《Journal of Environmental Management》：Co-pelletization of refuse-derived fuel and sewage sludge for synergistic combustion and in-situ chlorine retention
编辑推荐：
•联合制粒提高了 RDF 的密度和抗压强度。•污泥促进了协同燃烧并降低了活化能。•钙-磷-氯矿物和铝硅酸盐在底渣中固定了氯。•联合燃烧减少了氯的释放并降低了腐蚀风险。引言社会经济的快速发展导致市政固体废弃物（MSW）和污水污泥（SS）的产量持续增长，在废弃物处置、资源回收和环
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联合制粒提高了 RDF 的密度和抗压强度。
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污泥促进了协同燃烧并降低了活化能。
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钙-磷-氯矿物和铝硅酸盐在底渣中固定了氯。
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联合燃烧减少了氯的释放并降低了腐蚀风险。
引言
社会经济的快速发展导致市政固体废弃物（MSW）和污水污泥（SS）的产量持续增长，在废弃物处置、资源回收和环境管理方面形成了同步挑战（Zhang et al., 2025a, 2026）。由于焚烧技术具有显著的减容效果和高效的能量回收能力，已成为市政固体废弃物处理的主要技术，导致焚烧设施数量持续增长（Ding et al., 2023）。然而，设施过早扩建以及垃圾分类后进料来源减少，使许多焚烧厂面临燃料短缺和产能闲置的问题（Lin et al., 2025）。与此同时，由于污泥含水量高且成分复杂，热处置仍面临挑战。将污泥掺入 RDF 代表了一种"废弃物利用废弃物"策略，既能提升燃料性能，又能促进污泥管理。
RDF 是从市政固体废弃物中分离出的可燃组分，通常含有纸张、塑料、纺织品、木材及其他可燃材料（García et al., 2021; Rezaei et al., 2020）。为了实现高效联合焚烧，采用联合制粒而非直接混合。该方法不仅保证了物料在储存、运输和进料过程中的均匀性，还促进了燃烧过程中的交联反应，为协同反应提供了结构基础（Mian et al., 2019）。例如（Jiang et al., 2024），将污泥与锯末、秸秆等生物质混合制粒，发现在适当含水量（10-15%）条件下，污泥中的蛋白质和多糖可作为天然粘结剂，显著增强颗粒硬度（Xiao et al., 2015）。进一步通过中试规模燃烧试验证明，污泥-锯末联合颗粒的锅炉热效率超过 75%，同时烟气排放远低于法规限值（Kijo-Kleczkowska et al., 2016）。研究表明，污泥与煤和柳枝（Salix viminalis）在球形颗粒中联合燃烧，通过快速挥发分析出强化了燃烧过程（Mian et al., 2020）。进一步揭示，制粒抑制了失重过程中的脱氧、聚合和芳构化反应，产生更具反应活性的焦炭，从而降低了后续焦炭燃烧阶段的活化能。另有研究表明，污泥中固有的碱金属和碱土金属进一步放大了协同效应，降低了联合燃烧过程中的活化能势垒（Shi et al., 2022; Wang et al., 2025）。因此，RDF 与污泥的联合制粒和联合燃烧展现出显著的协同增效潜力。然而，这些发现大多源自简化的二元体系，通常涉及污泥与单一组分。实际上，RDF 是由纤维素、聚烯烃、木质纤维素和纤维组成的高度异质多组分混合物。然而，实际 RDF 中这些多组分的燃烧行为及潜在的复杂协同相互作用尚缺乏系统研究。
此外，RDF 中较高的氯含量仍是环境保护和工程应用面临的关键挑战。在高温燃烧过程中，氯的挥发可导致余热回收系统发生严重的高温腐蚀和结渣，降低锅炉热效率，并促进高毒性 PCDD/F 的生成（Biganzoli et al., 2015; Chen et al., 2019; Liu et al., 2022）。在固体废弃物热处理过程中多污染物控制的背景下（Cheng et al., 2026; Yurten et al., 2026），现有研究大多集中在添加钙、镁（Dal Pozzo et al., 2020; Wey et al., 2006）或铝（Zhao et al., 2022）等碱性吸附剂来固定氯，或掺入含磷化合物以抑制 PCDD/F 生成（Chen et al., 2023; Lu et al., 2021）。因此，市政污水污泥中丰富的无机矿物（如 Al、Fe 和 P）可能有助于氯的固定，但相关研究仍然匮乏。
为填补这一知识空白并推进多源固体废弃物的清洁利用，本研究设定了三个目标：（I）不同污泥掺比下 S-RDF 颗粒的物理力学性能；（II）联合燃烧动力学及协同相互作用；以及（III）污泥掺比和温度梯度对氯在气相和固相产物之间的转移及相分布的影响。
章节摘要
原材料
本研究使用的市政固体废弃物（MSW）和污水污泥（SS）样品采集于湖南省长沙市。从收集的 MSW 中分离出可燃组分，包括纸张、塑料、木材和竹材、纺织品等，用于制备垃圾衍生燃料（RDF）。污泥样品来源于市政污水处理厂的污泥脱水单元。
颗粒制备及物理性质测试
在颗粒制备阶段，预处理后的纸张、塑料、木材/竹材和纺织品首先……
颗粒物理质量
图 1 展示了污泥掺比对成型市政固体废弃物-污泥复合燃料（S-RDF）颗粒物理性能的影响。如图 1a 所示，颗粒密度随储存时间的增加而降低，所有配方在脱模后前 30 分钟内均出现显著下降。以纯 RDF 颗粒为例，密度从初始值 1.06 g/cm3 降至 1.02 g/cm3，占总密度损失的 30.77%。这……
研究的局限性
本研究存在以下局限性应予承认：（I）虽然样品源自中国长沙的实际垃圾分类，且与文献报道的成分范围一致，但简化配方在不同地区和季节的定量推广性仍有待进一步探索。（II）鉴于焚烧灰渣成分复杂且异质性高，本研究中的 XRD 分析主要用于定性物相鉴定。物相定量分析……
结论
RDF 与污泥的联合制粒有效提升了颗粒质量、燃烧性能和氯的保留率。污泥来源的胞外聚合物增强了颗粒强度，而早期挥发分析出与催化矿物组分的协同作用促进了协同燃烧并降低了反应能垒。更重要的是，富磷和富铝相通过双重机制促进了氯的稳定化：通过形成……
CRediT 作者贡献声明
吴书俊：撰写 – 初稿、方法学、数据整理、概念设计。翟云波：撰写 – 审稿与编辑、监督、项目管理、资金获取。孙多：撰写 – 审稿与编辑、形式分析。何洪奎：撰写 – 审稿与编辑、数据整理。胡健：撰写 – 审稿与编辑、验证、数据整理。侯畅澜：验证、数据整理。张琪：验证、数据整理。赵敬超：验证、数据整理。李海波：撰写 –
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的可能影响本论文所报告工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了天津渤海环保工程有限公司项目（项目编号：2025-2496）、中国亳州市科技项目（bzzd2025017）以及中国湖南省自然科学基金（2024JJ8253）的资助。
吴书俊|翟云波|孙多|何洪奎|胡健|侯畅澜|张琪|赵敬超|李海波
