長達(dá)15年的研究。在這一實(shí)驗(yàn)中，分別采用不同填埋構(gòu)造，在不同的填埋柱中填入不同種類、不同數(shù)量的廢干電池。在填埋柱內(nèi)，各裝填4噸垃圾；垃圾分別由焚燒灰、草木、塑料、玻璃、金屬、污泥、垃圾堆肥、砂土等組成。在每個柱子內(nèi)，分別混合裝填入廢棄的1號、2號、3號鋅錳電池、3號堿性鋅錳電池、汞電池，垃圾中含有的廢電池汞量分別有9.9克、11.8克、0.9克、0，垃圾中汞的噸當(dāng)量分別為2.7克、3.2克、0.4克、0.2克。整個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了10年。在10年中，各個實(shí)驗(yàn)柱產(chǎn)生的垃圾滲濾液中汞的濃度在0.0001mg/L和0.00035mg/L之間變化，均小于日本0.0005mg/L的水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。而且裝填廢電池的垃圾實(shí)驗(yàn)柱滲濾液汞含量與沒有裝填廢電池的對照柱滲濾液汞含量相比，沒有明顯差異。 
在實(shí)驗(yàn)期間，填埋柱內(nèi)不同填埋層中汞的氣化濃度分別是0.1μg/m3和0.5μg/m3之間，是大氣中汞濃度的10-100倍，是WHO推薦作業(yè)區(qū)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)(15μg/m3)的1/10-1/100。而且，在幾個實(shí)驗(yàn)柱內(nèi)氣化汞濃度沒有明顯的差異。經(jīng)過10年的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)填埋柱解體時(shí)測定柱內(nèi)汞的氣化濃度分別是1.0μg/m3和50μg/m3之間，而且填裝堿性鋅錳電池的堿柱濃度最高，以下依次為填裝各種電池的混合柱和填裝鋅錳電池的錳柱。這一順序恰恰也是在實(shí)驗(yàn)初期填埋柱內(nèi)含汞量的高低順序。解體后各個填埋柱內(nèi)的汞的殘留量見表3。 
表3：實(shí)驗(yàn)柱內(nèi)汞的殘留量 


*包括填埋柱內(nèi)覆土和填埋柱底部的殘留量。 
由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，在10年內(nèi)，填埋柱內(nèi)廢電池中汞的殘留率在93-94%之間，即有6-7%的汞從廢電池中逸出。但是可以看出，在混合柱和堿柱內(nèi)廢物中汞的殘留量比空白柱中要高。可以認(rèn)為這些高出的部分是廢物吸附(或截留)的從廢電池中逸出的汞。這部分汞分別占逸出的汞的61.3%和4.6%。 
10年內(nèi)實(shí)驗(yàn)柱內(nèi)隨滲濾液流出的汞的量占柱內(nèi)汞的總量的0.008%至0.1%。而由廢電池?cái)U(kuò)散到大氣中的汞占廢電池中汞的總量的0.05%-0.1%之間。 
3.4廢電池單獨(dú)收集管理過程中的環(huán)境污染 
除以上提到的廢電池直接進(jìn)入環(huán)境的污染外，對于廢電池實(shí)行管理過程中，也可能產(chǎn)生污染問題。 
(1)廢電池收集、儲存、運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的環(huán)境問題 
由于有些廢電池中還殘存有能量，廢電池單獨(dú)收集后，在集中儲存和運(yùn)輸過程中可能引起爆炸等事故。另外，由于長期的機(jī)械磨損或腐蝕作用，廢電池可能滲漏，腐蝕容器、運(yùn)輸工具等。在儲存過程中，由于大量重金屬集中在一起，在發(fā)生淋溶作用時(shí)，可能會產(chǎn)生大量重金屬溶解進(jìn)入土壤等現(xiàn)象。 
(2)處理處置過程中的環(huán)境污染問題 
廢電池對環(huán)境和人體健康的危害與收集、處理處置方式有密切關(guān)系。進(jìn)行填埋，如果填埋過程符合安全標(biāo)準(zhǔn)，其中重金屬應(yīng)該不會對于環(huán)境造成大的危害。廢電池中含有大量重金屬，不可能進(jìn)行堆肥處理。進(jìn)行焚燒處理，則可能產(chǎn)生重金屬如鎘、汞的揮發(fā)，且很難捕及，會產(chǎn)生大氣污染。同時(shí)，部分重金屬富集于底灰中，產(chǎn)生難處理灰渣，造成大的污染源。 
(3)廢電池回收利用過程的環(huán)境污染問題 
從環(huán)境保護(hù)和資源管理的各個角度來看，優(yōu)選的廢電池處理、處置方案是進(jìn)行再生利用，但再生利用過程中也可能產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。如果再生利用技術(shù)落后，在處理過程中可能引起環(huán)境污染問題。如在再生鉛的處理過程中，目前小型和土法冶煉廠，通常在冶煉之前未對鉛膏進(jìn)行脫硫、分選等預(yù)處理，或?qū)U蓄電池破碎用人工分選，廢硫酸液任意流入大地；冶煉采用反射爐，溫度一般高達(dá)1200-1400℃，開爐鼓風(fēng)時(shí)煙霧密布。廢氣除帶出一部分機(jī)械粉塵外，還可能將在生產(chǎn)過程中由于溫度過高揮發(fā)形成蒸氣的鉛帶出。大量的二氧化硫排入大氣中，鉛大量揮發(fā)而進(jìn)入環(huán)境，污染大氣。另外，再生利用處理后還可能產(chǎn)生難于處理的灰渣，通常這些灰渣中富集了大量重金屬，如果處理不當(dāng)，也成為更大的環(huán)境污染源。 
4、廢舊電池污染防治方法 
防治廢舊電池對環(huán)境的污染，總體上為減量化、無害化。各國控制廢電池污染主要采取如下措施： 
(1)在電池生產(chǎn)過程中控制與限制有害元素的使用，或者用新型電池替代含有有害元素的電池，如電池的無汞化。這種方法被稱為“再設(shè)計(jì)”(Redesign)； 
(2) 延長電池的使用時(shí)間，或使用可重復(fù)使用的充電電池。這種方法被稱為“再使用”(Reuse)； 
(3)回收廢電池進(jìn)行再生利用，這被稱為“再循環(huán)”(Recycling)； 
(4)無害化處置已經(jīng)收集的廢電池。 
各國基本采用這些方式控制廢電池的污染，但是所采取的程度有所不同。