本发明提供了一种针对含砂量较高（含固率为8%~30%）的城市污泥进行除砂消毒预处理的装置和方法。所述装置包括预热催化水解反应器、水热除砂消毒反应釜、熟料热交换系统和蒸汽回收利用系统。利用所述预热催化水解反应器能够实现物料的预处理，显著降低物料的粘度，促使物料中有机质水解，同时使污泥与微砂容易分离。为提高系统能源利用效率，所述预热催化水解反应器所需的热源均由后续水热除砂消毒反应釜的能量回收而得。本发明方法不再需要常规热水解工艺所需的闪蒸工序，即可使有机质实现高效的水解转化。本发明方法能够用来改善物料的流动性、脱水、脱砂性能和后续厌氧消化性能，从而可作于脱水干化或厌氧消化工艺的预处理系统。