随着我国城市污水处理率的逐步提高和新污水处理厂数量的不断增加,城市剩余污泥的产量逐渐增大。污泥中含有如寄生虫卵、细菌、病原微生物、合成有机物及重金属离子等有害有毒物质,如果不对其进行合理的处置,它将对周围环境产生不利的影响,因此剩余污泥的处理与处置已成为我国急需解决的环境问题之一。目前,应用最广泛的剩余污泥处置方法是厌氧消化,但是传统的厌氧消化有许多缺点,如胞外聚合物难降解、细胞壁难打破、污泥停留时间长、甲烷产量低和污泥降解性差等,严重限制了污泥厌氧消化技术的推广和应用。研究证明对剩余污泥进行预处理可以促进胞外聚合物降解、污泥中大分子的有机物水解,有效提高污泥厌氧消化效率、缩短水力停留时间。本研究利用匀浆与碱解和超声联合的预处理方法对剩余污泥进行破解,首先分别对匀浆破解污泥进行单因素实验和正交试验,得出匀浆转速、匀浆时间和污泥浓度对剩余污泥破解率的影响及最优的操作参数。在匀浆实验的最优操作参数下,联合碱解和超声预处理剩余污泥,得到破解污泥的最佳预处理组合和操作参数。选取破解污泥的最优操作组合及参数,进行后续厌氧消化实验,并与未经处理的剩余污泥厌氧消化实验进行对比,为提高剩余污泥的厌氧消化效率寻求新的途径。匀浆破解剩余污泥的单因素实验采用高剪切分散乳化均质机进行,该设备配有25S6和25G两个分散头。单因素实验结果表明,25G分散头的破解效果优于25S6;随时间的增加,在0～20 min时,破解效果显著,随后,破解效率相对降低;随转速的增加,污泥破解效果增加,在19000rpm时破解率已基本达到最优状态;随污泥浓度的增加,破解率先上升后下降,在污泥浓度为10100 mg/L时,破解效果最优。正交实验结果表明,以化学需氧量破解率（Disintegration Degree of Chemical Qxygen Demand,DDCOD）为响应值,在匀浆时间35 min、匀浆转速19000 rpm、污泥浓度8000 mg/L时达到最大破解率,三个因素的主次性顺序为匀浆时间>匀浆转速>污泥浓度。碱解结合匀浆实验表明,在NaOH浓度为0.055 mol/L时破解率达到最优值。匀浆结合超声实验表明,在超声10 min时COD溶出已经基本达到最佳状态,MLSS和VSS的去除率达到最大,且超声处理可以使粒径进一步降低。考察匀浆、匀浆+超声、碱解、碱解+匀浆、碱解+匀浆+超声5种预处理方式对剩余污泥破解的影响,结果表明,匀浆+超声预处理对污泥中有机物的溶出效果最好,采用碱解的预处理方式对MLSS和VSS降低效果较好。研究最终选择匀浆+超声预处理对剩余污泥进行破解,并进行后续厌氧消化实验。厌氧消化实验表明,匀浆+超声预处理污泥生物气体日产量在前2天明显高于未处理污泥生物气体日产量,且第1天生物气体日产量最高。匀浆+超声预处理污泥和未处理污泥第1天产生的生物气体中甲烷含量分别为1.71%和0.21%,证明通过匀浆+超声预处理的污泥中含有大量可迅速生物降解的有机质。经过10天的厌氧消化,匀浆+超声预处理污泥的MLSS、VSS去除率分别为18.48%和19.25%,比未处理污泥的MLSS、VSS去除率高出7.33%和3.79%。