随着市政污泥的大量增长和对污泥问题的逐渐重视，污泥厌氧消化技术将有着更加广阔的应用前景，但传统厌氧消化技术普遍存在消化时间长、产气量低、运行稳定性不足等问题。为了提高其效率，需要采取相应的预处理措施加以强化。本文以青岛市主要污水处理厂初沉和剩余污泥为研究对象，首先对其有机成分含量及组成进行调查分析，根据分析结果预测各厂污泥厌氧消化潜能。在此基础上，以其中某个典型污水处理厂剩余污泥为研究对象，考察单独热水解、单独超声波及热水解和超声组合预处理方式对污泥破胞效果及后续厌氧消化性能的影响，以解决现有市政污泥处理处置过程中某些瓶颈问题，为污泥潜在能源回收及资源化利用提供技术支撑。论文主要研究结果如下：（1）青岛市主要污水处理厂污泥有机成分调查及分析结果表明，海泊河、团岛和麦岛污水处理厂污泥有机成分含量高达70%左右，且厌氧消化分解率和产气潜能较大，适合厌氧消化处理；李村河和娄山河污水处理厂污泥有机成分含量相对较低，厌氧消化产气潜能较小。（2）单独热水解处理、单独超声处理和热超声联合处理，均能对污泥絮体产生良好的破解效果，促进污泥细胞内有机物质溶出，增加污泥液相中SCOD、溶解性蛋白质和溶解性碳水化合物含量，提高厌氧消化潜力。对不同含固率的污泥来说，热超声联合处理方式效果均优于单独热水解处理和单独超声处理。综合破解效果和能耗分析，含固率为2%的污泥最佳热水解处理时间为30min，最佳超声处理声能密度为0.5W/mL；含固率为3%和4%的污泥最佳热水解处理时间为30min，最佳超声处理声能密度为0.3W/mL；含固率为5%的污泥最佳热水解处理时间为45min，最佳超声处理声能密度为0.3W/mL。（3）合理升高消化温度和增加预处理对污泥厌氧消化性能均有一定改善，预处理对污泥厌氧消化产气量的影响效力大于温度；而对厌氧消化周期的影响，温度的效力大于预处理。经预处理后，污泥厌氧消化产气量最大可提高37.51%，厌氧消化周期最短缩至14d；升高温度厌氧消化产气量最大可提高28.50%，厌氧消化周期最短可缩短至11d。