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1、内蒙古工业大学生态修复工程课程设计学校代码：10128学 号： 201420304006课程设计说明书题 目：日产2300T水泥窑协同处置修复重金属污染土壤设计学生姓名：于常李学 院：能源与动力工程学院班 级：环科14指导教师：常英 2017年7月12日摘要此次课程设计题目为：日产2300T水泥窑协同处置修复重金属污染土壤设计，利用水泥生产线协同处理重金属污染土壤，实现对污染土壤的无害化、减量化处置。本设计采用回转窑综合处理重金属污染土壤，结合水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范(HJ662-2013)进行设计，土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性，且具有移动性差、滞留时间长、不能被微
2、生物降解的特点，经水、植物等介质后最终将影响人类健康。水泥窑协同处置指将满足或经过预处理后满足入窑要求的污染土壤投入水泥窑；本设计共进行设计计算污染土壤的贮存、预处理单元及水泥窑污染土壤进料量，确定主要气体污染物，选择确定适宜的除尘装置，确定污染土壤修复周期和绘制工艺流程图、平面布置图、贮存单元、预处理单元及水泥窑示意图、除尘器示意图，两部分内容。关键词：回转窑 重金属污染土壤 协同处理AbstractThe curriculum design topic is: the nissan 2300 t cement kiln for coordination repair design, hea
3、vy metal polluted soil using coordination treatment of heavy metal contaminated soil cement production line, realize harmless, decrement disposal of contaminated soil.This design USES the comprehensive treatment of heavy metal contaminated soil rotary kiln, the cement kiln coordinated treatment of s
4、olid waste environmental protection design specification (HJ662-2013), the soil heavy metal pollution has concealment, long-term and irreversible, and it has poor mobility, long residence time, cannot be the characteristics of the microbial degradation, after water, plants and other medium will ulti
5、mately affect human health.Cement kiln for coordination refers to meet or meet the demands of the kiln after pretreatment of contaminated soil in cement kiln;This design to carry on the design calculation of the contaminated soil storage, pretreatment unit and contaminated soil cement kiln feed rate
6、, determine the major gas pollutants, choosing appropriate dust removal device, cycle to determine soil bioremediation and draw process flow diagram, layout, storage unit, pretreatment unit and cement kiln schematic diagrams, filter, two parts content.Keywords: Rotary kiln Heavy metals pollute the s
7、oil The collaborative process目录目录4第一章 绪论1第二章 水泥窑协同处置重金属污染土壤技术现状22.1原理22.2系统构成和主要设备22.3国外应用情况22.4水泥窑协同处置的优势3第三章 工艺工程设计43.1污染土壤进场前准备工作43.2污染土壤元素组分测定43.3污染土壤堆场设计计算53.4预处理单元设计53.4.1破碎机选型53.4.2生料磨选型73.5水泥窑选型73.6设计计算73.6.1固体废物、常规燃料、常规原料的投加量73.6.2污染土壤修复周期93.7水泥窑炉污染物排放及控制9第四章 结论11参考文献12第一章 绪论水泥是建筑工业三大基本材料之一
8、，可广泛用于民用、工业、农业、水利、交通和军事等工程。他是国民经济建设中不可缺少的建筑材料。新型干法水泥生产技术的出现，彻底改变了水泥生产技术的格局和发展进程，它采用现代化新型水泥生产工艺和装备，逐步取代了立窑生产技术、湿法窑生产技术、干法中孔窑生产技术以及半干法生产技术，从而把水泥工业生产推向一个新的阶段。经过多年的发展，我国水泥工业发展取得了很大成绩，产量已多年位居世界第一，保障了国民经济发展的需要。同时水泥窑协同处置固体废物、水泥窑协同处置污泥、水泥窑协同处置重金属污染土壤等也工艺也日渐成熟，随着我国城市化进程的发展，各大中城市对城市功能重新科学规划，将市区的工业企业迁至位于城市远郊的工
9、业园区，而原厂区则用于房地产开发。这些工业企业一般建厂时间较长，建厂初期由于国家的法律法规要求较低，再加上当时企业管理跟不上，跑冒滴漏等污染现象司空见惯，按照国家规定，工业用地转为居民用地时，需要对原场地进行环境评价，受到污染的土壤要进行治理，达到要求后方可使用。水泥窑协同处置工艺作为“资源化、无害化”处置污染土壤的典范得到越来越多的应用。水泥窑协同处置污染土壤关键的问题是消除或降低污染土壤中有害成分对系统的影响，由于本处置生产线没有旁路放风，所以只能通过加强结皮清理和缩短定检周期来实现；另外，在生料配料时使用氯、碱等有害成分低的原材料也是保持系统稳定的一项重要措施。本项目处置过程中的烟气排放
10、及周边大气污染物经第三方检测机构检测，排放数据符合相关标准要求。第二章 水泥窑协同处置重金属污染土壤技术现状2.1原理利用水泥回转窑内的高温、气体长时间停留、热容量大、热稳定性好、碱性环境、无废渣排放等特点，在生产水泥熟料的同时，焚烧固化处理污染土壤。有机物污染土壤从窑尾烟气室进入水泥回转窑，窑内气相温度最高可达1800，物料温度约为1450，在水泥窑的高温条件下，污染土壤中的有机污染物转化为无机化合物，高温气流与高细度、高浓度、高吸附性、高均匀性分布的碱性物料(CaO、CaCO3等)充分接触，有效地抑制酸性物质的排放，使得硫和氯等转化成无机盐类固定下来;重金属污染土壤从生料配料系统进入水泥窑
11、，使重金属固定在水泥熟料中。2.2系统构成和主要设备水泥窑协同处置的土壤修复技术包括污染土壤贮存、预处理、投加、焚烧和尾气处理等过程。在原有的水泥生产线基础上，需要对投料口进行改造，还需要必要的投料装置、预处理设施、符合要求的贮存设施和实验室分析能力。水泥窑协同处置主要由土壤预处理系统、上料系统、水泥回转窑及配套系统、监测系统组成。土壤预处理系统在密闭环境内进行，主要包括密闭贮存设施(如充气大棚)，筛分设施(筛分机)，尾气处理系统(如活性炭吸附系统等)，预处理系统产生的尾气经过尾气处理系统后达标排放。上料系统主要包括存料斗、板式喂料机、皮带计量秤、提升机，整个上料过程处于密闭环境中，避免上料过
12、程中污染物和粉尘散发到空气中，造成二次污染。水泥回转窑及配套系统主要包括预热器、回转式水泥窑、窑尾高温风机、三次风管、回转窑燃烧器、篦式冷却机、窑头袋收尘器、螺旋输送机、槽式输送机。监测系统主要包括氧气、粉尘、氮氧化物、二氧化碳、水分、温度在线监测以及水泥窑尾气和水泥熟料的定期监测，保证污染土壤处理的效果和生产安全。2.3国外应用情况水泥窑是发达国家焚烧处理工业危险废物的重要设施，已得到了广泛应用，即使难降解的有机废物(包括POPs)在水泥窑内的焚毁去除率率也可达到99.99%到99.9999%。从技术上水泥窑协同处置完全可以用于污染土壤的处理，但由于国外其它污染土壤修复技术发展较成熟，综合社
13、会、环境、经济等多方面考虑，在国外水泥窑协同处置技术在污染土壤处理方面应用相对较少。下表列出的是国外水泥窑协同处置技术在污染土壤修复方面的应用情况。2.4水泥窑协同处置的优势优势一：水泥工业可销纳的废物种类多，适用范围广。优势二：按照性能与特点，不同的废物可以分别用做水泥工业的混合材、替代原料或替代燃料，使物尽其用。优势三：水泥消费量和生产规模很大，水泥窑单机产能高，因此水泥工业对各种废物的销纳量巨大，发展潜力可观。优势四：水泥窑对各种可燃废物有很强的适应能力，略作调整就不会影响水泥熟料的正常性能和质量，也不会影响窑的正常操作运行。优势五：水泥窑内温度高，热容量和热惯性大，废料在高温区的停留时
14、间长，有害成分均能被彻底分解，确保环境安全。优势六：废物在水泥窑内燃烧后的残渣，其中若含硫、氯或某些重金属等有害物质，也都全部固熔在水泥熟料的晶格中不能再逸出或析出，没有二次污染隐患。优势七：可燃废物在水泥窑内燃烧所产生的热能全部直接用于窑系统内的气固相或固熔相的热交换过程，热能传递交换效率高是垃圾焚烧炉发电的6倍以上。优势八：水泥窑对可燃废物热值的适应范围大，尤其是对兼作替代原料和替代燃料的废物，例如污水处理厂污泥和矸石等，其热值都能充分利用。第三章 工艺工程设计3.1污染土壤进场前准备工作第一，污染土壤进场前需要对其暂存场地进行环保验收，如果不是新建的污染土壤专用充气大棚，则需要对储存仓进
15、行环保改造。首先场地需要提前铺设防渗隔离膜层，防止二次污染场地土壤；其次要对储存棚进行密封改造，还要增加通风、除臭设备和监测仪器，最终通过环保部门或业主监理的环保验收才能投入使用。第二，将挖掘后的污染土壤在密闭环境下进行预处理(去除掉砖头、水泥块等影响工业窑炉工况的大颗粒物质)；对污染土壤进行检测，确定污染土壤的成分及污染物含量，计算污染土壤的添加量；污染土壤用专门的运输车转运到喂料斗，为避免卸料时扬尘造成的二次污染，卸料区密封；计量后的污染土壤经提升机由管道进入喂料点，送入窑尾烟室高温段处置；定期监测水泥回转窑烟气排放口污染物浓度及水泥熟料中污染物含量。第三，在正式处置前需对水泥窑进行一定的技术改造，在窑尾烟室处开口，加装物料计量、提升、输送装置，还要做好密封，以保证水泥生产工况的稳定。3.2污染土壤元素组分测定1、污染土壤中的氯元素和氟元素含量应根据水泥回转窑工艺特点，控制随物料入窑的氯和氟投加量，以保证水泥回转窑的正常生产和产品质量符合国家标准，入窑物料中氟元素含量不应大于0.5%，氯元素含量不应大于0.04%。2、污染土壤中硫元素含量水泥窑协同处置过程中，应控制污染土壤中的硫元素含量，配料后的物料中硫化物硫与有机硫总含量不应大于0.014%。从窑头、窑尾高温区投加的全硫与配料系统投加的硫酸盐硫总投加量不应大于3000mg/
