随着污水处理厂建设进程的加快,我国市政污泥规模逐年增加,急需减量化和资源化处理。鉴于目前污泥热处理技术存在的效率低、能耗高的不足,本文以基于微波诱导的市政污泥干化和低温热解技术作为研究内容,并针对污泥处理过程中其它关键技术开展了实验和模拟研究。考察了温度、微波破解对市政污泥干燥特性的影响。研究表明：干燥温度越高,污泥干燥的速率就越快。当干燥温度从70℃上升到160℃时,相对应的最大干燥速率从0.005 g·(g·min)-1变化到0.060 g·(g·min)-1。微波诱导污泥相对原始污泥容易干化。在实验条件下,微波诱导污泥干化时间比普通污泥最大可缩短近30%。微波辐射能够大幅度提高市政污泥的扩散系数,在辐射剂量15w/g,60s、90s、180s条件下,相对原始样提高了228%、295%、388%；在20w/g、60s辐射条件下,污泥的有效扩散系数提高了293%。经Fick定律计算得出同等温度条件下,市政污泥的扩散系数比造纸污泥大3个数量级。利用Arrhenius等式对实验数据计算,市政污泥的平均活化能为37kJ/mol。市政污泥的组分和结构与造纸污泥存在较大差异,在相同热力条件下的干化过程,市政污泥比造纸污泥吸热更多,能耗更高。通过最佳拟合度选择,筛选出WeiBull模型相比其他动力学模型能更好地模拟污泥干燥过程。通过对不同污水处理厂的两种污泥开展TG-DSC实验研究,获得污泥热解的温度—失重数据,利用Coats-Redfern积分法计算得到热分解反应的表观活化能、反应级数及频率因子,其中20K/min升温速率下,热解反应的活化能分别为45 kJ/(mol·k)、41 kJ/(mol·k)。采用Malek寻优法在常用的机理函数中找出最慨然函数,证明污泥热解是以三维扩散反应为主的多级反应。利用低剂量微波的诱导作用,了解其在传统热源热解过程中提高产率和节能效果。通过TG-DSC实验,研究微波辐射对污泥热解特性的影响,与污泥—生物质混合热解特性作对比,并利用Coats-Redfern积分法计算出污泥热分解反应的表观活化能、反应级数及频率因子。实验发现在辐射剂量为10、20、25 w/g辐照剂量和10K/min升温速率的条件下,污泥TG实验的失重率分别提高了4.6%、5.7%和11.6%；热解反应的活化能分别降低了19.2、2.6、12.7kJ/(mol·k),平均降低了24%,反应级数略有变化。10K/min升温速率下,添加5%木屑和麦秆提高污泥热解失重率,具有促进作用。通过污泥固定床热解实验,利用红外分析仪、气相色谱-质谱仪等分析手段,定性地分析微波破解对污泥热解反应的促进作用。污泥与微波破解污泥对比实验发现,不同终温下的三态产物产率的变化表明后者热解难度降低,深度得到加强。GC-MS分析发现,污泥热解生物油中多以单环芳香化合物和含氮芳香化合物为主,而后者的热解生物油成分发生了较大改变,含氮芳香化合物含量增加；以400℃终温为例,胺和酮的含量分别提高了152%和118%。实验还发现微波破解污泥在较低终温下气体产率更高,而最大产率没有提高。FTIR光谱对比分析显示,微波作用使热解残渣中烷烃、烯烃、醇、酮有机物含量降低。通过市政污泥粘度测量实验,得到污泥剪切速率与剪切应力关系数据,并且观察到剪切稀化现象；运用分段拟合方法求解出初始屈服应力和临界剪切速率,从而得到全范围污泥流变曲线。在此基础上,建立污泥管流模型并完成计算,计算结果与参考文献中经验公式和实验结果接近。且可知管径、流速以及流动指数对管道流动的影响显著。入口流速不变的条件下,减小流动管径33%,驱动压力增大了152.1%；管径不变条件下,提高入口流速10倍,驱动压力增大了11倍；保持管径和入口流速条件不变,增大流动指数10倍,驱动压力减少了20.2%。通过Aermod、K-ε和K-ω-sst湍流模型对有害气体扩散污染情况的模拟预测。Aermod结果显示最远厂界以外600米范围浓度超过污水厂排放国家一级标准,但是满足二级标准。对比研究发现,相同污染源排放条件下,采用高斯扩散模型为核心的AERMOD模型计算结果比K-ε模型计算浓度值偏大；K-ω-sst模型与K-ε模型计算结果对比,前者的污染物扩散速度更快。