生物干化是在好氧发酵基础上发展而来的一种经济、节能、环保的新型减量化技术,结合我国目前的经济实力和发展现状,生物干化技术将越来越引起关注。本文在全面综述当前国内外污泥处理处置技术的基础上,针对目前好氧堆肥的缺点提出了封闭仓式动态生物干化工艺。采用理论分析、数值模拟、中试试验和工程应用相结合的方法,研究了不同回流比的条件下表征性因子与控制性因子的变化规律,提出最佳的工艺参数。运用动力学和传质传热理论分析污泥生物干化过程中的内在机理和基本特性。将研究成果应用到工程中进行检验,指导工程的设计和运行控制。完成的主要研究工作和成果总结如下：1.本研究根据物料衡算、结构形式、通风系统、搅拌系统的设计,搭建了专用的封闭式污泥生物干化试验反应器,基于中试试验装置,研究了不同回流比对堆体温度、含水率、堆体密重、C/N、热值、比热容等表征性因子的变化规律及差异。研究表明初始含水率在60%左右,C/N约为20：1,回流比为40%是一种经济实用的初始运行条件,经过13d的生物干化后污泥含水率可从61.3%下降至38.7%。2.通过试验研究翻堆频次和通风量两个控制性因子对生物干化的影响,研究表明翻堆频次的增加对整个过程中的堆体温度影响较小,翻堆前初始温度越高回温时间越短,高温期和降温期的翻堆后回温速率分别是升温期的平均速率的6.31～12.13倍和2.84～3.72倍。1d翻堆一次可最大去除含水率为0.56%,去除水分的作用较为显著。通风量过大或过小均对堆温和含水率具有明显的影响。在封闭条件下,翻堆频次为1d翻堆一次,升温期、高温期和降温期的通风量为0.1、0.2和0.25 m3·min-1·m-3为最佳控制参数。3.运用一级动力学模型对动态生物干化过程的有机质降解进行了模拟,综合考虑了温度、翻堆、含水率、氧体积分数及自由空域对降解系数的影响,探索性将翻堆作用转化为温度校正因子对有机质降解模型进行了修正,同时发现在动态发酵过程中由于翻堆作用,自由空域的校正因子系数可忽略,从而得出新型的适合污泥动态生物干化的有机质降解模型。经与试验值进行验证,平均相对偏差为0.15%,模拟得出升温期、高温期和降温期分别占总有机物降解量的3.23%、85.38%、11.39%,高温期是有机质降解的重要阶段。4.基于水分质量平衡原理,建立由有机物产水量、通风除水量和翻堆除水量三部分组成的动态生物干化的水分质量平衡模型。拟合得出整个污泥生物干化过程中,通风除水量与翻堆除水量分别占总除水量的86.99%和13.01%。通风除水量约为翻堆除水量3.14-8.26倍,说明通风除水作用更为显著。5.考虑参数梯度对生物干化过程的动态影响,运用有限体积法推导出体积平均控制方程组,以工程条件为研究对象,建立了能够描述温度、水分和压力随时间和空间变化的生物干化数学模型,并以不同通风方式对水分浓度的影响进行了数值模拟,模拟得出采用通风20min、停20min的间歇通风方式对水分去除效果最佳,而结合工程应用可采用通风2h、停2h为宜。6.根据研究结果提出工程应用的主要设计参数,在冬夏季环境下,对工程的堆温、含水率、容重等因子的变化规律进行了试验,取得良好的工程验证效果,并对示范工程的特点及成套设备进行了总结与说明。介绍了示范工程的工艺特点和关键设备的应用情况,为封闭仓生物干化工程的机械化、集成化应用提供参考。