污泥微波热解具有加热速度快、处理效果彻底、能量回收率高等优点,成为广受关注的污泥减量化、资源化及稳定化处理技术。但污泥中高达3.3⁷.7%的氮含量在热解过程中有30⁸0%转化成NH₃和HCN,成为危害副产物,一定程度上限制了污泥微波热解技术的安全应用。本文以污水厂污泥为研究对象,运用X射线光电子能谱检测污泥中的含氮官能团的存在形式;用高效液相色谱法分析测定了污泥中的氨基酸组成和含量,并以此构建污泥含氮模型化合物;通过污泥热解影响因素的筛选以及与模型化合物热解过程中NH₃和HCN产率的比较,验证了模型化合物的合理性;最后利用气质联用分析检测热解中间产物,进而推断污泥热解过程中氮的转化途径。研究结果表明,污泥中的氮少量以硝酸盐或亚硝酸盐态、铵盐态和杂环形式存在,这些氮只占总氮的10%,其它90%都存在于蛋白质中。对蛋白质氨基酸组成的分析发现,污泥中含量较多的氨基酸为谷氨酸、精氨酸、赖氨酸、脯氨酸、苏氨酸、丙氨酸、亮氨酸和甘氨酸等,它们的含量之和占到总氨基酸质量的82%以上,而蛋氨酸和胱氨酸含量最少,都不到1%。再通过与MBR、SBR污泥的对比发现,不同污水来源、不同污水处理方式所产生的污泥的氨基酸组成相差不大。以上述含量最多的八种氨基酸为主体,构建出质量组成比为15:6:6:16:21:6:21:9的含氮模型化合物。对污泥热解NH₃和HCN产生规律影响因素的研究中发现,热解终温、污泥含水率和内在矿物质对NH₃和HCN产率都有较大影响。随着热解终温和污泥含水率的升高,NH₃和HCN的产率也越高。湿泥NH₃产率从300℃时的16.76%上升到1000℃时的30.29%,而干泥和湿泥在800℃时的NH₃产率分别为8.82%和19.4%。污泥脱灰也能使NH₃和HCN产率增加。通过模型化合物与脱水脱矿污泥NH₃和HCN产率的对比发现,大豆蛋白具有更高的相似度,更适合作为含氮模型化合物。根据大豆蛋白的热解中间产物,推断蛋白质热解过程中首先生成胺、亚胺和烷基氰。HCN则是由烷基氰的进一步裂解产生的,NH₃是通过H自由基对胺、亚胺或者氰的氢化而产生的。上述研究揭示了污泥中氮在热解过程中的转化规律与途径,为热解含氮危害气体产生的控制手段研究提供了理论基础。