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污泥（SS,Sewage sludge）、餐厨垃圾（FW,Food waste）等有机固废是人类生产生活的重要副产物,具有组成杂、区域差异明显、处理难度大等特点,亟待无害化处置与资源化利用。本论文以SS和FW为处理对象、厌氧膜生物反应器（An MBR,Anaerobic membrane bioreactor）为技术核心,针对有机物碳转化率低、单一消化碳氮比失衡、能源转化率低等难题,系统开展了基于An MBR的SS与FW厌氧甲烷转化性能评估及代谢机理研究,通过分析优化有机负荷（OLR,Organic loading rate）、温度、固体停留时间（SRT,Solid retention time）、水力停留时间（HRT,Hydraulic retention time）等操作参数,确定最佳甲烷转化条件和膜污染控制策略,推动An MBR在SS、FW等有机固废厌氧甲烷转化的应用;并结合国内外SS、FW处理技术研究现状与发展趋势,剖析对比了不同处理技术模式在有机物降解或转化性能、能源和资源再生等方面的特点和技术优势,为其在有机固废处理与高值转化提供理论和数据参考。主要研究成果如下:1)开展了等离子体臭氧预处理污泥与餐厨垃圾强化污泥溶裂与厌氧共消化行为研究,探究了不同的臭氧投加量,对污泥溶裂、污泥和餐厨垃圾厌氧共消化性能的影响,对比剖析了不同的臭氧投加量下的微生物群落响应机制。结果表明,经过臭氧预处理后的微生物细胞发生了溶裂,体系内可溶性有机物得到释放。随着臭氧投加量的增加,挥发性固体浓度呈上升趋势,在臭氧投加量为0.06 g O3·g-1TS时,达到最高值7.08±0.25g·L-1。可溶性有机物的增加也促进了水解和酸化,因此,随着臭氧投加量的增加,总固体的去除率呈上升趋势。溶解性化学需氧量、溶解性蛋白质、溶解性多糖在实验过程中既有上升阶段也有下降阶段,可能是由于体系内污泥溶裂、有机物发酵的共同进行。根据等离子体臭氧预处理对甲烷转化的影响分析,在第40 d时,臭氧投加量为0.01 g O3·g-1TS的累积甲烷产率达到最高,其数值为75.86±2.94 m L·g-1VS。该体系的微生物群落响应机制表现为,臭氧投加量为0.02 g O3·g-1TS时,微生物群落丰富度、多样性最高。在0.02、0.04 g O3·g-1TS的臭氧投加量下,臭氧预处理对水解、酸化过程影响较小。但是,在不同的臭氧投加量下,体系内水解和酸化过程均是稳定的。2)开展了浸没式An MBR污泥单消化性能优化研究,探究了SRT、HRT、OLR和温度等4个关键操作参数,对An MBR污泥厌氧消化性能的影响,对比剖析了不同膜污染控制方法的原位膜污染控制效能。结果表明,当操作条件为中温、OLR<2.5 kg VS·m-3·d-1、HRT<10 d时,An MBR可在SRT>40 d的条件下稳定运行,实现污泥高效生物降解与甲烷转化。此外,膜污染作为影响膜过滤性能的主要因素,可通过物理吸附、固液流态化及群体感应淬灭（QQ,Quorum quenching）原位控制,或采用抗污染膜材料、进料预处理等,进行异位控制。然而,如何进一步实现SS在An MBR中的高效碳转化与甲烷生成,有效控制或减缓膜污染,仍待深入研究。3)开展了基于浸没式An MBR的污泥-餐厨垃圾厌氧共消化性能与代谢机理研究,通过追踪解析有机物降解、CH4产生和微生物群落变化等参数,揭示了协同共消化效能与代谢机理。结果表明,在OLR 0.59～0.64 kg·m-3·d-1条件下,挥发性固体（VS,Volatile solids）降解率由单消化的17.5%提高到共消化的40.0%;COD去除效率达到95.3%,CH4产量达78.7 m L g-1CODadded,CH4含量约60%;跨膜压差（TMP,Transmembrane pressure）和平均膜通量分别维持在-3.1～-2.7 k Pa和0.106 L·m-2·h-1,膜污染较轻。16S r RNA分析表明,An MBR内部厌氧消化细菌主要是Proteobacteria（变形菌门）、Bacteroidetes（拟杆菌门）和Cloacimonetes（阴沟单胞菌门）,进料基质调整前,其相对丰度分别是36%、21%、21%;进料基质调整后,其相对丰度分别是26%、28%、17%。优势产甲烷菌属是Methanosaeta（甲烷鬃毛菌属）和Methanolinea（甲烷绳菌属）,进料基质调整前,其相对丰度分别是0.4%、0.1%;进料基质调整后,其相对丰度分别是0.5%、0.4%。因此,基于浸没式An MBR的SS和FW厌氧共消化,具有强化甲烷转化、膜污染控制等优势,是一种极具应用前景的多源有机固废协同处置与能源转化的技术。4)结合国内外SS、FW处理技术研究现状与发展趋势,剖析对比了不同技术模式（An MBR与热处理、厌氧消化、高值化产品定向转化）在资源转化、能源再生等方面的特点和优势。结果表明,在热处理技术中,低温和高温热解主要以生物炭为主要的资源转化形式,气化是以合成气为主,而干化焚烧则是以电能回收为主,但其二次污染物排放（NOx、SO2）不可避免。厌氧消化可回收富含甲烷的生物气,但沼渣、沼液等副产物处置仍极具挑战;而An MBR具有SRT长、生物量富足、出水水质好等优点,成为厌氧消化领域备受青睐的技术选择。相较而言,高值化产品定向转化因SS、FW结构复杂,地域特点明显等问题,产品种类和品质差异巨大。综合资源转化、能源再生、环境效能分析等证实,以An MBR为核心的SS、FW厌氧消化与甲烷回收是一种经济高效、绿色环保的技术模式。