滇池流域上昆明建成并运行的污水处理厂平均年产生污泥量31.67万吨；滇池湖底污泥量估计达8000万～12000万立方,目前实施滇池清淤工程已清除淤泥1000万立方。滇池流域的污泥处理关系到整个滇池治理的成效。污泥的低位发热量约为7～10 MJ/kg,相当一般褐煤的热值水平,具有较高的能源开发和利用价值。滇池流域污水处理厂污泥处置是污水处理厂运行管理的难题之一,同时,滇池底泥的疏浚工程所产生的大部分污泥只是堆放在滇池的岸边,没有进行进一步的处理或处置,这样不仅占用大量土地,而且可能造成对环境的二次污染,本文主要研究采用热解技术将污泥转化为液态、气态和固态物质的过程,探索了固态产物可作为制取吸附剂或者催化剂原料的应用前景,从而实现污泥处理与能源回收的双重效果。针对滇池流域污泥的治理和资源化利用,本文主要开展了以下几个方面的研究：(1)采用TG-DTA同步热分析对滇池底泥热分解特性进行研究。研究结果显示,滇池底泥的燃烧热解过程大概可以分为四个温度阶段。通过对TG曲线的动力学计算,可以看出,第一阶段(室温-230℃)是结晶水的去除阶段,其中的第二阶段(230℃-420℃)属于一级反应,反应活化能为22.7 kJ/mol,而其中的第三阶段(420℃-530℃)则属于二级反应,反应活化能为15.4kJ/mol。(2)采用固定床反应器研究了滇池底泥的热解过程,探索了500-1000℃范围内不同热解温度对热解过程及热解产物特性的影响,研究结果显示：滇池底泥固态热解产物的产率是随着热解终温的升高而逐渐降低的,并且其降低速率随热解温度的升高而逐渐减小,这是因为滇池底泥中的挥发分的去除温度主要集中在500～700℃之间。与此同时,随着滇池底泥热解终温的逐渐升高,热解液态产物的产率呈现先增加后减小的趋势,实验数据表明,当热解温度大于600℃时,滇池底泥热解的液态产物的二次裂解反应逐渐加强,导致液态产物的产率逐渐减少。而滇池底泥热解气态产物的产率随热解终温的升高而逐渐升高。(3)滇池底泥热解固态产物载体催化剂(下文中统一简称“滇池底泥载体催化剂”)的开发及脱硫性能研究：采用滇池底泥进行催化剂载体制备的原材料,滇池底泥通过炭化(同热解过程)和活化两步制备出脱硫催化剂的载体,其中,活化剂选择ZnC12。考察了炭化温度、活化剂含量、活化温度对黄磷尾气中二硫化碳(CS2)催化水解活性的影响。研究表明,炭化条件为600℃下炭化处理60min,活化剂为ZnC12,活化剂和载体的质量比(碱料比)为2：1,活化条件为600℃下活化处理60min,所得催化剂载体的脱硫性能最优。(4)滇池底泥载体催化剂的改性及脱硫性能研究：为了进一步提高滇池底泥载体催化剂的脱硫性能,对其进行了改性处理。研究中考察了负载在滇池底泥载体上的金属氧化物种类、金属氧化物含量百分比、样品焙烧温度、浸渍碱金属的种类、浸渍KOH含量的影响,通过考察以上因素对CS2催化水解效率的影响,确定催化剂的最佳改性条件。研究表明,金属氧化物为Fe203,其质量分数为10%,焙烧温度为500℃(焙烧3小时),浸渍的碱金属为KOH,其质量分数为10%,在上述条件下所得催化剂的脱硫性能最佳。在其最佳制备条件确定的基础上,实验考察了催化水解反应的温度、相对湿度(水含量)、氧气浓度、实验的反应空速、CS2的进口浓度等条件对CS2催化水解效率的影响。实验研究结果表明,随着反应温度和相对湿度的升高,CS2的脱除效率呈先升高再降低的趋势,过高的反应温度和相对湿度使得水解产物H2S更快的生成,不利于催化水解反应的进行。少量O2的引入有利于催化水解活性的提高,而过多的氧含量使得产生的硫酸盐/亚硫酸盐含量过多,导致催化水解活性的降低。随着CS2进口浓度的升高,CS2的催化水解活性逐渐降低。(5)实验对失活滇池底泥载体催化剂的再生实验进行了研究,研究中分别考察了催化剂的再生方式、N2加热吹扫的温度、KOH的添加量以及再生次数等条件对催化剂再生后其活性恢复的影响规律。实验结果显示,水洗-N2加热吹扫-KOH浸渍这种复合的再生方法相比其他方法具有更佳的再生恢复效果。其中,最佳的再生条件为：加热吹扫温度为500℃,吹扫2h,KOH的浸渍含量为13%(质量分数)。研究分析了催化剂再生的过程：首先,失活催化剂通过水洗过程,可以将其表面少量的反应产物(硫酸盐、亚硫酸盐和单质硫)清洗掉,然后,N2加热吹扫过程可以使部分产物(硫酸盐和亚硫酸盐)受热分解生成二氧化硫气体,并脱离出催化剂的表面,使其表面恢复了原有活性组分“Fe203”的形态,最后,浸渍一定量的KOH是为了提供之前水解反应所失去的碱性官能团。与此同时,通过考察再生次数对催化剂活性恢复的影响,发现该再生方法具有良好的稳定性。(6)对滇池底泥载体催化剂催化水解CS2反应动力学进行了计算。研究中采用的动力学等效模型为幂函数模型,结合实验结果使用该模型对CS2催化水解反应本征动力学进行了数据分析和拟合,并最终得到了CS2催化水解反应动力学的方程式：-rA=2.721exp(2.824/(RT))CCS21.000007CH2O-0.00000。通过对失活前后催化剂XPS的表征分析,大致判断了催化剂的失活原因和失活产物,推测CS2的催化水解反应机理。CS2的催化水解过程分为两个步骤：首先是CS2在催化剂表面的催化活性中心位点上被催化水解成中间产物羰基硫(COS),然后COS被进一步水解为H2S和CO2,这一步是整个反应的控制步骤；第二步是水解产物H2S在催化剂表面的氧化活性位点上被氧化为极少的单质硫和大量的亚硫酸盐或硫酸盐,产生的亚硫酸盐或硫酸盐不仅会消耗活性物质的含量,降低催化剂的活性,还会加速催化剂的失活。