污泥安全处置与生态化利用是国家亟待需要解决的重大环境问题，其降质脱水和改性固异是必经途径，也是环境岩土工程领域亟待解决的重大难题。污泥处置面临源头脱水机理认知不清、过程改性处置方法缺乏和末端资源利用效果不显著等问题。为此，本论文围绕市政污泥调理脱水-改性固化机理这一关键科学技术问题，以污泥改性作为垃圾填埋场封场覆盖系统材料为目标，采用实验室试验、理论分析、数值模拟和模型试验相结合的研究方法，构建了污泥有机质降解-理化调理-骨架建立-强力脱水方法，系统揭示了污泥改性固化机理，提出了改性污泥用作填埋场覆盖材料的资源利用技术。研究成果可为污泥安全处理及生态高值化利用提供关键的理论指导与参数支持。　　本文的主要研究内容及成果如下:　　(1)构建了污泥降质-理化调理-骨架构建-强压脱水方法:研究了磁粉、磁化及活性菌种的污泥降质，超声波、生石灰、纤维和磁化等联合调理，强压脱水设备深度脱水规律及脱水机理，结果表明，污泥有机质降解能有效提高脱水性能，脱水指数较未有机质降解污泥提高90％以上;确定了超声波-生石灰-纤维-磁化联合调理法;得到最佳的脱水骨架建立含水率为80-85％，有效的脱水骨架建立的废渣粒径组合范围为0.075-0.85mm;调理和骨架材料加入后，利用研制的强压脱水设备脱水后泥饼含水率可小于50％(脱水过程为15min)，具备作为填埋场封场覆盖原材料条件。　　(2)揭示了污泥改性固化的内在机理:研究了硫铝酸基固化剂、普通硅酸盐水泥、生石灰、粉煤灰、粘土固化剂、锂盐激活剂等对污泥改性固化的物理力学特性、微观结构特征和固化机理，结果表明，硫铝酸基固化剂效果显著，但后期强度有下降趋势，粘粒降低硫铝酸基固化剂的固化效果;普通固化剂单独使用效果不明显，有机质对其效果影响较大，但是配合硫铝酸基固化剂使用，能提高其强度和减缓后期强度降低;结合污泥泥性，以硫铝酸基固化剂为基础可配制出高效经济的污泥固化剂，即Cersm固化剂。　　(3)确定了垃圾填埋场封场覆盖系统防渗基材调控方法:研究了污泥初始含水率、木质纤维、废渣和膨润土对改性污泥力学及渗透特性影响规律，结果表明，干湿循环后污泥固化体体积收缩率＞30％，渗透系数从10-8量级急剧增大到10-6量级，且不可恢复;改性污泥掺入矿渣和木质纤维能有效改善固化污泥的干缩性，膨润土能恢复干湿循环后防渗性约1个量级。配比为污泥（含水率65％）∶固化剂∶矿渣∶木质纤维∶膨润土=1∶0.1∶0.1∶0.03∶0.05的防渗基材，体积收缩＜5％，干湿循环15次后，渗透系数＜10-7cm/s，1次干湿循环后，固化体力学特性大幅度上升，但多次干湿循环对固化体的防渗和力学特性是一个损伤过程;改性污泥作为防渗层材料，必须增强自身特性，并通过保护植被层等方式控制干湿循环和保证覆盖系统不失稳破坏。　　(4)确定了垃圾填埋场封场覆盖系统植被基材调控方法:研究了改性污泥植被适应性、抗冲刷特性和有/无植被的力学及渗透特性，结果表明，改性污泥适合植被生长，且较粘土中生长更好;降雨侵蚀产沙总量的95％都来自于植被覆盖率未达到100％前，具备和粘土相似的抗冲刷特性;秸秆纤维的掺和降低改性污泥力学特性，但能防止开裂和降低干缩;废渣能有效降低改性污泥干缩性，同时增强力学特性。污泥（含水率70％）∶Cersm固化剂∶矿渣∶秸秆纤维=1∶0.2∶0.2∶0.05的植被基材，干湿循环7次后渗透系数＞10-4cm/s，但力学性能衰减;植被根系能增强基材力学特性和抗冲刷能力，增大基材渗透系数，同时植被能有效减缓基材干湿循环进度。　　(5)建立了填埋场覆盖系统稳定性分析模型:通过数值分析得出，排水层水位线高低决定覆盖系统的破坏形式（滑移破坏或水浮力顶破），覆盖系统做抗滑稳定分析之前必须进行抗浮能力计算;坡度对临界坡长起控制作用，坡度越大，临界坡长越小;基材和界面摩擦角对临界水位高度影响较大，摩擦角越大，安全系数越高，允许的临界水位越高;基材和界面粘聚力越大，安全系数越高;界面粘聚力较基材粘聚力对安全性影响更为敏感，提高界面粘聚力能有效提高覆盖系统安全性;优化覆盖系统几何参数及保障排水层畅通能有效保证覆盖系统的稳定性。