当前我国正面临城市污泥产生量激增、污泥的处理处置问题日益突出的问题，目前污泥厌氧消化技术在实现污泥的减量化、污泥稳定上技术成熟，前景良好，而且产生的沼气通过发电、产能等途径还可以补偿污水厂能耗。但是，污泥厌氧消化工艺在实际运行中存在运行处理效能低下问题。在现有工艺优势条件下，进一步提高污泥处理效率和增加能源回收效益是当前工艺发展应用的最根本目标。在博士后入站工作期间主要围绕污水处理厂剩余污泥的处置和资源化问题，通过选择更有效的污泥预处理方式定向获得更高的挥发酸产量，借助微生物电解新技术进一步提高污泥发酵液中挥发酸的转化能力和能源气体回收效率。研究提出了引入微生物电化学系统与污泥厌氧消化处理工艺相耦合的新思路，探索污泥发酵液中有机小分子在微生物电解体系中的氢气转化效率，通过比较不同预处理条件、外加辅助电压和电极空间布置等关键参数对污泥处理能量回收效益影响的分析，优化污泥预处理条件和微生物电解产能耦合体系。　　 为了降低污泥发酵液的电解质性能对微生物电解过程的限制和优化预处理过程的试剂选择，研究了不同缓冲介质体系对氢气转化率的影响，发现磷酸盐缓冲体系、碳酸氢盐体系和氯化钠体系使发酵液的电导率提高，并能有效增加了微生物电催化体系的电子传递能力，从而提高了COD的去除速率和氢气收率。通过不同的化学添加剂对污泥发酵产酸分析发现，物理化学条件(酸，碱，超声)能够促进挥发酸的产量但是后期产甲烷会导致挥发酸的消耗;生物添加剂条件(SDS，鼠李糖脂)促进挥发酸的产量更加明显，但是后期对产甲烷过程存在抑制使挥发酸可以持续积累。　　 针对提高剩余污泥发酵液在微生物电解产能体系中的能量收益，碱性条件下双频超声波预处理方法对污泥进行破碎提高污泥水解效率和挥发酸产量十分有效，而且对后续微生物电解产氢工艺优化调节和效能提高可控性最佳。选择双频超声对剩余污泥预处理10 min，pH为10的初始条件下进行产酸发酵，处理时间缩短为3d，挥发酸最大积累量达到7000 mg COD/L。从剩余污泥的投入与资源化产出衡量，可以达到10 mmol H2/g VSS。通过辅助电压优化，0.8V时生物能与投入电能的对大能量收益最高，达到169.07±0.84％，最高氢气产率为1.14±0.02 m3/m3/d，最高氢气转化率7.03±0.13 mg H2/g VSS。与同期相关研究在没有污泥预处理情况下相比，微生物电解产氢所需的辅助电压从2V降低到0.8V，而产氢结果则从96 mL H2/g COD提高到0.98-1.2 L H2/g COD，氢气转化率提高了10倍。通过对比直接换水、氮气除氧、阳极生物膜空气曝露以及鼓吹空气4种方式，发现对生物膜进行10min的空气曝露处理程度对甲烷抑制有较好效果，对阳极生物膜鼓吹空气10min后比完全厌氧条件下的氢气产量增加60％，氢气产量从0.8 m3/m3 reactor/d提高到1.3 m3/m3 reactor/d。针对传统的产甲烷菌代谢途径难以转化C3以上挥发酸，而尝试通过微生物催化电解以电子回收方式转化这些非适产甲烷底物为氢气，可以变相促进产甲烷过程，新型工艺将生物催化电解系统与厌氧体系耦合稳定后甲烷产率达到68.9 ml/天，比厌氧发酵过程高3倍。耦合体系最终累计甲烷产量达到958ml，是厌氧发酵过程高2倍。　　 研究工作针对目前污泥厌氧处理技术中改进预处理方法、提高有机质转化效率、改善能量回收效益三个方面的目标，通过生物电极产生的电子传递过程以加速有机质到能源产品的转移速率，从而增强污泥中潜在生物质的利用，提高污泥处置过程的能量收益。研究表明微生物电化学技术在污泥资源化中具有可行性，并有很大应用潜力。