污泥的主要处置方式有填埋、土地利用和焚烧等,无论采用何种方式,都要先对污泥进行机械脱水处理。然而,城市生活污泥有机物含量高,其固体颗粒呈胶状结构且拥有高度亲水性,易与水分子以不同的形式结合在一起,这使得污泥中部分水分难以脱除。研究者将这部分与固体颗粒间存在键结,活动能力较低,需要机械力或化学反应才能移除的水分定义为结合水,其含量的大小可直接用于衡量污泥机械脱水的难易程度。污泥脱水处理已成为了污泥处置的瓶颈,而热水解预处理技术提供了一种可行的解决途径。其在有效地改善污泥脱水性能的同时,避免了汽化潜热的消耗,只需将污泥加热至反应温度即可,从而实现污泥的低能耗脱水。本文以此为研究背景,选用杭州四堡污水厂污泥作为研究对象,分别对污泥的水分分布特性和热水解试验进行了研究。分别利用热干燥法、抽滤法、压滤法、水活度法、膨胀计法和TG-DTA法对上述样品的结合水含量进行测定。通过分析比较测量数据和应用原理,总结出各种方法的优缺点和适用条件。基于膨胀计法和TG-DTA法对污泥水分能量状态的分析,构建了污泥水分分布特征曲线,并阐明污泥在不同含水率时的机械脱水效果。研究表明：6种方法的结合水测量值差异明显,其中抽滤法测量值最大,水活度法则最小。当污泥含水率大于1.83-2.0 kg water.kg DS-1时,适当提高设备的脱水强度,能够较好地改善脱水效果。在前人研究的基础上,本文对污泥絮体的内部结构及其与水分的结合机制进行了讨论,并最终得出热水解的作用机理,为热水解试验提供理论支持。热水解通过降解絮体中的胞外聚合物,降低絮体对水分的束缚,从而实现污泥脱水效果的改善。热水解试验主要考虑温度、时间和污泥初始含水率等因素对试验结果的影响,分别利用真空抽滤、离心沉淀和板框压滤等脱水方法来检验热水解对污泥脱水性能的改善。在测定热水解前后污泥干基成分的变化以及污泥滤液的COD浓度的同时,本文也对热水解+机械脱水工艺的节能效果进行了分析。结果表明：当热水解温度为190℃时,污泥获得最佳抽滤脱水效果,含水率降至46%。170℃、30 min热水解+1 MPa压滤脱水工艺的能耗比热干化工艺节能约61.4%左右。