污泥作为城市污水处理厂的副产物，其处理成本高、环境隐患大。另一方面，最有前景的绿色能源生物柴油曾被期望可以缓解世界范围的能源危机，但是生物柴油制取原料的有限和昂贵，却成为其大规模生产的瓶颈。由于城市污水处理厂污泥含有一定量的有机物和脂类，用其制取生物柴油，不仅可以减量污泥，而且可以扩大生物柴油原材料的类型和价格。本文在研究污水处理厂污泥制取生物柴油可行性的基础上，对制取方法、制取过程中的温度、催化剂、污泥干燥方法等操作条件进行了优化，同时，对比了采用不同污水处理厂不同季节的污泥制取生物柴油的产率，并对污泥的增脂进行了初步研究；最后对制取过程产生的废物再利用可行性进行了研究。主要结论如下：（1）污泥采用原位酯基转移法制取生物柴油的产率比先提取油脂后酯化的方法制取的生物柴油产率大，前者更适合于污泥制取生物柴油。在原位酯基转移中：反应温度55℃，催化剂不含水条件下，生物柴油产率最大；用冷冻干燥法干燥污泥比用晒干法和烘干法干燥污泥产生的生物柴油产率大。（2）西安市第四污水处理厂二沉池污泥、初沉池污泥及浮渣污泥采用冷冻干燥后，在55℃，5%硫酸（甲醇为溶剂）催化剂条件下，生物柴油的产率分别为1.93%、9.02%、22.74%（g/g干污泥）；西安市第五污水处理厂的以上对应污泥在同样条件下制得的生物柴油产率分别是0.85%、6.38%、18.07%（g/g干污泥）。尽管第四污水处理厂的污泥制取的生物柴油产率高于第五污水处理厂的对应污泥产率，但生物柴油的主要成分相同。此外，同一污水处理厂污泥制取的生物柴油，冬季的产率高于夏季。（3）污泥增脂过程中，当培养液中C:N比为70:1时，培养7天后的污泥制取的生物柴油产率为原污泥的4.6倍；而C:N比为10:1时，培养7天后的污泥制取的生物柴油产率为原污泥的2.2倍。因此，培养液中C:N比为70:1的条件更适合增加污泥中可转化为生物柴油的脂质。（4）污泥制取生物柴油过程中产生的正己烷可以回收再次用于提取生物柴油，产生的甲醇废液可以用作反硝化碳源。