我国变电站废弃物新型管理模式探讨

张　萌　史晓燕　彭昆国　裴　锋　赵　龙

(1.江西省环境保护科学研究院，南昌　330029；2.江西省电力科学研究院，南昌　330077；

3.中国环境科学研究院，北京　100012)

我国变电站废弃物新型管理模式探讨

张萌1史晓燕1彭昆国1裴锋2赵龙3

(1.江西省环境保护科学研究院，南昌330029；2.江西省电力科学研究院，南昌330077；

3.中国环境科学研究院，北京100012)

【摘要】我国变电站废弃物在全国各类型废弃物中属于特殊行业产量相对较低的废弃物类别，但部分废弃物如PCBs、废铅酸蓄电池因存在极为有害的物质需重点关注并进行安全处置。针对我国变电站各类主要废弃物的产排特征、污染危害程度、环境滞留特性等规律，基于LCA管理评价方法、环境信息系统等原理与手段，按照废弃物“减量化、资源化、无害化”三原则，结合国外发达国家对相关废弃物处置的法律法规、技术规范及管理方式，建立基于生命周期特征的适合我国变电站废弃物信息化安全管理的模式具有前瞻性、科学性、创新性和可操作性，值得深入研究。

【关键词】变电站；PCBs；废铅酸蓄电池；LCA；管理模式

中图分类号：X50

文献标识码：码：A

文章编号：号：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

作者简介：邢巍巍，工程师，主要从事环境监测质量保证工作

引言

我国电力事业发展迅猛，但每年电力行业产生大量的废弃物。据统计，电力行业每年产生的废弃物高达近三十万吨，如何安全环保地管理我国变电站废弃物已成为当前我国电力行业污染物控制中亟待解决的又一重要环保问题。

我国变电站废弃物种类主要包括有废旧电力设备、废变压器油[1-4]、含有害物质如多氯联苯(PCBs)的污染物[5]、曾用作直流电源的废铅酸蓄电池[6-7]；用作高压输变电线绝缘的各种废弃绝缘子[8]；废锂电池[9]；废旧电缆等。按照污染特性，变电站这些废弃物可分为一般废弃物(如废旧电缆、生活垃圾)和危险废弃物(如废铅酸蓄电池、废锂电池、含PCBs的污染物等)两大类；根据废弃物的来源可分为工业废弃物(如废变压器油)和生活垃圾；按废弃物的形态有气态(如六氟化硫[10])、液态(如废变压器油、废电容器油[2-3，5])和固态(如合成绝缘子、废电缆、废电池、废电力设备)三类。

这些废弃物的处理处置不是一个单纯的技术问题，它涉及到诸如清洁生产工艺的推广、废物转移、减量化、资源化、无害化处理和最终处置等一系列与管理密切相关的内容[11]。随着人们认识水平的提高，“大多数废弃物只是放错了地方的资源”这一理念得到了越来越广泛的认同，并开始“化敌为友”——用科学发展观正确处理废弃物与资源的关系。

事实上，在我国变电站的包括废弃变压器在内的废弃物管理上仍处于认识不深、管理不严、简易填埋或收贮、偏远区域还存在放任不管的初级或粗放式管理阶段[12]。本研究针对我国变电站废弃物管理上的诸多问题和不足，探讨我国变电站废弃物尤其是危险废物和难降解有机类废弃物的安全管理模式，为我国建立更为严格且完善的污染物安全管理模式提供技术保障，该模式的探索与研究还将对履行我国在持久性有机污染物(POPs)控制的国际义务具有重大战略意义。

1危废管理的相关法律法规与模式

1.1　含PCBs的危废管理模式探讨

在废电力设备的介质油、绝缘油、冷却油及传热油中往往存在PCBs类化合物，该类物质首批列入《斯德哥尔摩公约》的十二种持久性有机污染物(POPs)之一，与普通有机污染物不同，其具有高毒性、难降解、环境持久性、生物累积性、长距离迁移性等特点。PCBs极难溶于水，易在生物体的油脂内富集，存在致畸、致癌和致突变作用[3-5，13-14]。依照《国家危险废物名录》这类废弃物归为多氯(溴)联苯类危险废物(HW10)。据统计在我国累计生产的近万吨PCBs中约有9000吨用于电力电容器。

目前国际上已制定用于控制PCBs的相关国际公约如《控制危险废物越境转移及其处置的巴赛尔公约》、经修正的《关于化学品国际贸易资料交换的伦敦准则》、《关于在国际贸易中对某些化学化学品和农药采用事先知情同意程序的鹿特丹公约》、《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》(POPs公约)等。其中，《POPs公约》明确规定：缔约方做出坚决努力，以查明、标明和消除PCBs含量大于10%或含有超过0.05%的PCBs而容量大于5升的在用设备；并尽力查明和消除含有超过0.005%的PCBs而容量大于0.05升的在用设备；尽快但不迟于2028年对含有PCBs的液体和被PCBs污染且其PCBs含量高于0.005%的设备进行无害化废物管理等[15]。

除了如上国际公约，不同国家形成各自管理模式，国外比较成熟可借鉴的模式有日本、欧盟、北美和新加坡模式，见表1。从相同行业环保要求来看，我国电力行业可借鉴罗马利亚国电公司和加拿大恩曼电力公司的危废管理模式。

表1　不同国家和地区对含PCBs在内的危废管理模式[2，3，5，13-20]

管理上可借鉴的国际案例：

日本北九州市[15]：首先在技术安全方面选择化学处理法而非燃烧法；其次是信息公开，即建立由市和居民组成的监视委员会，随时都可以检查处理作业的体制；而后，处理设施采用对外公开，可进行内部参观。

罗马利亚电网公司[5]：以ISO14001环境管理认证来执行环境管理体系。在PCBs上主要采取如下管理程序：识别现存含PCBs设备，每年更新清单；检测变压器油的类型，确定是否超标；更新电容器的使用与贮存程序；培训操作人员；安排专门处置地点；预防电容器泄漏及火灾；替代含PCBs绝缘介质。

加拿大恩曼(ENMAX)电力公司[21]：目前其所有的变电站变压器和多油断路器要么完全不含PCBs，要么PCBs含量大大低于当前控制标准限值。所有这些含PCBs设备均有计划地逐步停用，当达到使用年限就由不含PCBs设备取代。

1.2　废铅酸蓄电池的危废管理模式探讨

再以废铅酸蓄电池为例，受使用环境、电池自身特点以及维护条件等因素影响，铅酸蓄电池经常出现负极硫酸盐化、正极活性物质脱落和失水等现象，从而提前报废，设计寿命为8～12年的蓄电池平均使用寿命不足5年[6]。同时，“报废”铅酸蓄电池所带来的污染问题日渐突出，据报道，仅2011年全国就发生了5起严重的血铅污染事件。欧盟早在1975年就开始制定和实施电池有害物质限制、废旧电池回收处理以及再生利用相关的政策和规定。75/442/EEC(1975)指令和76/769/EEC(1976)指令通过对电池中有害物质含量的限定和电池包装明确标识的方式来加强对电池的管理。1991年，欧盟颁布《含有某些危险物质 电池和蓄电池》指令(91/157/EEC)，该指令对各成员国电池行业电池标识及重金属含量进行了限制，并要求各成员国对含危险物质的电池进行回收，建立有效的收集体系。2003年颁布的《报废电子电气设备指令(WEEE)》(2002/96/EC)和《限制在电子电气设备中使用某些有害物质指令(RoHS)》(2002/95EC)规定安装在电子电气设备中的电池与电子电气设备废弃物一并收集处理，由电子电气设备制造商承担相关责任。

美国电池回收组织RBRC采用三条途径来回收废旧电池：零售商回收、社区与公共服务机构回收和商业回收；美国对废蓄电池的回收处置也有严格的法律、法规制约[19]。2006年，欧盟委员会发布REACH法规((EC)No1907/2006)限定了电池注册程序及电池中汞含量，同年颁布的《电池、蓄电池、废电池及废蓄电池》指令(2006/66/EC)明确规定：生产商须在有关部门登记，分销商有责任回收旧电池，以及每节电池或蓄电池须达到很高的循环再造率[19]。

近几年来，我国在废铅酸蓄电池的重金属污染防治方面也制定了一系列政策法规、指南及相关标准，如《废铅蓄电池再生行业准入条件》、《危险废物收集、贮存、运输技术规范》、《废铅酸蓄电池处理污染控制技术规范》、《危险废物贮存污染控制标准(GB18597-2001)》、《废电池污染防治技术政策》等，对废铅酸蓄电池收集及处理过程进行污染控制，防止废铅酸蓄电池在收集、贮存、运输过程中对环境的污染，保障人体健康。目前，针对废旧铅酸蓄电池回收体系的建设及相关政策法规的制定有待进一步完善，其与世界发达国家的差距还有待进一步缩小。

2003年10月9日，原国家环境保护总局和国家发展与改革委员会、建设部、科技部、商务部联合发布了指导性文件《废电池污染防治技术政策》。在该文件中，对于报废的铅酸蓄电池应该如何处理并防止污染有了明确的阐述，并提到“鼓励开展废电池资源再生的科学技术研究，开发经济、高效的废电池资源再生工艺，提高废电池的资源再生率”。据中国电力年鉴资料显示[22]，截至2009年，全国220千伏变电站数量为2814个，单体2V蓄电池约为60多万节，按平均使用寿命5年计，每年约有12万节电池失效报废，而其中有80%是可以复原的。由此可见，如果能对这些可以复原再利用的铅酸蓄电池进行资源化，其创造的经济价值、环保价值和社会效益是十分可观的。通过退运铅酸蓄电池分级评价来建立不同健康状态的铅酸蓄电池回收利用线路图和科学规程符合实际需要。目前，对失效蓄电池常用评价指标有浮充电压、内阻、容量、充放电曲线、电池健康状态(State of Health，电池在完全充电状态下实际容量和额定容量的比值)等。电池的健康状态是电池综合性能的体现。失效退运的旧铅酸蓄电池可通过电池健康状态的分级评价进行科学利用与回收，如健康状态一般到优良的可直接通过修复进行再次使用，对于健康状态极差的则可通过资源回收的方式进行科学拆分回收资源。

2其它潜在废弃物的处置、管理现状及管理模式探讨

我国变电站的其它潜在废弃物还有如合成绝缘子、废电缆、废旧锂电池、六氟化硫等。以变电站优良的绝缘材料—合成绝缘子为例，合成绝缘子又称硅橡胶复合绝缘子，硅橡胶是其合成材料中的主要成分，为典型的半无机半有机聚合物，既具有无机高分子的耐热性，又具有有机高分子的柔顺性[8，23-24]。早期合成绝缘子材质包括环氧树脂、乙丙橡胶、室温硅橡胶等，直至上世纪70年代高温硫化硅橡胶合成绝缘子首先在德国问世[8，23-24]。合成绝缘子的开发及应用已有近40年的历史，已在世界上30多个国家和地区使用，北美地区使用量最多[8]。据加拿大安大略水电研究所的E.A. Chereney估计，美国和加拿大的电力公司总共安装了约200万只合成绝缘子[23-24]。北美、欧洲、澳大利亚、拉美及南非等国家和地区的60多个电力部门中合成绝缘子的使用量早在1986年已达13.5万支[24]。据不完全统计，我国目前已有约79万支合成绝缘子运行在输电线路上，发展十分迅速；截止2006年，我国合成绝缘子的使用数量已远远超过200万支[25-26]。

废合成绝缘子具有极佳的耐高温、耐低温、耐腐蚀、电绝缘及无毒、阻燃、化学性质稳定等特性，在自然环境下极难自行裂解处理，危及生态环境安全，同时会造成较大的资源浪费[8，24-26]。同韩国、马来西亚和台湾等国家或地区一样，我国一般都采用直接填埋，不仅占用土地，还造成污染。由于我国在废合成绝缘子回收利用的立法和监督管理方面滞后，造成回收市场混乱，小型裂解工厂众多，普遍存在着高污染、高消耗的问题，不仅难以统一管理，而且还造成了废渣的二次污染。然而，美国、西欧等发达国家回收再生利用废合成绝缘子一般高达75%以上。在裂解回收利用方面，现已形成技术成熟、管理规范的一整套体系，主要集中应用高温热解、催化热解、真空热解回收等方法[27-28]。因此，为减小废合成绝缘子对环境造成的危害，需加强废合成绝缘子的合理处置和科学管理。

那么，在废旧合成绝缘子的管理上应根据我国变电站的产生规律、废弃物特性、有价成分、当前回收利用技术等，在无害化处理的框架下，优化当前资源化利用的途径，以回收利用为主导，采取鼓励政策和严格监管政策进行科学引导和强化处置。

3综合管理模式探讨

在废弃物管理上，风险评价和环境影响评价是传统上广泛应用的主要环境管理工具[29-30]，生命周期评价(Life Cycle Assessment，LCA)则是上世纪九十年代新兴的基于产品系统的环境管理工具，它是目前可科学、全面、综合了解所从事活动全过程中资源消耗和环境影响的一种有效方法，是实现源头控制的有效途径，是环境管理的重要手段，被称为21世纪最有生命力和发展前途的环境管理工具[31]。生命周期评价是ISO14000环境管理系列标准的组成部分，生命周期评价的思想贯穿于整个ISO14000环境管理标准之中，是产品或活动的环境影响评价的重要方法之一[32]。它是一个物质转化的生命周期包括产品从原材料的采集、加工和再加工等生产过程形成最终产品又经过产品贮存运输、使用等过程，直至产品报废或处置。这种评价具体包括4个方面：定义目标与确定范围；清单分析；影响评价和改善评价[31-32](图1)。

图1　LCA模型方法框架

美国环保署利用生命周期评价方法完成了主要工业清单分析数据库[31]。刘江龙等人利用生命周期评价方法评价了金属材料表面强化过程不同工艺的环境影响。许多公司将其作为开发新产品或制定产品计划的一种参考工具，同时通过生命周期评价向消费者展示其友好的环境行为。此外，生命周期评价也用于政府、非政府组织的决策，如优先项目确定等。可通过构建我国变电站废弃物LCA评价模型，对评价目标与范围确定、清单分析、整个生命周期过程对环境与资源的影响评价、生命周期解释的全过程进行分析，形成面向我国变电站废弃物产排特征的LCA评价体系，来科学指导我国变电站主要废弃物安全处置与管理。

此外，随着GIS和网络技术的发展，废弃物信息化管理具有已广阔的应用空间。采用基于环境信息系统的废物管理在发达国家逐渐得到重视并不断得到发展和完善，并已成为废物管理不可缺少的工具之一[33-34]。

4结论与建议

我国变电站废弃物在全国各类型废弃物中属于特殊行业产量相对较低的废弃物类别，但部分废弃物如PCBs、废铅酸蓄电池因存在极为有害的物质需重点关注并进行安全处置，在我国变电站部分废弃物的管理仍旧比较混乱并存在认识不足管理不善等突出问题，环境污染事件时有发生。

针对我国变电站各类主要废弃物的产排特征、污染危害程度、环境滞留特性等规律，基于LCA管理评价方法、环境信息系统等原理与手段，按照废弃物“减量化、资源化、无害化”(“三化”)的三原则，结合国外发达国家对相关废弃物处置的法律法规、技术规范及管理方式，建立基于生命周期特征的适合我国变电站废弃物信息化安全管理的模式具有前瞻性、科学性和可操作性，值得进一步探索研究。

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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)

《环境与可持续发展》学术影响因子逼近2.000

位列环境保护部主管期刊第一名

在全国收录环境科学类66种期刊中排位第六名

据知网2014年12月16日发布的《中国学术期刊影响因子年报(自然科学与工程技术(2014版)》，我刊学术影响因子显著大幅度提高。由2011年0.831和2012年1.030，提高到2013年逼近2.000大关，为1.971，名列环境保护部主管期刊第一名。在全国收录环境科学类66种期刊中排位第6名，其中2012年位列全国第18名，2011年第29名，2010年第33名。

引用文献格式：邢巍巍等.固定污染源废气监测的全过程质量控制[J].环境与可持续发展，2015，40(5)：134-135.