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近年来,随着我国城镇化的发展以及对环境质量要求的不断提高,我国污水处理量急剧增加,作为污水处理主要副产物之一的污泥,其产量也迅速上升。传统的污泥填埋或水泥窑协同处理等方式已逐渐不能满足需求,因此如何高效处置污水污泥成为研究热点。水热炭化（HTC）技术具有不受原料含水率限制、将湿废弃物转化为可资源化利用材料的优点,因此,HTC被认为是一种极具潜力的污泥处理方式。然而,现有研究表明,我国污水污泥的灰分含量较高,限制了HTC处理产物的资源化利用潜力。因此,本研究提出将污水污泥与低灰分含量的生物质废弃物进行共水热炭化（Co-HTC）处理,并研究处理后产物的理化性质,以期为污泥问题的解决提供科学依据。本研究主要研究内容及结论包括以下几个方面:（1）共水热产物理化性质分析。以污水污泥为原料,以湿地植物、玉米秸秆、蔬菜废弃物为添加物,在220℃下Co-HTC处理2 h。通过测定固、液、气三相产物的产率,研究其分配特征;通过对三相产物理化性质表征,分析产物的基本性质。研究发现原料干物质经Co-HTC处理后,产物主要分布在固相（40～64%）和液相（25～45%）中,仅有少部分转移到气相中（8～14%）。水热炭性质:扫描电镜图表明随着添加物比例的增加,水热炭表面逐渐出现较为清晰的炭微球和孔隙。相比于试验原料,水热炭中碳元素含量增加,水热处理可以促进碳元素的富集。炭化液性质:p H值和电导率值分别为4.00～7.40和1.15～4.70 ms/cm,添加物的存在可以降低炭化液的p H值和电导率值。COD、总氮、氨氮、硝态氮和总磷的范围分别为26375～53096、843.5～1725.9、308.0～540.6、18.6～328.5和9.5～47.5 mg/L。气相产物性质:产物均检测到了一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氢气和氮气,其中二氧化碳含量最高（59.6～73.4%）。此外,硫化氢含量也较高（1020～2321 ppm）。（2）水热炭燃料化与肥料化利用潜力研究。通过水热炭的燃烧性能和燃烧行为分析,从理论上阐述水热炭燃料化利用的可行性,并与国家标准《商品煤质量发电煤粉锅炉用煤》（GB/T 7562-2018）中的指标进行对比,从应用层面上分析水热炭燃料化利用潜力。为评估水热炭肥料化利用前景,参考《绿化用有机基质》（GB/T33891-2017）标准中的技术、安全指标进行评估。对于燃料利用潜力:理论分析表明水热炭的热值范围为8.0～22.3 MJ/kg;与所有原料相比,水热炭的H/C和O/C原子比显著降低,且着火温度更高,这表明水热炭用作燃料的品质提升。应用分析表明水热炭的挥发分含量满足发电煤粉锅炉用褐煤的要求（污泥单独HTC处理衍生水热炭除外）;水热炭灰分含量较高,几乎均未达到国家标准要求;磷、氯和汞含量均超出了国家标准限值,砷含量在国家标准范围内。对于肥料利用潜力:水热炭的p H值（5.16～6.36）、电导率值（1.53～3.00 ms/cm,蔬菜废弃物单独HTC处理除外）总养分（6.32～23.36%）、水解性氮（≤3000 mg/kg,污泥单独HTC处理除外）、速效钾（1316～3953 mg/kg）、发芽指数（92～148%）、可溶性钠（147～925 mg/L,蔬菜废弃物单独HTC处理除外）、有机质（42.70～78.07%,污泥单独HTC处理除外）和大部分组次的重金属含量满足标准中的技术、安全指标要求。但有效磷含量较高（325～3202 mg/kg）,基本上不满足指标要求,但未来可考虑将水热炭制成补磷有机肥。87%的水热炭可溶性氯含量超出标准。由此可见,水热炭具有用作燃料和肥料的潜力,但部分指标或部分组次的指标超标,在水热炭实际应用前须采取措施进行调控。（3）炭化液用作补充碳源的可行性研究。通过理论分析和反硝化模拟试验测定,研究炭化液用作污水处理厂补充碳源的可行性。理论分析表明将炭化液与污水处理厂的缺氧池污水混合后,池内COD、总氮、总磷浓度可分别提高12.9～26.1、1.0～2.2、2.0～10.1%。同时,污泥单独HTC后,将炭化液投加至缺氧池（原C/N比为2.6）中,池中污水的C/N比为3.0,提升程度为16.8%;假设污水污泥:添加物=1:1时,炭化液投加后,池中污水的C/N比为3.6～3.7,提升程度达36.6～43.1%。反硝化模拟试验表明炭化液的投加对硝态氮去除有正向促进作用,添加了炭化液的试验组硝态氮去除率均＞93%（空白组71%）。因此炭化液具有用作低碳氮比废水补充碳源的潜力,且添加物的存在提升了这一潜力。（4）共水热处理能量衡算。通过计算Co-HTC处理污泥过程中的输入能量与输出能量,并将两者进行对比,分析该过程的能量平衡,评估能量转化效率。结果发现,污泥单独HTC处理时,结余能量为700.9 KJ（2 kg反应原料）,其余Co-HTC处理后的能量结余为1210.9～1919.5 KJ（2 kg,不考虑添加物单独HTC处理组次）。由此可见,Co-HTC处理有利于能量的回收利用,添加物可以显著提升回收的能量值。