城市污水厂污泥产量的显著增长及其带来的环境污染问题日益受到人们的关注。污泥处理的根本出路是资源化利用,而以污泥为原料制备活性炭技术是污泥资源化的重要发展方向之一。Zn Cl2活化法因具有制备温度低、制得活性炭产率高以及药剂价格便宜且可回收利用等优点而成为污泥基活性炭的主要制备方法。Zn Cl2活化法制备污泥基活性炭过程的实质就是经Zn Cl2浸渍的污泥的热解过程。对经Zn Cl2浸渍的污泥的热解特性及反应动力学进行研究不但有利于探究污泥的热解反应机理,还可以揭示Zn Cl2在污泥热解过程中的作用机制,从而为Zn Cl2活化法制备污泥基活性炭技术提供一定的理论基础和指导作用。此外,目前对于Zn Cl2活化法制备污泥基活性炭过程中热解条件的控制及主要影响因素等问题仍存在很大争议。且制得污泥基活性炭在污水处理中的应用仍较为局限,仅应用于对有机污染物如染料、酚类化合物等和无机重金属离子的吸附去除中。基于以上几点,本研究首先采用热重红外联用分析技术(TG-FTIR)以及热重质谱联用分析技术(TG-MS)分析了经Zn Cl2浸渍的污泥的热解失重特性和热解气态产物,并在此基础上研究了浸渍污泥的热解反应动力学。同时通过对比未经Zn Cl2浸渍的污泥与浸渍污泥的热解特性和反应动力学,阐明了Zn Cl2对污泥热解过程的影响机制。结果表明:经Zn Cl2浸渍的污泥的热解过程包含四个阶段,分别为水分脱除及少部分有机挥发分解聚或分解、有机挥发分一次热解、Zn Cl2挥发及一次热解中间产物和未分解有机挥发分热解以及无机矿物质分解和固定碳燃尽。浸渍污泥的热解气态产物主要包括H2、H2O、CO2、CO、CH4以及C2H6、C3H6等轻质烃类化合物、C2H5OH等小分子醇类物质和小分子醛类、酮类、羧酸类有机物。浸渍污泥的第一热解阶段和第三热解阶段符合一级化学反应模型,第二热解阶段符合二级化学反应模型,第四热解阶段符合三级化学反应模型。Zn Cl2对污泥热解过程的影响主要体现在:促进污泥的脱水并减少焦油的形成,促进污泥中有机物质的芳构化以及一次热解产物的二次热解。其次,本研究分析了Zn Cl2活化法制备污泥基活性炭过程中相关因素(热解温度、热解时间、活化剂浓度和浸渍比)对制得活性炭孔隙性能的影响,并采用正交试验法确定了各因素对活性炭孔隙性能的影响程度以及活性炭的最佳制备条件。同时利用比表面积及孔隙度分析仪、傅立叶红外光谱等现代检测分析方法研究了污泥基活性炭的物理化学性质。结果表明:在Zn Cl2活化法制备污泥基活性炭过程中,热解温度对制得活性炭的孔隙性能影响最大,其次是热解时间,再次是活化剂浓度,最后是浸渍比;污泥基活性炭的最佳制备条件为热解温度550℃,热解时间50min,活化剂浓度40wt%,浸渍比2.5;该条件下制得的污泥基活性炭的BET比表面积为397.90m2/g,孔隙结构以中孔为主,活性炭表面含有羟基、胺基、醛基和羧基等官能团,此外污泥经Zn Cl2活化法制备成活性炭后,其中的重金属元素不稳定态含量和比例减少,稳定态含量和比例增加,重金属元素稳定性提高。最后,本研究提出了污泥基活性炭应用的一种新途径,利用污泥基活性炭来延缓膜生物反应器(MBR)中的膜污染。向MBR中投加3g/L的污泥基活性炭,考察了污泥基活性炭对MBR的处理效果、污泥混合液性质、膜表面性质和膜污染的影响,明确了污泥基活性炭延缓MBR中膜污染的效能及机制。结果表明:污泥基活性炭对MBR的处理效果的改善作用不明显,但可以明显改善MBR中污泥混合液性质和膜表面性质,使污泥浓度增加6.90%,污泥颗粒平均粒径增大8.89%,混合液粘度减小13.45%,混合液中EPS和SMP含量分别减少17.83%和13.73%,混合液EPS和SMP中的p/c下降,污泥比阻减小6.26%,膜表面EPS含量减少9.27%,膜表面EPS中的p/c下降,膜表面接触角减小,膜表面泥饼层结构更疏松,从而减缓了膜表面泥饼层的形成和增长并减轻了膜孔内的堵塞。投加污泥基活性炭后污泥混合液性质和膜表面性质的改变导致膜孔阻力Rp和膜表面泥饼层阻力Rc分别减少了22.95%和18.50%,且Rp和Rc的增长速率分别减少22.22%和16.67%,反应器的操作周期由37d延长至46d。