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随着我国城镇化水平的提高,剩余污泥能否及时得到有效的处理处置,不仅关系到污水处理厂的正常运行,而且对经济社会的可持续发展有着重要影响。而泥饼出厂含水率高和重金属等污染物含量超标造成处置成本增高、处理利用效率降低等诸多问题,制约着诸如污泥好氧发酵稳定等低成本处置方式实施及产品应用。为此本文从提高污泥脱水性、降低泥饼重金属含量和改善预处理污泥好氧稳定特性入手,首先采用Fenton氧化实验,厘清Fenton氧化对污泥脱水性能和重金属脱除的协同机理;进一步采用生物炭补充骨架实验,探寻生物炭耦合Fenton氧化对污泥脱水性能提升、重金属和营养元素迁移的影响及机理;最后,通过生物干化堆肥实验,明晰了Fenton氧化、生物炭及其耦合对好氧稳定的强化机制及对土壤Cd稳定和转移的影响机制;以期为剩余污泥原位减量化和稳定化开辟一条可行的技术路线。研究发现:（1）在Fenton氧化对污泥脱水和重金属脱除影响的研究中,Fenton试剂及骨架材料CaO的应用可显著改善污泥脱水性能和泥饼重金属含量;脱水性能在Fe2+、H2O2和CaO投配剂量分别为90、30、90 mg/g DS取得最优:污泥比阻和脱水率分别较CK组下降90.2%和提高89.1%;泥饼Cd、Cr、Ni、Pb、Cu含量在投配量分别为90、60和90 mg/g DS取得最佳降幅,分别下降:72.10%、46.23%、65.38%、63.16%和80.80%,而最佳离心脱水率时,泥饼Zn、Cd、Ni、Pb、Cu含量下降率均高于41.58%;相关性分析表明泥饼重金属含量的下降与污泥脱水性的提升存在显著的相关性;重金属BCR形态分析表明泥饼Cd、Cr、Ni、Pb、Cu和Zn均倾向于向活跃态转移,其中Zn、Cd最活跃,最优脱水率时,酸可提取态（F1）占比分别较处理前提高3.46倍和26.16倍。（2）针对稻壳生物炭作为Fenton氧化调理污泥补充骨架的研究,单独生物炭调理对污泥脱水性能无明显改善,但泥饼氮、磷富集明显;耦合调理可显著改善污泥脱水性能,最优Fenton条件和500mg/g DS生物炭投配量时最佳,泥饼MC、SRF分别较CK和F组下降20.0%、98.5%和10.5%、76%,而YN提高15.6倍和0.66倍;中细粒径组更有利于泥饼MC下降及TN和TP富集;生物炭投加对Cu和Zn有轻度富集作用,有利于Cd、Cr、Ni和Pb向液相转移;粗粒径有利于Pb向液相转移,中粒径有利于Ni、Cr、Zn向液相转移,而细粒径有利于Cd、Cu向液相转移;重金属BCR形态均倾向于向活跃态转移;三维荧光、红外光谱及UV254等分析表明耦合调理通过T-EPS向外层松散态转移和降解、生物炭骨架作用及促进阳离子絮凝协同改善污泥脱水性能;生物炭的吸附使得污泥液中释放的营养元素得到富集,而污泥絮体吸附点位和官能团减弱、Ca2+和Fe3+等阳离子的竞争吸附及含固率增加使泥饼重金属含量显著下降。（3）针对耦合调理污泥生物干化堆肥的研究:相较于CK组和后添加生物炭处理（B组）,在低调理材料添加条件下,耦合调理更有利于污泥生物干化堆肥:升温速率、高温维持时间,有机质及TOC降解、含水率下降、速效成分增长和腐殖化水平均有不同程度的增幅。其中FB50组表现最优:堆体达到最高温度58.5℃;有机质和MC分别降解26.4%和降至53.9%,生物干化阶段（前8天）下降占比分别为90.4%和73.8%,较CK组提高48.9%和24.2%;TOC降解和C/N下降分别为32.3%和34.6%;速效磷和碱解氮较CK组提高26.5%、74.7%;HA/FA>1.4达到腐熟;重金属（Cu、Cd、Cr、Pb、Zn、Ni）达到污泥农用A级标准,钝化明显,生物有效性显著降低。盆栽实验表明,土壤施用可促进小青菜生物量的富集,降低土壤Cd植物有效性,提升土壤pH、有机质和腐殖质含量;生物炭耦合固定易降解有机物和改善污泥通气结构,协同富集铁盐可加速堆体好氧发酵和腐熟,而腐熟富铁堆肥的施用可有效降低土壤Cd生物有效性和迁移特性。