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随着污水处理能力和处理率的不断提高以及污水处理程度的深化，我国污水处理厂的污泥产生量日益增加。污泥成分复杂，含有毒有害物质，处置不当会造成严重污染，因此如何经济、高效、安全的处置污泥已逐渐成为我国政府管理部门和公众关注的主要环境问题之一。污泥焚烧处置是目前国际上公认的处理污泥最有效、最彻底的方法之一，但污泥焚烧存在较为严重的二次污染问题。由于我国污泥焚烧技术研究起步较晚，在烟气污染控制等方面缺乏相应技术储备。为此，本论文开展城镇污泥焚烧烟气污染控制相关技术研究。 开展了污泥理化特性和适宜处置技术研究。采用元素分析、XPS、XRF等技术手段分析了实验污泥元素、矿物组成，并计算了干污泥热值约为10000kJ/kg;采用地累积指数法和Hakanson潜在生态风险指数法对污泥中重金属污染进行生态风险综合评价，结果表明实验污泥中重金属达到极严重的污染水平，存在主要生态风险的重金属元素有Cd、Hg、Cu、Ni、As;以相关国家标准和行业标准为基础，确定适合实验污泥的最佳处置方式是混烧处置。 开展了污泥燃烧特性和污染物排放特性研究。采用热重、热重-质谱联用分析技术对污泥燃烧特性进行分析，结果表明污泥燃烧过程共存在四个失重峰，其失重主要为挥发分的析出和燃烧，总的失重率为40.27％;采用热重-质谱联用技术对污泥燃烧过程中气体产物进行分析并推导出污泥（有机质）化学组成分子式为C100H286OyN3S·14H2O(y≥0);采用Freeman-Carroll微分法求解污泥燃烧不同阶段的燃烧动力学参数，计算结果表明污泥燃烧总的反应活化能为117.5841kJ/mol，反应级数为4.25级，指前参数(1)gA为8.3315;在上述热分析基础上推导了污泥燃烧反应过程和机理;同时，搭建实验小试平台，对污泥焚烧过程中氯、重金属元素的迁移转化规律和TVOCs生成排放规律进行了研究，并确定了主要影响因素。 开展污泥焚烧烟气多污染物联合控制技术研究。完成了尿素/KMnO4溶液多污染物联合控制正交试验和单因素实验，确定了较佳实验条件为尿素浓度5％-10％，反应温度范围40-60℃，吸收液pH值5-9，高锰酸钾浓度7-10mmol/L，在此条件下SO2、NOx和Hg0去除率分别＞98％、＞50％和＞98％;对反应产物进行分析并推导了尿素/KMnO4溶液多污染物控制的反应机理和化学反应方程式，同时热力学计算结果表明上述反应均可正向进行，且反应进行限度很深。宏观反应动力学研究表明尿素/KMnO4溶液同时脱硫脱硝脱汞反应过程中SO2、Hg0、NO分压的分级数分别为1级、1级、0.8级，宏观反应平均活化能分别为2.48、3.79、4.27kJ/mol。同时，提出并开展了双烟路/双塔湿法烟气多污染物联合控制新工艺初步研究，确定了较佳的运行工艺条件为双塔气体流量比Q1∶Q2=（0.7-1.0）∶1，氧化剂浓度为0.05％-0.1％，氧化吸收液pH为4-10，氧化反应温度为30-60℃，吸收反应温度为30-50℃，在上述条件下新工艺对SO2、NOx、Hg0的去除率可稳定在99％、80％、95％以上，具有高效、稳定等优点。 开展水泥窑协同处置污泥烟气NOx减排工程试验及机理研究。结果表明污泥掺烧率、污泥投加点、氧含量、污泥掺烧形式对水泥窑烟气中NOx减排具有重要影响，当在分解炉再燃烧区投加污泥量达到9t/h时，NOx去除率达到68％，出口NOx排放浓度低于国家和广东省最新排放标准;小试结果证实了污泥在无氧和缺氧环境中会热解产NH3，且实验表明污泥产NH3率随着污泥含水率、掺烧量的增加而增加，随着污泥热解温度的升高，呈现先增大后减小的趋势，实际缺氧条件下当含水率为15％，焚烧温度900℃，氧含量1％时，污泥热解产NH3率达到34.79％，从而证明污泥在水泥分解炉中发生了热解产NH3引发了SNCR脱硝反应，从而降低NOx排放;同时，搭建了20-40kg/h污泥焚烧实验平台开展SNCR脱硝实验研究，以尿素溶液为脱硝还原剂，验证了水泥窑协同处置污泥NOx减排效果并确定了较佳工艺条件;对水泥窑协同处置污泥前后水泥熟料品质及最终排放烟气进行了对比和检测分析，结果表明水泥窑协同处置污泥对水泥品质和大气环境不会造成污染。 开展了污泥焚烧灰渣环境安全评估研究。分析了灰渣中重金属存在形态，开展了灰渣中重金属静态和动态浸出实验，并对灰渣中重金属污染潜在生态风险进行综合评价，结果表明灰渣存在严重的重金属污染潜在生态风险，建议将其用作水泥、陶瓷行业建筑原材料或是进行填埋处置，严禁将其随意抛弃或简单的用作填坑、铺路建材使用。 本论文开展了城镇污泥焚烧烟气污染控制技术研究，预期成果可为国内相关领域研究提供基础实验数据和理论参考。