传统能源日益枯竭导致的全球能源危机以及其燃烧造成的环境污染是人类面临的重大问题。近年来,水热炭化技术被广泛的应用于处理城市污泥并回收固体燃料,而生物质种类、反应温度以及酸碱度被认为是影响水热炭化反应的重要因素。鉴于市政污泥水热炭化处理的研究现状和不足,本课题开展了以下几个方面的研究工作。首先,探究了温度对水热炭化市政污泥的影响。实验设定了五个温度,分别为180℃、210℃、240℃、270℃和300℃。分别考察温度对水热炭化市政污泥制备水热炭的产率、含水率、官能团、形貌特征以及燃烧特性的影响。其次,探讨了酸碱度对水热炭化市政污泥的影响。实验在210℃和270℃设定了两个温度,并在两个温度下设定了 7个pH值。分别考察pH值对水热炭化市政污泥制备水热炭的产率、含水率、官能团、形貌特征以及燃烧特性的影响。再次,探究了污泥和水热炭前后重金属的稳定化程度、重金属赋存形态、环境风险变化。污泥水热炭化固体产物特征实验研究表明:随着温度的升高,污泥在水热炭化过程中制备的水热炭产率下降,灰分增加,含水率降低。其中,最高产率在180℃下获得。水热炭化的最佳温度为270℃。水热炭化温度和酸碱度的改变对水热炭的官能团的种类影响很少。随着温度的升高,OH的伸缩振动峰增强,温度越高,炭化反应越完全。酸性环境下更加有利于生成脂肪类物质。水热炭的着火温度和燃尽温度相对于污泥而言都有所升高,说明水热炭的燃烧更持久。污泥水热炭重金属行为及特征研究表明:重金属Pb和Zn经过水热炭化后稳定率均低于100%。重金属Cd、Ni和Cu的稳定化率高于100%,这三种重金属在水热炭富集。重金属Cu的含量在碱性环境中更好地稳定,重金属Zn,Cd,Ni,Pb的含量在酸性和碱性环境中比中性环境更好地稳定。碱性反应环境对生物可利用部分的重金属具有很大的降低的作用。水热炭重金属环境风险评价研究表明:水热炭的污染等级顺序为:180-7>300-7>210-7>240-7>污泥>270-7。水热炭化温度升高的改变有利于重金属的污染风险的降低。当温度上升到270℃,pH值的变化对重金污染风险有着积极的影响。综合比较 270-2、270-3、270-5、270-7、270-9、270-11 和 270-12 的Eir值、RI值及其对应的污染等级可以发现水热炭的污染等级顺序为:270-11<270-7<270-12<270-9<270-3<270-2<270-5。270-11最适宜于对污泥中重金属处理。