随着社会经济的快速发展和城市化水平的不断提高,城市污水的排放量日益增多,其中污泥作为污水处理厂过程中的副产物,产量也急剧增加。城市污水污泥超临界水热解技术,以机械脱水后污泥中的水作为溶剂,在超临界条件下对污泥进行热解。制得的生物油可以替代燃油,有利于减少温室气体排放,具有污泥处理、能源回收利用和缓解能源短缺的三重性,有效解决了当今社会面临能源短缺和环境污染两大难题。本论文设计了实验流程、构建了超临界热解制油实验系统,以超临界水为反应介质,对样品污泥进行热解实验,通过改变热解终温、污泥含水率、催化剂、催化剂与干污泥的质量之比(R)等,观察生物油产率变化,同时对热解气、固体残渣和生物油作相应的分析。结果发现:热解终温是影响污泥油化反应最重要的因素。含水率为85%的污泥,不添加任何催化剂,在385℃热解终温下,反应停留0 min时制得的生物油产率高达37.23%。Na2CO3催化剂对生物油产率起到了良好的促进作用。当R为0.10时,生物油产率最高为41.27%,此时生成的热解气热值为6.16 MJ/m3,生成的固体残渣含有大量矿质元素,重金属元素含量较高,故需要降低固体残渣中的重金属元素含量,使其可以作为土壤改良剂来改善土壤的物理、化学和生物性质,提高其资源化利用率。本论文从污泥成分出发对其超临界水热解反应路径进行探究,发现蛋白质热解最终产物为胺类、含氮杂环化合物(吲哚、嘧啶、吡咯、吡啶等)、芳香烃类化合物、醛类物质、二酮哌嗪等。纤维素分解最终产物为1,6-脱水葡萄糖、1,2,4-苯三酚,当归内酯和酸类物质等。酯类物质在超临界水中最终产物为羧酸和醇类物质。羟基化合物发生脱水反应,生成其他有机物。本论文对城市污水污泥超临界水热解制油实验进行能耗分析,实验所需能耗为1235 kJ/kg。经济性分析测算每处理1 kg污泥所需成本0.94元,获得收益0.47元,尚需技术研发进一步降低能耗,提高经济性。