污泥无序处理对我国环境保护和粮食安全（重金属超标污染）构成巨大威胁。焚烧技术能够快速实现减容、减量及能量回收,但污泥高含水和富含重金属对燃烧组织和污染控制造成巨大困难,是污泥能源化清洁利用的关键瓶颈。本文提出了污泥“一次机械脱水+水热耦合化学法预处理+二次机械深度脱水”的源头调质控污新思路,并开展了以下基础研究。对城市污水污泥进行水热特性实验。研究了水热温度、水热时间、化学添加剂对污泥脱水性能的影响,研究发现:污泥的最优水热温度为180℃,最佳反应时间为30min。对水热后的污泥采用0.04MPa真空抽滤,可使含水率为80%初始污泥降至56.17%;1MPa板框压滤效果更佳,压滤后的泥饼含水率仅为51.15%;化学添加剂辅助水热可一定程度改善污泥脱水性能,对比NaCl、CaCl₂、Ca（OH）₂和FeCl₃四种添加剂对污泥脱水性能的影响发现,Na⁺会置换出污泥絮体表面其他价位的阳离子,导致絮体沉降性能恶化,影响污泥脱水效果,而FeCl₃表现效果最佳,HT+FeCl₃耦合2MPa机械脱水效果与HT耦合12MPa机械脱水效果,都为39%左右,在0.04MPa真空抽滤下,水热+碱性絮凝剂（Ca（OH）₂）处理和水热+非碱性絮凝剂（CaCl₂）的处理效果要差,而在高压下（0.2¹2MPa）,两者效果相当。通过水热反应前通入不同压力、不同气体改变反应釜内的初始压力/气氛,研究了氮气、空气、二氧化碳三种不同气氛,初始压力（表压）为0MPa、1.2MPa、3.0MPa,污泥特性研究包括脱水性、热值、有机组分、衍生燃料、干化失重率、颗粒结构等。研究得到:AIR对水热污泥脱水作用稍强;随着初始压力增加,污泥干基高位热值和收到基低位热值均减小,气氛对热值也存在影响,CO₂气氛下污泥热值最高;相同初始压力下,AIR气氛水热产生的污泥有机组分最低;相同初始压力下,N₂产生的衍生燃料最多;相同初始压力时CO₂处理后干化时间最短;相同初始压力时AIR气氛下粒径最小。研究水热条件下,浸提剂EDTA对污泥重金属总浓度和浸出浓度的影响。污泥水热过程可使污泥固体大量水解,使固液比发生改变,污泥中重金属总浓度大多呈上升趋势。EDTA对污泥大部分重金属总浓度中影响都略差水热处理,对Pb有较好的效果。从重金属浸出毒性来看,水热预处理可很好的将重金属从污泥中浸提出来,EDTA的添加更能提高浸提效率,Zn表现效果最佳,由原来的0.159 ug/L升至104.600 ug/L。As由于浓度较低,效果不太显著。Pb不增反降,Pb与污泥有机物能很好的络合进入液相。