对于目前剩余污泥的处理和处置问题,污泥预处理和厌氧消化过程能够较好的实现污泥的减量化和资源化。然而,污泥中还富含大量的磷,如果不进行回收,对周边水环境存在引起富营养化的潜在风险和磷资源的严重浪费。本论文基于污泥处理过程中的磷回收问题,首先研究了不同的预处理对不同来源污泥中磷释放和转化的影响。随后研究了预处理对厌氧消化过程中污泥磷的释放与转化的影响。基于厌氧消化系统,对蓝铁石结晶反应过程进行热力学和动力学的研究,为优化蓝铁石结晶回收磷的技术提供理论依据。通过测定污泥中磷、氮和COD的浓度结合三维荧光分析,分析了污泥磷释放与有机物以及氮等特征参数的关系,结合SMT(Standards,Measurements and Testing)磷分级和31P-NMR(31p-核磁共振)分析探讨了预处理和厌氧消化对污泥中的磷释放和形态转化原理。结果表明:与超声、热水解、臭氧等预处理技术相比,酸碱处理对污泥中磷的释放效果最佳,处理后污泥上清液总磷分别可达171-321 mg/L和143-295 mg/L。预处理对磷释放的作用机理与有机物和含氮化合物释放的作用机理不同。通过对比厌氧消化前后的磷形态,发现虽然污泥预处理无法促进厌氧消化过程中磷的有效释放,但有利于使污泥中的有机磷磷转化为无机正磷酸盐,正磷酸盐含量从74%上升到92-97%。以污泥厌氧消化系统为背景,使用水环境化学反应平衡软件(Visual MINTEQ)模拟CO32-和S2-对蓝铁石结晶的影响,测定了 25-55℃下的溶度积常数(Ksp)和亚稳态区域。在单纯溶液体系中进行蓝铁石结晶反应,并对蓝铁石结晶的动力学进行研究,分析了 pH和晶种对蓝铁石结晶过程的影响。结果表明,蓝铁石沉淀结晶适宜的pH范围为4-10,CO32-和较低浓度下的S2-(<0.5mmol/L)对蓝铁石沉淀结晶反应几乎不产生影响。蓝铁石沉淀的pKsp(溶度积常数)为39.8-40.7(25-55℃),温度对蓝铁石沉淀生成影响较小,蓝铁石结晶亚稳态区的SI(过饱和度)值为0-11。pH7条件有利于蓝铁石的成核与生长。加入晶种可以提高pH7条件下蓝铁石晶体的生长反应速率。