“積分制”干電池回收箱功能研究*

王亞琴，凌浩南，孫佳程，吳逸凡

(南京理工大學(xué)紫金學(xué)院，江蘇 南京210046)

為引導(dǎo)廢電池環(huán)境管理和處理處置、資源再生技術(shù)的發(fā)展，規(guī)范廢電池處理處置和資源再生行為，防止環(huán)境污染，促進社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，2003年我國發(fā)布《廢電池污染防治技術(shù)政策》[1]，該政策中提出了廢電池污染防治可采取的技術(shù)路線、原則和方法，包括廢電池收集、運輸、貯存、資源再生和處理處置過程的污染防治技術(shù)等內(nèi)容。隨著國家對環(huán)境保護、資源再生利用的各項政策法規(guī)的出臺，電池的回收處理及再生利用引起了國內(nèi)外學(xué)者的重視。而干電池作為日常生活的必需品，一方面其主要成分中含有電解液、重金屬等化學(xué)成分，若隨意丟棄，對環(huán)境仍然會有一定的污染；另一方面，其含有豐富的金屬資源，如錳、鋅等，是寶貴的金屬資源，如能進行提煉再次回收利用，可減少原生金屬的開采量，對其高效的利用。因此，對干電池的高效利用及有效回收對于環(huán)境保護、社會可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。

1 干電池回收現(xiàn)狀

目前干電池的回收主要通過兩種途徑：一是用戶自行投入干電池回收箱；二是通過政府與企業(yè)合作，進行人工有償回收。

對于第一種途徑，用戶進行投遞的渠道較為廣泛，干電池回收箱分布點較多。常見的干電池回收箱主要分兩類：獨立式干電池回收箱、組合式干電池回收箱，如圖1，圖2所示。獨立式干電池箱為用于回收干電池的獨立箱體，組合式干電池回收箱將干電池回收與其他垃圾分類箱進行組合，是整體垃圾箱的一小部分，常見于街道、公園及小區(qū)路邊等區(qū)域。無論是獨立式還是組合式的結(jié)構(gòu)，其均為簡單的箱體結(jié)構(gòu)，功能較為單一。根據(jù)社會調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有電池回收箱利用率不高，且無專人管理，干電池回收完全需要靠人們的環(huán)境保護和資源保護意識，且目前效果不佳。

圖1 獨立式干電池回收箱

圖2 組合式干電池回收箱

第二種途徑的形式通常為定期設(shè)置可回收垃圾回收點，可實現(xiàn)對廢舊電池的有償回收。國外如英國、日本等國家也會采取類似的措施，通過企業(yè)與政府的合作，來提高廢舊電池的回收率[2]。在我國，武漢、大連、廈門、上海、南京等城市也開展了廢舊電池的有償回收工作，有償回收標(biāo)準(zhǔn)通常為每個電池回收價值大約在0.05元-0.1元，或兌換同等價值的其他物品。該途徑形式多樣，群眾參與度高，因采取有償回收，在一定程度上提高了廢舊干電池的回收率。但該形式需要消耗一定的物力人力，且由于只能定期開展，時間上不夠靈活，不能滿足所有用戶的時間需求。

2 干電池回收箱的功能設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)有廢舊干電池回收存在的問題，一些學(xué)者、企業(yè)科技人員等對電池回收箱的結(jié)構(gòu)、功能等進行了設(shè)計。西南交通大學(xué)許朋[3]在城市公交車投幣裝置的基礎(chǔ)上，設(shè)計了公交車廢舊電池回收裝置，通過廢舊干電池抵價公交車票的方式促進回收。燕山大學(xué)王航[4]基于嵌入式機器視覺識別系統(tǒng)，實現(xiàn)廢舊干電池的分類回收及積分獎勵。另有學(xué)者提出以舊換新的廢舊電池回收制度，回收箱裝置可通過視覺識別模塊對廢舊干電池型號進行識別，并彈出相同型號的新電池。對于廢舊干電池回收箱的專利方面，主要集中于廢舊電池回收預(yù)處理裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計，對于可實現(xiàn)分類及有償回收的專利較少[5-8]。

針對目前的廢舊干電池的使用及研究現(xiàn)狀，對現(xiàn)有電池回收箱的功能進行設(shè)計，使其具有以下功能：(1)能夠?qū)崿F(xiàn)廢舊電池的分類及有償回收；(2)能夠?qū)崿F(xiàn)干電池的電量測量；(3)可實現(xiàn)小電量電池的共享；(4)帶有屏幕顯示功能。

功能(1)可通過機械篩選機構(gòu)或視覺識別系統(tǒng)，根據(jù)不同型號電池的尺寸大小進行篩選分類，一方面方便后期的回收處理，另一方面可在分類的同時對不同型號干電池進行獎勵積分，用戶可通過互聯(lián)網(wǎng)進行線上積分兌換，相對線下有償回收更為靈活方便。功能(2)通過增加干電池電量測試模塊，可實現(xiàn)常見類型家用干電池的電量測量。在家庭使用電池時，有時會出現(xiàn)不知道電池具體電量的情況，如果進行混用或丟棄，將不能最大限度地利用，從而造成能源的浪費。該功能一方面可以進行電量測量，并根據(jù)電量結(jié)果推薦用戶可使用的場合，充分利用每一節(jié)電池；另一方面通過該功能，吸引用戶，可以提高廢舊電池箱的使用率。功能(3)針對擁有較多小電量電池用戶，提供一個可共享的平臺。生活中，對于部分用戶，由于特殊的原因，如家中有兒童，電動玩具使用電池量較多，后期會有數(shù)量較多的小電量電池，這些電池可繼續(xù)用在遙控器或鐘表等物品上，用戶可通過該功能共享這些電池，實現(xiàn)資源的共享利用。功能(4)屏幕顯示功能，可對功能(1)及功能(2)所需反饋的信息進行顯示，同時可顯示其他相關(guān)信息。

3 干電池電量推薦及回收獎勵制度的設(shè)計

3.1 電量使用場合實驗分析

為對用戶進行合理的電池電量使用推薦，對不同電量電池進行了三次試驗分析。對0-1.5V不同電壓的干電池進行不同使用設(shè)備的試驗，如表1、表2所示。

表1 高能耗設(shè)備需求電量圖

表2 低能耗設(shè)備需求電量圖

通過多次實驗比較可得，針對于玩具車、收音機這類電量需求較高的設(shè)備，必須要1.2V及以上的電壓量才能夠使設(shè)備良好運行。而針對于家用掛鐘、鬧鐘則需要1.0V及其以上電壓才能夠使設(shè)備良好運行。當(dāng)?shù)陀?.0V時則設(shè)備難以運行。而針對于遙控器等低電量設(shè)備，電壓在0.8V以上時，設(shè)備依然可以良好運轉(zhuǎn)，沒有什么不良現(xiàn)象。由以上實驗對于常規(guī)1.5V干電池，做出以下電量分類使用推薦，如圖3所示。

圖3 不等電量干電池使用推薦

3.2 回收獎勵制度的建立

為鼓勵用戶進行廢舊干電池的回收，根據(jù)不同電池型號可回收的金屬含量的不同，對廢舊電池及共享電池建立如下積分獎勵制度，見表3。后期可根據(jù)現(xiàn)有電池回收的價格0.05元/個，建立兌換等價積分兌換條件。由于共享電池的投放自由度較大，以及出于對剩余價值的利用率較低的考慮，共享電池的積分獎勵數(shù)額和廢舊電池相同。

表3 干電池回收獎勵機制

積分平臺可利用微信公眾號、APP等方式建立。用戶可通過掃描回收箱附帶的二維碼關(guān)注公眾號或下載APP，注冊后即可在回收電池時實現(xiàn)積分的實時累計，并儲存在賬戶的個人信息中，可在線上進行獎勵兌換。對于不擅長操作智能手機的人群，亦可考慮通過ID卡進行積分累積，后期可進行線下的獎勵兌換。

3.3 電量測量及積分獎勵算法設(shè)計

根據(jù)電量測量模塊及積分獎勵制度，利用Visual Basic程序語言軟件進行算法設(shè)計，使其能夠?qū)崿F(xiàn)不同電池電量使用場合的合理推薦，以及積分的累計功能。設(shè)計界面如圖4所示，其模擬顯示屏可在一定程度上反映實際電池回收箱屏幕的顯示內(nèi)容，顯示屏右側(cè)為模擬共享電池投入口及模擬廢舊電池投入口，顯示屏下方為模擬電量測試模塊。一號電池、五號電池及七號電池按鈕用于模擬電池投入。

圖4 干電池回收系統(tǒng)正常狀態(tài)顯示圖

當(dāng)不進行任何操作時，顯示屏上顯示電池剩余電量的使用場合和使用推薦以及積分規(guī)則。當(dāng)進行電池電量測試時，顯示屏將顯示目前電池電壓，若小于0.8V，則提示可回收，并進行積分計算；若電壓不低于0.8V，則提示可繼續(xù)使用，如需共享可投入共享回收口，并進行積分。電壓顯示、電池回收或使用推薦、當(dāng)前電池積分和此次使用以獲得總積分將同時在顯示屏上顯示，方便用戶獲取詳細信息。

當(dāng)模擬電池測試電量為0.4V時，系統(tǒng)顯示“電池已無電量，請投入廢舊電池入口回收”，此時用戶可將電池投入廢舊電池投入口內(nèi)，并進行積分，屏幕顯示如圖5所示。當(dāng)模擬電池測試電壓為1.1V，系統(tǒng)“您可以繼續(xù)使用或者回收，如若回收請投入共享電池入口”，如圖6所示。用戶可根據(jù)剩余電量情況選擇對電池再利用，或投放入電池共享入口進行共享。

圖5 干電池回收系統(tǒng)模擬(測試電量0.4V)

圖6 干電池回收系統(tǒng)模擬(測試電量1.1V)

4 結(jié)束語

文章針對目前廢舊干電池的回收率不高，以及現(xiàn)有垃圾箱結(jié)構(gòu)簡單，利用率不高的情況，對干電池回收箱的功能進行了設(shè)計，并提出了有償回收積分獎勵的制度，用以提高干電池的利用率及廢舊干電池的回收率。多功能電池回收箱亦可與現(xiàn)有垃圾分類站進行結(jié)合，積分制度及賬號也可擴展用于其他可回收垃圾的有償回收，可促進資源的再生利用，達到保護生態(tài)環(huán)境的目的。