城市污水处理因碳源不足而影响了总氮去除效率,办法之一就是添加碳源以增加污水中碳氮比,但液态碳源（如葡萄糖）和固体碳源（如聚己内酯）价格昂贵。核桃壳作为农用林业废弃物的一种典型类型,具有丰富的木质纤维素生物质,将其制备为水热炭可作为一种有前途低成本的提高污水处理厂中微生物脱氮效率的碳源。在本研究中,我们通过研究水热碳化（Hydrothermal carbonization,HTC）温度、时间、加热速率和固液比条件对核桃壳水热炭制备及其释放的溶解性有机物（Dissolved organic matter,DOM）组成、含量和化学结构的影响;基于枯草芽孢杆菌的生长情况评价了该水热炭作为微生物潜在碳源的可行性;对比分析了枯草芽孢杆菌生物处理后的水热炭及其DOM的理化性质的变化。获得的主要结论如下:（1）证实了温度是影响水热炭性质的最重要因素。温度由160℃升至280℃,水热炭产率从98.92%降至47.11%,工艺水p H值从4.91降低至3.23。水热炭的脱水和脱羧程度随温度升高增强,其表面产生的碳微球粒径增大且光滑。获得了适于枯草芽孢杆菌生长的水热炭制备最优条件。在HTC温度为160℃、停留时间为60 min、加热速率8℃/min、固液比为1:20,水热炭水溶液中枯草芽孢杆菌的生长量较对照组增加了18.32%。（2）阐明了核桃壳水热炭释放DOM的组成成分。三维荧光光谱—平行因子分析（EEM-PARAFAC）表明核桃壳水热炭释放DOM成分主要为蛋白质类物质、腐殖酸类物质和黄腐酸类物质。160℃制备的水热炭释放的DOM主要组分是蛋白质类物质,能促进微生物的生长。200℃、240℃和280℃制备的水热炭释放的DOM主要组分是腐殖质类物质,但其可生物利用性差。GC-MS分析表明香兰素、松果醛等酚类物质以及四戊烷、1,54-二溴-等脂肪族链烷烃是DOM中较为丰富的有机化合物,脂肪族化合物是DOM中最常见的化合物。当温度达到280℃时,DOM中所含物质主要为酚类物质（47.82%）,长链脂肪烃类物质相对含量仅为7.05%。（3）考察了枯草芽孢杆菌前处理对水热炭释放的DOM的影响。枯草芽孢杆菌的处理提高了高温（200-280℃）制备水热炭释放的DOM中易降解物质的比例,从而增强了其生物利用率,并对难降解腐殖类物质转化具有促进作用,如减少苯环类物质和杂环化合物的毒害性,且枯草芽孢杆菌可直接利用水热炭表面的含氧官能团,增加环境友好性。综上所述,在优化条件下得到的核桃壳水热炭是一种潜在的污水处理厂碳源,生物处理后的水热炭的环境友好性加强,是一种绿色环保的碳材料。核桃壳水热炭作为污水厂碳源可投入工业试用及其后续应用可待开发。