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水蒸气气化是一种常见的污泥能源化技术,可将污泥中的有机质转化为H2、CO等气体燃料。本课题组前期研究证实,采用Fenton/CaO预调理技术,能够显著提高污泥水蒸气气化产H2量,改善灰渣吸附性能,同时减少NOx、SOx等污染性气体的生成。为进一步考察Fenton/CaO调理对污泥水蒸气气化过程中重金属释放的影响,本论文选择具有较大价态毒性差异的砷元素为代表,研究其迁移转化规律及机理。拟解决的关键科学问题包括:（1）缺乏针对污泥及其衍生产物的砷含量及形态分析方法;（2）Fenton/CaO调理污泥中砷的含量和赋存形态未知,相关规律及机理有待研究;（3）残留调理剂对污泥水蒸气气化过程中砷迁移转化行为的作用机制尚需明晰。针对上述问题,本论文开展了以下研究:建立了适用于不同污泥样品及其衍生产物的砷含量及形态分析方法。采用微波消解（硝酸-氢氟酸-双氧水消解体系）和原子荧光光谱法AFS的方法,可测定不同固态样品中砷的总量。采用磷酸提取结合高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱法HPLC-HG-AFS的方法,可测定不同形态砷的含量。实验结果表明,通过优化分离参数,采用15 mmol/L磷酸氢二铵（NH4）2HPO4（用10%（v/v）乙酸溶液调pH至6.0）的流动相和1.5 mL/min的流速,可使污泥中三价砷As（III）、二甲基砷DMA、一甲基砷MMA、五价砷As（V）等所有砷形态在9.0 min内依次完全分离。在Fenton/CaO复合调理污泥中,砷主要以铁-砷化合物的形式富集。Fenton调理能够氧化污泥中的As（III）,促进部分DMA转化为MMA。Fenton调理残留的Fe（III）水解生成FeO（OH）,其对不同砷形态的吸附能力不同。砷的甲基化程度越高,吸附率越低。残留的CaO调理剂会与氢离子反应,进一步促进FeO（OH）和CaSO4·2H2O的生成。在热干化过程中,升高温度会提高Fe（II）的氧化程度,同时促进As（III）的氧化。当温度为393-453 K时,CaO会抑制MMA向DMA的逆向转化。在气化反应中,残留含铁含钙物质抑制了砷元素以气体形式释放,并改变了砷在固相产物中的赋存形态。Fenton调理和CaO调理均能减少热态反应时砷的释放,在873 K和1073 K下两者之间还存在协同作用,可进一步提高其抑制砷释放的效果。在脱挥发分阶段,DMA和MMA挥发,碳还原了含铁物质中的Fe（III）,同时也促进了As（V）的还原。焦中砷以As（III）居多并以无定形铁/铝氧化物结合态和残渣态的形式存在。残留含钙物质具有吸附作用,提高了固体产物中As（III）和As（V）的含量。水蒸气气化时,硫酸盐促进了As（III）向As（V）的转化,此时灰中超过90%的砷为As（V）。当温度升至1273 K,砷的不稳定性增强,Fenton调理和Fenton/CaO调理污泥的气化灰中砷含量低于检出限。综上所述,采用Fenton/CaO复合调理技术,选择1073 K的污泥水蒸气气化温度,有利于控制砷的释放并提高灰渣中砷的稳定性。