鉛蓄電池生產(chǎn)行業(yè)鉛污染防治技術

劉 兵，張 凱，唐紅軍，余全智，王 潔，李雙志（遂寧市環(huán)境監(jiān)測中心站，四川遂寧629000）

鉛蓄電池生產(chǎn)行業(yè)鉛污染防治技術

劉 兵，張 凱，唐紅軍，余全智，王 潔，李雙志
（遂寧市環(huán)境監(jiān)測中心站，四川遂寧629000）

從鉛蓄電池的生產(chǎn)工藝及產(chǎn)污環(huán)節(jié)出發(fā)，就清潔生產(chǎn)、廢氣治理、廢水治理、危廢管理、衛(wèi)生防護和運行監(jiān)管等方面提出鉛污染防治技術及措施。

鉛蓄電池；重金屬；鉛污染；污染防治；技術；環(huán)境保護

鉛蓄電池以其大電流放電性能好、環(huán)境適應能力強、安全穩(wěn)定性好、回收再利用率高、性價比高等方面的優(yōu)勢，在交通、通信、電力、能源和軍工等領域有著廣泛的應用。同時，鉛蓄電池也是化學電池中市場份額最大、使用范圍最廣的電池產(chǎn)品，在內(nèi)燃機起動、大規(guī)模儲能等應用領域尚無成熟替代品。據(jù)推測，在未來20年鉛蓄電池仍將占主導地位［1］。目前，我國已成為世界上最大的鉛蓄電池生產(chǎn)國和最主要出口國之一［2］。據(jù)統(tǒng)計，2011年我國規(guī)模以上鉛蓄電池企業(yè)共完成總產(chǎn)量14229.6萬kVAh，超過世界總產(chǎn)量的1／4［3］。

盡管該行業(yè)未來發(fā)展前景看好，但相對于美國等發(fā)達國家，我國鉛蓄電池行業(yè)污染防治水平整體較差。目前依然采用較落后的鉛蓄電池制造技術，在中小型企業(yè)普遍存在“小、散、亂”現(xiàn)象，規(guī)劃布局凌亂、規(guī)模偏小、工藝技術水平不高、污染防治設施不完善、企業(yè)環(huán)境管理水平較差、生產(chǎn)沒有在嚴格的環(huán)保措施和工業(yè)安全衛(wèi)生條件下進行等問題突出，給周邊環(huán)境與人群健康造成危害。2011年，我國發(fā)生了多起由鉛蓄電池生產(chǎn)引起的鉛污染事件，對社會造成了極大的負面影響，引起了行業(yè)內(nèi)以及社會各界的高度重視。為此，環(huán)保部、工信部等9大部委聯(lián)合對鉛蓄電池行業(yè)進行了歷史上最嚴厲的專項整治?！吨亟饘傥廴揪C合防治“十二五”規(guī)劃》也將鉛蓄電池行業(yè)列為重點行業(yè)開展重金屬污染防治。2012年，工信部、環(huán)保部會同有關部門制定了《鉛蓄電池行業(yè)準入條件》，這是落實《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》、加快鉛蓄電池生產(chǎn)行業(yè)結構調(diào)整和轉變發(fā)展方式的重要舉措［3］。

當前，“重金屬污染”已經(jīng)成為中國社會的熱點環(huán)境問題。環(huán)境保護部要求把重金屬污染防治擺在更加緊迫更加重要的位置，大力防控和應對重金屬污染，切實解決危害群眾健康的突出環(huán)境問題。鉛蓄電池行業(yè)管理和環(huán)保治理已成為重金屬污染防治工作的重中之重。本文依據(jù)國家最新的環(huán)保要求，對鉛蓄電池生產(chǎn)企業(yè)進行了鉛污染防治技術研究，這對企業(yè)制定科學合理的污染防治技術政策，引導優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構、提升技術水平、提高污染治理能力和加強環(huán)境監(jiān)管等方面有重要意義。

1 鉛蓄電池生產(chǎn)工藝及產(chǎn)污環(huán)節(jié)

鉛蓄電池由正極、負極、蓄電池殼、隔板、電解液和連接零件構成。其生產(chǎn)工藝根據(jù)化成方式不同可分為外化成工藝和內(nèi)化成工藝。這兩種生產(chǎn)工藝基本相似，區(qū)別在于前者先將生極板在化成槽中進行充電后，經(jīng)水洗干燥，成為荷電狀態(tài)的干式熟極板，再組裝成電池，因此也稱為槽化成；而后者是先將生極板組裝成電池，再在電池內(nèi)部進行化成。由于外化成需對極板預先經(jīng)化成槽化成、水洗和干燥，其含鉛廢水的產(chǎn)生量是內(nèi)化成工藝的10倍［3］。內(nèi)化成無需這一步驟，并可利用原有的直流充電機，無需水槽，生產(chǎn)效率得到提高，因此內(nèi)化成經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益較明顯。但目前，中國仍以外化成工藝為主［4］，其生產(chǎn)過程主要包括極板制造（如圖1）和電池裝配（如圖2）兩大工序［5］。本文僅以我國主流的和產(chǎn)污系數(shù)較大的外化成生產(chǎn)工藝為例進行鉛污染防治分析。

圖1 鉛蓄電池生產(chǎn)極板制造工藝及產(chǎn)物環(huán)節(jié)

圖2 鉛蓄電池生產(chǎn)電池組裝工藝及產(chǎn)物環(huán)節(jié)

2 鉛污染防治技術

2.1 清潔生產(chǎn)

《關于深入推進重點企業(yè)清潔生產(chǎn)的通知》（環(huán)發(fā)［2010］54號）指出鉛蓄電池企業(yè)應每2a開展一次清潔生產(chǎn)審核。鉛蓄電池生產(chǎn)企業(yè)應按2012年國家修正的《中華人民共和國清潔生產(chǎn)促進法》和環(huán)保部對鉛蓄電池工業(yè)制定的清潔生產(chǎn)標準［6］，積極采用清潔生產(chǎn)技術，減少鉛污染物的排放。其具體技術要求主要包括［7-11］：

（1）企業(yè)應在生產(chǎn)原料的運輸、儲存和備料等環(huán)節(jié)，采取密閉等措施，防止物料揚撒。原料、中間產(chǎn)品不能露天堆放。

（2）熔鉛、鑄板及鉛零件工序應位于封閉的車間內(nèi)，熔鉛鍋和鑄板機中產(chǎn)生煙塵的部位，應保持在局部負壓環(huán)境下生產(chǎn)，并與廢氣處理設施連接。熔鉛鍋應保持封閉，并采用自動溫控措施，加料口不加料時應處于關閉狀態(tài)。鑄板工序應采用連鑄滾壓式板柵制造技術或連沖、拉網(wǎng)、壓鑄技術，采用重力澆鑄板柵工藝的應實現(xiàn)集中供鉛。鑄板過程應使用鉛減渣劑，以減少鉛渣的產(chǎn)生量，對產(chǎn)生的邊角料和廢板柵應原位回用。

（3）鉛粉制造工序應采用智能型全自動鉛粉機，優(yōu)先選用巴頓式鉛粉機［8］，鉛粉系統(tǒng)（包括鉛粉的輸送與儲存）必須密封，禁止采用開口式鉛粉機和人工輸粉工藝。

（4）和膏工序（包括加料）應使用自動化設備，在密封狀態(tài)下生產(chǎn)，比如采用真空和膏機進行和膏，并與廢氣處理設施連接。開口式和膏機和手工涂板工藝，因生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，易造成鉛暴露，禁止采用。

（5）涂板及極板傳送工序應配備廢液自動收集系統(tǒng)；管式極板生產(chǎn)應使用自動擠膏機或密閉式全自動負壓灌粉機。

（6）化成工序應設在封閉的車間內(nèi)，配備硫酸霧收集裝置并與相應處理設施連接，化成槽應封閉，并保持在局部負壓環(huán)境下生產(chǎn)。改進水洗工序，充分利用循環(huán)水清洗極板［7］。單位產(chǎn)品取水量、廢水產(chǎn)生量、水重復利用率等指標應達到清潔生產(chǎn)二級標準。

（7）分板刷板（耳）工序應位于封閉的車間內(nèi)，采用機械化分板刷板（耳）設備，做到整體密封，保持在局部負壓環(huán)境下生產(chǎn)，并與廢氣處理設施連接，禁止采用手工操作工藝。

（8）裝配工序應采用自動化程度較高的裝配生產(chǎn)線，在焊接方式上取消人工氣焊，推廣應用鑄焊機或穿壁焊。因人工氣焊產(chǎn)生的鉛煙容易使職工中毒，用鑄焊機或穿壁焊取代人工氣焊可以消除氣焊所產(chǎn)生的鉛煙排放，并大幅減少人與鉛之間的接觸［10］。

2.2 廢氣治理

鉛蓄電池生產(chǎn)所產(chǎn)生的含鉛廢氣主要為鉛塵和鉛煙。由圖1的極板制造工藝流程和圖2的電池裝配工藝流程可知，產(chǎn)生鉛塵的生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要有制粉、和膏、涂板、分片、稱片和包板；鉛煙的產(chǎn)生環(huán)節(jié)主要有熔鉛、鑄板和焊接。產(chǎn)生鉛塵和鉛煙的工序，均需建有廢氣治理設施。

對鉛塵和鉛煙的處理應采用兩級以上處理工藝。鉛塵大多數(shù)采用“旋風除塵＋布袋除塵”兩級干法技術［10］，干法處理不僅便于鉛塵的回收利用，同時可以避免濕法處理中循環(huán)水的處理環(huán)節(jié)［1］。由于鉛煙的粒度小，單一的布袋除塵效果差，鉛煙宜采用兩級干式袋式除塵、靜電除塵或袋式除塵加濕法（水幕或濕式旋風）等除塵技術。我國普遍采用濕法處理。濕法工藝又分為物理法和化學法兩類。目前最簡單、使用最普遍的方法是物理法中的水吸收法，它以水為吸收液，根據(jù)鉛煙比重大的特點，利用物理吸收的原理進行凈化。一些大型企業(yè)采用以微孔膜復合濾料等新型織物材料做的高效濾筒及布袋除塵設備來處理鉛塵、鉛煙，效果較理想［8］。也有將廢氣通入旋流板塔，以濃度為0.5％～3.0％的醋酸水溶液或0.4％ ～5.0％的氫氧化鈉水溶液為吸收液進行吸收凈化的報道，廢氣中鉛煙、鉛塵的凈化效率在96％以上［12］。

在廢氣處理設施運行管理方面，企業(yè)最好安裝生產(chǎn)設備與廢氣治理設施聯(lián)動裝置，做到廢氣處理設施先于生產(chǎn)設備啟動，晚于生產(chǎn)設備停運［13］。

2.3 廢水治理

鉛蓄電池生產(chǎn)企業(yè)含鉛廢水主要為生產(chǎn)廢水和洗浴廢水。生產(chǎn)廢水主要包括化成車間極板清洗廢水、各車間沖洗設備和地面的清洗廢水。洗浴廢水指員工洗澡和清洗工作服產(chǎn)生的含鉛廢水。此外，還包括初期雨水和濕法除塵設施排放的含鉛循環(huán)廢水。

含鉛廢水排放和處理系統(tǒng)應實行清污分流，分質(zhì)處理，一水多用。生產(chǎn)廢水和洗浴廢水因濃度差別大，不得混合處理，需在生產(chǎn)車間排放口建單獨的處理設施。按照清潔生產(chǎn)要求，鉛蓄電池生產(chǎn)過程排放的廢水應循環(huán)利用，循環(huán)率應達到70％以上［6］。同時，單位產(chǎn)品基準排水量應達到《GB 30484-2013電池工業(yè)污染物排放標準》中相關規(guī)定，若單位產(chǎn)品實際排水量超過單位產(chǎn)品基準排水量，需將實測水污染物濃度折算成水污染物基準排水量排放濃度，并以水污染物基準排水量排放濃度作為判定排放是否達標的依據(jù)［14］。

廠區(qū)內(nèi)洗浴廢水和初期雨水應作為含鉛廢水給予處理，不得與生活廢水混合處理。洗浴廢水需經(jīng)過預處理后方可進入含鉛生產(chǎn)廢水處理站處理。企業(yè)應建設初級雨水收集池和事故應急池，將收集到的初期雨水和含鉛廢水排入含鉛廢水處理站處理。

對含鉛廢水的處理技術主要有化學沉淀法、電解法、螯合法、吸附法、離子交換法和膜分離法。在鉛蓄電池行業(yè)應用最為普遍的依然是化學沉淀法，其原理是用堿調(diào)節(jié)含鉛廢水到易生成氫氧化鉛沉淀的酸堿度，加入沉淀劑進行反應，使溶解態(tài)的鉛離子轉變?yōu)椴蝗苡谒臍溲趸锍恋矶?。某鉛蓄電池生產(chǎn)企業(yè)采用化學沉淀法輔以吸附法對含鉛廢水處理流程如圖3所示，吸附法所用的吸附劑一般為活性炭或石英砂［15］，也有用動物骨粉的報道，其吸附率可達 100％［16］。國內(nèi)兩大電動車用鉛蓄電池生產(chǎn)企業(yè)天能集團（河南）能源科技有限公司和山東超威電源有限公司將廢水實行清污分流（處理技術路線圖見圖4），分別進行預處理后進入膜分離系統(tǒng)，70％的生產(chǎn)廢水回用，水質(zhì)優(yōu)于自來水，30％的濃水鉛含量 ＜0.2mg／L，優(yōu)于排放標準［17］。

圖4 鉛酸廢水處理及回用技術示例

2.4 危險廢物管理

鉛蓄電池生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生的廢電池、鉛渣、鉛泥、鉛塵、含鉛廢料、廢活性炭和含鉛勞保用品等含鉛廢物均屬于危險廢物。其中，廢電池指不合格的鉛蓄電池產(chǎn)品，鉛渣產(chǎn)生源主要是合金工序熔鉛鍋產(chǎn)生的浮渣，鉛泥主要來源包括涂板工序產(chǎn)生的廢鉛膏、污水處理站產(chǎn)生的脫水污泥和濕法除塵循環(huán)水箱的底泥，鉛塵主要來自于干法除塵收集的鉛塵和地面清掃收集的鉛塵，含鉛廢料產(chǎn)生環(huán)節(jié)主要是分片工序產(chǎn)生的廢極耳和廢極板，廢活性炭產(chǎn)生于制備去離子水工序，含鉛廢舊勞保用品主要包括工人使用過的廢口罩、手套和工作服。企業(yè)應對這些危險廢物分類收集暫存于危險廢物專用堆放場所內(nèi)，定期委托有危險廢物運輸資質(zhì)的運輸單位按規(guī)定的路線送具有危險廢物處理資質(zhì)的企業(yè)進行安全處置，并嚴格執(zhí)行危險廢物轉移聯(lián)單制度，定期向環(huán)保部門申報備案。

2.5 衛(wèi)生防護

為減少鉛中毒事件的發(fā)生，鉛蓄電池生產(chǎn)企業(yè)應加強職業(yè)衛(wèi)生防護工作，主要應注意以下幾方面：

（1）鉛蓄電池生產(chǎn)企業(yè)應在縣級以上化工園區(qū)內(nèi)建設，涉鉛作業(yè)車間到環(huán)境敏感點的距離應符合《GB11659-89鉛蓄電池廠衛(wèi)生防護距離標準》的要求。

（2）生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境必須滿足《GBZ1-2010工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》和《GB13746-2008鉛作業(yè)安全衛(wèi)生規(guī)程》的要求。員工生活區(qū)與生產(chǎn)區(qū)域應相對分離。

（3）建設集中通風設施，確保生產(chǎn)車間處于負壓狀態(tài)［13］。按照《GBZ2.1-2007工作場所有害因素職業(yè)接觸限值化學有害因素》規(guī)定，開展車間空氣質(zhì)量日常監(jiān)測工作［7］。

（4）按照 《GBZ37-2002職業(yè)性慢性鉛中毒診斷標準》，定期組織員工進行健康體檢，每年至少體檢一次。

（5）健全職業(yè)衛(wèi)生防護制度。如健全衛(wèi)生防護機構和管理制度并配備專管人員，對從業(yè)人員進行教育、培訓和危害告知。企業(yè)本身應通過職業(yè)健康安全管理體系認證［7］。

（6）加強生產(chǎn)現(xiàn)場管理。設置職業(yè)病危害警示標識，如在熔鉛、鑄板、鉛粉制造等產(chǎn)生嚴重職業(yè)病危害的作業(yè)崗位的醒目位置，設置警示標志和警示說明；監(jiān)督員工規(guī)范使用個人勞動防護用品；定時檢查通風、除塵（煙）設備的運行狀況，并定期測試其功效。

（7）加強衛(wèi)生設施建設和管理。應設置專用更衣室、淋浴房、洗衣房等輔助用房。禁止員工穿著工作服離開生產(chǎn)區(qū)域。嚴格要求員工上下班或離開生產(chǎn)區(qū)域前洗手、更衣、換鞋，下班前洗澡。對每班次使用過的工作服等進行統(tǒng)一清洗。

2.6 運行與監(jiān)督管理

（1）企業(yè)應安裝總鉛在線監(jiān)測裝置，并與環(huán)保部門的監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，在車間或處理設施排放口設置監(jiān)控點，控制重金屬鉛的排放。

（2）企業(yè)應建立、完善環(huán)境污染事故應急體系，建設廢水處理、廢氣處理的事故應急處理設施，包括事故圍堰、應急池、雙閥門控制設施及備用風機等。加強應急設備設施的維護，杜絕生產(chǎn)過程中“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象。制定針對性強和可行性高的環(huán)境事故應急預案，并實時修訂。

（3）企業(yè)應開展自行監(jiān)測工作，對污染物的排放情況進行實時監(jiān)測，并將監(jiān)測結果公之于眾，接受社會公眾監(jiān)督。這樣既能滿足社會公眾的環(huán)境知情權，更能通過社會監(jiān)督，促使企業(yè)加強污染防治。

（4）環(huán)境保護行政主管部門應加強對企業(yè)污染排放狀況、污染治理設施運行情況和日常污染防治管理制度執(zhí)行情況的監(jiān)督檢查，加強清潔生產(chǎn)審核和環(huán)境保護核查。堅持對該類企業(yè)源頭嚴防、過程嚴管、后果嚴懲。

3 結語

盡管“十二五”以來，我國鉛蓄電池生產(chǎn)行業(yè)鉛污染專項整治行動取得了明顯成效，但行業(yè)結構調(diào)整、鉛污染防治技術方面還有很多工作要做。當前，仍應優(yōu)化其產(chǎn)業(yè)結構，強化企業(yè)社會責任，提高企業(yè)工藝技術和裝備水平，從源頭預防、過程阻斷、末端治理、清潔生產(chǎn)、衛(wèi)生防護和運行監(jiān)管的全過程綜合防控，提高污染防治水平，建立完善的環(huán)境監(jiān)管體系、環(huán)境風險防范機制和職工健康指標跟蹤體系，發(fā)動社會力量監(jiān)督，促進鉛蓄電池生產(chǎn)行業(yè)持續(xù)、健康、協(xié)調(diào)發(fā)展。

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PollutionControlTechnologyofLeadforLead-Acid BatteryManufacturingIndustry

LIUBing，ZHANGKai，TANGHong-jun，YUQuan-zhi，WANGJie，LIShuang-zhi（SuiningEnvironmentMonitoringCenter，SuiningSichuan629000，China）

Inrecentyears，leadpollutionaccidentsinlead-acidbatterymanufacturingindustryhavetakenplace morefrequently.Ithascausedseriousbadimpactsontheenvironmentandhumanhealth.Basedontheanalysisof thewholeproductionprocessandthepollutionsourcesoflead-acidbattery，thepollutioncontroltechnologiesof leadonthebasisofcleanerproduction，wastegastreatment，wastewatertreatment，hazardouswastemanagement，healthprotection，operation，andsupervisionwereputforward.

lead-acidbattery； heavymetal； leaddetermination； pollutioncontrol； technology；environmentalprotection

X78

A

1673-9655（2015）03-0068-05

劉兵（1982-），男，四川省巴中市人，畢業(yè)于重慶大學，碩士研究生，工程師，主要研究方向為環(huán)境監(jiān)測及環(huán)境污染防治。

唐紅軍（1973-），男，四川省遂寧市人，畢業(yè)于中南大學，本科，高級工程師，副站長，主要研究方向為環(huán)境污染防治及環(huán)境管理。