开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）
一、拟研究的问题
污泥产量高，增速明显，有机物含量高，无害化难度大，相关政策严重，传统处理方法均存在二次污染问题。水热氧化技术是利用水在一定温度和压力下所具有的特殊性质，使氧化剂和有机物发生氧化反应，生成CO2、H2O、N2等小分子物质[1]。水热氧化技术可以避免污泥高能耗的脱水环节，具有氧化效率高、反应时间短、容易实现自热、反应空间密闭、不产生NOx、SOx、二噁英、飞灰等二次污染物、固化重金属等优点，在处理污泥这类含水率高、有机物含量高、成分复杂的生物质方面具有光明的应用和发展前景。
本课题拟结合污泥的特点和水热氧化的发展现状及存在问题，开展污泥水热氧化基础研究。主要研究污泥预热阶段水解特性、污泥预热阶段结焦机理和污泥水热氧化反应机理研究。
二、研究方法和技术路线
（1）污泥预热阶段水解特性研究
采用间歇式反应器进行污泥预热阶段的水解特性研究，研究污泥初始含水率（87–93%）、时间（10–80 min）和温度（140–210°C）对污泥水解程度的影响。实验时首先计算加入污泥量，以保证反应器内压力高于该温度下的饱和压力，随后将反应器加入物料后置于油浴反应并计时，达到反应时间时后取出，打开，转移至离心管中，盖上盖子并充分摇匀，取出1 mL左右测定反应产物的TCOD，将剩余反应产物离心（3000 r/min，5 min），将上层清液转移至另一根试管中，将离心后的固体称重，烘干后再称重，就能得到离心后的下层固相含水率。对上次清液进行分析，可以得到清液的TOC、SCOD、NH3–N和TN。从而获得预热初始阶段污泥的固液分离特性和污泥中碳和氮元素的迁移规律。
（2）污泥预热阶段结焦机理研究
采用盐浴反应器实验装置进行污泥预热阶段结焦机理研究。采用反应器获得不同设定温度（300–600 °C）和停留时间（1–60 min）下的反应产物。进一步将产物分为油相、水相、固相、气相和挥发相，定义反应器打开前后的质量差为气相质量，将剩余产物和二氯甲烷清洗液共同混合后离心，分成上中下3层，上层为水相、中间为固相、下层为油相，其中水相直接用滴管取出并烘干，固相和油相过滤进行分离，油相产物通过氮吹仪蒸干，固相产物烘干，定义总的质量损失为挥发相质量，主要来源于水相、固相和油相烘干过程中低沸点物质的质量损失。通过确定各相产物质量计算产物产率，并确定揭示关键过程参数对焦油产率的影响机制。
利用蓝牙温度记录仪和反应器测量反应器内的实时温度，构建不同设定温度下的升温曲线。考虑到污泥反应产物性质复杂，将产物进行集总化，基于实验测定的不同设定温度和停留时间下的产物产率利用Wolfram Mathematica 10.3软件进行反应动力学研究，推断不同相态产物的转换路径。采用元素分析仪进行污泥、油相和固相产物C、H、N、S元素分析，采用差值法计算O元素含量，计算焦油的N/C和O/C原子比，构建Van Krevelen图。通过核磁共振（NMR）、傅里叶变换–红外光谱仪（FT–IR）分析得到油相产物的官能团种类和摩尔分数，采用气质联用仪（GC–MS）确定油相产物的主要有机物组成，通过热重分析仪（TGA）确定油相产物的沸点分布。结合不同相态产物的转换路径、Van Krevelen图和产物详细表征阐明污泥预热阶段的结焦机理。
最后采用盐浴反应器研究添加酸、碱、金属及金属氧化物添加剂（K2CO3、Na2CO3、HCOOH、CH3COOH、MoO3-CoO/gamma;-Al2O3和Ru/C）对结焦抑制的作用，并推断污泥预热阶段的焦油抑制机理。
