有关国家或地区废旧电池回收处理与环保法规

2004年，世界电池年总产量约450亿只，这些电池产品主要包括：普通锌锰电池、碱锰电池、锌空气电池、锌氧化银电池、镉镍电池、氢镍电池、一次锂电池、锂离子电池、铅酸蓄电池等。电池中所含的有害物质，一般认为是汞、镉和铅，因此有关国家或地区与废旧电池相关的环保法规，主要是针对如何控制与管理废旧镉镍电池、铅酸蓄电池和含汞类电池。了解这些环保法规，有助于电池进出口贸易，有助于制定和实施我国有关废旧电池回收处理与再生利用的环保法规，有助于电池产业健康、稳定、持续发展。有关国家或地区电池环保法规介绍如下： 
1、废旧电池的属性 
(1)废镉镍电池、废氧化汞电池以及废铅酸蓄电池属于危险废物 
固体废物中对环境危害较大的部分属于危险废物。危险废物在环境管理中往往采用特殊的管理系统。所以废电池的危险属性也成为废电池环境管理的焦点。 
根据国际上通行的共识，废镉镍电池、废氧化汞电池以及废铅酸蓄电池属于危险废物。《控制危险废物越境转移及其处置的巴塞尔公约》附件八“巴塞尔公约所辖废物名录A”中A1160“废铅酸性电池，完整或破碎的”，A1170“混杂废电池，但不包括名录B所列(B1090)电池的混合体”。 
美国《电池法》和《资源再生法》(RCRA)规定，废镉镍电池和废小型密封铅酸电池属于危险废物。 
根据危险废物特性定义、各国的管理实践以及实验结果，可以认定废弃的镉镍电池、汞电池和铅酸蓄电池属于危险废物，2001年12月17日，我国国家环境保护总局、国家经济贸易委员会、科学技术部联合发布《危险废物污染防治技术政策》。 
(2)用铅、镉或汞制造的电池产品不属于危险品 
而“不属于巴塞尔公约所辖废物名录B”中B1090“符合某一规格的电池，不包括用铅、镉或汞制造的电池”。废弃的普通锌锰电池和碱性锌锰电池不应属于危险废物，特别是已达到无汞化的废电池。 
(3)危险废物的鉴别方法 
危险废物的鉴别方法主要采用浸出实验。实验结果与浸出实验前的破碎程度有关。日本京都大学进行的实验是将废电池破碎到5mm以下进行的。实验结果见表1。几乎所有废电池的浸出液汞的浓度都超过0.05mg/L(日本危险废物鉴别标准)，其中废汞电池超过数千倍；废普通锌锰电池的镉浓度都超过0.3mg/L(日本危险废物鉴别标准)。但实验采用的是1985年前制造的电池，还没有实现无汞化(汞含量小于0.0001%，或1mg/kg)，现在这种电池在日本市场上已经不存在了。我国清华大学采用2002年生产的废碱性电池进行浸出实验。在浸出实验前将废电池外皮剥开，但不进行破碎。实验结果表明(表2)，浸出实验结果均低于危险废物鉴别标准。 
2、污染物释放进入环境的方式和特点 
在收集、运输、贮存、处置和回收利用过程中，废电池中的化学物质可能由于电池包壳的机械破损或化学腐蚀作用逐渐进入环境中。由电池结构可知，在构成电池的化学物质的外层都包有一层较为坚硬的包壳。在电池的使用过程中，包壳用来隔离发生作用的化学物质同外界环境。在电池废弃后，电池包壳在不发生自身侵蚀的条件下，同样起到隔离电池内部化学物质同外界环境的作用。 
随着电池产品的不断更新换代，包壳越来越坚固。目前，普遍使用的主要是锌锰干电池，此类废电池的产生量约占除铅蓄电池之外的小型家用废电池总量的90%以上。锌锰干电池的结构有了重大改进,电池的贮存期大大延长。其中，糊式锌锰干电池的贮存期为1至2年，碱性锌锰干电池的贮存期可达5年以上。其他类别的电池，如镉镍电池采用不锈钢或镍铁合金做包壳，其贮存期可能达到3年以上，而目前广泛使用的手机电池采用不锈钢做包壳，贮存期可能达到十几到几十年。由此可见，电池中的污染物质释放进入环境需要一段时间。 
目前废电池收集有混合收集和分类收集两种方式；与垃圾混合收集的废电池处理处置方式有堆放、填埋、焚烧；分类收集的废电池处理处置方式有贮存、填埋和回收利用。在不同收集方式和处理处置过程中，废电池中化学物质释放进入环境的过程有如下特点： 
(1)废电池中化学物质释放进入环境过程是在电池包壳破损后发生的，或者是电池包壳本身发生侵蚀作用。电池的包壳在未破损前，由于其自身是以金属态存在的，较为稳定，故可以认为包壳是废电池污染环境的一种天然屏障。 
(2)普通家用干电池中的污染物质大多呈固态，由电池内部迁移到环境中是一种缓慢的过程。电池中的污染物质，释放到环境中需要一段时间。 


图1.废电池中化学物质的释放到环境中 
3、废电池收集、处理和处置方式及其对环境危害的关系 
废电池对生态环境和人体健康危害，主要是由于废电池中化学物质释放进入环境，随后在环境介质中迁移、最后富集到食品中所造成。因此，其危害的大小不但取决于废电池中污染物的种类及其含量，而且与废电池的收集、处理、处置方式密切相关。 
3.1污染和危害途径 
进入环境中的化学物质，会污染地下水、土壤和大气环境，最终通过食物链进入人体，危害健康。其主要的污染途径示意如图2所示。 


图2废电池中化学物质对环境和人体健康危害途径 
3.2直接进入环境的废电池产生的污染问题 
被直接丢弃进入环境的废电池，即使电池的包壳较好，在环境中也会因长期腐蚀作用，使得电池包壳破损，导致其内的重金属与酸碱等逐渐泄露进入环境中。电池包壳质量越好，废电池包壳破损越难，在废电池进入环境后污染物质开始释放的时间越长。特别是直接集中堆放于环境中的废电池，当有电池发生腐蚀后，则由于电化学腐蚀的微电池作用，可能加剧其他废电池包壳的腐蚀和污染物泄露速度，加快对土壤环境或地下水的污染。由于集中堆放，污染物的释放量相对较大，对环境的危害性也就较为严重。 
人为将废弃的铅酸电池和大型镉镍电池中含有的废酸、废碱以及其他成分废电解液直接倒入环境，会引起即时的重金属和电解液污染。如废铅酸电池塑料槽内含有大量废硫酸和沉积在底部的铅泥，并有相当数量的铅粉悬浮在硫酸之中，随意抛弃铅酸废电池将对环境造成严重污染。据分析，受此种废酸污染的土壤，平均含铅量在1-50g/kg范围内，严重超过土壤中铅含量的本底值。废镉镍电池的污染与铅酸电池类似，其电解液中含有废碱，同时含有金属镉和镍，直接弃置于环境中，同样可能产生重金属和电解液对土壤的污染。 
3.3同生活垃圾共同处理处置的废电池的环境污染 
目前，大多数的废电池进入城市生活垃圾，随生活垃圾进入到填埋、焚烧、堆肥的过程中。 
在焚烧过程中，由于金属汞、镉、砷、锌高温时易挥发，焚烧后部分成为底灰；部分则受热气化挥发而被烟气带走，遇冷空气后凝结成为均匀小粒状物，粒径在1μm以下，难以捕集；部分金属物在炉中参与反应生成氯化物、硫化物或氧化物，比原金属元素更易气化挥发，这些物质再冷凝成为小粒状物，最终多转化成为底灰残留物。从而使得灰渣中的重金属含量增大，难于处理。因此，焚烧处理含镉、含汞、含铅废电池都可能造成严重的大气污染，同时产生上述金属富集程度很高的灰渣，难于处理，可能成为更大的重金属污染源。 
日本东京都公害研究所进行的焚烧实验表明，废电池与生活垃圾混合焚烧会造成汞对大气的污染。在这一实验中，当向垃圾焚烧炉中投入1只汞电池或1只碱性锌锰电池后，在2-3分钟内焚烧烟气中汞的浓度提高10-50倍。 
在垃圾堆肥过程中废电池的主要贡献在于大大增加了堆肥产品中重金属的总量。而且堆肥过程中废电池可能同堆肥产品中的其它成分发生作用，加速重金属的溶出，从而增大堆肥产品重金属含量，甚至超过标准。但这种污染很大程度上取决于废电池在进行堆肥处理的生活垃圾中所占的比例。 
当废电池的数量很低时，则不会对于堆肥产品构成污染。 
填埋是现今生活垃圾处置最常用的方法。在此过程中所产生的环境污染程度取决于废电池在生活垃圾中所占的比例。就我国目前填埋场情况而言，填埋处置水准较低，许多垃圾处于简单堆放状态，废电池中的重金属会通过渗滤作用直接污染水体或土壤。在填埋场发生的各种反应、特别是产酸阶段，更易于有金属溶出。如果填埋完全安全符合标准，由于电池中化学物质到达受污染介质的过程非常缓慢，并且浓度较低，所以并不一定产生很大的污染。日本福冈大学自80年代初开始进行垃圾填埋场中废电池汞的迁移规律进行了长达15年的研究。在这一实验中，分别采用不同填埋构造，在不同的填埋柱中填入不同种类、不同数量的废干电池。在填埋柱内，各装填4吨垃圾；垃圾分别由焚烧灰、草木、塑料、玻璃、金属、污泥、垃圾堆肥、砂土等组成。在每个柱子内，分别混合装填入废弃的1号、2号、3号锌锰电池、3号碱性锌锰电池、汞电池，垃圾中含有的废电池汞量分别有9.9克、11.8克、0.9克、0，垃圾中汞的吨当量分别为2.7克、3.2克、0.4克、0.2克。整个实验进行了10年。在10年中，各个实验柱产生的垃圾渗滤液中汞的浓度在0.0001mg/L和0.00035mg/L之间变化，均小于日本0.0005mg/L的水环境质量标准。而且装填废电池的垃圾实验柱渗滤液汞含量与没有装填废电池的对照柱渗滤液汞含量相比，没有明显差异。 
在实验期间，填埋柱内不同填埋层中汞的气化浓度分别是0.1μg/m3和0.5μg/m3之间，是大气中汞浓度的10-100倍，是WHO推荐作业区环境标准(15μg/m3)的1/10-1/100。而且，在几个实验柱内气化汞浓度没有明显的差异。经过10年的实验，实验填埋柱解体时测定柱内汞的气化浓度分别是1.0μg/m3和50μg/m3之间，而且填装碱性锌锰电池的碱柱浓度最高，以下依次为填装各种电池的混合柱和填装锌锰电池的锰柱。这一顺序恰恰也是在实验初期填埋柱内含汞量的高低顺序。解体后各个填埋柱内的汞的残留量见表3。 
表3：实验柱内汞的残留量 


*包括填埋柱内覆土和填埋柱底部的残留量。 
由实验数据可以看出，在10年内，填埋柱内废电池中汞的残留率在93-94%之间，即有6-7%的汞从废电池中逸出。但是可以看出，在混合柱和碱柱内废物中汞的残留量比空白柱中要高。可以认为这些高出的部分是废物吸附(或截留)的从废电池中逸出的汞。这部分汞分别占逸出的汞的61.3%和4.6%。 
10年内实验柱内随渗滤液流出的汞的量占柱内汞的总量的0.008%至0.1%。而由废电池扩散到大气中的汞占废电池中汞的总量的0.05%-0.1%之间。 
3.4废电池单独收集管理过程中的环境污染 
除以上提到的废电池直接进入环境的污染外，对于废电池实行管理过程中，也可能产生污染问题。 
(1)废电池收集、储存、运输过程中产生的环境问题 
由于有些废电池中还残存有能量，废电池单独收集后，在集中储存和运输过程中可能引起爆炸等事故。另外，由于长期的机械磨损或腐蚀作用，废电池可能渗漏，腐蚀容器、运输工具等。在储存过程中，由于大量重金属集中在一起，在发生淋溶作用时，可能会产生大量重金属溶解进入土壤等现象。 
(2)处理处置过程中的环境污染问题 
废电池对环境和人体健康的危害与收集、处理处置方式有密切关系。进行填埋，如果填埋过程符合安全标准，其中重金属应该不会对于环境造成大的危害。废电池中含有大量重金属，不可能进行堆肥处理。进行焚烧处理，则可能产生重金属如镉、汞的挥发，且很难捕及，会产生大气污染。同时，部分重金属富集于底灰中，产生难处理灰渣，造成大的污染源。 
(3)废电池回收利用过程的环境污染问题 
从环境保护和资源管理的各个角度来看，优选的废电池处理、处置方案是进行再生利用，但再生利用过程中也可能产生严重的环境污染问题。如果再生利用技术落后，在处理过程中可能引起环境污染问题。如在再生铅的处理过程中，目前小型和土法冶炼厂，通常在冶炼之前未对铅膏进行脱硫、分选等预处理，或对废蓄电池破碎用人工分选，废硫酸液任意流入大地；冶炼采用反射炉，温度一般高达1200-1400℃，开炉鼓风时烟雾密布。废气除带出一部分机械粉尘外，还可能将在生产过程中由于温度过高挥发形成蒸气的铅带出。大量的二氧化硫排入大气中，铅大量挥发而进入环境，污染大气。另外，再生利用处理后还可能产生难于处理的灰渣，通常这些灰渣中富集了大量重金属，如果处理不当，也成为更大的环境污染源。 
4、废旧电池污染防治方法 
防治废旧电池对环境的污染，总体上为减量化、无害化。各国控制废电池污染主要采取如下措施： 
(1)在电池生产过程中控制与限制有害元素的使用，或者用新型电池替代含有有害元素的电池，如电池的无汞化。这种方法被称为“再设计”(Redesign)； 
(2) 延长电池的使用时间，或使用可重复使用的充电电池。这种方法被称为“再使用”(Reuse)； 
(3)回收废电池进行再生利用，这被称为“再循环”(Recycling)； 
(4)无害化处置已经收集的废电池。 
各国基本采用这些方式控制废电池的污染，但是所采取的程度有所不同。