城市污泥是一种非常复杂的非均质胶团,如果不进行合理处置,不仅会对环境造成严重的污染,同时会造成资源浪费。厌氧消化是国内应用较多的一种污泥处理技术。而传统厌氧消化技术停留时间长,厌氧速率及产气效率低,限制了该技术的发展。水热预处理技术可以破坏污泥细胞结构,促进污泥中有机质溶出从而可以有效的提高污泥厌氧消化速率,提高厌氧产气率。本研究中,利用水热技术对污泥进行预处理,考察了水热过程中污泥固液比、水热时间及温度对污泥中碳氮磷溶出的影响,然后进行厌氧消化,根据累积产气量确定了最佳的水热预处理条件,同时探究了厌氧消化对污泥中碳氮磷溶出的影响,通过研究污泥中氮磷资源的回收及污泥预处理后固液相分别产气,优化了污泥厌氧产气条件,最终确定了整套污泥资源化处理方案。主要实验结果如下:(1)水热预处理可以促进污泥中碳氮磷的溶出,VFAs、COD和总氮的溶出率随着污泥固液比的增大而增大,而氨氮的溶出率逐渐降低,固液比10%时,污泥总磷溶出率最大为95.37%;随着水热时间及温度的增加,污泥中COD及总氮的浓度逐渐增加,VFAs、总磷及磷酸根呈先增大后减小的趋势,氨氮浓度随水热时间的增加先升高后降低,而随着水热温度的升高逐渐升高。(2)污泥水热后,厌氧消化效率提高,累积产气量增大,随着污泥固液比的增大,污泥累积产气量逐渐下降,产气效率降低;随着预处理时间的增长,污泥累积产气量及产气效率降低,而随着水热温度的升高,呈先升高后降低的趋势。根据污泥厌氧产气情况,选择最佳水热条件为污泥固液比在5%,在水热温度为160℃下,处理0.5h。水热预处理后会提高污泥厌氧消化过程中VS和TS去除率,同时会提高沼气中的甲烷含量。(3)厌氧消化后,不同预处理条件下污泥中碳磷浓度下降,氮浓度升高。固液比10%时,TCOD和SCOD降解率最大,分别为23.40和81.55%,总氮和氨氮的浓度升高最多,固液比5%时,总磷和磷酸根降低最多;水热时间为1.0h时TCOD和SCOD降解率最大,分别为17.42%和48.43%,总氮和氨氮浓度升高最多,磷酸根和总磷分别在水热时间为1.5h和0.5h时降低最大;水热温度200℃和160℃时SCOD和TCOD降解率最大,分别为60.24%和39.86%,氨氮和总氮浓度在160℃水热温度下提升最大,水热温度在200℃时,磷酸根和总磷的降低程度最大。(4)水热预处理后回收污泥中的氮磷再进行厌氧消化,会提高污泥厌氧消化性能,同时会提高厌氧消化过程中总氮及磷酸根的溶出率,脱氮磷后污泥累积产气量可提高11.25%,同时日产气效率提高。污泥水热后,将污泥进行固液分离,固液相分别进行产气,会提高污泥厌氧产气效率和产气量,厌氧消化周期可缩短10-15天,其中液相累积产气量是未进行固液分离污泥产气量的1.3倍。