污泥是污水处理厂的终端产物,污泥中不仅含有大量的有机物、无机物、有毒物质以及营养物质（氮、磷、钾等）,还含有病原体和致病的微生物等。随着城市化建设的发展以及污泥处置法律法规的日益严格,回收利用污泥中的能源以及营养物质成为污泥处置技术的着重点。磷是人类和各种动植物生命活动必需的营养物质之一。磷资源有限的储量以及磷由陆地向海洋的单线性迁移过程造成了磷资源的匮乏。必须构建磷的持续循环体系,回收利用污泥中的磷,来补偿全球磷资源的衰竭。化学链燃烧技术（CLC）是一种新型的燃烧技术,其通过载氧体在两个反应器之间循环,完成了燃料的燃烧过程。与传统的燃烧技术相比,化学链燃烧实现了能量的梯级利用,具有C02富集以及低NOx排放等优点。采用化学链燃烧处置污泥不仅实现污泥的高效转化,而且有望实现污染物的脱除以及磷资源的回收利用。本文系统研究了化学链燃烧处置污泥过程中污泥的燃烧特性以及氮、磷的迁移转化行为。在1kWth串行流化床反应器上,开展了基于赤铁矿载氧体的污泥化学链燃烧实验,考察了燃料反应器温度、燃料反应器水蒸气浓度等对污泥燃烧特性的影响,并探究了在长期的污泥化学链燃烧过程中赤铁矿载氧体的物化性能。研究表明,在污泥化学链燃烧过程中,污泥颗粒仅在燃料反应器内转化,没有未燃尽的焦炭颗粒随载氧体进入到空气反应器。燃料反应器温度的升高以及燃料反应器水蒸气浓度的增加均能显著提高污泥的燃烧效率以及碳转化率。在长时间的污泥化学链燃烧过程中赤铁矿载氧体的反应活性略微下降,具有良好的抗磨损性能。针对赤铁矿载氧体反应活性较差的问题,采用水泥对赤铁矿载氧体进行改性。结果表明,与纯赤铁矿相比,添加水泥改性后,污泥在低温下的燃烧效率显著提高。但是,采用水泥-赤铁矿为载氧体时,在10小时的的污泥化学链燃烧连续实验过程中,载氧体中存在少部分Fe2O3还原到FeO状态,导致了载氧体表面出现轻微的团聚现象。针对污泥氮含量较高的问题,在串行流化床反应器上,研究了污泥化学链燃烧过程中氮的迁移转化特性。结果表明,化学链燃烧过程中生成的氮氧化物为NO,其排放量显著低于污泥空气焚烧过程中氮氧化物（NO、N02、N20）的总排放量。为深入揭示污泥化学链燃烧过程中氮的迁移转化机理,在小型流化床反应器上,采用水泥-赤铁矿和Cu-Fe载氧体为载氧体,探究了在化学链燃烧过程中污泥的燃料氮迁移转化特性。结果表明,在污泥化学链燃烧过程中,与基于赤铁矿载氧体的污泥化学链燃烧过程相比,采用水泥-赤铁矿为载氧体时,污泥的燃烧效率以及NO的生成率均显著升高;采用Cu-Fe载氧体时,随着氧化铜添加比例的增加,污泥的燃烧效率显著提高,而NO生成率显著下降。磷在热处理过程中的迁移转化特性影响其再利用的途径,考察了在串行流化床反应器上的污泥化学链燃烧过程中磷的迁移转化行为,并分析了污泥飞灰中磷的存在形态以及有效磷的比例。结果表明,在污泥化学链燃烧过程中,磷主要有三个迁移途径:CLC-挥发分磷、CLC-飞灰磷以及CLC-底灰磷。其中,污泥飞灰中磷的含量约占总污泥灰磷含量的60%左右,大部分的污泥灰富集在飞灰中,这有利于磷的回收利用。相比于污泥焚烧灰中有效磷的含量（1.80%）,经过化学链燃烧后,CLC-飞灰中有效磷的含量显著提高,约为3.29～3.52%。底灰中的磷能够显著提高还原阶段Fe203的反应活性以及气体转化率,但是在基于赤铁矿载氧体的化学链燃烧过程中赤铁矿除含有活性成分Fe203和惰性成分A1203外,还含有其他化学组分,磷与赤铁矿中这些化学组分的相互作用,导致了赤铁矿反应活性显著下降。在污泥化学链燃烧过程中,一部分污泥灰不可避免的沉积在载氧体的表面对载氧体活性产生影响,在小型流化床反应器上开展了污泥灰对赤铁矿载氧体反应活性影响的研究,并揭示了污泥灰对赤铁矿活性的影响机理。结果表明,与纯赤铁矿相比,与污泥灰作用过的赤铁矿载氧体表现出较高的反应性能。然而,在长时间的循环反应过程中,污泥灰沉积在赤铁矿载氧体表面,与赤铁矿发生相互作用,降低了赤铁矿的反应活性。虽然污泥灰有大量铁和钙的存在,但由于污泥灰孔隙率和比表面积极低,不利于还原性气体与活性成分Fe2O3的反应。