本发明涉及市政污泥和工业污泥的处理方法技术领域，公开了一种基于厌氧消化和水热碳化的污泥综合处理方法，包括以下步骤：1）将液态污泥泵入到热交换器加热，再输送到厌氧消化罐中进行厌氧消化处理，得到消化污泥和沼气；2）消化污泥经机械脱水处理后再输送到污泥预热罐进行预加热处理；3）然后将消化污泥注入到水热碳化罐中，水热碳化处理后得到物料一；4）将物料一输送到降压闪蒸罐进行降压闪蒸处理得到物料二；5）物料二机械脱水处理得到半干态水热炭。本发明集成厌氧消化和水热碳化两种技术对污泥进行处理，并从料物和能量平衡角度对工艺进行了优化，实现污泥减量同时产生沼气能源，降低工艺的运行成本，采用水热碳化处理消化污泥，消灭污泥中的病菌同时转化为水热炭产物，产生的水热炭可还田利用，清洁、环保。