浅谈汽车废水处理的回收利用

浅谈汽车废水处理的回收利用

随着汽车所有权和拆卸量的迅速增加，人们对汽车产品的环保问题越来越感兴趣。如何环保而又经济地处理报废汽车,促进汽车行业的可持续发展,已成为全世界汽车行业关注的热点。与此同时,有关报废汽车回收利用的各项法规也逐步完善。欧盟颁布了报废车辆指令(DIRECTIVE2000/53/EC),确定了欧盟报废汽车“再使用与再利用”和“再使用与回收利用”的两个阶段及回收利用率的目标,并明确规定回收利用率的限值及禁止使用的4种重金属(铅、汞、镉和六价铬)。从2006年12月15日起,欧盟已开始按2005/64/EC《关于型式认证中车辆可再使用性、可再利用性和可回收利用性的指令》(RRR指令)进行认证。为促进我国循环经济体系的建设和发展,保护环境,提高资源利用率,实现社会经济的可持续发展,我国也于2006年颁布了《汽车产品回收利用技术政策》。该政策明确提出我国汽车产品回收利用的3个阶段性目标,并同时限制使用铅、汞、镉及六价铬等重金属。为配合《汽车产品回收利用技术政策》的实施,国家即将颁布《汽车禁用物质和可回收利用率管理办法》,对汽车产品的回收利用率和禁用物质限值提出更加明确和具体的管理要求。汽车作为我国的支柱产业,每年都要消耗大量的金属材料和塑料、橡胶、玻璃等非金属材料,对这些材料进行回收利用有利于改善环境状况、节约资源、提高经济效益。本文综述了这些材料的回收利用技术,为我国报废汽车的回收利用工作提供参考。1废旧汽车所用4种形式的汽车催化剂回收利用金属材料是汽车用材的主体材料,主要包括铸铁、碳钢、合金钢等钢铁材料和铝、铜、锌、铅、镁等有色金属材料。据统计,近几年生产的乘用车所用材料的质量百分比大致为:钢铁65%~70%、有色金属10%~15%、非金属材料20%左右。汽车总重的80%左右是金属材料,其回收利用率直接影响到一辆汽车的回收价值。一般认为,最理想的车用金属材料回收利用方式是报废汽车零部件直接或修复后用到其他车辆上,不能再使用的零部件以材料形式回收。废旧汽车所用金属材料回收利用的一般流程为:送拆解厂→排除废油液→拆卸→分类→直接再使用或修复后再使用或作为金属材料回收→机械处理→送钢厂冶炼。其中机械处理的方法包括剪切、打包、压扁和粉碎等。(1)切剪切处理是将长度超过一定尺寸的废钢剪断,以便运输和冶炼。(2)包装打包又称为压块,是用金属打包机将驾驶室在常温下挤压成长方形包块。目的是减少容积、便于装卸、运输和炼钢。(3)机械破碎和物理破碎用粉碎机将被挤压在一起的汽车残骸用锤击方式破碎成小块或小颗粒,以利于分选废物。破碎方式有机械破碎和物理破碎两种。机械破碎是利用各种破碎机进行破碎,是现今国内最常用的破碎方法。(4)选优用材料的处理磁选是利用固体废物中各种物质的磁性差异,在不均匀磁场中进行分选的一种处理方法,是分选钢铁材料最有效的方法。将固体废物输入磁选机后,磁性颗粒在不均匀磁场作用下被磁化,受到磁场吸引力的作用,从而被吸进圆筒,并随着圆筒进入排料端排出;非磁性颗粒由于所受的磁场作用力很小,仍留在废物中。(5)选取的基本方法将物料加入活动或流动的介质中,由于颗粒密度的差异而导致运动速度或运动轨迹不同,分选为不同密度产物的选矿方法。按介质不同,重力分选可分为重介质分选、跳汰分选、风力分选和摇床分选等。2主要部件和功能结构从现代汽车使用的材料看,无论是外饰件、内饰件,还是功能与结构件,到处都可以看到塑料制件。外饰件的应用特点是以塑料替代钢,减轻汽车自重,主要部件有保险杠、挡泥板、车轮罩、导流板等;内饰件的主要部件有仪表板、车门内板、副仪表板、杂物箱盖、座椅、后护板等;功能与结构件主要有油箱、散热器水室、空气过滤器罩、风扇叶片等。目前,塑料在整车质量中所占的比例为8%~12%。据有关部门统计,我国汽车用塑料的品种主要有聚丙烯、聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、热固性复合材料、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、尼龙、聚乙烯(PE)等。这些塑料成分复杂,常常会有多种塑料、橡胶和金属等掺杂在一起,不利于废塑料的回收利用。为使废塑料得到更好的再生利用,在废旧塑料循环利用之前需要进行鉴别分离,清除杂质,将不同品种的塑料制品分开并归类,力求得到单一品种的塑料。2.1废塑料的评价方法鉴别塑料的方法有很多,最常用的简单方法是外观鉴别法、燃烧鉴别法、溶解鉴别法、密度鉴别法、热分析鉴别法、光谱鉴别法等。(1)外观识别方法通过感官观察塑料制品的外观特征,如形状、透明度、颜色、光泽、硬度、弹性等来鉴别塑料所属类型。(2)燃烧试验的其他方法根据塑料燃烧时的燃烧难易程度、气味、火焰特征及塑料状态变化等现象来鉴别塑料的种类。(3)塑料的溶胀与溶解不同塑料在相同溶剂中的溶解度会有差别,如在溶剂中热塑性塑料可以溶胀或溶解,而热固性塑料不能溶胀或溶解,弹性体则不发生溶解。因此,可以根据塑料在溶剂中的溶解情况来判断塑料的种类。(4)沉淀鉴别法由于各种塑料的相对密度略有差别,可利用塑料在相同溶剂中的沉浮来鉴别出塑料类别。这种方法简易可行,但对于相对密度十分接近的塑料,不宜采用该种方法。在实际应用中,密度法经常与其他鉴别方法配合使用。(5)聚合物热重分析tga差热分析(DSC、DTA)可测量塑料在线性升降温或恒温条件下由于物理变化(相变、熔融、结晶等)或化学反应(氧化、分解、脱水等)而导致的热焓变化(吸热过程、放热过程)或比热变化。热重分析(TGA)可测定聚合物的热分解温度。热机械分析(TMA)可测定高分子的热转变温度Tg。通过这些技术可得到塑料的熔点、软化点、玻璃化转变温度、热分解温度及结晶温度等,从而判断塑料的种类。(6)塑料的红外光谱构成有机物的官能团(C-H、N-H、O-H、C=O、C=C等)在光照射下,都会产生相应的红外光谱,而不同的塑料所含官能团不同,所呈现的谱图也会不同。光谱鉴别法利用这一基本原理,实现了塑料的高准确度鉴别,而传统的鉴别方法没有触及物质的化学结构,很难达到高准确度。2.2制品性能低下不同极性的树脂制品是不相容的,多种混合废旧塑料的再生制品容易出现分层,导致制品性能低劣。另外,不同树脂的塑料制品的熔点或软化点相差较大,难以在相同加工温度下加工成型。为使废塑料得到更好的再生利用,在废旧塑料循环利用之前要进行分离,清除杂质,将不同品种的塑料制品分开并归类,力求得到单一品种的塑料。(1)明显明显的会识别制品采用此方法容易将金属、橡胶等杂质挑出,并将热塑性制品与热固性制品分开,还可以分开较易识别的塑料制品,如PS(聚苯乙烯)泡沫制品与PU泡沫制品、PVC膜与PE膜等。人工分离法的分选效果是机器难以替代的,但其存在效率低、劳动强度大的缺点,适用于小批量的废旧塑料分离。(2)磁选分离法该方法可以使塑料和钢铁杂质分离,因此可以除去废塑料中的钢铁碎屑。其使用的设备有磁性分离滚筒、干式与湿式转鼓分离器和交叉带式分离器。(3)颗粒及细胞的分离风力分离法是依据体积相近且密度不同的塑料随风飘移的距离不同来进行分离的,这种方法可以分开相对密度差异较大的塑料以及相对密度较大的碎石块、沙土块等。塑料的密度和体积对分离效果有很大影响,此法通常用于大量废料的初选工序。(4)电机辅助筛选塑料在静电感应后会具有不同的带电特性,根据物质不同的带电特性可将废旧塑料分离开。具体方法是将粉碎的废旧塑料加上高压电使其带电,再利用电机对塑料的静电感应产生的吸附力进行筛选。该方法可用于铝箔与PS、PVC与PS、铜与PVC、橡胶与纤维纸等的分离。这种分离方法要求材料干燥,并需严格控制温度,因此成本较高。2.3废旧塑料回收利用的关键技术在废旧塑料处理方面,目前主要采用填埋、焚烧和回收再利用3种方法。因国情不同,各国有异,美国以填埋为主,欧洲、日本以焚烧为主。采用填埋处理,因塑料制品体大质轻,且不易腐烂,会导致填埋地成为软质地基,今后很难利用。采用焚烧处理,因塑料发热量大,易损伤炉子,而且焚烧后产生的气体会造成温室效应,有些塑料在焚烧时还会释放出有害气体而污染大气。因此,对于塑料的处理,总的发展趋势是加强废旧塑料的回收再生利用。为此,目前世界各国都投入大量人力、物力开发各种废旧塑料回收利用的关键技术,致力于降低塑料回收再利用的成本,开发其合适的应用领域。目前对于废旧塑料的处理有以下几种途径[13,14,15,16,17,18]:(1)直接再生将废旧塑料经过分选、清洗、破碎、塑炼、造粒后直接加工成型制品的方法,一般只能制备性能要求相对较低的塑料制品。(2)改性再生是指通过改性使废旧塑料的性能,尤其是力学性能得到显著改善,常用的改性方法有物理改性和化学改性。(3)热裂解将挑选出的废旧塑料经热裂解制得燃料油、燃料气。(4)回收化工原料利用化学方法分解废旧塑料得到化工原料。采用的工艺方法是将聚合物的长链切断,恢复其原有的性质,裂解出的原料可用来制作新的塑料。(5)能量回收将废旧塑料燃烧时所产生的热量加以利用。大部分塑料以石油为原料,其主要成分是碳氢化合物,可以燃烧,如聚苯乙烯燃烧时产生的热量比燃料油还高。但有些塑料在焚烧时会产生有毒气体,不能用此法来回收,如PVC中一半的成分是氯,燃烧时放出的氯气有强烈的侵蚀破坏力,而且会产生二噁英。(6)其他回收方法除了上述废旧塑料的回收方法外,还有其他利用废旧塑料的方法,如将废旧聚苯乙烯泡沫塑料粉碎后混入土壤中以改善土壤的保水性、通气性和排水性,或作为填料同水泥混合制成轻质混凝土,或加入粘合剂压制成垫子材料等。结合目前国内的生产和技术现状,量力而行地进行技术研究和开发,是我国今后很长一段时期内废旧塑料回收行业的发展方向。在我国车用塑料消费量不断增长的情况下,废旧塑料的合理处置在环境保护及资源再生方面的作用和影响日趋突出,对我国经济、社会持续健康发展具有重要意义。3废旧橡胶综合利用的主要途径汽车橡胶制品是汽车零部件中不可缺少的重要组成部分。汽车橡胶制品所用原材料就生胶来说,主要有天然橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶等通用型橡胶,也有诸如氟橡胶、硅橡胶等特种橡胶,以及一些骨架材料和助剂等。汽车橡胶制品主要包括轮胎、各种胶管、传动带(V带、同步带)、密封制品(油封、密封条、圈垫等)、减振橡胶及安全制品等多种零部件。据调查,一辆轿车需要橡胶配件400~500个,质量约40kg,占车质量4%~5%。传统的车用橡胶回收方式是填埋和焚烧,因其对环境造成危害已经在一些国家(如美国和日本)被禁止。目前,天然橡胶的产量难以满足轮胎工业日益增长的需求,而合成橡胶的原料主要是资源正日益紧张的石油,因此研究废旧轮胎的回收利用具有重要的意义。废旧橡胶综合利用的主要途径有:(1)原形改制通过捆绑、裁剪、冲切等方式,将废旧轮胎改造成有利用价值的物品。最常见的是用作码头和船舶的护舷、沉入海底充当人工鱼礁、公路缓冲带等。该方法消耗的废旧轮胎量不大,只能当作一种辅助途径。(2)旧轮胎翻新将旧轮胎局部修补、加工、重新贴覆胎面胶后再进行硫化,恢复其使用价值。该方法对胎源质量和翻胎技术水平要求较高,是橡胶工业再生利用的一个重要组成部分。(3)生产再生橡胶再生胶是指废旧硫化橡胶经过粉碎、加热、机械处理等物理化学过程,使其从弹性状态变成具有塑性和粘性的、能够再硫化的橡胶。该方法100多年来已被世界各国所采用,是应用最广的废旧橡胶再生技术。(4)生产硫化橡胶粉硫化橡胶粉是指将硫化橡胶通过机械方式粉碎后得到的粉末状物质。精细胶粉硫化后的性能优于再生胶,可广泛应用于橡胶制品、建筑、公路、机场、运动场地及各类装饰材料等,是一项集环保和资源再生为一体的回收方式,但胶粉的利用市场尚待开发。(5)热分解将废旧橡胶在高温下分解提取燃气、油、炭黑、钢铁等。由于设备系统复杂,环保治理费用高,这种回收利用方式目前较难推广。(6)热能利用废旧橡胶是一种高热值材料,热能利用就是将其作为燃料使用。近年来热能利用在欧美各国逐渐兴起,但同样存在环保治理费用较高的问题。目前,在我国废旧橡胶综合利用领域,原形改制、热分解和热能利用尚未形成产业规模,我国废旧橡胶综合利用的主要方式为轮胎翻新、生产再生胶和胶粉。在世界环保意识日益增强的今天,橡胶的回收利用要在原有工艺基础上,大力开发不经过再生或只加少量再生剂的废旧橡胶产品,如硫化胶粉、活化胶粉等。4玻璃和解决剂的选择利用方式汽车玻璃是汽车车身中必不可少的附件,其使用量占汽车(轿车)总质量的3%左右。目前汽车玻璃以夹层玻璃、钢化玻璃和区域钢化玻璃为主。夹层玻璃指在两片或多片玻璃间夹以透明的聚乙烯醇缩丁醛胶片或其他胶合材料,经加热、加压胶合而成的复合玻璃制品。钢化玻璃是在玻璃处于炽热状态下使之迅速冷却而产生预应力的强度较高的玻璃。而区域钢化玻璃是钢化玻璃的一种新品种,它经过特殊处理,能够在受到冲击破裂而产生裂纹时仍保持一定的清晰度,保证驾驶者的视野区域不受影响。汽车玻璃的回收利用方式有直接利用和转型利用两种。直接利用是指拆解下来的玻璃若质检合格,可直接作为配件使用于原设计。转型利用是将回收的玻璃直接加工转为原料的回收方法。报废的汽车玻璃主要来自灯、驾驶室和反射镜。迄今为止,回收的玻璃大多转型利用,如将碎玻璃回炉,重新熔融再制成其他玻璃器皿;将碎玻璃和碳粉混合,再加入少量化工原料,经烧结制成可替代矿棉的均质泡沫玻璃建筑材料;将玻璃和塑料作为混凝料添加到混凝土和沥青中,用于建