随着城市化的发展,硬化不透水地面的大面积出现,改变了雨洪径流形成的下垫面条件,引发了一系列的城市雨水问题,如城市水循环的破坏、地下水补给的减少、内涝的发生、径流对河道的侵蚀、以及雨水径流中污染物对自然水体的污染。越来越多的国家和地区已意识到城市雨水问题的严重性,并开展了不同规模的雨洪管理研究、提出了多种雨洪管理措施。其中,生物滞留池作为可同时解决城市雨水水量和水质问题的典型低影响开发措施,在发达国家广泛应用。生物滞留池对大多数污染物均有较好的去除效果,但对氮素的去除却不尽如人意,常出现出水NO₃-浓度高于进水的情况。一些研究采用在生物滞留池底部设置内部储水层的方法,提高反硝化作用,但效果并不稳定。生物炭是利用废弃有机物质在缺氧条件下热解炭化产生的固态产物,具有较强的阳离子交换能力、较大的比表面积、丰富的孔隙结构、有机碳含量高且结构稳定、难以降解等特点。本文提出了将生物炭施用于生物滞留池填料土的全新应用方向,以解决生物滞留池氮素去除差的问题。为了研究上述应用的可行性,本文分析了不同种生物炭在理化特性、营养物质淋溶、氨氮吸附等方面的差异,并通过土柱入渗试验探究生物炭对NH⁴⁺和NO₃-的处理效果,在此基础上选择了适用于雨水处理的生物炭；通过实验研究了生物炭对填料土氨氮吸附和水分特征曲线的影响；构建了两组中试规模的生物滞留池,测定了对照组（Ctrl）和添加了生物炭的实验组（Exp）生物滞留池的渗透系数,并通过模拟降雨入渗试验检验生物炭的施用对生物滞留池的水力特性和氮素去除的改善效果；进而运用HYDRUS.1D软件对生物滞留池的产流过程进行模拟预测。研究表明,同温度制成的鸡粪炭（PLC）的pH、灰分、阳离子交换量（CEC）比木屑炭（HWC）更高,但C/N比和比表面积不及HWC；pH、灰分、C/N比、比表面积随热解温度升高而增大,CEC则减小。PLC在去离子水（DI）和人工模拟降雨径（SW）连续10次的淋洗过程中比HWC释放了更多的营养盐,但主要集中在第1次淋洗。除了在400℃下制成的HWC释放了少量的org-N(0.07μmol·g^-1),HWC基本无氮素淋溶。500℃下热解成的PLC在淋洗过程中释放了7.1-8.6μmol·g^-1N,而400℃下热解的PLC释放了120-127μmol·g^-1N,主要为org-N。生物炭对NH⁴⁺有较好的吸附性,SW中的离子竞争会抑制NH⁴⁺的吸附。对所测生物炭而言,NH⁴⁺的吸附量与生物炭比表面积呈负相关,而与CEC呈正相关。NH⁴⁺吸附的主要机理是离子交换。土柱入渗试验中,加入了10%生物炭的土柱对进水浓度为2mg·L-1的NH⁴⁺去除率可达90%以上,而纯砂土柱NH⁴⁺去除率仅为1.7%。HWC和高温热解的PLC较适合用于雨水处理。选用在550。C下由黄松木制成的生物炭以4%（w/w）加入标准生物滞留池填料土中,提高了填料土pH、降低了容重、增大了总孔隙率和CEC。施用生物炭的填料土对NH⁴⁺的去除率提高了31-114%。Freundlich模型相较Langmuir模型能够更好地拟合填料土的NH⁴⁺吸附等温线（R2>0.9883）。生物炭的施用使填料土有效水含量提高了294%,饱和含水量增加了1.4倍。运用RETC软件和vanGenuchten模型能够较好拟合填料土的水分特征曲线（R2>0.9969）,并由此得到水力特征参数。建成的中试生物滞留池,有生物炭添加的Exp比Ctrl的饱和渗透系数大1.5倍、水力停留时间长1.6h、持水量增加约15%。生物炭通过增加填料土持水、降低溶解氧、提高pH、增加碳源、降低氧化还原电位等途径促进生物滞留池内反硝化的发生；同时通过其可逆的苯醌-苯酚官能团,为反硝化提供除碳源外的电子供体。有生物炭添加的Exp渗流区对NO₃-N的浓度削减达30.6-92.9%,而Ctrl渗流区仅为-6-43.5%。对NO₃-N的削减随着土壤温度的升高而加强。HYDRUS-1D可以较好的模拟生物滞留池的产流过程（R2>0.9783）。在不同降雨条件下,Exp的水力表现均优于Ctrl,具体表现为持水量增加,出流减少；处理量增加,溢流减少；产流延迟和洪峰延迟增加；洪峰流量削减增加；积水时间缩短。设计面积比为7%时,Exp能达到较好的水力表现。综上研究表明,利用生物炭提高生物滞留池氮素（尤其是NO₃-）的去除效果和改善水力过程的技术可行。生物炭的施用不但解决了传统生物滞留池氮素去除差的问题,而且可以优化产流过程、相对缩小占地面积；此外,该技术拓展了生物炭的应用方向,为有机废物的再利用提供了新的思路。