随着生猪养殖业的规模化和集约化发展,猪粪的排放量逐年增加,这些猪粪都需要进行集中的处理,而养殖场周边没有足够的土地来消纳这些日益增长的猪粪。未经处理的猪粪会污染空气、水体和土壤,同时会引起生物和药物污染,因此猪粪的处理、处置和资源化利用已成为农业固体废物处理与处置研究重要领域之一。猪粪中含有较高含量的有机质和丰富的营养组分,但亦含有诸如病原性微生物、重金属和抗生素等污染物。探索一种高效安全的猪粪资源化利用技术已成为猪粪综合处理利用研究的热点之一。目前,通过热化学处理将猪粪转化为生物炭再进行综合利用在猪粪资源化利用领域受到了广泛关注。本研究针对猪粪水热碳化、液化和热解三种碳化技术目前存在的问题,开展了三个方面的研究:（1）猪粪微波水热碳化研究;（2）猪粪在乙醇-水混合溶剂中的液化研究;（3）猪粪与藻类共热解研究。首先,用微波加热代替传统的电加热,开展了猪粪微波水热碳化研究。研究结果表明,微波水热碳化猪粪合适的反应参数是:反应温度为230℃、反应时间为30min,固液比为0.05 g/mL,酸性催化剂H2SO4浓度为0.4 mol/L,碱性催化剂CaO剂量为7.5 wt.%。相比猪粪原料,猪粪水热炭的碳化和芳构化程度增强,热值从18.2MJ/kg到21.5～23.4 MJ/kg。CaO的添加使猪粪水热炭pH由6.8升至7.6,H2SO4的引入使猪粪水热炭的电导率从4.6 mS/cm增加到8.3 mS/cm。营养元素P大部分（77.5%）富集在水热炭中,而K（54.0%）和N（66.6%）一半以上转移到了过程水里,H2SO4的引入会促进P向过程水转移。猪粪重金属主要富集在水热炭中,而H2SO4的引入会促进重金属向过程水转移。此外,相比猪粪原料,水热炭热稳定性增强,表面孔隙度增加。其次,将乙醇-水混合溶剂体系引入猪粪液化制备生物油和生物炭过程,探讨了基于乙醇-水混合溶剂高效液化转化猪粪的研究。研究结果表明,液化猪粪合适的反应参数是:反应温度为280℃,固液比为0.1 g/mL,乙醇-水混合比为50%,反应时间30 min。乙醇-水混合溶剂中添加和不添加KOH的生物炭碳化程度高,芳香性和亲水性较强,而猪粪纯水液化生物炭和纯乙醇液化生物炭的热值较高。相比猪粪原料,猪粪液化生物炭的pH上升至7.3～7.8,电导率下降至0.8～3.4 mS/cm。除纯水液化生物炭中TK含量有所降低,其余猪粪液化生物炭中的TP和TK含量均有增长。液化后,猪粪原料中所含重金属大部分富集在生物炭中,生物油中重金属总含量较低。相比猪粪原料,猪粪液化生物炭Cu、Zn、Cr、Ni总量均有升高（除纯乙醇液化猪粪生物炭中Ni总量）,Pb和Cd总量降低,且六种重金属的浸出量都有一定程度的降低。相比猪粪原料,猪粪液化生物炭的热稳定性增强,表面孔隙度增加,且乙醇-水混合溶剂中添加和不添加KOH猪粪液化生物炭的热稳定性相对较强。再次,在猪粪热解制备生物炭过程中引入螺旋藻和小球藻,开展了猪粪-藻类共热解制备生物炭研究。研究结果表明,猪粪和螺旋藻/小球藻共热解合适的反应参数是:反应温度600℃,反应时间60 min,混合比例50%。螺旋藻/小球藻的引入提升了生物炭中挥发性有机质（VOM）含量,降低了灰分含量。纯猪粪热解炭热值较低,但碳化程度较高。相比猪粪原料,生物炭的pH明显上升,达到了9.23～10.54,电导率下降（除纯猪粪热解炭）。猪粪热解炭中TP含量升高,而TK含量降低,且螺旋藻热解炭中P和K含量均比小球藻热解炭含量高。和原料相比,热解炭中重金属总量升高（除纯猪粪热解炭中的Cd和螺旋藻热解炭中的Zn）。猪粪热解炭中重金属的浸出量和原料相比有所减小,同时藻类生物质的引入也降低了生物炭中重金属总量。此外,相比猪粪原料,猪粪热解炭的热稳定性和孔隙度均有所增强。最后,本文对上述三种热化学处理制备的猪粪生物炭作为吸附剂的应用潜力进行了探讨。研究结果表明:猪粪液化生物炭的吸附性能最好,最大吸附容量为0.13mg/g。其次是微波水热炭和热解炭,最大吸附容量分别为0.09 mg/g和0.05 mg/g。生物炭作为吸附剂建议施加合适的吸附剂量,猪粪水热炭、液化生物炭和热解炭的吸附剂量分别为100 mg、80 mg和200 mg。