【摘 要】
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厌氧发酵正逐渐成为当前厨余垃圾处理技术的首选方法,但是厨余沼渣的处理问题亟待解决。厨余沼渣与城市生活垃圾混合燃烧可以利用现有垃圾焚烧厂实现沼渣的资源化和无害化处理,其混合燃烧过程特性研究具有重要的理论和现实意义。通过热重同步分析仪,本文研究了厨余沼渣与城市生活垃圾在不同混合比例与升温速率下的燃烧特性。结果显示城市生活垃圾的燃烧特征指数相比厨余沼渣更高,并且对升温速率的变化更为敏感;当城市生活垃圾的
【基金项目】
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广州科学研究计划重点项目“污泥与垃圾掺混焚烧特性研究及其二次污染物炉内协同控制关键技术研发与应用”（No:201804020082）；
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厌氧发酵正逐渐成为当前厨余垃圾处理技术的首选方法,但是厨余沼渣的处理问题亟待解决。厨余沼渣与城市生活垃圾混合燃烧可以利用现有垃圾焚烧厂实现沼渣的资源化和无害化处理,其混合燃烧过程特性研究具有重要的理论和现实意义。通过热重同步分析仪,本文研究了厨余沼渣与城市生活垃圾在不同混合比例与升温速率下的燃烧特性。结果显示城市生活垃圾的燃烧特征指数相比厨余沼渣更高,并且对升温速率的变化更为敏感;当城市生活垃圾的比例大于50%且温度大于500°C时,厨余沼渣与城市生活垃圾之间呈现促进作用;城市生活垃圾的混合比例为10%时表观活化能平均值最低,为135.5 k J/mol;基于拟合回归与响应优化的方法得到了最优响应所对应的温度为540.4°C,升温速率为40 K/min,厨余沼渣掺混比为5%。通过傅立叶变换红外光谱仪与电感耦合等离子体发射光谱仪,本文研究了不同比例下混合燃烧的典型气体产物排放特性和燃烧过程中重金属的分布特性。结果发现厨余沼渣比例大于70%时会对CO2和CO的排放产生抑制作用;厨余沼渣比例为70%时对NO、HCN和HCl的生成抑制作用达到最大;厨余沼渣和城市生活垃圾中含量最高的重金属分别为Pb和Cr;混合城市生活垃圾燃烧后灰渣中各种重金属的单项潜在生态风险因子均下降;当厨余沼渣的混合比例低于10%时,混合燃烧灰渣总体潜在生态风险因子将为低风险水平。通过XRF、XRD、SEM、灰熔融特征温度测量、热力学平衡计算,本文分析了厨余沼渣与城市生活垃圾混合燃烧对灰熔融特性的影响。结果发现厨余沼渣灰渣的主要矿物为磷酸盐和硅酸盐;城市生活垃圾的灰分则主要由氧化物与氯化盐构成;热力学平衡模拟结果表明厨余沼渣灰渣中磷酸钙和霞石发生低温共溶反应会导致固相组分含量迅速下降;城市生活垃圾灰渣在熔融过程中会产生难溶矿物Ca4Si2O8-Ca3P2O8,导致灰熔融温度上升;随着城市生活垃圾占比增大,变形温度不断增大,软化温度、半球温度、流动温度先减小后增大;随着厨余沼渣比例增加,结渣趋势加重;当厨余沼渣的混合比例高于10%时,厨余沼渣与城市生活垃圾混合燃烧呈中等结渣倾向。
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