市政污泥被认为是一种固体废弃物,产生于污水处理的各个阶段,巨大的污水处理量导致了巨大的污泥产量。不加处理的市政污泥将严重危害环境,同时污泥本身也具备利用价值,因此开发一种科学的污泥处理处置方式刻不容缓。相比于传统加热,微波加热更为均匀,耗能低;玉米秸秆氢元素含量高,在污泥热解中加入玉米秸秆可以有效改善热解特性和产品性能。本文利用自行设计微波加热的移动式螺杆反应器展开对市政污泥(SS)以及市政污泥-玉米秸秆(CT)混合物料的热解特性研究,收集并对三相产物进行表征分析,并研究SS-CT共热解的协同效应,主要成果如下:(1)分别开展了 SS热解,SS-CT共热解的实验研究,研究了温度(450-750℃)以及CT添加比例(0%-30wt.%)对产品产率的影响。反应温度的增加使固相产物(PC)产率下降,而气相产物(PG)产率增加,液相产物产率先上升后减少,在550℃时达到最高。添加越多的玉米秸秆,PC的产率越低,且下降的速度越快,当CT添加比例为30wt.%,反应温度为750℃时达到最低,为57.55wt.%,此时PG产率最高,为34.15wt.%。在较低的混合比下,越大的玉米秸秆添加比意味着更多的液相产物,当混合比增加到30wt.%时,液相产物的产率降低,当CT添加质量比为15wt.%,反应温度为550℃时获得了最多的液相产物,其产率为13.85wt.%。(2)随着温度的升高,PC的颜色由棕黑色向黑色变化,其pH呈上升趋势,PC含有的C、H、N、Fe、Ca、P、K、Cl元素含量降低,而Si、Al、Mg元素的含量增加,CT有利于Fe、P的富集,并加速大分子的分解,更多的CT添加量使得PC中的H元素变少,N、Si、Fe、P元素增多。XRD分析表明,PC主要的组成物质包括石英、磷酸钙、块磷铝矿、含N、P、S元素的化合物,长石类、白云石及其分解产物,白云母、及硅酸盐。固相产物中碱土金属的富集和 pH 的增加与Altisite(Na3K6Ti2[Al2Si8026]C13)有关。CT的加入使得白云石向铁白云石转化,并促进了含N化合物的分解。FTIR分析表明,温度的升高和CT的加入促进了胺、烯、含C1有机物等大分子向小分子转化。(3)液相产物的pH值不受热解条件的影响,其含水量在各个条件下都处于很高的水平(>85wt.%)。PO的质量产率随温度的变化规律与液相产物一致,CT的添加量越大,PO的产率越大,在550℃,CT添加比例为30wt.%时达到最高,为1.65wt.%。GC-MS分析表明,PO的主要成分为含N杂环,酚及高不饱和度的烃类化合物。温度将促进含N杂环化合物增加,含氧化合物减少,热解碳是一种良好的微波吸收剂,其含有的0-CH3可以促进酚类化合物的脱羧、脱羰及聚合反应的发生,从而促进芳烃的产生。(4)PG主要包括二氧化碳、一氧化碳、甲烷以及氢气。各个热解温度下,热解气中气体含量的排序为CO2>CO>CH4>H2。CO、CH4、H2的产率均随温度的升高而增加,在玉米秸秆比例为5wt.%和15wt.%时,650℃以下CO2含量随温度升高而增加,但在温度>650℃时下降。秸秆的添加促进CO2和CO的产生,并且在高温下(750℃)极大的提高H2的产量。