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近年来污水处理厂产生的污泥量一直在稳步增加，而污泥处理占污水处理厂总运营成本的50%以上。因此，制定可持续的污泥处理策略势在必行，目前，从污泥中回收有用的物质和能源的提取已经得到了大量的关注。其中，干化焚烧因能很大程度上减少污泥体积同时对有毒有机化合物和病原体进行破坏，回收所包含的热值，己经逐步成为污泥处理的主要研究方向之一。而通过添加Fenton/CaO调理剂可以保证污泥燃烧的稳定性以及污染物的减排。
本文首先采用四种不同Fenton/CaO调理剂用量（没有添加任何调理剂，Fe2+/H2O2/Ca2+=30/30/70mg/g污泥干基，Fe2+/H2O2/Ca2+=50/30/100mg/g污泥干基和Fe2+/H2O2/Ca2+=70/30/120mg/g污泥干基）对市政污泥进行调理，分别记为S0、S1、S2和S3。分别测定了四种污泥和稻壳（RH）的基本性质，结果表明：与S0相比，调理污泥的挥发分和固定碳较低，灰分较高；由于调理过程加入了硫酸和硫酸盐，调理污泥中的S含量增加，C、H、N的含量低于S0。SEM分析发现稻壳具有多孔结构，而原污泥具有致密的表面，没有多孔结构。与原污泥相比，经过Fenton/CaO调理的污泥其颗粒会变得更为细碎。XRD分析发现不管是稻壳还是污泥S0、S1、S2及S3，其中大多由二氧化硅构成，稻壳中含有C4H7AlO5、C22H24KNO6S等含有C、H和O元素的化合物，而污泥大多为CaSi2O5、Ca2Al2SiO7类化合物。
然后，通过万能试验机研究了Fenton/CaO调理的市政污泥与稻壳的混合成型，分析了稻壳混合比例、Fenton/CaO调理剂用量和压强对成型的影响。结果表明，压强从15MPa增加到35MPa，密度相应增大，膨胀率减小了1.73倍，抗压强度增大了6.94倍，但相应的能耗也会越大。随着稻壳混合比例的增多，密度减小、抗压强度减小了1.39倍。能耗和膨胀率分别增加了1.37倍和3.34倍。随着Fenton/CaO调理剂用量的增加，密度增大，抗压强度增大了1.18倍，但随之膨胀率减小了1.51倍。通过Design Expert分析软件获得最佳成型条件中压强为29MPa。
其次，利用热重分析仪研究了Fenton/CaO调理后市政污泥、稻壳及其共混物的燃烧特性，分析了稻壳混合比例、Fenton/CaO调理剂用量、加热速率对燃烧特性和活化能的影响。结果表明，混合物的着火温度（Ti）和燃尽温度（Tb）随着稻壳混合比例的增加而降低，而综合燃烧特性指数（CCI）则随着稻壳混合比例的增加而增加。相对单纯稻壳燃烧的活化能，混合后平均表观活化能（Em）降低了0.62～0.75倍，这说明Fenton/CaO调理后的市政污泥混合稻壳后存在交互作用，改善了稻壳的燃烧性能。试样的Ti、Tb、可燃性指数（C）和CCI都随着升温速率的升高而升高，说明升温速率的增加有利于试样的燃烧。调理后挥发分的析出更加集中，CCI降至原污泥的0.59～0.88倍。Em大小顺序为：50RH50S0＞50RH50S3＞50RH50S1＞50RH50S2。其中，50RH50S2使活化能相比50RH50S0减低了1.29倍。从燃烧特性和燃烧动力学两方面考虑，50RH50S2可能是被测试Fenton/CaO调理剂用量中调理燃烧的最佳选择。
最后，进行了Fenton/CaO调理的市政污泥与稻壳复合成型燃料燃烧后污染物SO2及NOX排放特性的研究，分析了稻壳混合比例、Fenton/CaO调理剂用量、温度对其排放特性的影响。结果表明，随着复合成型燃料中稻壳混合比例的增加，燃烧过程SO2和NOX的排放量呈下降的趋势。当炉温逐步提升时，燃烧过程中产生的SO2和NOX总排放量也在相应提升。与50RH50S0相比，经过调理污泥与稻壳复合成型燃料SO2总产生量降低了1.66-3.22倍，NOX总产生量降低了1.17-1.29倍。且SO2和NOX总产生量顺序都为：50RH50S0＞50RH50S1＞50RH50S3＞50RH50S2。通过Design Expert分析软件获得燃烧最佳条件为：稻壳混合比例A=50%，Fenton/CaO调理剂用量B=180mg/g，温度C=800℃，预测最小SO2排放浓度为0.851mg/g，最小NOX排放浓度为0.983mg/g。SEM分析发现稻壳含量越多，熔融颗粒越多，且颗粒变大，无空隙结构；1000℃时，50RH50S2部分灰渣表面发生熔融现象；不同Fenton/CaO调理剂用量都使其灰渣表面致密且粗糙。
本文首先采用四种不同Fenton/CaO调理剂用量（没有添加任何调理剂，Fe2+/H2O2/Ca2+=30/30/70mg/g污泥干基，Fe2+/H2O2/Ca2+=50/30/100mg/g污泥干基和Fe2+/H2O2/Ca2+=70/30/120mg/g污泥干基）对市政污泥进行调理，分别记为S0、S1、S2和S3。分别测定了四种污泥和稻壳（RH）的基本性质，结果表明：与S0相比，调理污泥的挥发分和固定碳较低，灰分较高；由于调理过程加入了硫酸和硫酸盐，调理污泥中的S含量增加，C、H、N的含量低于S0。SEM分析发现稻壳具有多孔结构，而原污泥具有致密的表面，没有多孔结构。与原污泥相比，经过Fenton/CaO调理的污泥其颗粒会变得更为细碎。XRD分析发现不管是稻壳还是污泥S0、S1、S2及S3，其中大多由二氧化硅构成，稻壳中含有C4H7AlO5、C22H24KNO6S等含有C、H和O元素的化合物，而污泥大多为CaSi2O5、Ca2Al2SiO7类化合物。
然后，通过万能试验机研究了Fenton/CaO调理的市政污泥与稻壳的混合成型，分析了稻壳混合比例、Fenton/CaO调理剂用量和压强对成型的影响。结果表明，压强从15MPa增加到35MPa，密度相应增大，膨胀率减小了1.73倍，抗压强度增大了6.94倍，但相应的能耗也会越大。随着稻壳混合比例的增多，密度减小、抗压强度减小了1.39倍。能耗和膨胀率分别增加了1.37倍和3.34倍。随着Fenton/CaO调理剂用量的增加，密度增大，抗压强度增大了1.18倍，但随之膨胀率减小了1.51倍。通过Design Expert分析软件获得最佳成型条件中压强为29MPa。
其次，利用热重分析仪研究了Fenton/CaO调理后市政污泥、稻壳及其共混物的燃烧特性，分析了稻壳混合比例、Fenton/CaO调理剂用量、加热速率对燃烧特性和活化能的影响。结果表明，混合物的着火温度（Ti）和燃尽温度（Tb）随着稻壳混合比例的增加而降低，而综合燃烧特性指数（CCI）则随着稻壳混合比例的增加而增加。相对单纯稻壳燃烧的活化能，混合后平均表观活化能（Em）降低了0.62～0.75倍，这说明Fenton/CaO调理后的市政污泥混合稻壳后存在交互作用，改善了稻壳的燃烧性能。试样的Ti、Tb、可燃性指数（C）和CCI都随着升温速率的升高而升高，说明升温速率的增加有利于试样的燃烧。调理后挥发分的析出更加集中，CCI降至原污泥的0.59～0.88倍。Em大小顺序为：50RH50S0＞50RH50S3＞50RH50S1＞50RH50S2。其中，50RH50S2使活化能相比50RH50S0减低了1.29倍。从燃烧特性和燃烧动力学两方面考虑，50RH50S2可能是被测试Fenton/CaO调理剂用量中调理燃烧的最佳选择。
最后，进行了Fenton/CaO调理的市政污泥与稻壳复合成型燃料燃烧后污染物SO2及NOX排放特性的研究，分析了稻壳混合比例、Fenton/CaO调理剂用量、温度对其排放特性的影响。结果表明，随着复合成型燃料中稻壳混合比例的增加，燃烧过程SO2和NOX的排放量呈下降的趋势。当炉温逐步提升时，燃烧过程中产生的SO2和NOX总排放量也在相应提升。与50RH50S0相比，经过调理污泥与稻壳复合成型燃料SO2总产生量降低了1.66-3.22倍，NOX总产生量降低了1.17-1.29倍。且SO2和NOX总产生量顺序都为：50RH50S0＞50RH50S1＞50RH50S3＞50RH50S2。通过Design Expert分析软件获得燃烧最佳条件为：稻壳混合比例A=50%，Fenton/CaO调理剂用量B=180mg/g，温度C=800℃，预测最小SO2排放浓度为0.851mg/g，最小NOX排放浓度为0.983mg/g。SEM分析发现稻壳含量越多，熔融颗粒越多，且颗粒变大，无空隙结构；1000℃时，50RH50S2部分灰渣表面发生熔融现象；不同Fenton/CaO调理剂用量都使其灰渣表面致密且粗糙。