張琴，任曉宇

（1.國(guó)能龍?jiān)喘h(huán)保有限公司，北京 100039；2.國(guó)家能源低階煤綜合利用研發(fā)中心，北京 100039）

我國(guó)資源稟賦的特點(diǎn)是富煤、貧油、少氣，2020 年全國(guó)能源消費(fèi)總量49.8 億t 標(biāo)準(zhǔn)煤，煤炭消費(fèi)占能源消費(fèi)總量的比重為56.8%[1]?；剂夏茉瓷a(chǎn)消費(fèi)相關(guān)的碳排放是我國(guó)碳排放的重要來源，煤炭生產(chǎn)消費(fèi)的碳排放占我國(guó)碳排放的70%～80%[2]。燃煤電廠作為煤炭消費(fèi)主要用戶，占我國(guó)煤炭消耗總量的63.2%。2020 年9 月，我國(guó)首次向世界提出了“2030 年碳達(dá)峰，2060 年碳中和”宣言。在“雙碳”的目標(biāo)約束下，我國(guó)燃煤電廠如何實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”成為行業(yè)綠色低碳發(fā)展亟待解決的問題。與此同時(shí)，我國(guó)城市清潔煤炭供熱供電需求及污泥固廢無害化焚燒處理需求與供應(yīng)存在嚴(yán)重不匹配。因此燃煤電站急需引入“生態(tài)共享型能源環(huán)保服務(wù)平臺(tái)”理念，邁進(jìn)“煤電3.0”時(shí)代，助力“無廢城市”建設(shè)。

在這種時(shí)代背景下，燃煤電站協(xié)同處置污泥項(xiàng)目市場(chǎng)逐步擴(kuò)大，這也對(duì)燃煤電站協(xié)同處置污泥項(xiàng)目精細(xì)化、高質(zhì)量運(yùn)營(yíng)管理提出了新的要求。目前，有部分研究著眼于數(shù)字化、智慧化技術(shù)在固廢監(jiān)管上的應(yīng)用[3，4]，但針對(duì)污泥經(jīng)營(yíng)管理比較缺乏。文中通過分析單個(gè)燃煤電站協(xié)同處置污泥項(xiàng)目的經(jīng)營(yíng)過程，站在污泥處置單位的角度，提出基于大數(shù)據(jù)的污泥協(xié)同處置項(xiàng)目管理創(chuàng)新增效路徑。實(shí)現(xiàn)污泥協(xié)同處置項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)數(shù)字化管理：一是規(guī)范化管理泥源，提高污泥項(xiàng)目運(yùn)行的穩(wěn)定性；二是加快數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，提高經(jīng)營(yíng)管理效率；三是污泥流向可追溯、可查詢，降低環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)；四是統(tǒng)籌多個(gè)項(xiàng)目管理，優(yōu)化經(jīng)營(yíng)決策。

1 數(shù)字化技術(shù)在污泥處置領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，我國(guó)生態(tài)環(huán)境部已經(jīng)建立全國(guó)固體廢物管理信息系統(tǒng)，各省級(jí)行政區(qū)也逐步建立了多個(gè)固體廢物、危險(xiǎn)廢物相關(guān)的信息系統(tǒng)與管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了信息收集、統(tǒng)計(jì)、審批等功能[5，6]。但數(shù)據(jù)獲取的自動(dòng)化程度不高，且大多只能做到數(shù)據(jù)的收集，難以挖掘有價(jià)值的數(shù)據(jù)進(jìn)而優(yōu)化固廢的處理路徑，甚至還有很多固廢轉(zhuǎn)運(yùn)過程都還是以紙質(zhì)聯(lián)單作為轉(zhuǎn)運(yùn)記錄。文中聚焦的污泥為一般性固廢，轉(zhuǎn)運(yùn)及處置均屬于政府管控的范疇，且環(huán)保督察組已數(shù)次點(diǎn)名污泥違法傾倒及處置問題。但目前尚未有針對(duì)污泥處置領(lǐng)域的數(shù)字化技術(shù)研究。

2 污泥協(xié)同處置項(xiàng)目管理工作的難點(diǎn)

污泥全生命周期轉(zhuǎn)移及處理過程主要包括以下參與方：污泥產(chǎn)廢單位、污泥運(yùn)輸單位、污泥處置單位、干化污泥外售單位。污泥產(chǎn)廢單位可以是污水處理廠，也可以是印染廠、造紙廠等企業(yè)。污泥從產(chǎn)廢單位由運(yùn)輸單位運(yùn)到污泥處置單位，過程中將產(chǎn)生轉(zhuǎn)運(yùn)三聯(lián)單，明確記錄污泥的流向。污泥產(chǎn)廢單位與污泥處置單位簽訂合同，會(huì)對(duì)到廠污泥進(jìn)行重量、含水率檢測(cè)，并考慮對(duì)干化冷凝水的處理及燃煤電站鍋爐的影響，會(huì)抽檢總氮、重金屬等關(guān)鍵影響參數(shù)，污泥產(chǎn)廢企業(yè)支付污泥處置費(fèi)用，處置企業(yè)承擔(dān)檢測(cè)費(fèi)用。具體見污泥全生命周期轉(zhuǎn)移流程圖（圖1）。

圖1 污泥全生命周期轉(zhuǎn)移流程圖

燃煤電站協(xié)同處置污泥項(xiàng)目經(jīng)營(yíng)模式與燃煤電站綜合能源供應(yīng)項(xiàng)目經(jīng)營(yíng)模式不太相同，綜合能源供應(yīng)項(xiàng)目以外供為主，輸送載體通常為電纜（供電）、工藝管道（蒸汽、壓縮空氣等），綜合能源主要參數(shù)簡(jiǎn)單且運(yùn)輸過程無環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。燃煤電站協(xié)同處置污泥項(xiàng)目的主要營(yíng)業(yè)收入來源于產(chǎn)廢單位的污泥處置費(fèi)，污泥具有來源廣泛、成分復(fù)雜、泥質(zhì)不穩(wěn)定等特點(diǎn)，含水率與處置價(jià)格正相關(guān)，總氮含量超標(biāo)直接影響干化后廢水處理過程，將對(duì)項(xiàng)目長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生直接影響；且污泥多采用車輛運(yùn)輸，其轉(zhuǎn)運(yùn)過程也是監(jiān)管重點(diǎn)之一。

目前，依托“無廢城市”建設(shè)，很多城市逐步完善固廢信息交換網(wǎng)絡(luò)體系，實(shí)現(xiàn)固廢安全有序的網(wǎng)絡(luò)化信息交換，但污泥項(xiàng)目智慧化欠缺。主要體現(xiàn)在如下方面：政府對(duì)污泥的處置全過程實(shí)施監(jiān)管,建立了三聯(lián)單制度，目前三聯(lián)單均為紙質(zhì)，不僅保存困難，更重要的是三聯(lián)單丟失會(huì)帶來監(jiān)管風(fēng)險(xiǎn)；各個(gè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)相對(duì)獨(dú)立，沒有關(guān)聯(lián)，不利于大數(shù)據(jù)分析；泥樣檢測(cè)隨機(jī)性強(qiáng)，平均化，沒有檢測(cè)重點(diǎn)；每個(gè)項(xiàng)目公司可能與十幾家產(chǎn)泥企業(yè)簽訂合同，合同數(shù)量龐大，泥源復(fù)雜，而且結(jié)算還要與每批次的污泥入場(chǎng)檢驗(yàn)結(jié)果相關(guān)聯(lián)，所以計(jì)算條件復(fù)雜，結(jié)算效率低；無法預(yù)測(cè)泥量需求，對(duì)污泥產(chǎn)能缺乏計(jì)劃性；污泥處置子分公司各自為戰(zhàn)，沒有進(jìn)行區(qū)域聯(lián)動(dòng)，污泥協(xié)同處置項(xiàng)目帶有很強(qiáng)的區(qū)域性，對(duì)于泥源的分配、停機(jī)時(shí)污泥的協(xié)同處置以及處置成本的考量等，如果沒有區(qū)域聯(lián)動(dòng)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)配，將很難發(fā)揮區(qū)域優(yōu)勢(shì)；項(xiàng)目分布廣，沒有總體統(tǒng)籌，缺少項(xiàng)目間對(duì)標(biāo)。

3 解決思路

3.1 設(shè)置三級(jí)管控平臺(tái)

針對(duì)子分公司污泥處置項(xiàng)目分布在全國(guó)各地的情況，可采用分布和集中相結(jié)合的數(shù)據(jù)庫(kù)管理方式，分別設(shè)置子分公司污泥管控系統(tǒng)、區(qū)域污泥管控系統(tǒng)、污泥總體管控管理平臺(tái)三級(jí)，如圖2 所示。在子分公司污泥管控系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)采集、功能模塊跟部分?jǐn)?shù)據(jù)分析模塊。所有的數(shù)據(jù)最終集中于中央污泥管控管理平臺(tái)，在區(qū)域內(nèi)規(guī)模最大的污泥項(xiàng)目上建設(shè)區(qū)域污泥管控系統(tǒng)，用于存放當(dāng)?shù)毓腆w廢物管理數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)交換通道上傳到污泥總體管控管理平臺(tái)。

圖2 三級(jí)管控平臺(tái)層次圖

3.2 污泥管控平臺(tái)結(jié)構(gòu)

搭建基于大數(shù)據(jù)的污泥智慧化管控平臺(tái)，主要包括數(shù)據(jù)采集層、功能模塊層以及數(shù)據(jù)分析層。數(shù)據(jù)采集，即采用定位、智能卡、移動(dòng)終端和大數(shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)污泥轉(zhuǎn)運(yùn)過程的信息錄入，完成各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，如圖3 所示。功能模塊層主要分為以下幾個(gè)模塊：協(xié)同方管理模塊、產(chǎn)泥企業(yè)評(píng)價(jià)模塊、收運(yùn)管理模塊、lims系統(tǒng)模塊、污泥結(jié)算模塊、預(yù)測(cè)及預(yù)警模塊、報(bào)表臺(tái)賬管理模塊、區(qū)域管理模塊以及中央管理模塊。每級(jí)平臺(tái)有相應(yīng)的管理權(quán)限，其中子分公司級(jí)管控平臺(tái)包含7 個(gè)功能模塊，區(qū)域級(jí)管控平臺(tái)包含8 個(gè)功能模塊，中央級(jí)管控平臺(tái)包含9 個(gè)功能模塊。最為核心的是產(chǎn)泥企業(yè)評(píng)價(jià)模塊、收運(yùn)管理模塊和污泥結(jié)算管理模塊。上述模塊均通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問層訪問地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)、污泥管控?cái)?shù)據(jù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。由于污泥處置過程同時(shí)也是政府監(jiān)管的對(duì)象，平臺(tái)在設(shè)計(jì)和實(shí)施的過程中考慮受監(jiān)管數(shù)據(jù)與其他政府機(jī)構(gòu)的交互。各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入和管理，降低生產(chǎn)過程中的工作量，為客戶節(jié)約更多時(shí)間，保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)污泥智能化便捷管理。

圖3 污泥管控平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

3.2.1 協(xié)同方管理模塊

包括產(chǎn)廢單位、運(yùn)輸單位、處置單位、銷售單位等相關(guān)方信息管理。覆蓋污泥生產(chǎn)、運(yùn)輸、處置、銷售等業(yè)務(wù)領(lǐng)域，形成閉環(huán)管理。對(duì)于產(chǎn)廢單位，主要信息包括公司名稱、地址、主要業(yè)務(wù)內(nèi)容、污泥產(chǎn)量及主要成分、污泥歷史處置價(jià)格、歷史結(jié)算付款情況等；對(duì)于運(yùn)輸單位，包括公司名稱、主要運(yùn)輸路線、運(yùn)力及每公里運(yùn)費(fèi)等；對(duì)于處置單位,包括公司名稱、地址、污泥處置工藝路線及規(guī)模、運(yùn)行裕量等；對(duì)于銷售單位，包括公司名稱、購(gòu)買能力、購(gòu)買價(jià)格、送貨點(diǎn)等。協(xié)同方管理模塊具備查詢和分析功能，進(jìn)行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析，優(yōu)化經(jīng)營(yíng)決策，打破企業(yè)間信息壁壘，實(shí)現(xiàn)生態(tài)鏈上下游連通，輕松管理企業(yè)核心資源。例如，根據(jù)地理位置信息自動(dòng)生成分布圖，并根據(jù)泥源種類、成分、含水率、處置價(jià)格、運(yùn)輸距離及運(yùn)費(fèi)等內(nèi)容，多維度考量，自動(dòng)匹配最優(yōu)合作伙伴。

3.2.2 產(chǎn)泥企業(yè)評(píng)價(jià)模塊

一企一檔，建立健全企業(yè)多維評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，篩選重點(diǎn)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分析，包括企業(yè)本身經(jīng)營(yíng)情況及污泥相關(guān)參數(shù)（泥量、泥質(zhì)、泥價(jià)），逐項(xiàng)量化評(píng)分后加權(quán)得到綜合分，動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，對(duì)應(yīng)列表分為優(yōu)先推薦名單、可合作名單及黑名單三檔。

3.2.3 收運(yùn)管理模塊

包括污泥入廠管理、轉(zhuǎn)運(yùn)聯(lián)單管理以及運(yùn)輸全過程管理，流程更規(guī)范，協(xié)作更高效。

3.2.3.1 污泥入廠管理

根據(jù)產(chǎn)泥企業(yè)評(píng)價(jià)確定可入廠產(chǎn)泥企業(yè)名單，依據(jù)入廠泥質(zhì)檢測(cè)結(jié)果確定重點(diǎn)抽檢對(duì)象，逐步降低抽檢。

3.2.3.2 轉(zhuǎn)運(yùn)聯(lián)單管理

新建電子污泥轉(zhuǎn)移聯(lián)單，自動(dòng)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，減少人員錄入，避免出現(xiàn)不必要的錯(cuò)誤，并接入當(dāng)?shù)毓虖U管理平臺(tái)。

3.2.3.3 收運(yùn)計(jì)劃管理

簡(jiǎn)單清晰安排收運(yùn)，跟蹤收運(yùn)情況，提高收運(yùn)效率。接收到產(chǎn)廢企業(yè)收運(yùn)申請(qǐng)后根據(jù)公司生產(chǎn)計(jì)劃以及存儲(chǔ)情況制定相關(guān)計(jì)劃。

3.2.3.4 車輛管理

方便快捷安排收運(yùn)行程，便于管理車隊(duì)信息功能；結(jié)合GIS 地圖功能與空間分析技術(shù)，對(duì)車輛軌跡實(shí)時(shí)跟蹤管理及可視化監(jiān)控，將運(yùn)輸信息與業(yè)務(wù)管理相關(guān)聯(lián)，強(qiáng)化運(yùn)輸過程中的安全監(jiān)管。通過派車單、計(jì)劃收運(yùn)管理、手機(jī)APP 等，實(shí)現(xiàn)提前安排，提高收運(yùn)效率，預(yù)防事故，應(yīng)急處理，為區(qū)域泥源調(diào)動(dòng)、路線優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

3.2.4 lims 系統(tǒng)模塊

實(shí)驗(yàn)室管理包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理，樣品管理、實(shí)驗(yàn)儀器管理、實(shí)驗(yàn)試劑全方位管控。全方位管控實(shí)驗(yàn)室工作，實(shí)現(xiàn)樣品溯源，有效提高實(shí)驗(yàn)室工作效率。與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與產(chǎn)泥企業(yè)評(píng)價(jià)、污泥結(jié)算管理模塊以及預(yù)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，提升管控效率。

3.2.5 污泥結(jié)算管理模塊

污泥處置價(jià)格通常與含水率有關(guān)，結(jié)算系統(tǒng)與污泥入廠檢測(cè)結(jié)果及處置合同相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)每車污泥實(shí)時(shí)自動(dòng)計(jì)價(jià)和計(jì)量，并按合同約定的結(jié)算方式結(jié)算。

3.2.6 預(yù)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)模塊

調(diào)取歷史數(shù)據(jù)生成趨勢(shì)曲線，當(dāng)數(shù)據(jù)偏離合理曲線變化規(guī)律時(shí)，產(chǎn)生預(yù)警；并通過歷年污泥處置外銷量對(duì)供給方產(chǎn)泥量和外售方需求量進(jìn)行智能預(yù)測(cè)。

3.2.7 報(bào)表臺(tái)賬管理模塊

利用BI 可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖表分析手段，對(duì)污泥處置企業(yè)的經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)等進(jìn)行分析，輸出定制化各類報(bào)表，為企業(yè)決策提供強(qiáng)大數(shù)據(jù)支撐。

3.2.8 區(qū)域管理模塊

針對(duì)區(qū)域內(nèi)多個(gè)污泥處置企業(yè)對(duì)應(yīng)多個(gè)產(chǎn)廢單位的情況，進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，實(shí)現(xiàn)區(qū)域聯(lián)動(dòng)。例如，某個(gè)區(qū)域有多個(gè)污泥處置企業(yè)，每個(gè)企業(yè)每噸污泥的處置成本不盡相同，可以通過區(qū)域管控，按處置成本分配處置量，達(dá)到區(qū)域利潤(rùn)最大化。

3.2.9 中央管理模塊

僅中央管控平臺(tái)對(duì)中央管理模塊具備訪問、查詢和分析權(quán)限，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目及區(qū)域總體統(tǒng)籌，對(duì)共性問題進(jìn)行總結(jié)；可通過對(duì)類似項(xiàng)目經(jīng)營(yíng)狀況的對(duì)標(biāo)分析，不斷改善經(jīng)營(yíng)短板，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)污泥協(xié)同處置板塊的利益最大化。

在未來還要進(jìn)行上下游產(chǎn)業(yè)鏈的延伸，平臺(tái)的構(gòu)想不僅僅著眼于解決當(dāng)前的問題，未來考慮搭建類似滴滴網(wǎng)約車平臺(tái)一樣的服務(wù)，產(chǎn)廢單位、消納單位通過APP 分別填報(bào)供貨、消納需求，當(dāng)供給側(cè)與需求側(cè)相匹配時(shí)，通過計(jì)算最優(yōu)運(yùn)輸路線，進(jìn)行運(yùn)輸派單等。在模塊的上層設(shè)置數(shù)據(jù)分析功能，進(jìn)一步通過對(duì)污泥管控管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為污泥泥源管控奠定基礎(chǔ)，輔助生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策，既保證污泥處置和綜合利用，又可以保證區(qū)域項(xiàng)目總經(jīng)濟(jì)效益最大化。通過歷年污泥處置、外銷量的數(shù)據(jù)分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)供給方產(chǎn)泥量、外售方需求量進(jìn)行智能預(yù)測(cè)；通過對(duì)泥質(zhì)參數(shù)進(jìn)行分析，確定污泥產(chǎn)廢企業(yè)黑名單，確保不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及合同要求的污泥不進(jìn)廠，并逐漸由平均化抽檢改為重點(diǎn)抽檢，降低抽檢成本；通過對(duì)多家子分公司的經(jīng)營(yíng)情況進(jìn)行對(duì)標(biāo)，可以進(jìn)一步改善整體經(jīng)營(yíng)狀況；通過對(duì)污泥運(yùn)輸路線及費(fèi)用進(jìn)行分析，確定最佳運(yùn)輸路線。

4 結(jié)語(yǔ)

大型燃煤電廠在承擔(dān)發(fā)電等能源供應(yīng)功能的同時(shí)，可兼顧處置城市所產(chǎn)生的生活污泥、藥渣、油泥、生活垃圾等各類固廢，通過在電廠設(shè)置不同的處置設(shè)施，可以充分利用燃煤電廠在水、電、汽、氣等能源供應(yīng)及高溫燃燒和超低排放既有設(shè)施，且由于火電廠的高可靠性和連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行特點(diǎn)，可以達(dá)到城市固廢的長(zhǎng)期穩(wěn)定低成本處置，將火電廠打造為較為通用的固廢處置平臺(tái)，為多元固廢的減量化、穩(wěn)定化、無害化以及資源化利用提供基礎(chǔ)綠色環(huán)保服務(wù)，向社會(huì)提供潔凈電力，并打通循環(huán)經(jīng)濟(jì)鏈條。搭建基于大數(shù)據(jù)的污泥智慧化管控平臺(tái)有利于真實(shí)提高經(jīng)營(yíng)效率，實(shí)現(xiàn)片區(qū)污泥協(xié)同處置總收益最大化，同時(shí)有利于打造燃煤電站協(xié)同處置污泥行業(yè)標(biāo)桿，提高規(guī)范化固廢環(huán)境管理水平，發(fā)揮減污降碳協(xié)同增效效應(yīng)，助力“無廢城市”建設(shè)。