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剩余活性污泥含水率高且产量巨大,其处理处置是亟待解决的世界性难题。Fenton调理能促进污泥脱水,同时也会产生仍需处理的含铁污泥,需要在减少其环境污染的同时进行资源回用。本文针对污泥热处理过程中关键元素（铁、氮、磷）的变化规律,继而探究其对污泥资源化的影响。深入研究了Fenton调理过程中引入污泥中的铁在热处理过程中对氮和磷元素转化造成的影响,并最终探讨了Fenton调理污泥热解生物炭回用污泥脱水的可行性以及铁在污泥脱水体系中的作用机制。本研究的主要内容包括:1、污泥热解制备生物炭过程中氮元素变化对比了原泥及Fenton调理污泥在不同热解温度下（300、500、700、800和900 oC）热解过程中氮元素在生物炭、焦油和热解气中的迁移变化规律。结果表明:随着热解温度从300 oC升高到900 oC,污泥中的氮元素逐渐向气相转化,且含氮气体即NOx前体（氨气（NH3）和氰化氢（HCN））产率增加。相比原泥,Fenton调理污泥引入的铁能更好地将氮元素固定在生物炭中,生成更加稳定的含氮官能团,同时抑制热解过程氮元素向焦油转移,进而减少NH3与HCN的产率。当热解温度为300 oC时,Fenton调理污泥热解生物炭中固相氮含量明显高于原泥（82.45%versus 64.51%）;当热解温度为700 oC时,污泥热解焦油氮中的胺氮有了明显的降低,Fenton调理污泥热解生物炭中胺氮的含量高于原泥（6.10%versus 5.51%）。当热解温度为700 oC时,NH3与HCN的产率相比原泥分别下降了13.56%和33.37%。铁的引入有效抑制了热解过程中氮氧化物前驱物的排放。2、热解和水热生物炭中磷元素变化及生物可利用性分析探究了Fenton调理引入的铁在污泥热解（300、500和800 oC）和水热（100、200和280 oC）两种热处理方式下对生物炭中磷元素形态及含量的作用,利用溶磷菌（Pseudomonas aeruginosa）培养对比两种热处理方式对生物炭后续利用的影响。结果表明:热处理温度的升高和铁的引入都能促进生物炭中磷的富集,且热解生物炭的总磷含量高于水热生物炭。Fenton调理污泥800 oC热解生物炭与280 oC水热生物炭总磷含量分别达到了26.29和22.29 mg/g。Na OH-P和HCl-P为制得生物炭的主要磷形态,铁的引入使得Fenton调理污泥热解生物炭相比原泥Na OH-P含量相对较高,在300 oC时最为明显（75.03%versus 30.36%）。而水热生物炭中HCl-P含量相对热解生物炭较高,占总磷含量的50%以上。31P核磁共振(31P Nuclear Magnetic Resonance,简称NMR)结果发现制得热解生物炭及水热生物炭中磷的主要存在形态均为正磷酸盐,焦磷酸盐在热处理温度较低时存在（热解300 oC,水热100 oC）,但随着热解温度的增加逐渐消失（热解800 oC,水热280 oC）。且可植物利用磷的含量在Fenton调理污泥800 oC热解生物炭达到最大,略大于280 oC水热生物炭（9.61 versus 9.19 mg/g）。制得的热解生物炭与水热生物炭接种溶磷菌30天后液相溶出总磷在Fenton调理污泥300 oC热解生物炭中达到最大（5.20 mg/g）,液相总磷中微生物形态的磷在培养7天后出现且逐渐增加。经过30天培养后,对固相磷形态分析发现Na OH-P是溶磷菌主要转化的固相磷种类,相比热解生物炭,HCl-P在水热生物炭中释放更多,且在Fenton调理污泥生物炭中更明显。3、回用Fenton调理污泥热解生物炭增强污泥脱水效率采用Fenton调理污泥热解生物炭活化过硫酸氢钾复合盐（Oxone）增强污泥脱水。结果发现:Fenton调理污泥在300 oC热解制得的生物炭（Fenton-300）比800 oC热解制得的生物炭（Fenton-800）更适合活化Oxone用于污泥脱水。相比Fenton-800+Oxone污泥调理体系,经Fenton-300+Oxone调理后,污泥毛细吸水时间（Capillary Suction Time,简称CST）降低了23.00%,比阻（Specific Resistance to Filtration,简称SRF）降低了8.50%。采用原位X射线衍射仪（X-Ray Diffractometry,简称XRD）,在Fenton-300（包括Fe O,Fe2O3和Fe3O4）与Fenton-800（包括Fe O,Fe2O3,Fe3O4和Fe~0）表面检测到了多种价态的铁。Fenton-300和Fenton-800生物炭活化Oxone污泥体系的初始p H值分别为3.75与3.97。模型化合物实验表明在该初始p H条件下,Fe3O4与Fe2O3均不能活化Oxone,相反地,Fe O和Fe~0可以活化Oxone。与Fenton-300活化Oxone体系相比,尽管Fenton-800表面的Fe~0可以有效活化Oxone,但大部分新生成的Fe（III）被还原成了Fe（II）,导致脱水泥饼中存在更少的Fe（III）,Fenton-300+Oxone污泥体系中Fe（III）含量为9.30 mg/g DS,Fenton-800+Oxone污泥体系中Fe（III）含量为0.41 mg/g DS。自由基产生情况、亲水性化合物降解和表面热力学分析等结果进一步表明Fe（II）相比Fe~0更适用于活化Oxone进行污泥脱水。