物聯網技術在危險廢物處置領域的應用

鹿桂坡，魏 文

（中環信環保有限公司，河南 南陽 473000）

引言

隨著5G網絡技術的發展與應用，物聯網行業進入高速深入發展階段，工業4.0時代的智能裝備也必將迎來爆發式增長。目前，物聯網主要應用于智慧城市、智能家居等生活領域及集成化程度高、工序簡單的自動化生產線設備和倉儲物流等少數工業領域。面對當前越來越嚴峻的環保形勢，國家進一步修訂并發布了新固廢法、《危險廢物焚燒污染控制標準》（GB 18484—2020）、《國家危險廢物名錄》（2021年版）等相關法規及標準，提高了對危險廢物收運、儲存、處置和污染物排放要求；同時綠色低碳生活方式的倡導和無廢城市的建設都要求危險廢物管理向規范化、標準化、精細化、系統化轉變。而在工業4.0的大數據時代，合理利用物聯網技術來提高危險廢物收運、儲存和處置安全和效率將成為主流趨勢[1-4]。

1 物料網技術和危險廢物處置領域概述

1.1 物料網技術

物聯網技術是指通過射頻識別技術、紅外感應技術等信息傳感設備，按約定的協議，將物和人與網絡相連接，完成物和人間的信息交換和通信，來實現智能識別、在線監測、定位追溯、報警聯動、調度指揮、預案管理、遠程控制、安全防范、遠程維保等管理和服務功能。目前已廣泛應用于智能家居、智慧物流、智能交通和智慧醫療等。物聯網的關鍵技術有傳感器技術、嵌入式系統技術、智能技術和納米技術等[5]。

1.2 危險廢物處置

危險廢物是指列入國家危險廢物名錄或者根據國家規定的危險廢物鑒別標準和鑒別方法認定的具有危險特性的固體廢物。危險廢物主要包含工業危險廢物、醫療廢物和其它危險廢物等。危險廢物處置主要分為有無害化處置和資源化利用。其中，無害化處置指通過物理、化學方法，減少或消除其對環境或人體的危害性，包括焚燒、填埋等；資源化利用即通過對有回收利用價值的廢物進行處理后再利用。

2 危險廢物處置領域存在的問題

目前，我國危險廢物產量巨大且不斷大幅增長，但其綜合利用和處置比例不高，儲存轉移環境風險較大，產能利用率較低，主要體現在危險廢物的鑒別、儲運和處置等方面。

2.1 危險廢物鑒別、轉移和處置困難重重

具有危險特性的固體廢物都應依法進行危險廢物鑒別并處置，但由于產廢單位專業技術及鑒別條件不足，第三方鑒別單位能力參差不齊和費用較高等，大量危險廢物未經有效鑒別，造成產廢單位危險廢物超期儲存、漏報瞞報和非法轉移、傾倒、處置事件時有發生。

危險廢物采用經營許可和轉移聯單制度就近處置，但收集利用和處置企業資源區域配置不平衡嚴重，全面處置難度較大。從處置資質方面看，危險廢物經營許可證在長三角和珠三角等較發達地區分布較為集中，其它區域稀少，且絕大多數企業處置的危險廢物為單一來源或少數幾種；從產能利用來看，全國危險廢物實際收集利用和處置總量遠低于頒發的危險廢物經營許可證核準的處置產能，核準處置產能利用不足；從處置能力方面看，大部分企業處置規模較小，市場占有率較低，未形成規模化處置，處于群雄并起階段；另外目前跨省轉移限制嚴格，程序復雜，更加劇了資源的不平衡及處置難度。

2.2 危險廢物儲存運輸和處置過程中環境事件頻發

危險廢物種類繁多、特性各異，在儲存和轉移等環節必須嚴格按照廢物特性進行包裝儲存并由相應資質的單位運輸，但在實際儲運中，存在危險廢物混裝、包裝不規范等問題，大大增加了危險廢物在儲存和運輸中的廢物不相容性反應和泄露等環境風險的概率。

2.3 危險廢物處置工況和設施不穩定

危險廢物在焚燒處置時，由于物料配伍搭配不合理、熱值不穩定等容易造成焚燒過程中溫度、壓力等主要參波動較大，出現廢物焚毀去除率、爐渣熱酌減率不達標及尾氣排放超標等情況發生，同時還會有結焦、腐蝕、耐材損耗等設備故障，嚴重影響工況穩定和系統正常運行，降低產能利用率。

填埋場日常運行和封場維護過程中，依靠人工巡查和周期性采樣監測來判斷填埋場各系統穩定性，當滲濾液收集和導排系統堵塞、堆體沉降、防滲層破壞等隱蔽工程異常時無法及時發現并排除，問題擴大化容易發生環境事故。

3 物聯網技術在危險廢物處置領域的應用

3.1 物聯網技術在危險廢物鑒別中的應用

利用RFID等電子標簽記錄廢物的產廢單位、種類、材料、生產工藝和重量等基本信息，上傳至云服務平臺，通過數據對比自動分析其危險特性，識別是否屬于危險廢物，準確判定危險廢物類別，減少人工識別錯誤和不必要的危險廢物鑒別費用；甚至根據就近處置原則推薦合適的包裝存儲方式和具有相應資質的危險廢物處置單位，實現點對點的專業危險廢物運輸處置服務。

3.2 物聯網技術在危險廢物儲存運輸中的應用

利用紅外測溫和遠程監控技術，對存儲和運輸中的危險廢物進行溫度、煙霧、可燃氣體濃度等狀態參數實時監測，實現異常時聲光報警和語音提示，及時有效控制存儲過程中出現發熱、反應、泄露等現象，重點區域進行通風和消防設施連鎖控制，減少環境風險；利用GPS定位和掃描技術，對儲運車輛進行定位，并采集運輸線路和時間數據，確保危險廢物快速安全的運輸至處置單位。

危險廢物處置單位安裝入場車輛識別和入場、入窯稱重數據監測系統，確保危險廢物收運與入場數量一致，確認后可與ERP系統數據連接，實現實時過賬，減少人工作業錯誤風險，并可以導出數據進行分析管理。

3.3 物聯網技術在處置工藝中的應用

3.3.1 物聯網技術在焚燒處置工藝中的應用

危險廢物由抓斗、螺旋輸送機、斗式提升機、廢液噴槍等進料機構進入回轉窯中，經過850~950℃高溫干燥、燃燒后爐渣經窯尾水封出渣機排出，爐渣熱酌減率小于5%，焚燒產生的大量煙氣進入1 100℃以上的二燃室經干燥、分解、氣化等過程充分高溫燃燒，停留時間大于2 s，是有害物質徹底分解，高溫煙氣經過余熱鍋爐回收熱能后，溫度降至550~650℃，降溫后的煙氣經過急冷塔使煙氣在1 s內迅速降至200℃左右，抑制二噁英的產生，有害煙氣經活性炭吸附、脫硫脫硝、除塵、凈化后經煙囪達標排放，灰渣經收集后填埋處置[6]。

利用物聯網技術對危險廢物焚燒系統的溫度、壓力、流量等主要控制參數的實時監測，各參數通過終端設備通訊和數據處理分析，與進料機構、風機、泵和閥門等機械裝置即時聯動控制，實現進料頻率、風機轉速、閥門開度的精準控制，確保焚燒系統工況穩定及鍋爐水質、灰渣等輔助設施的各項參數滿足相關標準要求。系統可通過云計算對各工藝參數進行數據分析，及時發現系統異常并進一步優化工藝，甚至實現根據不同物料熱值、硫氯含量等性質設定相應的工藝參數，通過數據積累和學習分析逐步實現自動智能控制。

3.3.2 物聯網技術在填埋處置工藝中的應用

危險廢物填埋場在運營期和維護期可利用傳感器和物聯網技術對填埋場分區進行溫度、濕度、水分、滲濾液及地下水等環境監測點進行實時監測，異常情況及時預警，有利于準確判斷異常位置并采取有效措施進行處理，有效控制環境風險，確保填埋場安全平穩運營。

3.4 物聯網技術在危險廢物行政監管中的應用

處置單位焚燒爐和VOCs治理設施排放口安裝在線監測系統采集排放煙氣數據并與監管部門聯網，確保SO2、NOx、CO、煙塵濃度、非甲烷總烴和臭氣濃度等排放指標在控制范圍內達標排放。

利用大數據及云計算技術，實現對區域產廢、運輸和處置單位數據統計和綜合分析，實現危險廢物來源和處置數據準確，便于對危險廢物各環節進行監管，減少非法傾倒、違規處置等環境事件的發生。

通過對各地區危險廢物種類和數量數據分析，實現處置單位資質種類、規模等資源優化配置，提高產能利用率，實現危險廢物合理、安全、高效處置，推進各地區產廢和處置信息互通，簡化跨區域轉移手續，實現資源流通，便于市場健康持續發展，實現產廢企業、處置企業的環境和經濟效益最大化。

3.5 物聯網技術在設備管理的應用

通過對設備各部件溫度、壓力數據監測和分析，可實時巡查并預判耐材磨損、鋼板腐蝕、結焦程度等，超出范圍后連鎖報警并啟動應急輔助設施，同時根據數據分析提出維修改善措施、技術方案及備件計劃，為設備預防性和計劃性維修提供依據，提高設備連續安全穩定運行周期。

通過物聯網技術可實現對設備狀態、水、電、氣能耗和運行時間（包含空載、負荷、維修時間等）等數據進行監測，并連接生產運營和設備管理系統等，為后期提高設備利用率、降低能耗、建立主要部件模型數據庫、完善設備管理、維修及新設備優化更新提供必要的數據支持。

4 結語

隨著危險廢物相關法規標準的完善，行業的并購加劇，跨界企業進入，水泥窯協同處置興起，市場競爭日趨激烈化，各企業需提升精細化管理水平，合理利用資源，減少浪費。通過物聯網技術及5G網絡技術在危險廢物領域的發展和應用，促使處置資質、規模等資源配置均衡化發展，提高危險廢物處置的社會效益和經濟效益，引領危險廢物全生命周期的處置和其附屬運營設施管理走向規范化、標準化、精細化、系統化，并實現智能化，建立危險廢物生產、運輸、處置、排放、環境監測等運營智能生態系統，從而促進我國危險廢物處置和環境保護事業持續健康發展。