城市污水厂剩余污泥的资源化处理是当前环境领域研究的热点问题之一，由于剩余污泥中含有丰富的有机物资源，目前的研究趋势是将污泥预处理发酵后，充分利用污泥释放的以蛋白质和总糖为主的有机物进行资源化回收，一般是将污泥及其发酵液混合进行进一步研究，但这会导致处理周期增加，基于此本研究首先采用快速碱性预处理发酵技术处理城市污水厂二沉池污泥，证实了快速碱处理发酵24h即可获得大量的含有蛋白和总糖的发酵液，并将快速碱处理发酵液离心分离后进行了资源化回收研究，以期为剩余污泥的快速处理并资源化回收提供一种技术参考。由于发酵液中存在的高浓度的无机氮磷会对资源化应用产生影响，因此本课题首先借鉴于鸟粪石技术在处理高浓度氮磷废水中的快速性及有效性，根据发酵液自身的组分及条件，设计了L9(34)正交试验探索了针对快速发酵液中氮磷回收的最佳条件，并通过方差分析了各因素的影响顺序为pH＞Mg/P比＞P/N比＞反应时间，然后采用单因素的优化试验确定了最佳条件为pH=10.0、Mg/P=1.8、P/N=1.6、反应时间为5min，此时实际发酵液反应体系中PO43--P的浓度从104.8mg/L降至6.2mg/L，回收率可以达到94.1%，而NH4+-N的浓度从回收前的379.6mg/L降至142.9mg/L，回收率可以达到62.3%。这证实了采用鸟粪石技术回收快速发酵液中的氮磷是可行的，回收的效率可以通过正交试验优化获得。基于快速碱处理后获得的发酵液中含有大量的蛋白及总糖等有机物，本课题直接将其作为碳源进行污泥驯化合成PHA（polyhydroxyalkanoates)，试验中采用SBR工艺进行间歇运行，试验采用两组SBR反应器，以好氧瞬时进料的方式，分别以乙酸钠单一碳源和发酵液混合碳源为进水，驯化产PHA的混合菌群。结果表明，以蛋白质为主要成分的发酵液能够成功驯化出产PHA的活性污泥混合菌群。发酵液为进水的工艺PHA最大合成量为420.5mg/g污泥，比乙酸钠单一碳源条件的最大PHA合成量高出82.6mg/g污泥。单一周期运行情况分析表明，发酵液为进水的系统虽然在第12h才基本完成底物降解和PHA合成，但其PHA合成量却比乙酸钠系统多73mg/g污泥，进一步采用PCR-DGGE分析种群结构变化表明，随着工艺的运行，系统内的优势种群逐渐变成具有产PHA能力的菌属，如：Alcaligenes sp.、Pseudomonas sp.等，同时还有具有产酸能力的Clostridiales sp.，这与监测的工艺效能具有很好的映射关系。最后，本课题探索了将快速碱处理后的发酵液直接用于产氢的可行性，试验中以产氢反应器的污泥作为种泥，采用序批式发酵方式分析了不同初始pH条件下的产氢效能，结果表明控制初始pH为11.0时可以获得的产氢效率最大，可以达到24.4mL/g污泥，氢气产生的来源主要是来自蛋白质的脱氨过程和丙酮酸的脱羧过程，通过PCR-DGGE技术分析了pH为11.0时产氢过程中主要的细菌种群包括Clostridium sp.、Enterococcus durans、Mesorhizobiumsp.、Pseudomonas sp.、Eubacterium sp.，其中Eubacterium sp可能是重要的利用蛋白及总糖进行发酵产氢的功能种群。