我國變電站廢棄物新型管理模式探討

張　萌　史曉燕　彭昆國　裴　鋒　趙　龍

(1.江西省環境保護科學研究院，南昌　330029；2.江西省電力科學研究院，南昌　330077；

3.中國環境科學研究院，北京　100012)

我國變電站廢棄物新型管理模式探討

張萌1史曉燕1彭昆國1裴鋒2趙龍3

(1.江西省環境保護科學研究院，南昌330029；2.江西省電力科學研究院，南昌330077；

3.中國環境科學研究院，北京100012)

【摘要】我國變電站廢棄物在全國各類型廢棄物中屬于特殊行業產量相對較低的廢棄物類別，但部分廢棄物如PCBs、廢鉛酸蓄電池因存在極為有害的物質需重點關注并進行安全處置。針對我國變電站各類主要廢棄物的產排特征、污染危害程度、環境滯留特性等規律，基于LCA管理評價方法、環境信息系統等原理與手段，按照廢棄物“減量化、資源化、無害化”三原則，結合國外發達國家對相關廢棄物處置的法律法規、技術規范及管理方式，建立基于生命周期特征的適合我國變電站廢棄物信息化安全管理的模式具有前瞻性、科學性、創新性和可操作性，值得深入研究。

【關鍵詞】變電站；PCBs；廢鉛酸蓄電池；LCA；管理模式

中圖分類號：X50

文獻標識碼：碼：A

文章編號：號：1673-288X(2015)05-0129-05

Abstract：Wastes of transformer substation in our country belong to the special industry wastes with relatively low yield，while some of the wastes such as PCBs，waste lead-acid batteries need to attract more our attention and need safe disposal in China for its existing harmful substances. For the patterns of production and emissions，hazard levels and environmental retention characteristics of these main contaminants，a new management mode is needed to be developed. Based on the methods of LCA management evaluation and environmental information system，the three principles of "reduction，recycling，harmless" for waste management，and the related foreign laws and regulations，technical standards in the developed countries，a systematic management mode of substation waste is proposed in this study. This mode is an information security management method in according with the life cycle of the waste in our country，which is forward-looking，scientific，innovative and operable，and is a comprehensive mode worthy of further study.

Keywords：Transformer substation; PCBs; waste lead-acid batteries; LCA; management mode

作者簡介：邢巍巍，工程師，主要從事環境監測質量保證工作

引言

我國電力事業發展迅猛，但每年電力行業產生大量的廢棄物。據統計，電力行業每年產生的廢棄物高達近三十萬噸，如何安全環保地管理我國變電站廢棄物已成為當前我國電力行業污染物控制中亟待解決的又一重要環保問題。

我國變電站廢棄物種類主要包括有廢舊電力設備、廢變壓器油[1-4]、含有害物質如多氯聯苯(PCBs)的污染物[5]、曾用作直流電源的廢鉛酸蓄電池[6-7]；用作高壓輸變電線絕緣的各種廢棄絕緣子[8]；廢鋰電池[9]；廢舊電纜等。按照污染特性，變電站這些廢棄物可分為一般廢棄物(如廢舊電纜、生活垃圾)和危險廢棄物(如廢鉛酸蓄電池、廢鋰電池、含PCBs的污染物等)兩大類；根據廢棄物的來源可分為工業廢棄物(如廢變壓器油)和生活垃圾；按廢棄物的形態有氣態(如六氟化硫[10])、液態(如廢變壓器油、廢電容器油[2-3，5])和固態(如合成絕緣子、廢電纜、廢電池、廢電力設備)三類。

這些廢棄物的處理處置不是一個單純的技術問題，它涉及到諸如清潔生產工藝的推廣、廢物轉移、減量化、資源化、無害化處理和最終處置等一系列與管理密切相關的內容[11]。隨著人們認識水平的提高，“大多數廢棄物只是放錯了地方的資源”這一理念得到了越來越廣泛的認同，并開始“化敵為友”——用科學發展觀正確處理廢棄物與資源的關系。

事實上，在我國變電站的包括廢棄變壓器在內的廢棄物管理上仍處于認識不深、管理不嚴、簡易填埋或收貯、偏遠區域還存在放任不管的初級或粗放式管理階段[12]。本研究針對我國變電站廢棄物管理上的諸多問題和不足，探討我國變電站廢棄物尤其是危險廢物和難降解有機類廢棄物的安全管理模式，為我國建立更為嚴格且完善的污染物安全管理模式提供技術保障，該模式的探索與研究還將對履行我國在持久性有機污染物(POPs)控制的國際義務具有重大戰略意義。

1危廢管理的相關法律法規與模式

1.1　含PCBs的危廢管理模式探討

在廢電力設備的介質油、絕緣油、冷卻油及傳熱油中往往存在PCBs類化合物，該類物質首批列入《斯德哥爾摩公約》的十二種持久性有機污染物(POPs)之一，與普通有機污染物不同，其具有高毒性、難降解、環境持久性、生物累積性、長距離遷移性等特點。PCBs極難溶于水，易在生物體的油脂內富集，存在致畸、致癌和致突變作用[3-5，13-14]。依照《國家危險廢物名錄》這類廢棄物歸為多氯(溴)聯苯類危險廢物(HW10)。據統計在我國累計生產的近萬噸PCBs中約有9000噸用于電力電容器。

目前國際上已制定用于控制PCBs的相關國際公約如《控制危險廢物越境轉移及其處置的巴賽爾公約》、經修正的《關于化學品國際貿易資料交換的倫敦準則》、《關于在國際貿易中對某些化學化學品和農藥采用事先知情同意程序的鹿特丹公約》、《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》(POPs公約)等。其中，《POPs公約》明確規定：締約方做出堅決努力，以查明、標明和消除PCBs含量大于10%或含有超過0.05%的PCBs而容量大于5升的在用設備；并盡力查明和消除含有超過0.005%的PCBs而容量大于0.05升的在用設備；盡快但不遲于2028年對含有PCBs的液體和被PCBs污染且其PCBs含量高于0.005%的設備進行無害化廢物管理等[15]。

除了如上國際公約，不同國家形成各自管理模式，國外比較成熟可借鑒的模式有日本、歐盟、北美和新加坡模式，見表1。從相同行業環保要求來看，我國電力行業可借鑒羅馬利亞國電公司和加拿大恩曼電力公司的危廢管理模式。

表1　不同國家和地區對含PCBs在內的危廢管理模式[2，3，5，13-20]

管理上可借鑒的國際案例：

日本北九州市[15]：首先在技術安全方面選擇化學處理法而非燃燒法；其次是信息公開，即建立由市和居民組成的監視委員會，隨時都可以檢查處理作業的體制；而后，處理設施采用對外公開，可進行內部參觀。

羅馬利亞電網公司[5]：以ISO14001環境管理認證來執行環境管理體系。在PCBs上主要采取如下管理程序：識別現存含PCBs設備，每年更新清單；檢測變壓器油的類型，確定是否超標；更新電容器的使用與貯存程序；培訓操作人員；安排專門處置地點；預防電容器泄漏及火災；替代含PCBs絕緣介質。

加拿大恩曼(ENMAX)電力公司[21]：目前其所有的變電站變壓器和多油斷路器要么完全不含PCBs，要么PCBs含量大大低于當前控制標準限值。所有這些含PCBs設備均有計劃地逐步停用，當達到使用年限就由不含PCBs設備取代。

1.2　廢鉛酸蓄電池的危廢管理模式探討

再以廢鉛酸蓄電池為例，受使用環境、電池自身特點以及維護條件等因素影響，鉛酸蓄電池經常出現負極硫酸鹽化、正極活性物質脫落和失水等現象，從而提前報廢，設計壽命為8～12年的蓄電池平均使用壽命不足5年[6]。同時，“報廢”鉛酸蓄電池所帶來的污染問題日漸突出，據報道，僅2011年全國就發生了5起嚴重的血鉛污染事件。歐盟早在1975年就開始制定和實施電池有害物質限制、廢舊電池回收處理以及再生利用相關的政策和規定。75/442/EEC(1975)指令和76/769/EEC(1976)指令通過對電池中有害物質含量的限定和電池包裝明確標識的方式來加強對電池的管理。1991年，歐盟頒布《含有某些危險物質 電池和蓄電池》指令(91/157/EEC)，該指令對各成員國電池行業電池標識及重金屬含量進行了限制，并要求各成員國對含危險物質的電池進行回收，建立有效的收集體系。2003年頒布的《報廢電子電氣設備指令(WEEE)》(2002/96/EC)和《限制在電子電氣設備中使用某些有害物質指令(RoHS)》(2002/95EC)規定安裝在電子電氣設備中的電池與電子電氣設備廢棄物一并收集處理，由電子電氣設備制造商承擔相關責任。

美國電池回收組織RBRC采用三條途徑來回收廢舊電池：零售商回收、社區與公共服務機構回收和商業回收；美國對廢蓄電池的回收處置也有嚴格的法律、法規制約[19]。2006年，歐盟委員會發布REACH法規((EC)No1907/2006)限定了電池注冊程序及電池中汞含量，同年頒布的《電池、蓄電池、廢電池及廢蓄電池》指令(2006/66/EC)明確規定：生產商須在有關部門登記，分銷商有責任回收舊電池，以及每節電池或蓄電池須達到很高的循環再造率[19]。

近幾年來，我國在廢鉛酸蓄電池的重金屬污染防治方面也制定了一系列政策法規、指南及相關標準，如《廢鉛蓄電池再生行業準入條件》、《危險廢物收集、貯存、運輸技術規范》、《廢鉛酸蓄電池處理污染控制技術規范》、《危險廢物貯存污染控制標準(GB18597-2001)》、《廢電池污染防治技術政策》等，對廢鉛酸蓄電池收集及處理過程進行污染控制，防止廢鉛酸蓄電池在收集、貯存、運輸過程中對環境的污染，保障人體健康。目前，針對廢舊鉛酸蓄電池回收體系的建設及相關政策法規的制定有待進一步完善，其與世界發達國家的差距還有待進一步縮小。

2003年10月9日，原國家環境保護總局和國家發展與改革委員會、建設部、科技部、商務部聯合發布了指導性文件《廢電池污染防治技術政策》。在該文件中，對于報廢的鉛酸蓄電池應該如何處理并防止污染有了明確的闡述，并提到“鼓勵開展廢電池資源再生的科學技術研究，開發經濟、高效的廢電池資源再生工藝，提高廢電池的資源再生率”。據中國電力年鑒資料顯示[22]，截至2009年，全國220千伏變電站數量為2814個，單體2V蓄電池約為60多萬節，按平均使用壽命5年計，每年約有12萬節電池失效報廢，而其中有80%是可以復原的。由此可見，如果能對這些可以復原再利用的鉛酸蓄電池進行資源化，其創造的經濟價值、環保價值和社會效益是十分可觀的。通過退運鉛酸蓄電池分級評價來建立不同健康狀態的鉛酸蓄電池回收利用線路圖和科學規程符合實際需要。目前，對失效蓄電池常用評價指標有浮充電壓、內阻、容量、充放電曲線、電池健康狀態(State of Health，電池在完全充電狀態下實際容量和額定容量的比值)等。電池的健康狀態是電池綜合性能的體現。失效退運的舊鉛酸蓄電池可通過電池健康狀態的分級評價進行科學利用與回收，如健康狀態一般到優良的可直接通過修復進行再次使用，對于健康狀態極差的則可通過資源回收的方式進行科學拆分回收資源。

2其它潛在廢棄物的處置、管理現狀及管理模式探討

我國變電站的其它潛在廢棄物還有如合成絕緣子、廢電纜、廢舊鋰電池、六氟化硫等。以變電站優良的絕緣材料—合成絕緣子為例，合成絕緣子又稱硅橡膠復合絕緣子，硅橡膠是其合成材料中的主要成分，為典型的半無機半有機聚合物，既具有無機高分子的耐熱性，又具有有機高分子的柔順性[8，23-24]。早期合成絕緣子材質包括環氧樹脂、乙丙橡膠、室溫硅橡膠等，直至上世紀70年代高溫硫化硅橡膠合成絕緣子首先在德國問世[8，23-24]。合成絕緣子的開發及應用已有近40年的歷史，已在世界上30多個國家和地區使用，北美地區使用量最多[8]。據加拿大安大略水電研究所的E.A. Chereney估計，美國和加拿大的電力公司總共安裝了約200萬只合成絕緣子[23-24]。北美、歐洲、澳大利亞、拉美及南非等國家和地區的60多個電力部門中合成絕緣子的使用量早在1986年已達13.5萬支[24]。據不完全統計，我國目前已有約79萬支合成絕緣子運行在輸電線路上，發展十分迅速；截止2006年，我國合成絕緣子的使用數量已遠遠超過200萬支[25-26]。

廢合成絕緣子具有極佳的耐高溫、耐低溫、耐腐蝕、電絕緣及無毒、阻燃、化學性質穩定等特性，在自然環境下極難自行裂解處理，危及生態環境安全，同時會造成較大的資源浪費[8，24-26]。同韓國、馬來西亞和臺灣等國家或地區一樣，我國一般都采用直接填埋，不僅占用土地，還造成污染。由于我國在廢合成絕緣子回收利用的立法和監督管理方面滯后，造成回收市場混亂，小型裂解工廠眾多，普遍存在著高污染、高消耗的問題，不僅難以統一管理，而且還造成了廢渣的二次污染。然而，美國、西歐等發達國家回收再生利用廢合成絕緣子一般高達75%以上。在裂解回收利用方面，現已形成技術成熟、管理規范的一整套體系，主要集中應用高溫熱解、催化熱解、真空熱解回收等方法[27-28]。因此，為減小廢合成絕緣子對環境造成的危害，需加強廢合成絕緣子的合理處置和科學管理。

那么，在廢舊合成絕緣子的管理上應根據我國變電站的產生規律、廢棄物特性、有價成分、當前回收利用技術等，在無害化處理的框架下，優化當前資源化利用的途徑，以回收利用為主導，采取鼓勵政策和嚴格監管政策進行科學引導和強化處置。

3綜合管理模式探討

在廢棄物管理上，風險評價和環境影響評價是傳統上廣泛應用的主要環境管理工具[29-30]，生命周期評價(Life Cycle Assessment，LCA)則是上世紀九十年代新興的基于產品系統的環境管理工具，它是目前可科學、全面、綜合了解所從事活動全過程中資源消耗和環境影響的一種有效方法，是實現源頭控制的有效途徑，是環境管理的重要手段，被稱為21世紀最有生命力和發展前途的環境管理工具[31]。生命周期評價是ISO14000環境管理系列標準的組成部分，生命周期評價的思想貫穿于整個ISO14000環境管理標準之中，是產品或活動的環境影響評價的重要方法之一[32]。它是一個物質轉化的生命周期包括產品從原材料的采集、加工和再加工等生產過程形成最終產品又經過產品貯存運輸、使用等過程，直至產品報廢或處置。這種評價具體包括4個方面：定義目標與確定范圍；清單分析；影響評價和改善評價[31-32](圖1)。

圖1　LCA模型方法框架

美國環保署利用生命周期評價方法完成了主要工業清單分析數據庫[31]。劉江龍等人利用生命周期評價方法評價了金屬材料表面強化過程不同工藝的環境影響。許多公司將其作為開發新產品或制定產品計劃的一種參考工具，同時通過生命周期評價向消費者展示其友好的環境行為。此外，生命周期評價也用于政府、非政府組織的決策，如優先項目確定等。可通過構建我國變電站廢棄物LCA評價模型，對評價目標與范圍確定、清單分析、整個生命周期過程對環境與資源的影響評價、生命周期解釋的全過程進行分析，形成面向我國變電站廢棄物產排特征的LCA評價體系，來科學指導我國變電站主要廢棄物安全處置與管理。

此外，隨著GIS和網絡技術的發展，廢棄物信息化管理具有已廣闊的應用空間。采用基于環境信息系統的廢物管理在發達國家逐漸得到重視并不斷得到發展和完善，并已成為廢物管理不可缺少的工具之一[33-34]。

4結論與建議

我國變電站廢棄物在全國各類型廢棄物中屬于特殊行業產量相對較低的廢棄物類別，但部分廢棄物如PCBs、廢鉛酸蓄電池因存在極為有害的物質需重點關注并進行安全處置，在我國變電站部分廢棄物的管理仍舊比較混亂并存在認識不足管理不善等突出問題，環境污染事件時有發生。

針對我國變電站各類主要廢棄物的產排特征、污染危害程度、環境滯留特性等規律，基于LCA管理評價方法、環境信息系統等原理與手段，按照廢棄物“減量化、資源化、無害化”(“三化”)的三原則，結合國外發達國家對相關廢棄物處置的法律法規、技術規范及管理方式，建立基于生命周期特征的適合我國變電站廢棄物信息化安全管理的模式具有前瞻性、科學性和可操作性，值得進一步探索研究。

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A Systematic Mode Needed in Substation Waste Management of China

ZHANG Meng1SHI Xiaoyan1PENG Kunguo1PEI Feng2ZHAO Long3

(1.Jiangxi Academy of Environmental Sciences，Nanchang 330029，China；

2.Jiangxi Institute of Electric Power Sciences，Nanchang 330077，China；

3.Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Beijing 100012，China)

《環境與可持續發展》學術影響因子逼近2.000

位列環境保護部主管期刊第一名

在全國收錄環境科學類66種期刊中排位第六名

據知網2014年12月16日發布的《中國學術期刊影響因子年報(自然科學與工程技術(2014版)》，我刊學術影響因子顯著大幅度提高。由2011年0.831和2012年1.030，提高到2013年逼近2.000大關，為1.971，名列環境保護部主管期刊第一名。在全國收錄環境科學類66種期刊中排位第6名，其中2012年位列全國第18名，2011年第29名，2010年第33名。

引用文獻格式：邢巍巍等.固定污染源廢氣監測的全過程質量控制[J].環境與可持續發展，2015，40(5)：134-135.