当前社会经济高速发展,城市化进程迅速,市政污泥的产量逐年升高,其特点是含水率高,并且含有大量有机质。水热液化方法适宜于处理此类高含水率物质。本文以污泥为主要研究对象,开展了污泥催化水热液化和污泥/生物质（米糠、小球藻、废油）共水热液化研究,明晰液化机理。以Al2O3和凹凸棒石（ATP）为载体,制备Co和Co-Mo非均相金属负载型催化剂,并对其进行表征,探索催化剂对污泥水热液化产物分布及其特性的影响规律。研究表明,在350℃、15 min时,Co-Mo/Al2O3将生物油产率从19.37%提高到28.93%。而Co-Mo/ATP效果最好,提高到31.36%,生物油中的O含量降低了2.36%。并且揭示了污泥的催化水热液化机理,所选用的催化剂都促进了酚类和碳氢化合物的生成,Co/Mo-ATP、Co-ATP和Co/Al2O3抑制了酰胺的生成,而Al2O3和ATP则通过促进美拉德反应提高了生物油中吡嗪和吲哚的含量。污泥与生物质（米糠、小球藻、废油）共液化的结果表明,在350℃、15 min时,污泥与米糠的比例为3:1时协同效果良好,生物油产率为27.52%,比理论产油率提高了2.37%。选取模型物对污泥:米糠（3:1）进行模拟,发现所选模型物之间均存在协同作用,其中蛋-碳组的协同效果最明显,实际生物油产率比理论产率提高了14.33%,热值为33.24 MJ/kg。采用元素、方差、主成分、核磁共振波谱仪（NMR）和气相色谱-质谱仪（GC-MS）等方法对生物油进行分析,探索了模型化合物水热液化机理。通过主成分分析发现生物油产率与脂质的含量正相关,固相产率与碳水化合物含量正相关。在蛋-碳组,通过美拉德反应,生成了新的含氮化合物如2,5-二甲基吡嗪和2,3,5-三甲基吡嗪等。并且在脂-蛋组,本文发现了一种脂肪酸与含氮化合物的反应途径,长链脂肪酸与赖氨酸自缩合生成的哌啶反应,生成了1-（哌啶-1-基）-1-癸酮。