随着我国城市污水处理工艺不断改进,污水污泥产量急剧增加。热处置技术因具有能量回收和污泥减容无害化的优点成为污泥处置的优先选择。但热处置过程的持久性有机污染物排放规律尚未明析,成为热处置技术推广的阻碍之一。本文依托国家863计划重点项目(2009AA064704),开展了污泥热解,气化,焚烧过程中的典型持久性有机污染物：二嗯英和多环芳烃的排放特性研究。主要内容包括三部分：污泥微波加热和热解焚烧的基础特性研究,污泥热处置过程中二嗯英和多环芳烃的污染物排放特性研究,和污泥热处置技术方案的设计。(1)在我们的微波热解实验装置下,添加活性炭的10g湿污泥在微波功率800W以上能实现污泥的快速升温和热解。热解气体的可燃组分主要有H2,CO和CH4。活性炭添加比例为17%时足以实现污泥的迅速升温热解。根据污泥热解和焚烧的热重红外分析,污泥热解过程被划分为污泥脱水,挥发分析出和无机物分解三个阶段,而焚烧过程增加一个焚烧阶段。热解过程析出大量CO,CO2,NH3及有机气体,而焚烧过程主要析出C02。水分增加使得污泥失水峰值的温度推迟,但对热解和焚烧的峰值均无影响。干污泥热解中大的粒径失重速率较低,裂解时间较晚。(2)污泥热解三相产物的二嗯英浓度受到蒸馏和脱氯的影响。产物中有毒二嗯英的浓度比原污泥低,但是毒性比原污泥高,二嗯英主要在液相产物中。气体和液相中二嗯英的含量在微波热解中随着功率增大而增大,在电炉热解中于700℃达到峰值。湿污泥的焚烧主要在750℃生成二嗯英,并在800℃大部分分解。污泥电炉和微波热解过程中均产生大量多环芳烃。多环芳烃产率在700℃达到峰值。蒸馏效应对多环芳烃在气和油馏分之间的分布有很大影响。对于干污泥热解,多环芳烃浓度随温度升高先增加后减小,还受到气流量,物料质量,气体停留时间,污泥粒径的影响。采用小型流化床处置干污泥,污泥气化气热值达到15MJ/m3,具有很高的燃料价值。气化过程比焚烧过程排放的二嗯英总产率低一个数量级,而且两种热处置方式的二嗯英产率均比原污泥含量低。基于假单分子反应一阶动力学的假设,采用直接搜索法计算得到干污泥热解过程中多环芳烃的生成活化能在150 kJ/mol左右,分解活化能在200 kJ/mol左右,多环芳烃产率的模拟值和实验值吻合良好。(3)基于上述研究结果,设计了一套连续微波热解污泥热处置系统,可适用于商业应用。根据初步核算,设计系统处理污泥的成本为285.63元/吨湿污泥,产物价值590.68元/吨湿污泥,具有较高的经济价值。