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本研究结合超临界原位供氢液化和热处理技术分别实现污泥有机组分转化成生物油和液化残渣中磷资源回收。选取蛋白质-糖类和氧化镁-磷酸铁/磷酸铝为模型化合物，结合傅里叶红外、气相色谱质谱仪、差式扫描量热红外质谱仪和X射线衍射仪，明晰污泥超临界液化生物油特性及液化反应机理，揭示液化残渣热处理制备富磷残渣过程磷的迁移转化机理。
污泥水热液化结果表明生物油产率和含水率分别为16.70%和15.51%，氧碳比较高，氢碳比较低，热值为31.46MJ/kg。醇系有机溶剂原位供氢通过脱水、脱氧、脱羧和酯化反应降低生物油的氢碳比和氧碳比，提高生物油热值。乙醇和甲醇分别促进了乙酯和甲酯生成。生物油热解质量损失为66.77~73.38%，乙醇制备的生物油热稳定性相对较高。液化可以有效提高生物炭比表面积、孔体积和孔径，生物炭属于介孔。
与水为液化溶剂制备的生物油相比，污泥在铝-乙醇-水原位供氢Ni-Mo-S/Al2O3催化液化下生物油产率提高16~17%。Ni-Mo-S/Al2O3促进了杂环开环脱氧脱氮以及含氧官能团脱除提高生物油中烃类含量。铝-乙醇-水原位供氢催化液化促进生物油向低沸点轻质组分转化，热解过程质量损失为89.45~92.01%，并释放H2、H2O、CO、CO2、CH4、NH3和HCN。蛋白质-糖类混合模型化合物液化研究表明蛋白质和淀粉在液化过程中水解成氨基酸、单糖后经脱羧、氨解、酯化、环化、酰化和Maillard反应生成酯类、烃类、酮类、胺类和含氮杂环化合物。
通过污泥液化重金属分布及赋存形态研究，建立重金属综合毒性模型。发现液化过程重金属主要以残渣态形式富集在液化残渣上，液化残渣重金属潜在风险较重，重金属对潜在生态风险指数影响顺序依次为Cu＞Zn＞As＞Ni=Cr。Zn、Cu和As为液化残渣重金属综合毒性的主要贡献元素，重金属在不同液化残渣综合毒性顺序为甲醇液化残渣＞丙酮液化残渣＞乙醇液化残渣。
污泥液化残渣磷回收研究表明高温和添加剂促进非磷灰石磷向磷灰石磷定向转化，950℃添加13.5%氧化镁，磷灰石磷含量由27.57mg/g提高至44.15mg/g，占总磷比值达到76.94%。模型化合物结果表明，磷酸铝/磷酸铁和氧化镁在625~950℃之间反应先后生成焦磷酸镁和磷酸镁。
污泥水热液化结果表明生物油产率和含水率分别为16.70%和15.51%，氧碳比较高，氢碳比较低，热值为31.46MJ/kg。醇系有机溶剂原位供氢通过脱水、脱氧、脱羧和酯化反应降低生物油的氢碳比和氧碳比，提高生物油热值。乙醇和甲醇分别促进了乙酯和甲酯生成。生物油热解质量损失为66.77~73.38%，乙醇制备的生物油热稳定性相对较高。液化可以有效提高生物炭比表面积、孔体积和孔径，生物炭属于介孔。
与水为液化溶剂制备的生物油相比，污泥在铝-乙醇-水原位供氢Ni-Mo-S/Al2O3催化液化下生物油产率提高16~17%。Ni-Mo-S/Al2O3促进了杂环开环脱氧脱氮以及含氧官能团脱除提高生物油中烃类含量。铝-乙醇-水原位供氢催化液化促进生物油向低沸点轻质组分转化，热解过程质量损失为89.45~92.01%，并释放H2、H2O、CO、CO2、CH4、NH3和HCN。蛋白质-糖类混合模型化合物液化研究表明蛋白质和淀粉在液化过程中水解成氨基酸、单糖后经脱羧、氨解、酯化、环化、酰化和Maillard反应生成酯类、烃类、酮类、胺类和含氮杂环化合物。
通过污泥液化重金属分布及赋存形态研究，建立重金属综合毒性模型。发现液化过程重金属主要以残渣态形式富集在液化残渣上，液化残渣重金属潜在风险较重，重金属对潜在生态风险指数影响顺序依次为Cu＞Zn＞As＞Ni=Cr。Zn、Cu和As为液化残渣重金属综合毒性的主要贡献元素，重金属在不同液化残渣综合毒性顺序为甲醇液化残渣＞丙酮液化残渣＞乙醇液化残渣。
污泥液化残渣磷回收研究表明高温和添加剂促进非磷灰石磷向磷灰石磷定向转化，950℃添加13.5%氧化镁，磷灰石磷含量由27.57mg/g提高至44.15mg/g，占总磷比值达到76.94%。模型化合物结果表明，磷酸铝/磷酸铁和氧化镁在625~950℃之间反应先后生成焦磷酸镁和磷酸镁。