厌氧消化工艺被认为是实现污泥稳定化、无害化、减量化和资源化的一种重要手段。但是污泥厌氧消化还是存在转化效率低下的问题。究其原因,是由于污泥厌氧消化微生物转化率较低。所以,要改善厌氧消化的反应速率及转化率,需对其限制因素提出解决方案。本文从实验室层面和工程中试层面研究了超声波预处理对污泥厌氧消化和脱水性能的影响,并且基于中试实验结论从社会效益、经济效益和环境效益三个方面探究了超声波强化污泥厌氧消化的可行性。为探究超声波预处理对污泥脱水性能和污泥厌氧消化的影响,本文在实验室条件下设置了两个实验:1.基于Box-Behnken曲面响应法对超声处理时间、声能密度和温度三因素设置正交实验,探究最有益于污泥脱水性能改善的条件。2.对投配不同比例超声预处理污泥进行批次性厌氧发酵实验。参照实验室小试的结论,设置污泥中温厌氧发酵半连续性工程中试实验,围绕投配比、周期、有机质降解率、脱水性几个方面探究超声波预处理对反应的影响。在实验过程中,得出的主要结论如下:1.最有益于污泥脱水性能改善的条件为声能密度0.170W/mL、处理时间23s、处理温度22oC,在此条件下,污泥泥饼含水率从84%下降为73.4%;2.对四种投配比条件下污泥厌氧反应批次性实验结论显示,含50%超声处理污泥的可消化性最高(71.63%),并且污泥的可消化性和停滞期均随投配比的增加而出现明显的改善情况;3.对污泥半连续性厌氧发酵中试实验的结论显示,投配超声波预处理越多越有助于提升污泥厌氧发酵累积产气量以及产气品质,但是综合考虑反应的产气性能、产气总量、反应的稳定性以及处理成本后,确定投配40%的超声预处理污泥为最佳中试条件。4.在投配40%超声处理污泥条件下发现,加入40%超声预处理污泥可以使得反应中有机质降解效率平均提升5.67%;厌氧消化周期的缩短7~10天;污泥厌氧反应后脱水性能平均改善1.40%。最后基于工程中试的实验结果对超声预处理污泥厌氧消化反应进行经济性分析发现,超声波预处理设备针对污泥厌氧消化主要可以带来四方面的收益:1.提升污泥厌氧消化产沼(33.8万元);2.缩短污泥消化周期(25.8万元);3.改善污泥的脱水性能(3.3万元);4.节省污泥脱水药剂的用量(15.6万元)。累计年收益超过78万元,投资回报期小于8年。