馬士勇,楊敬增,王景偉,張承龍
(1.上海第二工業(yè)大學(xué),上海201308;2.中國(guó)電子工程設(shè)計(jì)院,北京100840)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,汽車的社會(huì)普及率越來(lái)越高,汽車報(bào)廢后將產(chǎn)生大量報(bào)廢汽車電器電子產(chǎn)品,如不進(jìn)行回收再利用,不僅是對(duì)資源的一種浪費(fèi),而且隨意丟棄會(huì)對(duì)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(shí)將蘊(yùn)藏在這些廢棄物中有用甚至寶貴的資源開(kāi)發(fā)出來(lái),為人類造福,是當(dāng)前面臨的重大課題之一。
隨著汽車結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和性能的不斷提高,汽車中的電器種類和數(shù)量越來(lái)越多。對(duì)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(jī),兩者并聯(lián)連接,其中發(fā)電機(jī)為主電源,蓄電池是備用電源,起輔助作用。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),由發(fā)電機(jī)向全車用電設(shè)備供電,同時(shí)還可以給蓄電池充電,以補(bǔ)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(dòng)型鉛蓄電池。當(dāng)發(fā)電機(jī)不發(fā)電或發(fā)電不足時(shí),蓄電池向汽車用電設(shè)備供電。例如發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí),向起動(dòng)機(jī)和點(diǎn)火系統(tǒng)供電,當(dāng)用電設(shè)備同時(shí)接入較多,發(fā)電機(jī)發(fā)出的電不夠用時(shí),協(xié)助發(fā)電機(jī)供電。當(dāng)蓄電池貯電不足,而發(fā)電機(jī)負(fù)載又較少時(shí),還可將發(fā)電機(jī)的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能貯存起來(lái)。
汽車上的用電設(shè)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(lè)性。以下是幾種常見(jiàn)的用電設(shè)備。
(1)啟動(dòng)系統(tǒng)。啟動(dòng)系統(tǒng)使用來(lái)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),主要由啟動(dòng)機(jī)、繼電器和啟動(dòng)開(kāi)關(guān)等部分組成。
(2)點(diǎn)火系統(tǒng)。點(diǎn)火系統(tǒng)的作用是產(chǎn)生高壓電火花,點(diǎn)燃汽油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的混合氣。點(diǎn)火系統(tǒng)目前有3種類型:傳統(tǒng)觸點(diǎn)式點(diǎn)火系統(tǒng)、電子點(diǎn)火系統(tǒng)和電腦控制點(diǎn)火系統(tǒng)。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)將逐漸被電子點(diǎn)火系統(tǒng)和電腦控制點(diǎn)火系統(tǒng)所取代。
(3)照明系統(tǒng)。汽車照明系統(tǒng)主要用來(lái)提供夜間行車所必需的燈光照明,包括汽車內(nèi)、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(dòng)燈、車內(nèi)閱讀燈等。
(4)信號(hào)系統(tǒng)。信號(hào)系統(tǒng)用來(lái)保證車輛運(yùn)行時(shí)的人車安全。包括喇叭、蜂鳴器、閃光器及各種行車信號(hào)標(biāo)識(shí)燈。
(5)輔助電器設(shè)備。隨著汽車輔助工業(yè)的發(fā)展和現(xiàn)代化技術(shù)在汽車上的應(yīng)用,裝備在現(xiàn)代汽車上的輔助電器設(shè)備越來(lái)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(lè)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(shè)備外,如電動(dòng)刮水器、電動(dòng)洗窗器、電動(dòng)玻璃升降器、電動(dòng)座椅移動(dòng)機(jī)構(gòu)、汽車空調(diào)系統(tǒng)等,還有汽車音響設(shè)備、藍(lán)牙通信系統(tǒng)、汽車電視、衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)等服務(wù)性裝置。
儀表系統(tǒng)的主要作用是幫助駕駛員隨時(shí)掌握汽車各系統(tǒng)的工作情況,及時(shí)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(jī)油壓力表、溫度表、燃油表、車速及里程表、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表等)和汽車儀表盤(pán)上的故障警報(bào)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(jī)控制的電子裝置,例如電控燃油噴射系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死裝置、自動(dòng)變速器系統(tǒng)、主動(dòng)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(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)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(xiǎn)絲盒、繼電器和接插件等[1]。
ELV(報(bào)廢車輛指令)是歐盟委員會(huì)和歐洲議會(huì)為保護(hù)環(huán)境、減少車輛報(bào)廢產(chǎn)生廢棄物而制定的報(bào)廢車輛回收指令。包括兩部分內(nèi)容:一是2003年7月以后生產(chǎn)的汽車,禁用鉛、鎘、汞和6價(jià)鉻4種有害物;二是為提高報(bào)廢汽車回收利用率,回收費(fèi)用成本的全部或大部分由制造廠承擔(dān)。
回收的意義在于減少污染,節(jié)約能源,這是德國(guó)回收利用廢舊電器的指導(dǎo)思想。德國(guó)負(fù)責(zé)回收廢舊電器的機(jī)構(gòu)都是各市區(qū)直屬的市政企業(yè),通過(guò)各種途徑為民眾進(jìn)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(guó)環(huán)保政策中最重要的“誰(shuí)污染誰(shuí)負(fù)責(zé)”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(fù)有主要責(zé)任,另外進(jìn)口商、消費(fèi)者也負(fù)有相應(yīng)的責(zé)任。
德國(guó)在廢舊汽車回收處理方面取得了很大的成績(jī),可回收利用的汽車零件達(dá)到了75%,對(duì)廢舊汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、電池、玻璃、安全帶、保險(xiǎn)桿,以及汽油、潤(rùn)滑劑、冷卻劑等進(jìn)行分門(mén)別類的處理。2000年,德國(guó)所有汽車85%的零件已回收利用,到2015年,每輛汽車中當(dāng)作垃圾扔掉的部分僅占汽車質(zhì)量的5%[2]。
美國(guó)是目前全球最有效的廢舊汽車回收國(guó),幾乎占每輛汽車質(zhì)量75%的部件都已被重新利用起來(lái)。全美大約有12 000家汽車零部件回收商,能夠?qū)⒂兄匦吕脙r(jià)值的發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)和其他零件拆卸翻新,重新出售。
日本年報(bào)廢汽車約500萬(wàn)輛。2004年開(kāi)始實(shí)施廢舊汽車再利用法。測(cè)算結(jié)果顯示,在日本每處理一輛報(bào)廢汽車成本需要1萬(wàn)日元以上。日本建立了以生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度的經(jīng)濟(jì)原則為基礎(chǔ)的再生利用循環(huán)管理制度,妥善地解決了報(bào)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(xiǎn)廢棄物的處理問(wèn)題。
2006年3月30日,韓國(guó)頒布關(guān)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(guān)于危險(xiǎn)物質(zhì)使用的限制和材料與結(jié)構(gòu)等相關(guān)方面的改進(jìn)要求;將促進(jìn)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(kuò)展生產(chǎn)商責(zé)任(EPR)并入該法案之中;允許政府征稅,收取汽車制造商、進(jìn)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(guó)內(nèi)相關(guān)政策法規(guī)
為貫徹《中華人民共和國(guó)固體廢物污染環(huán)境防治法》及相關(guān)法律法規(guī),落實(shí)《汽車產(chǎn)品回收利用技術(shù)政策》,防治報(bào)廢機(jī)動(dòng)車拆解過(guò)程的環(huán)境污染,保護(hù)環(huán)境,促進(jìn)資源的循環(huán)利用,國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局于2007年4月9日發(fā)布實(shí)施了《報(bào)廢機(jī)動(dòng)車拆解環(huán)境保護(hù)技術(shù)規(guī)范》環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(HJ 348—2007),對(duì)企業(yè)規(guī)定了具體的規(guī)范要求。其中包括:報(bào)廢機(jī)動(dòng)車拆解、破碎環(huán)境保護(hù)基本要求。
(1)報(bào)廢機(jī)動(dòng)車拆解、破碎企業(yè)的建設(shè)與運(yùn)行應(yīng)以環(huán)境無(wú)害化方式進(jìn)行,不能產(chǎn)生二次污染。
(2)報(bào)廢機(jī)動(dòng)車拆解、破碎應(yīng)以材料回收為主要目的,應(yīng)最大限度保證拆解、破碎產(chǎn)物的循環(huán)利用。
(3)報(bào)廢機(jī)動(dòng)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(jī)油、潤(rùn)滑油、液壓油、制動(dòng)液、防凍劑、防爆劑等,下同)、廢空調(diào)制冷劑等屬于危險(xiǎn)廢棄物,應(yīng)按照危險(xiǎn)廢物的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行管理和處置。
2003年,國(guó)家環(huán)保總局發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)廢棄電子電氣設(shè)備環(huán)境管理的公告》,要求加強(qiáng)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?xiàng)l例》也已于2008年8月20日國(guó)務(wù)院第23次常務(wù)會(huì)議通過(guò),自2011年1月1日起施行。
2.2.2 國(guó)內(nèi)回收處理存在的問(wèn)題
2.2.2.1 防治措施不到位造成二次污染
汽車報(bào)廢后,如果不能及時(shí)拆解和回收,其有害物質(zhì)如鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯和多溴二苯醚等將對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重危害。而報(bào)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(guān)的規(guī)范監(jiān)管和引導(dǎo),也使得報(bào)廢汽車有可能造成二次污染,并給社會(huì)、環(huán)境和個(gè)人都造成相應(yīng)的危害。
一些拆解企業(yè)在拆解處理的過(guò)程中,對(duì)環(huán)境的污染十分嚴(yán)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(diǎn)根本沒(méi)按國(guó)家報(bào)廢汽車回收拆解技術(shù)要求進(jìn)行拆解防污處理,而是隨意隨地拆解、堆放,造成報(bào)廢的蓄電池和報(bào)廢電子零部件隨處散落,長(zhǎng)期以往必將對(duì)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(xiǎn)廢物流失嚴(yán)重
由于將報(bào)廢汽車拆解行業(yè)納入危險(xiǎn)廢物管理的工作才剛剛起步,企業(yè)對(duì)危險(xiǎn)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(guò)程中產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢物都轉(zhuǎn)移給無(wú)經(jīng)營(yíng)許可證的單位進(jìn)行處置和利用,致使大量的危險(xiǎn)廢物流入社會(huì)。例如,一輛報(bào)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(xiǎn)廢物往往被轉(zhuǎn)移給非法煉鉛企業(yè),采用落后淘汰工藝進(jìn)行非法提煉,嚴(yán)重污染環(huán)境,危害社會(huì)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(yùn)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(kāi)采自然礦床。如廢棄線路板中僅銅的含量即高達(dá)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(jià)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(shí),造成極大的資源浪費(fèi)。
2.2.2.4 尚未建立有效的環(huán)境監(jiān)督機(jī)制
我國(guó)報(bào)廢汽車拆解行業(yè)配套的環(huán)保技術(shù)政策尚不完善,對(duì)報(bào)廢汽車拆解行業(yè)還缺乏有效的指導(dǎo)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(jī)制。
現(xiàn)代汽車為了提高其乘坐舒適性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)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(shí)就是微機(jī)管理系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)在汽車上的應(yīng)用提高了汽車的使用性能,但是也帶來(lái)了這些專用報(bào)廢計(jì)算機(jī)污染問(wèn)題。因此,有必要對(duì)報(bào)廢汽車計(jì)算機(jī)的回收管理進(jìn)行立法[5]。
汽車電子控制裝置與普通家用計(jì)算機(jī)相同點(diǎn)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(kāi)關(guān)、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(diǎn)在于汽車電子控制裝置功能、集約程度較高,沒(méi)有顯示屏(有些顯示屏很小),其構(gòu)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(duì)于汽車電子控制裝置的處理,較為可行的方法是在廢計(jì)算機(jī)處理方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn):首先對(duì)其進(jìn)行分類,將含有多氯聯(lián)苯的電容器、含汞的開(kāi)關(guān)及含鉛部件等進(jìn)行分離,交給有處理資質(zhì)的企業(yè)處理。其次將剩余部件進(jìn)行破碎,通過(guò)磁選機(jī)選出鐵、鎳等金屬,經(jīng)過(guò)渦流分離系統(tǒng),選出銅、錫等金屬,再經(jīng)過(guò)比重分選系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)金屬與塑料的初步分離。最后,經(jīng)過(guò)材質(zhì)分選系統(tǒng),對(duì)不同材質(zhì)的混合塑料進(jìn)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(diào)主要由壓縮機(jī)、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(fēng)扇、真空電磁閥、怠速器和控制系統(tǒng)等組成。
家用空調(diào)器一般都是采用機(jī)械壓縮式的制冷裝置,其基本的元件共有4件:壓縮機(jī)、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(zhì))。壓縮機(jī)像一顆奔騰的心臟,使得制冷劑如血液一樣在空調(diào)器中連續(xù)不斷的流動(dòng),實(shí)現(xiàn)對(duì)房間溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
家用空調(diào)和汽車空調(diào)在制冷部分的組成上都有壓縮機(jī)、冷凝器、干燥過(guò)濾器、膨脹閥、蒸發(fā)器、制冷劑、電子控制器等。家用空調(diào)和汽車空調(diào)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(diào)的處理已擁有較為成熟的處理線,可進(jìn)行大規(guī)模流水線處理。由于汽車空調(diào)構(gòu)造復(fù)雜,報(bào)廢汽車空調(diào)的處理應(yīng)與普通廢舊空調(diào)區(qū)分開(kāi)來(lái),不僅要對(duì)制冷劑進(jìn)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(jìn)報(bào)廢汽車空調(diào)的無(wú)害化拆解與資源化進(jìn)程。
鉛蓄電池在拆解和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中,稍有不慎,極易發(fā)生泄漏,造成嚴(yán)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(qiáng)腐蝕性,因此回收鉛酸電池時(shí),一定要注意安全性和預(yù)防污染。廢鉛蓄電池內(nèi)含有鉛膏、廢硫酸等化學(xué)物質(zhì),如果任意排放會(huì)對(duì)土壤和地下水產(chǎn)生嚴(yán)重危害,而且這種影響會(huì)持續(xù)很多年。
先進(jìn)工藝技術(shù)可以有效減少處理過(guò)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(jìn)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(jìn)行水介質(zhì)分選,分選出鉛柵、PP(聚丙烯)和重塑料;(3)選出的鉛泥進(jìn)行化學(xué)脫硫;(4)將鉛柵、脫硫后的鉛泥和反應(yīng)劑等在轉(zhuǎn)爐中冶煉,產(chǎn)出粗鉛;(5)最后將粗鉛進(jìn)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(pán)上的故障警報(bào)顯示元件,主要由傳感器部分、測(cè)量部分及輸出部分組成。
報(bào)廢汽車中的儀表,根據(jù)其使用新舊及使用程度,優(yōu)先對(duì)其檢測(cè),進(jìn)行再制造。對(duì)于不能使用的汽車儀表,應(yīng)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(diǎn)處理與處置,其他混合物可根據(jù)需要破碎分選處理。
對(duì)報(bào)廢汽車電器電子危害性進(jìn)行研究分析,對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的社會(huì)調(diào)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(duì)環(huán)境及社會(huì)的危害程度。加強(qiáng)研究汽車電器電子廢棄物的處理措施,同時(shí)還要開(kāi)發(fā)新型環(huán)保替代產(chǎn)品,如汽車空調(diào)系統(tǒng)中的環(huán)保制冷劑,減少汽車報(bào)廢給環(huán)境帶來(lái)的不良影響。
國(guó)外在報(bào)廢汽車電器電子產(chǎn)品的處理技術(shù)與設(shè)備上具有很大的優(yōu)勢(shì),要多加強(qiáng)技術(shù)交流與合作,可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)備引進(jìn),在消化吸收的基礎(chǔ)上研發(fā)試制,促進(jìn)我國(guó)報(bào)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(duì)于報(bào)廢汽車電器電子產(chǎn)品進(jìn)行有序處理,變廢為寶,提高資源利用率,減少殘留的危險(xiǎn)廢物,并嚴(yán)禁以傾倒、拋灑、填埋等危害環(huán)境的方式,處理拆解過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢物。
應(yīng)抓緊完善相關(guān)法規(guī)、政策,執(zhí)行嚴(yán)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定也應(yīng)及時(shí)制訂。
總之,報(bào)廢汽車電器電子產(chǎn)品資源化利用,對(duì)于緩解資源緊缺、降低能耗、減輕污染、促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、增加就業(yè)以及建設(shè)節(jié)約型社會(huì),具有十分重要的意義。應(yīng)揚(yáng)長(zhǎng)避短、趨利避害,在解決污染防治問(wèn)題的同時(shí),挖掘出這座“城市礦山”的最大效益。
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