污泥处理是我国近年来环境治理的一大难题,国家也愈发重视,并出台相关政策规范污泥处理处置要求。污泥脱水难的问题是制约污泥处理的关键,通过对污泥进行预处理,改变污泥特性,是目前最有效的解决方法之一。本文以马鞍山某污水处理厂污泥为研究对象,基于水热法与高级氧化技术对污泥进行深度脱水。分别研究了两种中性条件下的高级氧化技术:Fe SO₄/Ca（Cl O）₂、Na₂S₂O₈/CuFe₂O₄。研究内容包括水热条件、氧化剂添加量和添加比例对污泥预处理前后脱水性能变化的影响规律,对污泥中不同赋存形态水的变化规律,对污泥胞外聚合物（EPS）降解及组分分布规律。探究污泥脱水性能、水分分布、污泥EPS之间的内在影响机制。水热联合高级氧化预处理实验研究表明,水热法是污泥脱水性能改善的最主要因素,高级氧化技术起辅助作用,水热促进了活性自由基的生成,氧化剂的添加起到硬质点作用,两者之间的协同作用促使污泥脱水性能得到改善。Fe SO₄/Ca（Cl O）₂协同水热预处理方法中,当水热温度为180℃,Fe SO₄/Ca（Cl O）₂摩尔比为1.25,Ca（Cl O）₂添加量为0.04g/g-DS时,污泥过滤性能提高98%左右,脱水速率提升62.02%左右,污泥机械脱水泥饼含水率降低到51.72%。Na₂S₂O₈/CuFe₂O₄协同水热预处理方法中,Na₂S₂O₈/CuFe₂O₄为氧化剂/催化剂。本实验采用制备的磁性复合材料（CuFe₂O₄）对氧化剂（Na₂S₂O₈）进行催化活化,促进活性自由基的生成,CuFe₂O₄回收率达50%左右。当水热温度为150℃,Na₂S₂O₈/CuFe₂O₄质量比为2:1,Na₂S₂O₈添加量为0.08mmol/g-VSS时,污泥过滤性能提高51.43%左右,脱水速率提升58.62%左右,污泥机械脱水泥饼含水率降低到51.57%。实验结果说明,氧化剂的添加可以降低最佳水热反应温度。污泥中水分分布变化规律显示,水热氧化反应后,污泥水分赋存形态发生变化,结合污泥中官能团变化规律,得出结论:污泥预处理后,EPS降解,污泥颗粒中亲水基团（C-O和C=O）含量下降,疏水基团（C-C/C-H）含量增加,阻止了水与污泥之间的结合,污泥中表面水含量降低,可机械脱除的间隙水、自由水含量上升,使污泥中的水分更容易脱除,从而改善了污泥的脱水性能。根据量子化学计算得到,EPS中含氧官能团内反应分子表面反应活性较高,易吸附水分子,形成氢键,是污泥高亲水性和高含水率的原因。根据BDE计算结果并结合键级分析结果,得到水热处理过程中分子中的含氧官能团断键顺序为:葡聚糖、纤维素和多聚-伽马-谷氨酸中羧基上的C—O键>多聚赖氨酸中的C—C键>多聚-伽马-谷氨酸中的C—C键。在实验研究的基础上,结合实际污泥处理工艺,设计了一种水热机械脱水工艺,并对系统中能量平衡进行计算,结果显示水热机械脱水工艺中主要能耗为水热反应所消耗的能量,对比传统热干化工艺发现,脱除同样的水分所需要输入的能量仅为热干化能耗的32.24%。