国内新开发的一些含汞气田中天然气汞含量较高,进而天然气生产过程中产生的气田污泥中汞含量也偏高,且含汞气田存在大量亟需处理的含汞污泥。结合KL气田含汞污泥的特点,在国内率先开展气田含汞污泥处理工艺技术的研究,这对我国含汞气田的可持续发展、环境保护及操作人员安全具有指导作用。国内外常用的含汞污泥处理工艺主要有热处理工艺、固化／稳定化处理工艺、深井回注工艺等。通过调研分析以上几种常用污泥处理工艺的原理、影响因素、工艺特点等,评价了含汞污泥处理工艺的适用性：热处理工艺适用于汞形态复杂的、处理量较大的高含汞、含油污泥；固化／稳定化工艺适合于处理含单质汞较多的低含汞污泥；深井回注工艺适合于处理量较大、拥有适宜处置井的含汞污泥；生物处理工艺目前处于研究阶段,尚未有大规模的应用,适合于处理存在生物可吸收汞的低含汞污泥。为了提出适用于KL气田含汞污泥处理的工艺方案,分析了KL气田含汞污泥的特性,结合污泥特性研究了污泥中汞、汞化合物和烃类的热解反应过程。基于常用污泥处理工艺的分析评价和KL气田污泥特性,提出了KL气田含汞污泥热处理方案,其方案分为预处理、热处理和尾气处理三部分,主体采用热处理工艺,结合絮凝沉降、高效脱水、高效除尘和直接冷却工艺。所提出的含汞污泥热处理方案具有污泥处理彻底化、无害化、高能量利用率、低能量损失、无二噁英产生和汞回收率高等特点,处理后的废渣浸出液中汞浓度应小于0.1mg/L。本文针对提出的KL气田含汞污泥处理的工艺方案,运用Aspen Plus软件研究了热解单元的进料污泥含水率、热解温度、热解压力和催化剂等关键参数对整个处理效果的影响,对含汞污泥热处理过程关键参数的确定提供了一定的依据。结合KL含汞污泥特性及模拟得出的结果,将含汞污泥热处理方案关键参数定为反应温度515℃,热解装置真空度保持在50kPa～85kPa,热解装置进料污泥含水率为70%,以FeCl3为主的氯盐类催化剂添加量为4%,停留时间70min。根据处理量、含水率和含汞量等基础数据,结合含汞污泥实际情况和汞特性,对KL气田含汞污泥处理试验装置进行了设计,提出了KL气田含汞污泥处理工艺方案中关键设备的技术参数,基于提出的技术参数,以高效和节能降耗为前提,完成了热解炉、除尘器、冷却器和脱水机等关键设备的初步选型,并对处理装置进行了投资估算。本论文的研究成果有利于有效控制KL气田污泥汞污染问题,可根据气田实际情况建立含汞污泥热处理方案的现场试验装置,具有一定的工程应用价值。