橡胶催化热解/焚烧时重金属排放与RDF热处理技术的生命周期多目标评价

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城市生活垃圾(MSW)热处理过程中重金属的排放是一个严重的环境问题,需要掌握重金属在热处理过程中的迁移特性。垃圾衍生燃料(RDF)热转化利用技术是未来垃圾综合处理发展的方向,目前仍需从资源、环境、经济角度探讨RDF热处理方案的适用性和可行性。本文主要研究内容如下:(1)利用管式炉平台研究了橡胶在添加和不添加分子筛(MS)时热解、燃烧过程中九种重金属(As,Cd,Co,Cr,Cu,Ni,Pb,Zn和Ti)的挥发特性,建立了各重金属挥发率随温度、MS添加量变化的拟合公式,并对重金属排放进行了生物风险评估。研究表明,大多数情况下,热处理残留物中的重金属含量会随着炉温的升高而降低。添加MS,在热解条件下可以显著抑制As的挥发并促进Ni和Co的挥发,而在燃烧下可以明显抑制Pb、Zn的挥发并促进Cu的挥发。对比分析发现,热解过程中的Cd、Cr、Ni、Zn和Ti的挥发率明显高于燃烧过程,而As和Cu的热解挥发率低于燃烧过程。Co和Cd具有最高的单项潜在生态风险,而Cu和Cr具有最低的单项潜在生态风险。在大多数情况下,添加MS会增加热解下的潜在生态风险,并降低燃烧下的潜在生态风险。燃烧过程的综合生态风险低于热解过程。(2)对分别由矿化垃圾和新鲜MSW制得的两种垃圾衍生燃料(LRDF和MRDF)的热处理方案进行了生命周期多目标评价。热处理方案包括LRDF直接焚烧(I-LRDF),LRDF气化(G-LRDF),水泥窑协同处理LRDF(C-LRDF),MRDF直接焚烧(I-MRDF)和水泥窑协同处置MRDF(C-MRDF)。评价结果显示:RDF热利用技术带来的经济效益为17.29?35.77$/ton。其中,I-LRDF对生态系统质量和人类健康的影响最大,但经济收益最高;而I-MRDF对环境的影响最小。利用AHP-TOPSIS进行多目标决策分析发现,从政府、企业、居民和“相等”权重的角度综合来看,I-MRDF具有最佳的综合性能。对于以上五种方案,热处理效率是影响系统经济效益的最关键因素。
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