污泥是城市污水处理过程中最大的副产品,预计2020年中国将产生约6000万吨的污泥(80%含水率计),被认为是中国重要的环境问题之一。目前,传统的处置方法包括填埋、农业应用、焚烧和热解。由于可用场地的快速消耗和高昂的环境成本,使得填埋变得无法接受。至于污泥应用在农业中,可能会产生重金属在土壤、植物和动物体内积累等诸多问题。而近年来将污泥制备成生物炭成为一种有效的污泥处理方式,可以实现无害化、减量化、资源化的效果,为污泥的处理及资源化利用提供了新的思路。然而,目前污泥单独制备成生物炭时,由于营养物质溶出率较高和吸附性能较差等问题限制了其实际应用。本文从提高污泥基生物炭吸附性能的角度出发,以污泥为原料,利用高温热解和水热碳化两种方式制备污泥基生物炭,通过添加一系列农作物秸秆和矿石材料对其进行改性,研究添加不同改性材料对污泥基生物炭性质以及对营养元素和重金属吸附性能的影响。主要结论如下:(1)添加改性材料可以使污泥基生物炭芳香化程度加深,且水热污泥基生物炭具有更多的含氧官能团。改性材料的添加同时可以降低污泥基生物炭中重金属的含量。此外污泥与改性材料共热解有助于提高污泥基生物炭的热稳定性。(2)添加改性材料可以提高部分污泥基生物炭对于水体中营养元素的吸附能力。将污泥基生物炭添加到土壤中,可以降低硝酸根、铵根和磷酸根淋滤流失量,且添加改性材料可以进一步提高污泥基生物炭对于土壤中营养元素的缓释效果,与原污泥基生物炭相比,添加5%石墨粉的污泥基生物炭降低了硝酸根淋滤量的51.17%。因此添加改性材料有助于提高污泥基生物炭对于营养元素的固持能力。(3)添加改性材料可以提高污泥基生物炭对于重金属的吸附能力。与未改性的污泥基生物炭(HC)相比,添加改性材料的污泥基生物炭(HC-M、HC-K、HC-I)在吸附平衡时,对Pb(Ⅱ)的吸附量分别提高了45.73%、43.21%和42.18%。且通过对比两种方法制备的污泥基生物炭,发现水热污泥基生物炭对重金属吸附需要更长的时间才能到达平衡状态,且水热污泥基生物炭对于相同摩尔浓度Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附量均有所提高,分别提高了86.39%和10.57%,但是对于相同摩尔浓度Cr(Ⅵ)的吸附量却降低了24.57%。