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污水污泥是污水处理的产物。污泥中含有很多细菌,可发酵释放恶臭气体,对坏境造成污染,并影响人体健康。同时,污泥中具有大量重金属,若不妥善处理,将造成地表水污染及土地污染,进而污染水产品或农作物。本文针对污泥减量化、无害化、资源化处置需求,以运行费用低、推广价值高为导向,利用现有城市生活垃圾资源化热力利用优势,提出以污泥为低质燃料,在垃圾焚烧炉中掺混处置发电的技术思路。基于此,本文针对我国生活垃圾焚烧厂主要炉型——垃圾炉排焚烧炉,研究了污泥与垃圾掺混焚烧特性以及污染物排放特性,并研究了垃圾与污泥掺混燃烧过程重金属的挥发特性以及重金属在底渣、烟道灰中的化学形态与生态风险,并制备了Ca、Mg基添加剂,实现炉内协同脱除HCl与重金属。在此基础上,以某垃圾焚烧厂为研究对象,对其污泥与垃圾掺烧进行了经济性分析。本文主要研究内容如下:（1）利用热重分析和红外光谱联用技术研究了城市生活垃圾和污泥混合掺烧的燃烧特性及其污染物的排放特性,并研究了钙基吸附剂对其混燃特性与污染物排放特性的影响。结果表明:垃圾和污泥共燃烧过程存在正相互作用,促进燃烧。当污泥掺烧的质量分数从0%增加到10%时,燃烧特性指数从1.71×10-6 min-2℃-3升高至1.73×10-6 min-2℃-3。活化能随着污泥比例的增加而降低。垃圾和污泥的主要反应阶段的活化能分别为321.12 KJ/mol和63.15 KJ/mol。混合燃烧过程中HCl和NO的排放相对各自燃烧排放的线性和有所减少。CaCO3、CaO、Ca（OH）2及天然石灰石在第一阶段减少了HCl和NO的排放,并降低了燃烧活化能,但在第二阶段增加了活化能。（2）研究了不同污泥掺烧比例、不同温度、不同O2浓度气氛下垃圾和污泥共燃过程中重金属的挥发特性,并研究了钙基吸附剂的性能。建立拟合公式,对重金属挥发进行预测,并对气态重金属进行风险评价。结果表明,随着共混物中垃圾质量分数和温度的升高,重金属的挥发效率提高。高温条件下,各重金属的挥发效率随着O2浓度的增加而降低,而低温条件下,Cu、Pb和Zn的挥发效率则随着O2浓度的增加而增加。CaO、Ca（OH）2和CaCO3降低了As、Cr、Cu、Ni和Zn的挥发,而提高了Pb的挥发。钙基吸附剂对As、Cr、Cu、Ni、Zn的挥发效率分别由70.06%、39.91%、75.52%、44.08%、40.10%下降到54.24%、33.73%、39.98%、20.56%、32.06%,而Pb的挥发效率则由47.23%上升到100%。这是由于固体Pb SO4可在钙基吸附剂存在的情况下但有钙基吸附剂存在时,与CaCl2反应转化为气态产物Pb Cl2。（3）对城市生活垃圾与污泥共燃过程中底渣中重金属的化学形态和环境风险进行评价,并给出了底渣环境指标与燃烧条件的拟合公式。结果表明:与污泥共燃时,底渣中Cr、Cu、Zn的弱酸提取态比例降低,而可还原态和残渣态比例增加。对于As,随着污泥掺混比例的增加,As的弱酸提取态比例增加,而可氧化态比例迅速下降。与污泥共燃时,燃烧底渣中的As对土壤的污染程度和As的生态风险增加,而Cr、Cu和Zn的污染程度降低。（4）收集污泥掺烧前后垃圾焚烧发电厂水平烟道灰斗中的灰样,采用X射线荧光光谱、扫描电镜和电感耦合等离子体光谱表征了污泥掺烧对不同受热表面灰样重金属分布的影响。给出了水平烟道灰中各形态重金属含量与烟气温度、污泥掺量的拟合关系。结果表明:所有水平烟灰的潜在生态风险指数均大于600,生态风险较高。加入污泥共燃后,各灰分样品中重金属含量均有所增加。在重金属化学形态方面,污泥的掺烧增加了重金属的弱酸提取态、可还原态和可氧化态的含量,降低了重金属残渣态的含量。污泥共燃使得水平烟道灰对环境的污染和潜在的生态风险增加。（5）通过煅烧法制备了三种添加剂Ca2SiO4、Mg2SiO4、MgCaSiO4,研究了该3种添加剂以及常规添加剂CaO、MgO等5种添加剂吸附重金属以及氯的效果。结果表明:Ca基吸附剂对重金属以及氯的吸附效果均优于Mg基吸附剂,制备的硅酸盐添加剂对重金属以及氯的吸附效果也均优于常规CaO、MgO。添加剂的吸附作用包括物理吸附与化学吸附。温度是影响吸附效果的主要因素之一。综合物理吸附与化学吸附的效果,添加剂对重金属的吸附存在最佳温度,最佳温度多为500℃。添加剂对重金属的吸附具有选择性,根据目标去除对象的不同,可选取不同添加剂。综合去除Cd、Cu、Pb应选择Ca2SiO4;去除Cu或Pb可选择Ca2SiO4或MgCaSiO4;主要去除Cd应选择Ca2SiO4。综合重金属与HCl的吸附效果,Ca2SiO4是被研究的5种吸附剂中,协同脱除效果最佳的吸附剂,其最佳吸附温度为500℃左右。（6）对垃圾焚烧发电厂进行了污泥混合燃烧的热力计算,进而对比四种常见的污泥干燥方案的经济性:烟气干燥、蒸汽干燥、垃圾焚烧发电厂的电加热干燥和污水处理厂的原地电加热干燥,并对不同方案进行了敏感性分析。进行污泥掺烧运行参数的优化,探讨提高经济效益的途径。结果表明:当入炉污泥含水率为30%～40%,绝干污泥掺烧比例为2%～3%时,与没有掺烧污泥的情况相比,锅炉效率降低了0.56%～1.12%,发电量在蒸汽干燥方案中约降低了0.2568～0.3767 MW,在其他方案中约降低0.0037～0.0094 MW。烟气干燥的净现值超过2000万元,而垃圾焚烧发电厂的电加热干燥方案不能收回初期投资。在不同方案中,烟气干燥的敏感度系数最小,表明该方案的风险最小。绝干污泥掺烧比例和污泥处理单位补贴是烟气方案净现值的敏感因素,其敏感系数分别为1.123～1.171以及1.232。综合而言,本文研究为污泥与垃圾掺混焚烧应用提供了其燃烧特性规律及二次污染物炉内协同控制添加剂的制备方式。