污泥厌氧消化技术是现阶段产业界广受认可的一种污泥处理有效技术之一,在世界范围内得到了广泛的关注。但消化过程缓慢、降解效率低等问题严重限制了该技术的广泛应用。本研究以北方某污水处理厂污泥处置项目为考察对象,将原设计工艺（厌氧消化工艺）进行改进,加入高温热水解预处理,对污泥高温热水解-厌氧消化工艺参数进行优化。并在TRNSYS平台上建立了原有系统和改进系统的仿真模型,基于该模型对高温热水解-厌氧消化工艺在北方地区污泥处理方面的优势进行详细分析。首先对高温热水解-厌氧消化工艺的运行参数进行了优化。结果表明:经过热水解预处理的污泥有机物去除率大幅提升,产甲烷速率提升,累计甲烷产量大幅增长,污泥的厌氧消化性能得到了有效改善。其中,小试试验结果显示热水解温度为170℃、时间为30min下不溶性有机物转化溶解性有机物效果良好,且未发生梅拉德反应。BMP15试验中,该条件下的厌氧产甲烷速率也最快,累计甲烷产量最高,因此确定170℃、30min为最佳的热水解预处理条件。同时,基于北方地区污泥处理项目实际的进泥量,在TRNSYS平台上建立原系统与改进系统的仿真模型。原系统和改进后的高温热水解-厌氧消化工艺系统均以模拟热电联产过程为主,不同的是原系统关注的是发酵罐的热量需求情况而后者则着重关注沼气锅炉的运行情况。原系统主要利用污泥发酵以及污泥干化处理的热量进行系统的供能,其中冬季低温时期所对应的污泥发酵热量需求是2.89×10~4k W,干化需热量为1.24×10~5k W。通过计算可知:回收的热电联产余热为2.93×10~4k W,仅能满足污泥发酵的需要,还需要继续补充一部分热量以维持系统正常运行。相反,尽管改进系统的污泥高温水解的热量需求也较高,但多余的沼气和回收的热电联产余热可达6.81×10~4k W,能够达到系统运行的标准,同时剩余沼气还可满足厂区供暖等需求。另外,通过对高温热水解-厌氧消化工艺实际运行数据的分析,对工艺运行参数继续优化。结果显示,在实际运行过程中热水解最佳温度由170℃变为140℃,在满足生产要求的同时,节约了处理成本。项目综合效益评估表明,项目税前财务内部收益率为6.5%,税前投资回收期为12.01年。