近年来我国市政污泥产量保持较高增幅,仅2015年产生量就达到3500万吨左右,如此庞大的污泥产量只有不到20%得到规范化处理处置。从节能减排的角度来看,污水处理设施仅完成了一半或者2/3的任务,污泥处理问题亟待解决。厌氧消化技术作为污泥减量化、稳定化、资源化、无害化的最佳途径已经得到越来越多的重视,然而传统污泥厌氧消化法存在污泥水解速率缓慢、消化池体积庞大、产气率低等缺点。综合考虑现有各种预处理技术的特点以及市政脱水污泥的性质,本课题选用超声波、复合淀粉酶-蛋白酶溶解污泥释放有机质,以达到提高污泥厌氧消化速率和沼气产率的目的。在进行污泥厌氧发酵之前,首先探索优化了超声波预处理的作用时长以及复合酶的总投加量、配比、反应温度等条件参数。采用预处理污泥进行单批次及连续厌氧消化试验,考察了消化过程中生物气的产生情况以及消化过程中污泥TS、VS等的变化情况,分析了预处理技术对污泥厌氧消化效果的影响。消化过程中检测污泥SCOD、pH值、VFAs、氨氮等理化指标及污泥细菌总数的变化情况,分析了预处理技术促进污泥厌氧消化的机理。最后,通过快速启动试验研究了预处理污泥厌氧消化快速启动的效果：通过SRT调整试验分析了预处理污泥厌氧消化在不同SRT条件下的产气和有机质去除情况。主要研究结果如下：(1)试验用频率为40 KHz,功率为600 W的超声波破解污泥,最佳作用时长为16 min,此时污泥溶解率为18.4%。投加复合酶污泥溶解效果优于投加单一淀粉酶或蛋白酶,复合酶最优化酶配比为2：1(淀粉酶：蛋白酶)、反应温度为35 ℃,此条件下6h内污泥上清液SCOD累积量达20250 mg·L-1,污泥溶解效果最好。(2)预处理污泥单批次厌氧消化累积量产气量大于对照组,超声波预处理组和酶预处理组分别比空白对照组高8.76%和11.14%；预处理污泥单批次厌氧消化先于对照组完成：对照组用时45天；酶预处理组用时最短,仅为31天；超声波预处理组为37天。预处理大大缩短了厌氧消化所需时间,同时提高了污泥VS的降解速率。(3)连续厌氧消化酶预处理组和超声波预处理组日产气量平均值分别为24.71L和22.87 L,高于对照组的15.28 L。预处理污泥在连续厌氧消化过程中产气量增大,VSr明显提高,各组VSr大小依次为超声波预处理组(44.42%)>酶预处理组(42.65%)>空白对照组(28.98%)。(4)预处理为系统启动初期厌氧消化菌的驯化增殖提供了丰富的可溶性有机质,使其驯化速度加快,而且消化污泥pH值更有利于产甲烷菌的生存。预处理污泥厌氧消化过程均出现VFAs、氨氮、FAN的大量积累,但均未对产甲烷菌产生明显抑制,其耐受高浓度氨氮及VFAs的能力得到增强。超声波溶解污泥菌体破解率为19.7%,复合酶预处理该值仅为3.61%,但复合酶随污泥进入厌氧消化系统后将持续发挥作用。(5)超声波、复合酶试验组厌氧消化接种启动分别仅用10天、13天,而对照组需20天以上,而且预处理提高了系统启动过程污泥VS的降解速率。预处理污泥厌氧消化系统能够承受较小的SRT和较高的污泥负荷,同时得到较高的日产气量。污泥经超声波和复合酶预处理后连续厌氧消化最佳SRT分别为12天左右和16天左右,未经预处理的污泥则大于20天；经预处理后污泥厌氧消化VSr也明显提高。