城市规模扩大和人口增加，促使城市污水处理厂的负荷不断加大，而污水处理产生的大量污泥也成为必须处理处置的环境难题。当前，污水厂活性污泥存在产量大、含水率高、容积大、脱水困难等问题，使得污泥处理处置成为污水处理工艺中的难点。为解决污泥处理中存在的问题和了解产生这些问题的原因，并最终达到污泥的减量化、无害化和资源化利用，本研究采用微波技术破解剩余污泥以改变污泥理化特性，并结合污泥高温好氧堆肥技术，以分析微波预处理对污泥理化特性的影响和微波快速高温好氧堆肥的理化特性、酶学指标和重金属含量，为探明微波预处理对污泥及高温好氧堆肥的促进作用和影响机理提供理论基础和实践依据，主要的研究结论如下：　　 ①通过500 W、750 W和900 W的微波功率7个微波接触时间水平进行活性污泥破解实验。研究结果表明，微波能有效改变污泥理化性质，破坏污泥絮体结构和细胞壁，使污泥中固体物向液相转变，从而改变污泥的沉降性和可生化性，主要表现在污泥中的SCOD、浊度、VSS溶解率、胞外聚合物含量和无机氮含量随着微波接触时间的增加而增加，而污泥沉降速度的减少随着微波接触时间的增加而减少，这些理化指标的变化直接依赖于应用的微波功率和微波接触时间的大小，与微波接触时间具有显著的相关性。合适的微波条件能有效地改善污泥的理化特性和沉降性能。本研究中，微波功率为900 W和微波接触时间为60 s是提高污泥沉降性能的最佳微波条件。　　 ②污泥脱水是污泥减量过程中的重要步骤，微波作为破解污泥的重要方法，对污泥的脱水性能同样有着重要的影响。本论文分析了500 W、750 W和900 W的微波功率7个微波接触时间水平下污泥CST和SRF的变化情况来研究微波对污泥的脱水性能的影响。结果表明，不同的微波条件产生不同的污泥脱水结果。随着微波接触时间的增加，污泥的脱水性能表现为先改善而后显著恶化，表现在污泥CST和SRF先下降后显著增加。短的微波接触时间可以提高污泥的脱水性能，而长的微波接触时间会显著恶化污泥的脱水性能。因此，一个合适的微波功率和接触时间能够提高污泥的脱水性能。根据污泥毛细吸水时间和污泥比阻我们得出最佳的微波条件是900 W的微波功率和60 s的微波接触时间。同时从污泥破解程度、胞外聚合物浓度和污泥颗粒粒径和微波接触时间的相关性分析中可以得出，污泥破解程度、胞外聚合物浓度和颗粒粒径对污泥的脱水性有着一定的影响作用。最佳的微波条件下，产生了最佳的污泥破解程度(1.5～2％)、胞外聚合物浓度(1500～2000 mg/l)和污泥粒径(120～140μm)。　　 ③污泥中的生物酶活性是对污泥中有机物的生物降解和转化起着重要的作用，研究微波条件下污泥生物酶活性的变化情况有助于进一步了解微波对污泥的作用机制。本论文分析了750 W和900 W的微波功率7个微波接触时间水平下污泥的蔗糖酶、脲酶、蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、碱性磷酸酶和脱氢酶活性的影响。研究结果表明，不同的微波条件下污泥的酶活性不同。污泥中蔗糖酶、淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、磷酸酶、脲酶和脱氢酶的酶活性基本随着微波接触时间的增加而上升，到达酶活最高值后迅速下降。微波功率越大，达到各种生物酶的最高酶活值也越高，同时所需要的微波接触时间也越短。分析了两个污泥预处理情况下(微波预处理和传统水浴加热处理)污泥温度对酶活性的影响。研究结果表明，污泥温度对生物酶的活性起着重大的作用。每种生物酶都有一个最高的温度适应值，超过这个温度值，污泥生物酶活性将急剧下降。污泥蔗糖酶、淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶的最佳污泥温度为60℃，磷酸酶、脲酶和脱氢酶的最佳污泥温度为40℃。对比分析微波预处理和传统水浴加热处理污泥后污泥的酶活性的大小，证明了微波预处理污泥不仅仅是微波的热效应的作用，微波的非热效应也起着相当大的作用。　　 ④在污泥堆肥实验中，本论文设置了三种堆肥方法：未经任何处理的污泥堆肥、微波预处理后进行污泥堆肥和微波预处理后添加高效生物菌剂的污泥堆肥。通过堆肥温度的变化曲线可以得出微波预处理后进行污泥堆肥，减少了传统污泥堆肥所需的升温时间天数，使堆肥提前进入高温期，同时也提高了堆体所能达到的最高温度，延长了堆体的持续高温时间。经过微波预处理的堆体B的堆肥最高温度为64℃，比堆体A的提高了28％；堆体B的高温期(＞55℃的天数)为7天，大大高于堆体A的2天。三个堆肥的pH值、含水率、EC值、可溶性氨氮浓度、硝态氮的浓度和GI的变化规律呈现一定的相似性。堆肥结束后，微波预处理后的污泥堆肥比传统污泥堆肥的GI增加了40.74％，说明微波预处理极大地促进了堆肥腐熟。　　 ⑤堆肥酶活性的大小反应了堆肥的进程和腐熟进程。本论文研究了三种堆肥过程中酶活性(蔗糖酶、淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、脲酶、磷酸酶和脱氢酶)的大小。研究结果表明，微波预处理污泥堆肥能有效提高堆肥中的酶活，并减少达到最高酶活值所需的堆肥时间，从而提高污泥堆肥腐熟进程。　　 ⑥污泥中的重金属含量是限制污泥农用的关键因素。本论文研究了三个堆肥过程中重金属(Zn、Cu、Ni、Cd、Cr)的总量和各自的重金属形态分布。研究结果表明，微波预处理能有效减少污泥堆肥中的重金属总量，并提高污泥堆肥中重金属稳定态含量，减少污泥堆肥中重金属不稳定态的含量。微波预处理后添加高效生物菌种，更有利减少污泥堆肥中的重金属总量并且增加重金属稳定态的含量，更大程度降低污泥堆肥中重金属的生物毒性。　　 综上所述，微波因其技术上的特点和优势，而成为污泥预处理的重要物理方法。合适的微波条件能够提高污泥的沉降性能、脱水性能和酶活性。微波预处理应用于污泥堆肥，可以延长堆肥的高温期，加速堆肥腐熟，是一个值得进一步推广的污泥堆肥技术。