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随着经济的增长和人民生活水平的提高,我国餐厨垃圾产生量也急剧增加。餐厨垃圾含水量、含油量和有机质含量高。由于厌氧消化过程中有机负荷较高,会产生大量的沼液沼渣,如果处理不当会引起二次污染,如何实现餐厨垃圾的“三化”是当前急需解决的问题。水热碳化技术（Hydrothermal Carbonization Technology）是近年来新兴起的一种生物质处理技术,它可在高含水率条件下将生物质转化成固体、液体和气体,可以用于餐厨垃圾的处理。本文针对餐厨垃圾的特性,结合水热碳化技术和厌氧消化技术,以期实现餐厨垃圾的高效利用。首先,以淀粉单组分为原料研究水热碳化过程的影响因素。实验结果表明,淀粉经水热碳化过程后,C含量从44.44%提升至62.79-70.97%,热值从17.68 MJ/kg提升至24.36-26.64 MJ/kg,H/C、O/C原子比分别从1.67和1.11降低至0.62-0.93和0.35-0.51,H/C、O/C原子比的降低表明水热炭拥有较好的燃烧性质。反应温度对水热碳化反应的影响程度要强于停留时间和含水率,反应温度的提升会伴随水热炭的溶解和二次炭的生成,延长停留时间可以在一定程度上提高缩合反应的强度,含水率过高会影响水热炭分布;液相循环使用可以提高水热炭质量产率,在第六次循环后,产率从23.4%提升至31.65%。其次以餐厨垃圾为原料,利用响应曲面法,对不同工艺参数进行优化,实现水热炭能量产率最大化。结果表明,当反应温度为260℃,停留时间4 h,原料含水率为80%时,水热炭能量产率最高,为66.1%;并比较了餐厨垃圾在水热碳化处理和焚烧、填埋及堆肥过程中的碳排放,得出结论,水热碳化技术可以显著降低餐厨垃圾处理过程中的碳排放,水热碳化过程中CO2排放量为0.15-0.25 g CO2/g-餐厨。接着,研究了餐厨垃圾水热炭在燃烧和厌氧方面的应用,餐厨垃圾经过水热碳化后,水热炭的C含量从51.94%提升至65.97-71.08%,O含量从35.29%降低到11.85-21.03%,热值从22.18 MJ/kg提升至28.36-31.11 MJ/kg。Van Krevelen图分析表明水热碳化过程中发生了脱水和脱碳反应,O/C、H/C原子比分别从0.51和1.53降低至0.15-0.24、0.89-1.15。并且,水热炭燃烧初始阶段需要的活化能也显著降低。厌氧消化实验表明,餐厨垃圾水热炭可以提高水热液的产气量,当水热炭添加量为10 g/L时,累积甲烷产量可以达到251.52±16.47 m L CH4/g-COD,与对照组相比产气量提升101%。水热炭的添加使得Clostridia、Syntrophomonas、Methanosphaera等微生物群落丰度提高,并且表面的含氧官能团可以起到富集微生物的作用,为微生物直接电子传递提供平台,进一步提高了产甲烷效率和甲烷产量。最后,对水热碳化耦合厌氧消化技术处理餐厨垃圾进行工艺研究。通过耦合两种工艺技术可以显著提高餐厨垃圾的利用价值,产生的能量与厌氧消化相比可以提升19.95%。同时,整个工艺可减少填埋气和渗滤液的产生。