专家配伍系统在危险废物处置中的应用

2014-09-07于淑芬

中国环保产业 2014年4期

于淑芬，杨帆，王茜，张毅

（北京机电研究院高技术股份有限公司，北京 100027）

1 概述

在环保领域中，危险废物具有毒性、易燃易爆性、腐蚀性、易发生化学反应等特性，有些物质还具有传染性等危险特性，对人类和环境构成严重威胁。由于危险废物的危害性以及伴随其越境转移对环境造成的严重污染，1983年，联合国环境计划署将其污染控制问题列为全球重大环境问题之一。我国制定的《中国21世纪议程》和《中国环境保护21世纪议程》也都把危险废物的管理和处理处置列入了重要工作内容。目前国内大部分省都建有危废处置中心，但这些处置中心的全人工化管理逐渐暴露出安全性差，处置的数据不易保存、不易查询等问题，特别是需要焚烧处理的废弃物成分很复杂，目前尚无统一焚烧处理的方案。由于每个处置中心都有自己的一套系统，对生产运营中的许多共性问题无法及时沟通与分享。将云计算技术引入，建立一套完整规范的计算机软件管理系统，可使各不同处置中心，通过数据库得以共享，再经过现场测试与试运行，调整关键参数后即可获取适合本处置中心的焚烧处理方案。

将云计算技术引入危险废物处理（下文简称：危废处置）项目中，将有效提高废物的处理效率，与此同时降低处理废物的运营成本，规范化管理危险废物的来源、运输单位，以及接受单位并且责任到人，同时独有的专家配伍系统对废物处理提供智能的合理化意见，更有效保证废物处理的安全性、稳定性，并且具有很大的灵活性，可完全适应现代化企业管理理念，提高公司设备、项目的整体竞争实力。

2 危废处置流程

危废处置流程包括：入库、化验垃圾组分、配伍方案制定、出库、焚烧处理五个环节（见图1所示）。由输送车将危险废物送到危废处置中心，接收部门需要进行入库登记，通过网络客户端登记录入数据库，一旦录入保存不能随意修改，保证了原始数据的真实性和安全性。之后废物被送到化验室进行化验，经过化验分析后废物的具体信息（如元素组分含量、酸碱性、热值等）通过实验室的客户端录入数据库，当需要进行废物焚烧处理时，可根据需要输入预配伍总量、当前废物欲配数量等数据，由废物配伍软件的专家系统依据特定算法自动生成配伍方案，以供操作员选择。当操作员选定一个方案后，根据方案内所需的垃圾数量通知库房出库，废物出库后，需要按照实际的出库量在客户端登记，库房的操作员可随时访问数据库查询废物的库存量，危废处置中心的管理领导可通过客户端随时查询废物的入库、出库、库存情况。

图1 配伍系统结构图

3 专家配伍系统

危险废物入炉前，需依其成分、热值等参数进行搭配，以尽可能保障焚烧炉稳定运行，降低焚烧残渣的热灼减率。搭配过程中要特别注意废物之间的相容性，以避免不相容的废物混合后产生不良后果。由于进入焚烧炉废物的料量、性质均为不确定因素，具体的配比需视实际入厂的废物量及实测热值，并结合运行经验来确定。基于上述问题设计的专家配伍系统包括主要元素超限预警信息管理系统和配伍管理系统。

该系统采用DELPHI 7开发，数据库基于SQL Server 2000（及以上版本）。运行平台：Windows98/ME/2000/XP/Vista。程序模块包括：基础资料管理、库存管理、配伍管理、报表与查询、系统管理。其中所有单据和报表均可导出至Excel和html格式文件并支持打印。

图3 配伍管理图

3.1 主要元素超限预警信息管理

危险废物的焚烧特点是废物元素成分千差万别，各种有害成分波动大。根据所接收的废物元素成分进行重组，尽量避免含有有害成分物质的集中焚烧。并且要控制酸性污染物含量，保证焚烧系统正常运行和烟气达标排放。运行时应该对物料进行详细分析，对那些卤素含量高、数量大的危险废物应尽量均匀焚烧，且应控制整体数量。对于剧毒危险废物（有机重金属类物质），应控制整体数量均匀入炉焚烧。根据剧毒危险废物的毒性特性，一般采用桶装废物入炉的方式处理，可以在每次的含量及次数上进行控制。为保证焚烧设备的正常运行，往往需要对入炉焚烧的垃圾中所含的酸性元素设置最高/最低限值（如图2所示），操作员可根据实际计算值进行设定，该系统会根据设定值进行计算每次出库焚烧的垃圾。

图2 主要元素成分超限预警信息管理图

3.2 配伍管理

专家配伍系统程序应用DELPHI 7编写，主要根据危险废弃物的形态、物性、相容性及热值等因素，分别对待处理。提出的配伍方案如图3所示。

（1）进行相容性配伍

首先需要考虑危险废物的相容性，特别是废液。废液种类繁多，入炉前须先了解废液的性能。主要参数有：黏度、热值、水分、卤素（氯、氟、溴、碘等）含量、金属盐类、硫化物及环形或多环有机化合物及固体悬浮物的含量。配伍时，首先要考虑废液的相容性，避免发生化学反应导致有毒有害气体的产生，甚至发生爆炸。

（2）热值计算

按热值配伍。一般先按热值混合至18,900～25,600 kJ/kg。没有可配废液时，低热值废液（＜18,700kJ /kg）雾化后喷入回转窑进行焚烧处理。高热废液（＞18,700kJ /kg）由二燃室喷入燃烧。热值计算的参考公式如下：

Q=340C%+1430（H%-O%/8）+105S%-250（9H%+W%）

其中C%+H%+O% + S%+W%+灰分+其他氮之类元素 = 1。

（3）程序算法

具体算法流程如图4所示。

图4 专家配伍程序流程图

配伍部分的程序代码：

4 发展展望

作为互不联络的单个处理系统，自身资源无法实现数据资源共享，如果自身数据库发生瘫痪，极有可能造成数据丢失。针对上述问题，如引入云计算技术，就能很好地解决。云计算将网络上分布的计算、存储、服务构件、网络软件等资源集中起来，基于资源虚拟化的方式，为用户提供方便快捷的服务，可实现计算与存储的分布式与并行处理。如果把“云”视为一个虚拟化的存储与计算资源池，那么云计算则是这个资源池基于网络平台为用户提供的数据存储和网络计算服务。互联网是最大的一片“云”，其上的各种计算机资源共同组成了若干个庞大的数据中心及计算中心[8]。

不同的危废处置中心（Hazardous waste disposal center）作为“云”的一个点，实时采集数据，并上传至云服务器，数据被备份到远端的数据库中，实现了数据的安全性。作为危废处置中心监督部门的环保局（State Environmental Protection Administration）同样可以通过网络追溯问题企业的出入库以及焚烧处理流程，实时监督，查到问题源头。同时可将不同类型、不同地区的危废处理经验，以成功配伍方案的形式不断加入到资源池中，这为软件公司（Software Company）提高专家系统的能力提供了必要条件。一般性客户也可通过对资源池中的公开资料进行二次挖掘获取信息。整个系统结构框图见图5。

5 结语

专家配伍系统是基于时下流行的SQL Server2000数据库和Delphi语言开发的一个数据管理系统。由于采用客户端和服务器模式，服务器也可根据需要支持远程数据访问，可保证大数据量的存储和访问。该系统结合运用了云技术的理念，包括对废料合同进行管理的废料合同管理系统、对废料计量、入库贮存、出库管理的废料仓库管理系统，以及待焚烧废料自动进行合理化配伍入炉的专家废料配伍系统。目前该软件已在合肥、徐州、宜昌、衡阳等多个危废处理项目中正常运行，但需根据项目现场的实际需要调整配伍算法。