随着我国经济的发展和城市人口的增多,环境污染日益严重,而人们环境保护的意识的加强和对环境质量要求的提高必然是越来越多的废水要处理,污泥是污水处理后的附属品,是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥中的含水率和有机物含量高,有机物部分充满着各种各样的细菌、病菌和寄生物,容易腐烂发臭;污泥中还浓缩了重金属化合物,有毒的有机化合物等,如不妥善处理,会形成严重的二次污染。如何妥善的处置污水处理厂污泥,并将其作为一种新的资源加以有效的利用,已成为环保界深为关注的重大课题。本文以造纸污泥和市政污泥为研究对象,采用恒温烘箱、热重分析仪对造纸污泥进行干燥和焚烧特性研究,建立了污泥恒温干燥模型,求得燃烧动力学参数;同时研究了市政污泥干燥-焚烧一体化对环境的影响。通过一系列造纸污泥薄层干燥实验,考察了温度对造纸污泥的干燥特性的影响,引入薄层干燥模型对污泥干燥动力过程进行模拟,结果表明,干燥的温度越高,污泥干燥的速率就越快,当干燥温度从80℃上升到160℃时,相对应的最大干燥速率从0.008g/(g·min)上升到0.030g(g·min);Modified page模型最合适的描述了薄层造纸污泥在烘箱中的干燥过程,应用Fick扩散模型,薄层造纸污泥在干燥温度为80～160℃时,有效扩散系数为2.2×10-10～3.96×10-10m2/s。通过Arrhenius方程建立温度和有效扩散系数之间的关系,得出水分扩散的活化能为9.435kJ/mol。利用热分析技术对造纸污泥燃烧特性进行研究,探讨氧气浓度的变化对污泥燃烧特性的影响,最后对污泥富氧燃烧的动力学模型及动力学参数进行了研究。结果表明,通过热重曲线能观察到造纸污泥热解燃烧时有两个明显的失重过程,第一阶段,最大失重率出现在在320℃到350℃之间,整个阶段约失重50%;第二阶段,最大失重率出现在780℃到795℃之间,整个阶段约失重30%。造纸污泥热解燃烧能被分为三个过程,第一个过程主要为水分蒸发阶段,第二个过程主要为挥发分析出和燃烧阶段,第三个过程主要为固定碳燃烧阶段。根据非线性动力学模型所求得的动力学参数,发现各个阶段的活化能和反应级数是不一样的,当氧气浓度从20v%增加到80v%时,第一阶段的活化能由64.75 kJ/mol下降到42.17 kJ/mol,此时反应级数的值在0.11至0.32之间;第二阶段的活化能由52.30 kJ/mol增加到123.16 kJ/mol,此时反应级数的值在0.60至1.23之间。利用热分析技术对污泥与微藻及其混合物燃烧特性进行研究,探讨不同气氛对污泥与微藻及其混合物特性的影响,最后对污泥与微藻及其混合物燃烧动力学模型及参数进行了研究。结果表明,造纸污泥和微藻燃烧的失重过程都有两个明显的失重峰,在O2/N2气氛下,造纸污泥最大的失重速率出现在790.1℃,微藻的最大失重速率出现在280.1℃;而在O2/CO2气氛下,造纸污泥的最大失重速率出现在340.3℃,微藻的最大的失重速率出现在280.3℃;不管是在O2/N2气氛下还是在O2/CO2气氛下,造纸污泥与微藻的混合特性兼顾了造纸污泥和微藻的燃烧特性,造纸污泥中掺混微藻使最大失重速率得到提高,使挥发分析出及燃烧阶段更加激烈;污泥中掺混微藻后消弱了固定碳燃烧对应的第二个失重峰;不管是在O2/N2气氛下还是在O2/CO2气氛下,微藻的可燃指数和综合燃烧指数都要比造纸污泥大,在造纸污泥与微藻的混合物中,当造纸污泥与微藻质量比为1:9时,可燃指数和综合燃烧指数都是最大,可燃性和燃烧性能在混合物中都是最好的。但是造纸污泥和微藻及混合物在O2/CO2气氛下可燃性指数和综合燃烧指数相比在O2/N2气氛下均有减小。通过计算污泥半干化-焚烧过程中物料平衡和热量平衡,同时对排放物进行分析,从而评价市政污泥处理对生态环境的影响,研究的结果表明:每处理100 t湿污泥,需要掺烧4.89t无烟煤,在焚烧的过程中,在没有净化工艺的前提下,SO2和HCl的排放都超过排放的标准,当采用净化工艺时,烟气中的SO2和HCl都能达到排放标准,在所有流程中,汞、二噁英、CO和NOX的含量均没有超过法规的限定值;同时产生的飞灰中富集了大量的金属,未经处理不适合排放;炉渣浸出的金属浓度较低,处置和处理对环境的影响不大。