城市化进程的加快,导致城市污泥量迅速增加,如何安全的处置这些污泥已经成为了城市稳步发展急需解决的问题。通常处理后污泥的高含水率限制了污泥减量化、无害化、稳定化、与资源化利用,而污泥中的有毒重金属成为了污泥资源化利用的安全隐患。已有研究表明,可控湿法氧化聚沉工艺可使含水量超过90%的剩余污泥一次性处理至含水量50%以下,且污泥不返溶,是目前污泥脱水效果最好的污泥技术处理之一。检测结果表明,该工艺还能有效稳定污泥中的重金属离子,但其稳定化机理的探讨鲜见报道。若能探讨重金属稳定化机理,可为该工艺提供理论支持,对指导城市污泥安全资源化利用具有重要的意义。本文通过对污泥进行湿法氧化聚沉工艺处理,在调研了污泥中的重金属(Zn、Cu、Pb、Cd)的多种存在形态和转化基础上,对重金属的稳定性作出了评估,研究了胞外聚合物结合臭氧吸附重金属离子的热力学,并进行了红外表征,结合湿法氧化聚沉工艺破膜前后污泥的电镜扫描表征,探讨了重金属稳定化的几种可能机理。主要工作如下：(1)考察了污泥中重金属(Zn、Cu、Pb、Cd)的总量、形态,并对其进行了酸浸出试验研究和稳定化评估。结果表明,该城市污水处理厂污泥中重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)元素总量低于污泥农用标准(GB4284-1984)中最大酸性农用标准值限值,但是超过了城镇污水处理厂污泥农用泥质标准(CJ/T309-2009)中A级污泥的最大允许值,只符合B级污泥泥质要求,仅限施用于油料、果树、饲料、纤维等作物。经湿法氧化聚沉法处理后,污泥中四种重金属的不稳定态在均向稳定态发生了转变,稳定态都有明显增加。四种重金属的浸出量都较低,浸出系数小,生物可利用性平均降幅达到了67.7%。说明湿法氧化聚沉工艺对该城市污泥中的重金属Cu、Zn、Pb和Cd有较好的稳定化效果。(2)利用EPS结合03对Zn2+、Cu2+、Pb2+和Cd2+进行了模拟吸附研究,考察了氧化时间、pH、EPS投加量、臭氧投加量对胞外聚合物吸附重金属的影响。结果表明,胞外聚合物结合臭氧吸附重金属离子经历了快速吸附、慢速吸附、吸附平衡的三个过程；吸附pH值应控制在6.5左右,吸附Zn2+、Cu2+、Pb2+的最佳EPS投加量与其基准溶液的质量比为18：1,吸附Cd2+为20：1；在最佳臭氧投加量0.004g03·g-1SS条件下,EPS对Zn2+、Cu2+、Pb2+、Cd2+的吸附效果比臭氧投加量高了22.1%以上,说明利用臭氧破解胞外聚合物有利于其对重金属离子的吸附。可用Langmuir方程描述四种重金属离子的热力学吸附过程。(3)对EPS吸附重金属离子前后进行了红外表征,湿法氧化聚沉工艺破膜前后污泥的进行了电镜扫描表征。结果表明,EPS吸附重金属离子Zn2+、Cu2+Pb2+、Cd2+主要贡献官能团均为氨基、羟基、羧基、酰胺基团和C-O-C基团;湿法氧化聚沉工艺破坏了污泥菌胶团有机质膜和胞外聚合物结构。(4)在上述研究基础上,对湿法氧化聚沉工艺使重金属的稳定化机理进行了探讨。得出了几种可能的稳定化机理：a、因污泥菌胶团有机质膜和胞外聚合物结构被破坏,产生了更多新的键合活性基团；b、增加了EPS比表面积的大小和参与反应的官能团数量,产生了更多的金属吸附位点；c、使重金属离子原来的颗粒表面吸附和胞外吸附转为胞内活性吸附、活性基团吸附；d、氧化诱导剂作用下产生的-OH,使低价的重金属离子转变为具有更强的络合能力和成键能力的高价态,同时高价态可与羟基形成羟基络合物(MOHn+)等。