热解技术是对城市污泥进行资源化的高效可持续化技术,本文在两段式石英管式炉中对城市污泥进行热解实验,对热解生物油的产率、组分、热值等因素进行详细评估。考察了水热预处理联合热解制备生物油的可行性,并对MCM-41分子筛原位催化、异位催化等不同催化方式对生物油的影响进行了探讨。在水热预处理与热解联合处理实验中,首先确定了不同水热预处理温度对水热炭理化性质的影响,动力学计算结果表明水热炭的热稳定性好,经过水热预处理污泥中的N元素与O元素被部分脱除,固体中的N、O去除效率分别在44%～68%和38.6%～79.4%之间。GC-MS分析结果表明,由水热炭热解所得生物油品质得到改善,芳香烃显著增加,含氧化合物的含量减少了14.77%～17.75%,含氮化合物的含量减少了8.45%～17.93%,烃类物质的含量则增加了6.48%～26.22%。通过水热液体中的N形态分析与水相油的化学组成分析,发现大部分有机氮都进入了液相中,含氮环状化合物则大部分进入了水相油中。元素分析结果表明水热预处理改善了生物油的燃烧性能,H/C原子比升高,O/C原子比降低,高位热值由32.972 MJ/kg提高至36.353～37.007 MJ/kg之间。在了解到水热预处理对生物油性质影响的基础上,对水热预处理与热解联合处理过程进行质量与能量平衡分析。结果表明,随着水热温度的升高,水热炭与热解生物油的产率逐渐降低,但污泥经过水热预处理后,水热炭中的有机组分更倾向于转化为生物油而不是气体产物。在190℃下水热预处理,能量回收率最高,达到44.23%。在污泥的催化热解实验中,发现在低中温区间下（500℃～700℃）,热催化对生物油组分影响较小,高温有利于链状化合物发生环化反应,促进芳香烃的生成,800℃时芳香烃含量由2.82%增加到37.04%。MCM-41分子筛催化剂可以促进生物油中O元素含量的脱除,且随着催化剂比例的增加,除氧效果越来越明显,经过催化后生物油热值升高,其中550-20%在所有生物油中热值最高,达到36.834 MJ/kg。本文对污泥水热预处理联合热解制备生物油进行了深入探讨,了解了MCM-41分子筛催化剂对生物油性质的影响,并综合考量了水热预处理与热解联合工艺的质量、能量平衡,为未来城市污泥的资源化利用提供了理论参考。