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水热碳化技术不但可以有效地实现污泥的减量化和稳定化，其产生的水热炭还能作为能源与资源加以回收利用。污泥中含有各类营养元素，其中磷作为不可再生资源，备受研究者们的关注。本课题通过水热碳化过程处理污水厂浓缩污泥，探究了不同碳化温度下水热产物的基本性质及磷的迁移变化规律；通过Hedley顺序提取法、XRD图谱和化学平衡分析软件探究水热炭中磷的形态变化，并结合钙、铁、铝的浸出行为，深层次地理解水热碳化中污泥磷形态转化的机理；并通过单因素分析法讨论了不同硫酸浸出条件对水热炭中磷的浸出影响；最后通过理论分析，探索了从浸出液中回收磷酸钙盐的条件并提出了回收磷酸钙的工艺路线。
①水热碳化过程极大改善了污泥的脱水性能和脱水程度，减量化效果明显，磷和部分金属主要富集在水热炭中。水热炭的产率从160℃时的65.7%降低到260℃时的48.1%；水热炭中磷含量随温度升高而增加，其回收率在80%以上，而水热液中磷形态主要以无机磷为主，在260℃时磷酸盐的含量为99.07%；污泥水热处理中钙、铁和铝的回收率分别在74.77-88.09%、70.86-76.80%、13.8%-21.8%之间。
②随着碳化温度的升高，水热碳化促进污泥中有机磷（Po）向无机磷（Pi）转化，NaOH溶解态磷（NaOH-P）转化为HCl溶解态磷（HCl-P）和残渣态（Res-P）。污泥和水热炭中Ca、Fe主要以HCl溶解态为主；Al则由NaOH溶解态转化为HCl溶解态。并且水热碳化过程促使污泥中磷形态从磷酸铝盐（Al-P）、磷酸铁盐（Fe-P）向磷酸钙盐（Ca-P）、磷酸镁盐（Mg-P）转化。通过理论分析，水热炭中Al-P主要以Al2PO43+和AlHPO4+形式与炭表面阴离子位点结合；焦磷酸盐是Ca-P的主要存在形态；部分磷酸盐可能被含铁化合物固定。
③水热炭温度、硫酸浓度、浸出时间以及液固比在一定范围内都会促进水热炭中磷的浸出，同时与磷有关的金属钙、铁、铝也会释放。其中硫酸浓度对磷的释放影响显著。水热炭中磷的最佳浸出条件为：碳化温度为260℃的水热炭在0.5mol/L硫酸浓度下以50:1的液固比浸出120min，此时浸出液中磷、钙、铁、铝的浓度和浸出率分别为392.25mg/L（93.77%）、588.90mg/L（70.42%）、955.31mg/L（54.51%）、205.80mg/L（65.77%）。
④通过化学平衡软件理论分析，pH是影响磷与金属结合的重要因素，调节浸出液pH=7.5，以去除铁、铝等部分重金属；Ca/P也会影响磷酸钙盐的形成，在剩余的溶液中调节pH=10.0，并投加钙盐使得Ca/P=6.68时，溶液中形成了大量磷酸钙盐矿物沉淀，总磷回收率为70.29%。
①水热碳化过程极大改善了污泥的脱水性能和脱水程度，减量化效果明显，磷和部分金属主要富集在水热炭中。水热炭的产率从160℃时的65.7%降低到260℃时的48.1%；水热炭中磷含量随温度升高而增加，其回收率在80%以上，而水热液中磷形态主要以无机磷为主，在260℃时磷酸盐的含量为99.07%；污泥水热处理中钙、铁和铝的回收率分别在74.77-88.09%、70.86-76.80%、13.8%-21.8%之间。
②随着碳化温度的升高，水热碳化促进污泥中有机磷（Po）向无机磷（Pi）转化，NaOH溶解态磷（NaOH-P）转化为HCl溶解态磷（HCl-P）和残渣态（Res-P）。污泥和水热炭中Ca、Fe主要以HCl溶解态为主；Al则由NaOH溶解态转化为HCl溶解态。并且水热碳化过程促使污泥中磷形态从磷酸铝盐（Al-P）、磷酸铁盐（Fe-P）向磷酸钙盐（Ca-P）、磷酸镁盐（Mg-P）转化。通过理论分析，水热炭中Al-P主要以Al2PO43+和AlHPO4+形式与炭表面阴离子位点结合；焦磷酸盐是Ca-P的主要存在形态；部分磷酸盐可能被含铁化合物固定。
③水热炭温度、硫酸浓度、浸出时间以及液固比在一定范围内都会促进水热炭中磷的浸出，同时与磷有关的金属钙、铁、铝也会释放。其中硫酸浓度对磷的释放影响显著。水热炭中磷的最佳浸出条件为：碳化温度为260℃的水热炭在0.5mol/L硫酸浓度下以50:1的液固比浸出120min，此时浸出液中磷、钙、铁、铝的浓度和浸出率分别为392.25mg/L（93.77%）、588.90mg/L（70.42%）、955.31mg/L（54.51%）、205.80mg/L（65.77%）。
④通过化学平衡软件理论分析，pH是影响磷与金属结合的重要因素，调节浸出液pH=7.5，以去除铁、铝等部分重金属；Ca/P也会影响磷酸钙盐的形成，在剩余的溶液中调节pH=10.0，并投加钙盐使得Ca/P=6.68时，溶液中形成了大量磷酸钙盐矿物沉淀，总磷回收率为70.29%。