由于环境污染和能源危机，高效治理环境污染和开发绿色能源成为全世界关注的热点问题。城镇污水处理厂在日常运行过程中的剩余污泥产量非常巨大，若不进行妥善处理，会对生态环境造成二次污染。由于剩余污泥中富含可生物降解的有机成分，利用污泥厌氧发酵生产氢气，是同时实现污泥处理和氢能源开发的重要途径。然而，在厌氧发酵制氢过程中污泥有机物的溶解率有限，生成的发酵中间体氢气很容易被耗氢菌消耗，导致实际产氢率通常较低。为了打破厌氧发酵产氢所面临的瓶颈，本研究提出了利用热预处理(70℃)辅助游离氨(FA)的联合处理技术提高污泥厌氧发酵氢气产量，其具体研究内容如下：
　　首先，研究不同处理条件(即空白、热预处理、FA处理、联合处理)对污泥中温厌氧发酵产氢性能的影响。实验结果表明，随着FA的初始含量从22.8增大到131.9mgNH3-N/L，联合反应器中获得的氢气产量由12.3mL/gVSS提高到19.2mL/gVSS，其最大产氢量分别为单独游离氨(131.9mg NH3-N/L)处理、单独热预处理和空白处理的1.8、2.7、7.1倍。不同处理条件下获得的累积产氢量随发酵时间的变化符合一级反应动力学模型，所有处理条件都相对空白对照提高了最大产氢势(Hm)和速率常数(k)，且大小顺序为热+FA>FA>热处理。
　　其次，通过分析不同处理条件对污泥溶出阶段，以及对水解、酸化乙酸化、甲烷化、硫酸盐还原、同型产乙酸这些生物过程的影响，来探究联合处理技术提升污泥厌氧发酵产氢量的潜在机理。结果表明，热联合FA处理技术相对空白、单独热处理或单独FA处理，更大程度上促进了污泥结构破坏及胞内有机物溶出，为水解、产氢菌贡献了更多可生物降解的有机底物。但由于热处理和FA的生物抑制作用，热、FA及热+FA对厌氧发酵涉及的上述生物过程的微生物活性都造成了不同程度的抑制作用，且对同一生物过程的抑制强弱为热+FA>FA>热处理。尽管如此，联合处理对氢气消耗过程(如100%抑制产甲烷，硫酸盐还原过程抑制率为80.58%)的抑制作用远大于对水解(18.75%)、酸化(14.0%)、乙酸化(20.0%)过程的抑制，并且这种抑制作用也比单独热处理、单独FA处理更大。因此，以上两方面的内容恰好阐明了热预处理联合FA提高污泥厌氧发酵产氢量的机理。
　　最后，通过对比基于热辅助FA这一联合技术的单级处理与两级处理方法对污泥厌氧制氢的影响，得出较高温度下(70℃)进行FA预处理，相比热+FA的分级处理具有更优的产氢效果，该实验结果进一步验证了热与FA联合提升氢产量的协同作用，从而为该联合技术的实际应用提供了更多的可能性。同时基于本研究结果的案例分析，热与FA的联合处理技术相对单独的热处理或FA处理更加经济有效，更具有实际应用价值。因此，本研究为今后污水处理厂污泥厌氧发酵制氢经济策略的制定提供了理论参考和技术支持。