危廢處置項(xiàng)目智能化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與探索

倪夢(mèng)云

合肥市固體廢物管理中心 安徽 合肥 230601

引言

危廢處置廢水一般有毒有害成分較復(fù)雜，污染程度較為嚴(yán)重、營養(yǎng)比例失調(diào)、可生化性差，且受物料來源和種類影響，具有水質(zhì)復(fù)雜、波動(dòng)較大、處理難度較大等特點(diǎn)，在工藝選擇上應(yīng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

1 危險(xiǎn)廢物的生態(tài)破壞

危險(xiǎn)廢物是在人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)經(jīng)營過程中產(chǎn)生的破壞性物質(zhì)，通常具有一定的毒性和腐蝕性，無論是對(duì)環(huán)境還是人體可能造成嚴(yán)重的侵害。首先，如果任意填埋或堆放危險(xiǎn)廢物，其毒性物質(zhì)可能會(huì)逐漸深入土壤，扼殺土質(zhì)中微生物的活性與凈化循環(huán)，導(dǎo)致覆蓋植被的大面積毀壞；久而久之危險(xiǎn)廢物的腐蝕液體還可能滲入地下水系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境造成極難彌補(bǔ)的侵害，潛移默化間給動(dòng)植物留下生存隱患。其次，如果將危險(xiǎn)廢物直接暴露于空氣中不予以掩蓋，其可能會(huì)與空氣中的物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)效應(yīng)，滋生毒性更甚的污染源，散發(fā)出有害氣體污染空氣環(huán)境；同時(shí)，其中的毒性粉塵和顆粒可能隨空氣傳播到其他區(qū)域，引發(fā)更大規(guī)模的環(huán)境破壞與事故，致使生態(tài)圈層的失衡[1]。

2 各類廢水特點(diǎn)及處理工藝

2.1 酸堿蝕刻液中和廢水與含錫廢物中和尾水

要含有大量Cl–、NH4+、Na+、Cu2+，以及少量SO42–、Ca2+、NO3–這兩類廢水均為高鹽廢水，其中酸堿蝕刻液中和廢水中主等，pH一般在5.0～6.0，電導(dǎo)率在100000～200000μS/cm。該類廢水產(chǎn)生量一般為100t/d。而含錫廢物中和尾水主要含大量NO3–、Ca2+、Cu2+、Sn4+、Cl–及少量NH4+、Na+、SO42–等，pH為3.0，電導(dǎo)率為100000～250000μS/cm，該類廢水產(chǎn)生量一般為50t/d。

這兩類廢水均無法直接進(jìn)入生化處理，需在車間分別進(jìn)行預(yù)處理。蝕刻液中和廢水進(jìn)入反應(yīng)罐中，首先投加液堿（NaOH）至pH呈中性，再投加Na2S攪拌反應(yīng)，廢水中的Cu2+可與Na2S生成CuS沉淀，另投加PAC與PAM助凝；廢水經(jīng)過板框式隔膜壓濾機(jī)去除CuS及其他雜物，清液經(jīng)離子柱進(jìn)一步去除殘留的Cu2+等，進(jìn)入MVR蒸發(fā)處理，產(chǎn)生了以NH4Cl為主的結(jié)晶產(chǎn)物及大量蒸發(fā)冷凝水。對(duì)于含錫廢物處理后的中和尾水，先投加熟石灰回收水中的銅，生成Cu（OH）2為主的銅泥，清液同樣經(jīng)板框式隔膜壓濾機(jī)濾出，并經(jīng)離子柱進(jìn)一步去除Cu2+、Sn4+等重金屬，進(jìn)入MVR進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶處理，得到Ca（NO3）2為主的結(jié)晶，同時(shí)產(chǎn)生大量蒸發(fā)冷凝水。兩類MVR蒸發(fā)冷凝水的主要污染物指標(biāo)：COD50～120mg/L，NH3–N10～80mg/L，pH為7.0～8.0。MVR蒸發(fā)冷凝水的污染程度較低，直接進(jìn)綜合調(diào)節(jié)池，最終生化處理。

2.2 污泥壓濾水

污泥壓濾水產(chǎn)生于銅泥的預(yù)處理過程。壓濾水水質(zhì)與線路板污泥的特點(diǎn)相關(guān)，日均廢水量為50t。一般污泥壓濾水中的主要污染物：Cu100～500mg/L，NH3-N50～200mg/L，Ni20～100mg/L，Zn10～50mg/L，COD800～2000mg/L，電導(dǎo)率10000～15000μS/cm，pH為7.5～8.0。預(yù)處理先投加Na2S，使廢水中的Cu2+、Ni2+、Zn2+分別生成CuS、NiS、ZnS沉淀，隔膜過濾后清液經(jīng)離子柱進(jìn)一步去除微量Cu2+、Ni2+、Zn2+后，進(jìn)入廢水站高濃廢水調(diào)節(jié)池[2]。

3 智能運(yùn)行平臺(tái)自動(dòng)控制系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)構(gòu)成

DCS系統(tǒng)由冗余控制網(wǎng)絡(luò)、操作站及控制站構(gòu)成，主要設(shè)備包括1臺(tái)工程師組態(tài)站、5臺(tái)操作站和3臺(tái)控制站組成。供電系統(tǒng)采用雙重化電源(12V、24V)提供給相應(yīng)的控制器及模擬量輸入、模擬量輸出、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出等模塊。每個(gè)操作站均可監(jiān)控生產(chǎn)裝置的各種參數(shù)，工程師站則用于控制方案修改、流程圖制作、報(bào)表生成等工作。

系統(tǒng)中其網(wǎng)絡(luò)適配器、網(wǎng)絡(luò)電纜和集線器均采用冗余模式。主、副設(shè)備互為備用，當(dāng)自控系統(tǒng)檢測到某一部件發(fā)生故障，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)、無擾切換到備用設(shè)備，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

3.2 系統(tǒng)自控原理及方法

該控制層以DCS系統(tǒng)為支撐，嚴(yán)格按照工藝生產(chǎn)流程進(jìn)行設(shè)計(jì)、配置并組態(tài)。從控制功能上，主要由模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（DAS）構(gòu)成。該系統(tǒng)配置按照工藝系統(tǒng)劃分，以減少系統(tǒng)內(nèi)控制信號(hào)的交叉，滿足各種運(yùn)行工況的要求，提高機(jī)組的安全性、可靠性和可用率。

利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，將焚燒工藝設(shè)備數(shù)據(jù)信息、主輔進(jìn)料數(shù)據(jù)信息、設(shè)備運(yùn)行工況參數(shù)數(shù)據(jù)信息、煙氣排放數(shù)據(jù)信息作為輸入量，設(shè)備運(yùn)行工況參數(shù)及煙氣排放參數(shù)目標(biāo)值與實(shí)測值的差值作為輸出量，通過時(shí)序、循環(huán)積累的大量數(shù)據(jù)，對(duì)利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的焚燒系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行訓(xùn)練、優(yōu)化，同時(shí)再對(duì)現(xiàn)場實(shí)測相關(guān)工況、煙氣排放數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比、預(yù)判并反饋控制參數(shù)調(diào)整閾值，建立具有時(shí)序特征的焚燒系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型，將反饋的控制要求結(jié)合DCS系統(tǒng)和現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)主輔進(jìn)料數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行工況參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整、控制和糾偏，從而持續(xù)得到該危廢焚燒系統(tǒng)的時(shí)序優(yōu)化的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)模型[3]。

4 結(jié)束語

通過實(shí)踐的具體項(xiàng)目，完成架構(gòu)搭設(shè)，基本實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理的精細(xì)化、業(yè)務(wù)流程的規(guī)范化、系統(tǒng)控制的智能化。同時(shí)為企業(yè)后續(xù)內(nèi)部和外部的全面接受監(jiān)管，有效利用積累的數(shù)據(jù)資源，形成各項(xiàng)業(yè)務(wù)的信息流和數(shù)據(jù)池，真正實(shí)現(xiàn)智能車間和智能工廠提供技術(shù)和數(shù)據(jù)資源。