随着城市化进程的加快和污水处理率的提高，激增的污泥所带来的环境污染已经成为制约城市发展的重要因素。污泥处理方式多种多样，但会带来严重的二次污染，均没有得到广泛利用。水泥窑协同处置污泥技术的提出为无害化处置污泥提供了新的思路，具有其它技术不具有的优势，有望解决二次污染问题，其中的关键就是实现湿污泥的低温干化。本课题充分利用水泥窑尾系统装备和条件，以雾化干化的方式，实现污泥的低温干化，为水泥窑协同处置污泥技术的开发提供基础。本文研究了污泥雾化过程，分析了不同操作参数对雾化效果的影响；从污泥组成与结构分析出发，研究了污泥干化过程及气体释放情况；在半工业试验系统上，开展了半工业试验。具体研究成果如下：采用高速摄影法，记录了污泥的雾化过程，揭示了雾化的实质。雾化过程实际就是污泥絮状体不断被撕裂变小的过程。在此过程中，污泥被层层剪切，呈丝状分裂，絮体结构被破坏，同时无机颗粒从污泥中分离出来。分析了操作参数对污泥雾化效果的影响。随着雾化气流速度的增大，雾化角增大，雾化效果良好。雾化气流速度为177.4m/s，雾化压力为0.646MPa时，雾化角不再随气流速度增大而增大，此时污泥分散程度最好。污泥干化研究结果表明，自由水占污泥总水量的77.5%，毛细水占16.7%。干化过程中，随着水分的蒸发，污泥体积不断收缩，在光学显微镜下观察污泥开裂过程，发现当泥层厚度为0.4mm时，污泥呈龟裂型，泥层变薄，开裂趋向于均匀分裂。污泥热重分析表明，干污泥升温过程中，在273.75℃³33.76℃的温度区间时，气体释放速率最大；污泥升温过程中释放的气体主要有C_O2、H2_O、NH₃、VFA及链状烷烃，其中VFA在333.76℃以前已释放完全，链状烷烃释放量在333.76℃达到最大。半工业试验表明，在200℃温度下，雾化后的污泥瞬间即可干燥完成；干化后污泥形态主要是颗粒状和片状；干化后含水率为38.7%的污泥，在与水泥生料混合后，可以通过螺旋输送机实现输送；通过热平衡计算，入增湿塔热烟气温度为260℃、烟气量为180000Nm³/h时，可以干化含水率为84.5%污泥为252t/d。本文研究结果为水泥窑系统处置污泥技术的工业化应用提供了基础数据。