于淑芬，楊 帆，王 茜，張 毅

（北京機(jī)電研究院高技術(shù)股份有限公司，北京 100027）

1 概述

在環(huán)保領(lǐng)域中，危險(xiǎn)廢物具有毒性、易燃易爆性、腐蝕性、易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等特性，有些物質(zhì)還具有傳染性等危險(xiǎn)特性，對(duì)人類和環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。由于危險(xiǎn)廢物的危害性以及伴隨其越境轉(zhuǎn)移對(duì)環(huán)境造成的嚴(yán)重污染，1983年，聯(lián)合國(guó)環(huán)境計(jì)劃署將其污染控制問題列為全球重大環(huán)境問題之一。我國(guó)制定的《中國(guó)21世紀(jì)議程》和《中國(guó)環(huán)境保護(hù)21世紀(jì)議程》也都把危險(xiǎn)廢物的管理和處理處置列入了重要工作內(nèi)容。目前國(guó)內(nèi)大部分省都建有危廢處置中心，但這些處置中心的全人工化管理逐漸暴露出安全性差，處置的數(shù)據(jù)不易保存、不易查詢等問題，特別是需要焚燒處理的廢棄物成分很復(fù)雜，目前尚無統(tǒng)一焚燒處理的方案。由于每個(gè)處置中心都有自己的一套系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中的許多共性問題無法及時(shí)溝通與分享。將云計(jì)算技術(shù)引入，建立一套完整規(guī)范的計(jì)算機(jī)軟件管理系統(tǒng)，可使各不同處置中心，通過數(shù)據(jù)庫得以共享，再經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與試運(yùn)行，調(diào)整關(guān)鍵參數(shù)后即可獲取適合本處置中心的焚燒處理方案。

將云計(jì)算技術(shù)引入危險(xiǎn)廢物處理（下文簡(jiǎn)稱：危廢處置）項(xiàng)目中，將有效提高廢物的處理效率，與此同時(shí)降低處理廢物的運(yùn)營(yíng)成本，規(guī)范化管理危險(xiǎn)廢物的來源、運(yùn)輸單位，以及接受單位并且責(zé)任到人，同時(shí)獨(dú)有的專家配伍系統(tǒng)對(duì)廢物處理提供智能的合理化意見，更有效保證廢物處理的安全性、穩(wěn)定性，并且具有很大的靈活性，可完全適應(yīng)現(xiàn)代化企業(yè)管理理念，提高公司設(shè)備、項(xiàng)目的整體競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

2 危廢處置流程

危廢處置流程包括：入庫、化驗(yàn)垃圾組分、配伍方案制定、出庫、焚燒處理五個(gè)環(huán)節(jié)（見圖1所示）。由輸送車將危險(xiǎn)廢物送到危廢處置中心，接收部門需要進(jìn)行入庫登記，通過網(wǎng)絡(luò)客戶端登記錄入數(shù)據(jù)庫，一旦錄入保存不能隨意修改，保證了原始數(shù)據(jù)的真實(shí)性和安全性。之后廢物被送到化驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)，經(jīng)過化驗(yàn)分析后廢物的具體信息（如元素組分含量、酸堿性、熱值等）通過實(shí)驗(yàn)室的客戶端錄入數(shù)據(jù)庫，當(dāng)需要進(jìn)行廢物焚燒處理時(shí)，可根據(jù)需要輸入預(yù)配伍總量、當(dāng)前廢物欲配數(shù)量等數(shù)據(jù)，由廢物配伍軟件的專家系統(tǒng)依據(jù)特定算法自動(dòng)生成配伍方案，以供操作員選擇。當(dāng)操作員選定一個(gè)方案后，根據(jù)方案內(nèi)所需的垃圾數(shù)量通知庫房出庫，廢物出庫后，需要按照實(shí)際的出庫量在客戶端登記，庫房的操作員可隨時(shí)訪問數(shù)據(jù)庫查詢廢物的庫存量，危廢處置中心的管理領(lǐng)導(dǎo)可通過客戶端隨時(shí)查詢廢物的入庫、出庫、庫存情況。

圖1 配伍系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 專家配伍系統(tǒng)

危險(xiǎn)廢物入爐前，需依其成分、熱值等參數(shù)進(jìn)行搭配，以盡可能保障焚燒爐穩(wěn)定運(yùn)行，降低焚燒殘?jiān)臒嶙茰p率。搭配過程中要特別注意廢物之間的相容性，以避免不相容的廢物混合后產(chǎn)生不良后果。由于進(jìn)入焚燒爐廢物的料量、性質(zhì)均為不確定因素，具體的配比需視實(shí)際入廠的廢物量及實(shí)測(cè)熱值，并結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來確定。基于上述問題設(shè)計(jì)的專家配伍系統(tǒng)包括主要元素超限預(yù)警信息管理系統(tǒng)和配伍管理系統(tǒng)。

該系統(tǒng)采用DELPHI 7開發(fā)，數(shù)據(jù)庫基于SQL Server 2000（及以上版本）。運(yùn)行平臺(tái)：Windows98/ME/2000/XP/Vista。程序模塊包括：基礎(chǔ)資料管理、庫存管理、配伍管理、報(bào)表與查詢、系統(tǒng)管理。其中所有單據(jù)和報(bào)表均可導(dǎo)出至Excel和html格式文件并支持打印。

圖3 配伍管理圖

3.1 主要元素超限預(yù)警信息管理

危險(xiǎn)廢物的焚燒特點(diǎn)是廢物元素成分千差萬別，各種有害成分波動(dòng)大。根據(jù)所接收的廢物元素成分進(jìn)行重組，盡量避免含有有害成分物質(zhì)的集中焚燒。并且要控制酸性污染物含量，保證焚燒系統(tǒng)正常運(yùn)行和煙氣達(dá)標(biāo)排放。運(yùn)行時(shí)應(yīng)該對(duì)物料進(jìn)行詳細(xì)分析，對(duì)那些鹵素含量高、數(shù)量大的危險(xiǎn)廢物應(yīng)盡量均勻焚燒，且應(yīng)控制整體數(shù)量。對(duì)于劇毒危險(xiǎn)廢物（有機(jī)重金屬類物質(zhì)），應(yīng)控制整體數(shù)量均勻入爐焚燒。根據(jù)劇毒危險(xiǎn)廢物的毒性特性，一般采用桶裝廢物入爐的方式處理，可以在每次的含量及次數(shù)上進(jìn)行控制。為保證焚燒設(shè)備的正常運(yùn)行，往往需要對(duì)入爐焚燒的垃圾中所含的酸性元素設(shè)置最高/最低限值（如圖2所示），操作員可根據(jù)實(shí)際計(jì)算值進(jìn)行設(shè)定，該系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)定值進(jìn)行計(jì)算每次出庫焚燒的垃圾。

圖2 主要元素成分超限預(yù)警信息管理圖

3.2 配伍管理

專家配伍系統(tǒng)程序應(yīng)用DELPHI 7編寫，主要根據(jù)危險(xiǎn)廢棄物的形態(tài)、物性、相容性及熱值等因素，分別對(duì)待處理。提出的配伍方案如圖3所示。

（1）進(jìn)行相容性配伍

首先需要考慮危險(xiǎn)廢物的相容性，特別是廢液。廢液種類繁多，入爐前須先了解廢液的性能。主要參數(shù)有：黏度、熱值、水分、鹵素（氯、氟、溴、碘等）含量、金屬鹽類、硫化物及環(huán)形或多環(huán)有機(jī)化合物及固體懸浮物的含量。配伍時(shí)，首先要考慮廢液的相容性，避免發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致有毒有害氣體的產(chǎn)生，甚至發(fā)生爆炸。

（2）熱值計(jì)算

按熱值配伍。一般先按熱值混合至18,900～25,600 kJ/kg。沒有可配廢液時(shí)，低熱值廢液（＜18,700kJ /kg）霧化后噴入回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行焚燒處理。高熱廢液（＞18,700kJ /kg）由二燃室噴入燃燒。熱值計(jì)算的參考公式如下：

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

其中C%+H%+O% + S%+W%+灰分+其他氮之類元素 = 1。

（3）程序算法

具體算法流程如圖4所示。

圖4 專家配伍程序流程圖

配伍部分的程序代碼：

4 發(fā)展展望

作為互不聯(lián)絡(luò)的單個(gè)處理系統(tǒng)，自身資源無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享，如果自身數(shù)據(jù)庫發(fā)生癱瘓，極有可能造成數(shù)據(jù)丟失。針對(duì)上述問題，如引入云計(jì)算技術(shù)，就能很好地解決。云計(jì)算將網(wǎng)絡(luò)上分布的計(jì)算、存儲(chǔ)、服務(wù)構(gòu)件、網(wǎng)絡(luò)軟件等資源集中起來，基于資源虛擬化的方式，為用戶提供方便快捷的服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)計(jì)算與存儲(chǔ)的分布式與并行處理。如果把“云”視為一個(gè)虛擬化的存儲(chǔ)與計(jì)算資源池，那么云計(jì)算則是這個(gè)資源池基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為用戶提供的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算服務(wù)?；ヂ?lián)網(wǎng)是最大的一片“云”，其上的各種計(jì)算機(jī)資源共同組成了若干個(gè)龐大的數(shù)據(jù)中心及計(jì)算中心[8]。

不同的危廢處置中心（Hazardous waste disposal center）作為“云”的一個(gè)點(diǎn)，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，并上傳至云服務(wù)器，數(shù)據(jù)被備份到遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)庫中，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的安全性。作為危廢處置中心監(jiān)督部門的環(huán)保局（State Environmental Protection Administration）同樣可以通過網(wǎng)絡(luò)追溯問題企業(yè)的出入庫以及焚燒處理流程，實(shí)時(shí)監(jiān)督，查到問題源頭。同時(shí)可將不同類型、不同地區(qū)的危廢處理經(jīng)驗(yàn)，以成功配伍方案的形式不斷加入到資源池中，這為軟件公司（Software Company）提高專家系統(tǒng)的能力提供了必要條件。一般性客戶也可通過對(duì)資源池中的公開資料進(jìn)行二次挖掘獲取信息。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖見圖5。

5 結(jié)語

專家配伍系統(tǒng)是基于時(shí)下流行的SQL Server2000數(shù)據(jù)庫和Delphi語言開發(fā)的一個(gè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。由于采用客戶端和服務(wù)器模式，服務(wù)器也可根據(jù)需要支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問，可保證大數(shù)據(jù)量的存儲(chǔ)和訪問。該系統(tǒng)結(jié)合運(yùn)用了云技術(shù)的理念，包括對(duì)廢料合同進(jìn)行管理的廢料合同管理系統(tǒng)、對(duì)廢料計(jì)量、入庫貯存、出庫管理的廢料倉庫管理系統(tǒng)，以及待焚燒廢料自動(dòng)進(jìn)行合理化配伍入爐的專家廢料配伍系統(tǒng)。目前該軟件已在合肥、徐州、宜昌、衡陽等多個(gè)危廢處理項(xiàng)目中正常運(yùn)行，但需根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要調(diào)整配伍算法。

圖5 整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

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