21世纪以来,我国城镇污水处理量不断增多,产生了大量污泥,若处理不当,会对环境和人类造成严重危害。污泥焚烧法是一种简单有效的污泥处理方式,可以最大化的实现污泥安全无害化处置。另外,我国是中药生产大国,中药生产过程中的副产物—中药渣也需要得到妥善处理。因我国污泥含水率较高,因此在对污泥进行焚烧法处理时需先进一步干燥,增加了时间成本与经济成本。因此本文研究以中药渣为原材料,用慢速热解法制备生物炭作为骨架颗粒以提高城市污泥脱水性能与燃烧性能的可行性。首先通过正交试验方法,在不同热解温度、升温速率与保留时间下制备得到一系列生物炭,对其基本理化性质与结构特征进行系统分析。结果表明:生物炭的产率均随着升温速率、热解温度与保留时间的增加而降低;生物炭的固定碳含量逐渐上升;热值先升高后降低;热解温度对生物炭的形貌与孔隙结构特征有重要影响,随着热解温度的升高,孔隙结构不断扩大,孔壁变薄且表面逐渐平整光滑。采用真空抽滤脱水的方法探讨生物炭对城市污泥调质与机械脱水的主要影响因素,利用污泥滤饼含水率与比阻来说明生物炭对污泥的脱水效果,用红外光谱、扫面电镜等方法揭示生物炭对城市污泥脱水机理。结果表明:在热解温度为500℃,生物炭粒径在75～150μm,添加量为3 g/100 ml污泥时,生物炭对城市污泥的脱水效果最好,污泥滤饼含水率由原污泥的81.10%下降到68.71%,污泥比阻从1.42×10¹³m/kg降到4.19×10¹²m/kg。表明了生物炭对城市污泥脱水性能有明显的提升,为污泥焚烧提供了条件。利用热重分析法分别对生物炭、城市污泥与脱水后混合滤饼进行燃烧特性分析,对其燃烧特征参数进行研究并建立反应动力学模型。结果表明:生物炭着火温度高、燃烧速度快等特点,城市污泥着火温度低、燃烧速率慢等特点,混合滤饼燃烧特性从总体上表现为污泥与生物炭的共同作用,混合滤饼燃烧速率比单一污泥快且随着污泥中添加生物炭的比例升高,热值与燃烧性能逐渐加强。混合滤饼的综合燃烧性能明显提高,表明生物炭能有效改善污泥的燃烧性能。