城市污水厂污泥成分复杂,通常污泥具有：含有机物多,性质不稳定,易腐化发臭；重金属、有毒有害污染物的含量高,污水处理过程中许多有害物质富集到污泥中；含水率高,不易脱水；含较多植物营养素,有肥效,含病原菌及寄生虫卵等特性。由于污水厂污泥产量很大,若任意堆放不进行有效处理处置将对环境和人类以及动物健康造成较大的危害。污泥焚烧是最“彻底”的污泥处理方式,在欧洲、美国、日本等发达国家应用较多,它以处理速度快,减量化程度高,能源再利用等突出特点而著称。污泥焚烧处置的特点概括为可以实现无害化、减量化、资源化。本文对污泥干化和焚烧过程进行特性研究,并根据实验室研究设计了干化炉和焚烧炉装置。在本论文的研究中,我们首先对污泥的理化性质进行研究。包括污泥热重分析、元素分析、工业分析、热值和重金属元素分析。不同含水率污泥的着火温度均在250℃左右,污泥剧烈燃烧温度、燃尽温度和燃烧温度区间与污泥的初始含水率关系不大。这是因为在温度达到污泥燃烧温度(约250℃)之前,不同含水率的污泥的外部水分已经挥发完全。挥发分的含量较高,C元素含量较高,易燃烧有机物含量高,低位热值较高,焚烧性能良好。污泥在800℃的燃烧温度下重金属元素的挥发能力大小表现为Hg>Cr>Ni>Mn>Zn>Cu。为了实现湿污泥的回转式污泥高效干化过程,本论文对湿污泥在回转式污泥干化炉内的干化过程进行了实验研究,研究了干化温度、污泥颗粒粒径以及干污泥返混比例对干化特性的影响,在温度一定时,尽量分散污泥、减小污泥颗粒粒径是提高干化速率的最有效方法。通过干污泥返混能够减少污泥干化时间,特别是当干污泥返混率在30%以上时,污泥干化速率变化较大,对工程应用有较大意义。用实验数据结合理论分析,拟合得到湿污泥在回转式污泥干化炉中干化的数学模型Growth/Sigmoidal函数数学模型,为回转式污泥干化工艺设计提供依据,设计出了日处理污泥量20t的回转式污泥干化炉。根据实验室研究设计了污泥回转干化炉,本设计处理量为日处理20t初始含水率为87.1%的污泥,污泥停留时间30min,干化后含水率控制在40%-50%。该设计装置主要包括以下几部分：螺旋喂料机部分；螺旋输送烟气烘干部分；出料部分。设计了鼓泡流化床,本设计处理量为日处理20t初始含水率为87.1%的污泥,进入污泥流化床焚烧炉的污泥含水率为40%～50%。该设计装置主要包括以下几部分：一次进配料入口和燃烧器；污泥进口和沙子进口；焚烧炉筒体部分,主要有流化段,燃烧段,扩张段。