物联网技术在危险废物处置领域的应用

鹿桂坡，魏 文

（中环信环保有限公司，河南 南阳 473000）

引言

随着5G网络技术的发展与应用，物联网行业进入高速深入发展阶段，工业4.0时代的智能装备也必将迎来爆发式增长。目前，物联网主要应用于智慧城市、智能家居等生活领域及集成化程度高、工序简单的自动化生产线设备和仓储物流等少数工业领域。面对当前越来越严峻的环保形势，国家进一步修订并发布了新固废法、《危险废物焚烧污染控制标准》（GB 18484—2020）、《国家危险废物名录》（2021年版）等相关法规及标准，提高了对危险废物收运、储存、处置和污染物排放要求；同时绿色低碳生活方式的倡导和无废城市的建设都要求危险废物管理向规范化、标准化、精细化、系统化转变。而在工业4.0的大数据时代，合理利用物联网技术来提高危险废物收运、储存和处置安全和效率将成为主流趋势[1-4]。

1 物料网技术和危险废物处置领域概述

1.1 物料网技术

物联网技术是指通过射频识别技术、红外感应技术等信息传感设备，按约定的协议，将物和人与网络相连接，完成物和人间的信息交换和通信，来实现智能识别、在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保等管理和服务功能。目前已广泛应用于智能家居、智慧物流、智能交通和智慧医疗等。物联网的关键技术有传感器技术、嵌入式系统技术、智能技术和纳米技术等[5]。

1.2 危险废物处置

危险废物是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的固体废物。危险废物主要包含工业危险废物、医疗废物和其它危险废物等。危险废物处置主要分为有无害化处置和资源化利用。其中，无害化处置指通过物理、化学方法，减少或消除其对环境或人体的危害性，包括焚烧、填埋等；资源化利用即通过对有回收利用价值的废物进行处理后再利用。

2 危险废物处置领域存在的问题

目前，我国危险废物产量巨大且不断大幅增长，但其综合利用和处置比例不高，储存转移环境风险较大，产能利用率较低，主要体现在危险废物的鉴别、储运和处置等方面。

2.1 危险废物鉴别、转移和处置困难重重

具有危险特性的固体废物都应依法进行危险废物鉴别并处置，但由于产废单位专业技术及鉴别条件不足，第三方鉴别单位能力参差不齐和费用较高等，大量危险废物未经有效鉴别，造成产废单位危险废物超期储存、漏报瞒报和非法转移、倾倒、处置事件时有发生。

危险废物采用经营许可和转移联单制度就近处置，但收集利用和处置企业资源区域配置不平衡严重，全面处置难度较大。从处置资质方面看，危险废物经营许可证在长三角和珠三角等较发达地区分布较为集中，其它区域稀少，且绝大多数企业处置的危险废物为单一来源或少数几种；从产能利用来看，全国危险废物实际收集利用和处置总量远低于颁发的危险废物经营许可证核准的处置产能，核准处置产能利用不足；从处置能力方面看，大部分企业处置规模较小，市场占有率较低，未形成规模化处置，处于群雄并起阶段；另外目前跨省转移限制严格，程序复杂，更加剧了资源的不平衡及处置难度。

2.2 危险废物储存运输和处置过程中环境事件频发

危险废物种类繁多、特性各异，在储存和转移等环节必须严格按照废物特性进行包装储存并由相应资质的单位运输，但在实际储运中，存在危险废物混装、包装不规范等问题，大大增加了危险废物在储存和运输中的废物不相容性反应和泄露等环境风险的概率。

2.3 危险废物处置工况和设施不稳定

危险废物在焚烧处置时，由于物料配伍搭配不合理、热值不稳定等容易造成焚烧过程中温度、压力等主要参波动较大，出现废物焚毁去除率、炉渣热酌减率不达标及尾气排放超标等情况发生，同时还会有结焦、腐蚀、耐材损耗等设备故障，严重影响工况稳定和系统正常运行，降低产能利用率。

填埋场日常运行和封场维护过程中，依靠人工巡查和周期性采样监测来判断填埋场各系统稳定性，当渗滤液收集和导排系统堵塞、堆体沉降、防渗层破坏等隐蔽工程异常时无法及时发现并排除，问题扩大化容易发生环境事故。

3 物联网技术在危险废物处置领域的应用

3.1 物联网技术在危险废物鉴别中的应用

利用RFID等电子标签记录废物的产废单位、种类、材料、生产工艺和重量等基本信息，上传至云服务平台，通过数据对比自动分析其危险特性，识别是否属于危险废物，准确判定危险废物类别，减少人工识别错误和不必要的危险废物鉴别费用；甚至根据就近处置原则推荐合适的包装存储方式和具有相应资质的危险废物处置单位，实现点对点的专业危险废物运输处置服务。

3.2 物联网技术在危险废物储存运输中的应用

利用红外测温和远程监控技术，对存储和运输中的危险废物进行温度、烟雾、可燃气体浓度等状态参数实时监测，实现异常时声光报警和语音提示，及时有效控制存储过程中出现发热、反应、泄露等现象，重点区域进行通风和消防设施连锁控制，减少环境风险；利用GPS定位和扫描技术，对储运车辆进行定位，并采集运输线路和时间数据，确保危险废物快速安全的运输至处置单位。

危险废物处置单位安装入场车辆识别和入场、入窑称重数据监测系统，确保危险废物收运与入场数量一致，确认后可与ERP系统数据连接，实现实时过账，减少人工作业错误风险，并可以导出数据进行分析管理。

3.3 物联网技术在处置工艺中的应用

3.3.1 物联网技术在焚烧处置工艺中的应用

危险废物由抓斗、螺旋输送机、斗式提升机、废液喷枪等进料机构进入回转窑中，经过850~950℃高温干燥、燃烧后炉渣经窑尾水封出渣机排出，炉渣热酌减率小于5%，焚烧产生的大量烟气进入1 100℃以上的二燃室经干燥、分解、气化等过程充分高温燃烧，停留时间大于2 s，是有害物质彻底分解，高温烟气经过余热锅炉回收热能后，温度降至550~650℃，降温后的烟气经过急冷塔使烟气在1 s内迅速降至200℃左右，抑制二噁英的产生，有害烟气经活性炭吸附、脱硫脱硝、除尘、净化后经烟囱达标排放，灰渣经收集后填埋处置[6]。

利用物联网技术对危险废物焚烧系统的温度、压力、流量等主要控制参数的实时监测，各参数通过终端设备通讯和数据处理分析，与进料机构、风机、泵和阀门等机械装置即时联动控制，实现进料频率、风机转速、阀门开度的精准控制，确保焚烧系统工况稳定及锅炉水质、灰渣等辅助设施的各项参数满足相关标准要求。系统可通过云计算对各工艺参数进行数据分析，及时发现系统异常并进一步优化工艺，甚至实现根据不同物料热值、硫氯含量等性质设定相应的工艺参数，通过数据积累和学习分析逐步实现自动智能控制。

3.3.2 物联网技术在填埋处置工艺中的应用

危险废物填埋场在运营期和维护期可利用传感器和物联网技术对填埋场分区进行温度、湿度、水分、渗滤液及地下水等环境监测点进行实时监测，异常情况及时预警，有利于准确判断异常位置并采取有效措施进行处理，有效控制环境风险，确保填埋场安全平稳运营。

3.4 物联网技术在危险废物行政监管中的应用

处置单位焚烧炉和VOCs治理设施排放口安装在线监测系统采集排放烟气数据并与监管部门联网，确保SO2、NOx、CO、烟尘浓度、非甲烷总烃和臭气浓度等排放指标在控制范围内达标排放。

利用大数据及云计算技术，实现对区域产废、运输和处置单位数据统计和综合分析，实现危险废物来源和处置数据准确，便于对危险废物各环节进行监管，减少非法倾倒、违规处置等环境事件的发生。

通过对各地区危险废物种类和数量数据分析，实现处置单位资质种类、规模等资源优化配置，提高产能利用率，实现危险废物合理、安全、高效处置，推进各地区产废和处置信息互通，简化跨区域转移手续，实现资源流通，便于市场健康持续发展，实现产废企业、处置企业的环境和经济效益最大化。

3.5 物联网技术在设备管理的应用

通过对设备各部件温度、压力数据监测和分析，可实时巡查并预判耐材磨损、钢板腐蚀、结焦程度等，超出范围后连锁报警并启动应急辅助设施，同时根据数据分析提出维修改善措施、技术方案及备件计划，为设备预防性和计划性维修提供依据，提高设备连续安全稳定运行周期。

通过物联网技术可实现对设备状态、水、电、气能耗和运行时间（包含空载、负荷、维修时间等）等数据进行监测，并连接生产运营和设备管理系统等，为后期提高设备利用率、降低能耗、建立主要部件模型数据库、完善设备管理、维修及新设备优化更新提供必要的数据支持。

4 结语

随着危险废物相关法规标准的完善，行业的并购加剧，跨界企业进入，水泥窑协同处置兴起，市场竞争日趋激烈化，各企业需提升精细化管理水平，合理利用资源，减少浪费。通过物联网技术及5G网络技术在危险废物领域的发展和应用，促使处置资质、规模等资源配置均衡化发展，提高危险废物处置的社会效益和经济效益，引领危险废物全生命周期的处置和其附属运营设施管理走向规范化、标准化、精细化、系统化，并实现智能化，建立危险废物生产、运输、处置、排放、环境监测等运营智能生态系统，从而促进我国危险废物处置和环境保护事业持续健康发展。