随着我国城市生活垃圾年产量逐年增加,生活垃圾无害化处理面临巨大的考验。垃圾焚烧技术由于无害化程度高、减容减量效果好、能源化利用等优点,成为许多国家处理生活垃圾的主要手段。然而,生活垃圾中氯含量较高,焚烧过程会产生的HCl。垃圾焚烧厂主要通过往脱酸反应塔喷入钙基吸收剂在低温段对HCl进行脱除,然而无法避免烟气中的HCl引发的设备高温腐蚀和参与二恶英的生成。生活垃圾热解气化技术可以通过“两步式”热化学转化将可燃气净化后与燃气轮机、内燃机等高效的发电设备联用,从而更好实现高效清洁利用。因此,可以考虑将钙基吸收剂作为炉内脱氯添加剂,在生活垃圾中高温热解气化的同时对HCl进行脱除。此外,可持续化发展成为了各个领域发展的要求,对环境影响、经济性、社会性表现均有要求,需要一种全面的评价方法对垃圾处理系统进行可持续性表现评价。鉴于此,本文研究了垃圾中含氯组分热处置过程中氯元素转化特性,提出炉内添加钙基添加剂在垃圾热解气化过程中脱除HCl,探索炉内钙基添加剂对垃圾热解气化过程中含氯污染物（HCl、氯苯、二恶英）排放规律的影响,为垃圾高效清洁化利用提供了理论和技术基础;并建立生命周期可持续性评价方法,对垃圾处理系统进行全面评价。本文首先进行了生活垃圾中不同含氯组分热转化过程中氯元素的迁移转化特性基础研究。结果表明,无机氯源NaCl中的氯元素在热转化过程中主要以NaCl的形式存在于固相产物中,在850 ^oC时气相产物中氯含量均低于3%;有机氯源PVC中的氯元素在热转化过程中主要以HCl的形式存在于气相产物中,在400 ^oC时95%以上的氯元素转移到气相产物中。因此,有机氯源PVC是生活垃圾热处置过程产生HCl的主要来源。对炉内钙基添加剂对含氯垃圾热解过程HCl控制特性进行研究,分析产物中的氯元素迁移转化与分布规律,探明不同钙基添加剂控制HCl生成的反应机理。结果表明,炉内添加CaO能有效降低HCl的排放,通过考察反应温度、钙氯摩尔比、添加剂粒径、添加剂种类对钙基添加剂脱除HCl效率的影响,得出炉内钙基添加剂脱除HCl的推荐工况条件为常压下反应温度低于772 ^oC（CaCl₂熔化温度）,钙氯摩尔比2:1,粒径根据炉型进行选择,HCl脱除效率能达到85%以上。同时,进行了不同钙基添加剂CaO、煅烧白云石、Ni/CaO与PVC混合热解过程的反应动力学研究,上述添加剂使PVC热解过程中HCl生成析出子反应的表观活化能从90.3 kJ/mol分别提高到143.6 kJ/mol、155.3 kJ/mol、155.8kJ/mol,反应为随机断裂模型,并结合固定床管式炉实验得出煅烧白云石和Ni/CaO的HCl脱除效率高于CaO,以及分析不同钙基添加剂脱除HCl的反应机理。同时,采用连续给料的移动床反应炉对不同钙基添加剂对多组分垃圾热解、气化、焚烧产物中氯元素分布特性进行研究。结果表明,钙基添加剂在热解和气化过程中的脱氯表现优于焚烧过程中的表现,说明还原性气氛有利于钙基添加剂脱除HCl。当反应物料由PVC变为多组分垃圾时,无添加剂时热解的油相产物中氯含量占比有所增加,而钙基添加剂能有效降低油相产物中的氯含量,效率均在67%以上,其中煅烧白云石、Ni/CaO由于更好地促进焦油裂解的效果而表现优于CaO。采用连续给料的移动床反应炉对多组分热解过程产物特性进行实验研究。结果表明,钙基添加剂能明显提高产气量和产气品质,并促进焦油裂解,减少重质多环芳烃化合物占比;煅烧白云石和Ni/CaO表现优于CaO。对油相产物中的氯苯含量进行检测,三氯苯产率明显高于四氯苯、五氯苯、六氯苯的产率;添加CaO、煅烧白云石、Ni/CaO后,氯苯总产率分别降低了39.3%、59.7%、66.4%。采用连续给料的移动床反应炉对多组分垃圾热解、气化、焚烧过程中二恶英生成特性进行实验研究,探索不同钙基添加剂对二恶英控制的规律,并结合量子化学计算方法掌握二恶英高温降解的反应机理和路径。结果表明,在不添加钙基添加剂时,热解条件下和气化条件下的二恶英总生成量比焚烧条件下分别降低79.0%和82.1%,总毒性分别降低76.7%和77.1%,说明还原性气氛能有效抑制二恶英生成。炉内钙基添加剂能有效控制二恶英的生成;炉内添加CaO后,焚烧条件下二恶英总生成量和总毒性分别降低了63.4%和66.2%,热解条件下分别降低了43.4%和36.7%,气化条件下分别降低48.6%和37.7%,主要是对气相产物和油相产物中二恶英生成的控制;添加煅烧白云石和Ni/CaO对多组分垃圾热解气化条件下二恶英生成抑制效果优于CaO;主要是因为钙基添加剂能够有效吸收反应过程的HCl气体,并促进苯环断裂,减少二恶英前驱物生成,促进H₂生成,从而有效地降低二恶英的生成。通过炉内钙基添加剂和垃圾热解气化技术,能有效降低二恶英的生成量88.1%。在实验成果的基础上,利用量子化学计算分析还原性气氛对二恶英高温降解的反应机理和路径;结果表明2,3,7,8-T₄CDD分子中C-O键和C-Cl键比C-H键更容易断裂;通过H₂对2,3,7,8-T₄CDD高温降解反应的过渡态和能垒分析发现,H₂攻击2,3,7,8-T₄CDD的C-Cl键和C-O键的四种反应路径的吉布斯自由能变化均为负值,且进攻C-Cl键比攻击C-O键的反应活化能更低,而H₂攻击C-O键一般会破坏至少两个C-O键,其中形成两个单苯环产物比形成联苯醚类产物的反应更容易进行。为了反映垃圾管理系统随时间变化情况,采用生命周期评价方法对杭州市垃圾综合管理系统2007-2016年期间的环境影响变化进行动态分析,通过动态评价反映各个时期垃圾管理策略对环境的影响。结果表明,由于垃圾焚烧技术的环境表现优于填埋发电,生活垃圾管理系统的环境表现随着垃圾焚烧处置占比的升高而提高;实施垃圾分类能提高垃圾焚烧技术的环境表现;因此,在2010年时处理1吨城市生活垃圾的环境表现最优。厨余垃圾厌氧消化技术较好的环境表现,但目前处理量占比较小;提高垃圾分类收集效率以及扩大厌氧消化规模能有效优化现有的生活垃圾管理系统的环境表现,为未来决策者制定策略提供参考。为了实现可持续性方面全面评价,创建一种基于全生命周期思想的3E+S模型。该模型包含全生命周期环境影响评价、能源消耗评价、经济性评价和社会性评价,并通过多目标决策分析方法,采用改进的权重计算方法结合层次分析法和熵权法对各类指标权重进行赋值,利用优劣解距离法对评价方案进行最终打分排序,并通过对权重的敏感性分析确保结果的合理可靠。该模型在原先的3E模型基础上添加了社会性评价模块,从而反映邻避型环保设施的社会影响;此外,新模型对之前的权重计算方法进行改良,减弱人为因素干扰,避免常见的主观性问题。该3E+S模型被用于4种垃圾处理方案的环境、能耗、经济、社会以及可持续性方面的比较。结果表明,流化床焚烧方案和炉排炉焚烧方案的可持续性表现相差较小,且均明显优于垃圾填埋发电方案和普通填埋方案。3E+S模型在垃圾处理方案中的应用,既说明了该模型的实用性和科学性,又能为不同垃圾处理方案的可持续性表现进行评估,为决策者提供了一种科学且可持续的发展建议。