填埋是我国现阶段脱水污泥的主要处置方式,每年近百万吨的污泥被填置于全国各地的污泥库中,占用了填埋场大量的库容,制约土地利用;众多的污泥库存在引发堆体滑坡、恶臭扩散、渗滤液渗漏等环境灾害,亟需处理。填埋污泥的原位排水固结处理,不仅能够提高填埋库容的利用率,同时消除安全隐患,因此寻求一种高效的污泥原位排水固结减量处理技术成为解决当下难题的关键。本研究在课题组提出的“化学调理联合真空预压”方法的基础上,针对该方法存在的处置周期过长、排水板周边堵塞、调理污泥排水固结机理不完善等问题,进一步提出了采用“热、化学调理联合真空预压”对填埋污泥进行减量处置的方法。本文通过单元体试验、模型试验、数值模拟及工艺设计等方式系统研究了填埋市政污泥在化学调理作用下排水效果,温度对污泥渗透系数的影响,调理污泥在热-真空预压作用下的排水与强度增长特性及数值耦合分析,在采用预制加热型排水板的基础上提出了热-真空预压现场施工工艺。本文的主要研究内容与研究成果如下:(1)不同化学调理剂组合作用下的污泥真空抽滤试验结果表明:组合化学调理的效果显著优于单一调理剂,添加“10%氯化铁+10%氧化钙”及“0.5%壳聚糖+10%氯化铁”的两种组合调理效果最好,可使得污泥含水率下降一半。(2)通过设计真空抽滤柱体试验探究不同化学调理组合对真空抽滤中低渗透层形成的控制效果。试验结果表明:采用氯化铁调理可提高污泥的渗透性,在此基础上添加其它调理剂,污泥低渗透层的形成得以延缓。采用氯化铁、氧化钙和粉煤灰组合化学调理剂的污泥整体排水效果最好,低渗透层控制效果最佳。(3)为研究温度对污泥渗透系数的影响,针对不同地区的污泥分别开展了温控变水头渗透试验与温控GDS三轴渗透试验。试验结果表明:升温能显著提高污泥的渗透系数,当温度由20℃升至70℃时,污泥渗透系数提升25～60倍不等;温度对污泥渗透性的改善存在回滞效应,当温度从70℃下降到20℃时,污泥的渗透系数为初始值的7倍,表明升温造成了污泥有机质和结合水含量的降低、粘度降低等组成和结构的变化;温控GDS三轴渗透试验中固结压力对污泥渗透性的影响不显著。(4)提出了“热、化学调理联合真空预压”污泥处理方法,为验证其效果,设计了模型试验。试验结果表明:该方法相比未调理未加热的处置方式,试验周期缩短一半以上,经过33天的真空预压,污泥减量42%,含水量从480%下降至120%～370%,十字板强度提高至5～22kPa。试验中同一深度处的孔压测试值相近,表明加热型排水板的使用使得排水径向通道渗透性改善。(5)建立了调理污泥热-真空预压模型试验的多场耦合分析模型。热-流-应力耦合分析结果表明模拟温度传递与实测温度传递规律相近,模拟沉降大于实际沉降150mm,模拟孔压远大于实际孔压,原因是污泥土体本构模型及参数选取与实际情况存在差异。(6)改进了通电型与通热水型加热排水板,提出和优化了调理污泥的现场热真空预压施工工艺。通电型加热排水板适用于小场地、处理周期短、经济性要求不高的情况,通热水型加热排水板适用于大场地、处理周期长、安全性和经济性要求高的情况;热-真空预压施工工艺包含排水板插设、排水管路与通热水管路的连接、密封系统的铺设及真空荷载与热水连通的现场测试。