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污泥厌氧消化是污水处理厂剩余活性污泥减量处理与能量回收的重要工艺之一。由于活性污泥微生物细胞壁较难破解,限制了污泥厌氧消化效率的提高。针对这一问题,很多研究者对剩余污泥进行了超声、臭氧氧化等预处理技术研究,但关于超声/臭氧氧化联用技术的研究还较少。本论文主要以济南光大水务一厂剩余活性污泥为研究对象,研究超声处理、臭氧处理、超声/臭氧氧化联合预处理对污泥的破解效果、污泥脱水性能和抗性因的变化规律的影响,进行微生物种群分析研究预处理方式对厌氧微生物丰度的影响,通过试验确定了不同预处理技术应用的最佳条件,并通过厌氧消化试验考察了产气量及污泥中固相、液相的物质变化规律;研究了厌氧消化生物气中硅氧烷的检测方法及在污泥中的吸附规律。超声处理与臭氧处理的单独预处理技术对剩余污泥细胞壁均起到破解作用,但破解程度和效果不同:以SCOD和溶解性磷酸盐浓度表示污泥预处理的破解效果,污泥超声处理研究结果发现,越长的超声时间和越大的声能密度对污泥具有更好的破解效果,通过在本试验中反应动力学方程的计算得出,超声时间对污泥破解效果的影响高于声能密度。对污泥进行臭氧处理研究,结果发现,污泥破解效果与臭氧投加量呈正相关。剩余污泥经超声处理和臭氧氧化处理后脱水性能均下降。超声/臭氧氧化联用技术对污泥细胞的破解效果优于超声、臭氧氧化单独作用。采用超声与臭氧氧化同时进行的超声/臭氧耦合联用预处理模式,超声可以增强臭氧在水中的传质和分解速率,对污泥细胞的破解效果优于先经臭氧氧化再进行超声处理的超声/臭氧顺序联用方式。试验最佳运行参数:超声条件为0.75W/mL、声能密度作用20min,臭氧投加量为0.14gO3/gTS。预处理后SCOD浓度是初始SCOD的8.6倍。对预处理后剩余污泥中抗性基因tetG和tetX的绝对丰度和相对丰度的分析结果表明,臭氧氧化对两种抗性基因有削减效果,经臭氧氧化后,tetG和tetX的绝对丰度分别下降了16.2%和24.6%。超声/臭氧氧化联用技术处理后,tetX绝对丰度下降了30.5%。对超声/臭氧氧化预处理前后污泥微生物群落分析发现,Bacteroidetes、Proteobacteria、Firmicutes和Chloroflexi为主要微生物群落,其中Bacteroidetes和Proteobacteria丰度受预处理影响不大;超声处理比臭氧氧化对Firmicutes和Chloroflexi厌氧微生物起到更强的削减作用。经预处理破解后的污泥厌氧消化总产气量高于未经预处理的污泥。超声处理的污泥产气量提高了36.7%,臭氧氧化后污泥产气量提高了41.5%,超声/臭氧氧化联合处理的污泥产气量提高了56.9%,且到达产气高峰时间早于未经预处理组。污泥单位VS的产气率由未经预处理的107.71mL/gVS分别上升到147.26mL/gVS、152.51mL/gVS、175.03mL/gVS。三组预处理组第20天固相中VS/TS均可达到40%左右,符合污泥处理稳定化和减量化的要求。通过静态加标试验研究4种硅氧烷（L3,D4,L4,D5）在厌氧污泥中的吸附规律,发现泥水界面的传质过程在硅氧烷的挥发过程中是制约步骤,且随着吸附时间的增加,泥相和水相中的硅氧烷含量倾向于与分子量正相关。将试验结果拟合等温吸附线后分析得知,其吸附规律更加符合弗罗因德利希吸附等温线,单层吸附的可能性较高。