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随着污泥产量的增加和世界能源的短缺,清洁高效热解处理技术在城市污泥处理领域得到广泛的应用。城市污泥热解处理是在一定温度条件下对污泥进行分解,实现快速、显著的减容,并对污泥中的有机成分加以能量化利用。本文将微波能引入污泥高温热解,分别考察了添加活性炭、三氧化二铁、碳化硅和微波热解残留固体作为微波能吸收物质进行污泥的微波高温热解升温过程。通过浸出因素实验和模拟浸出实验,对比传统高温热解条件下重金属的固定效果。分析了污泥热解前后重金属形态和含量的变化,探索微波高温热解下的重金属的固定机理。掺杂条件下污泥的升温结果表明,添加四种微波能吸收物质都能实现微波场中污泥800℃以上的高温热解;不同浸出方法的研究表明,TCLP是考察微波热解和传统热解固体残留物中重金属浸出的有效方法;微波及传统热解重金属固定效能的对比分析表明,在不同浸取液、液固比、pH以及动态浸出条件下,城市污泥微波高温热解残留固体中Cd、Pb、Zn和Cu的浸出浓度均低于传统高温热解残留固体;污泥微波高温热解前后重金属的含量和形态分析结果表明,重金属都富集在固体残留物中,且重金属形态发生了显著改变,可交换态含量降低10%50%,残渣态和铁锰氧化物结合态含量明显升高;微波能吸收物质对不同种类重金属固定有效性的研究表明,四种微波能吸收物质对重金属有效固定效果顺序为:Fe2O3>AC>Ru>SiC;相同反应条件下,微波对不同种类重金属固定的有效性研究表明,微波高温热解对重金属的有效固定效果顺序为:Pb>Zn>Cu>Cd。本研究通过固体残留物表面元素分析和电镜扫描结果,分析了重金属的固定化机制。研究表明:泥微波热解过程中,固体残留物经历了玻璃化过程,其表面富集了大量的Si、Al元素,并在固体残留物中形成了光滑致密的微颗粒;污泥经微波高温热解后,固体残留物碱性明显增强,添加活性炭、回用物质、碳化硅和三氧化二铁进行微波热解得到的固体残留物pH分别为11.05、10.94、10.89和8.58。分析认为:重金属形态的改变、固体残留物玻璃化状态以及呈现出的强碱性是导致微波高温热解过程中重金属固定的主要影响因素。本课题研究了城市污泥微波高温热解下的重金属固定化效能与机制,对城市污泥微波高温热解技术的应用提供了理论和技术支持,具有重要意义。