“十三五”规划以来,针对城市剩余污泥产量日益剧增的问题,我国不断地强调污泥的“四化”处置原则,即减量化、无害化、稳定化和资源化。而剩余污泥进行厌氧消化作为实现该原则的优选方法却常常伴随着水解限速、产酸效率不高等问题。针对这些问题作者提出了使用Fe(Ⅱ)活化过硫酸盐(PS)的新型高级氧化技术破坏污泥微生物细胞壁(膜)和EPS等结构的污泥预处理方法,研究其对污泥破解效果的影响,并选用Design-Expert.V 10.0程序对Fe(Ⅱ)/PS预处理剩余污泥实验进行响应面优化设计和模拟,计算出以Fe(Ⅱ)、PS投加量和污泥初始pH值为影响因素的二阶多项式线性回归方程,预测其最佳预处理条件并验证;研究了经Fe(Ⅱ)/PS预处理后,对污泥21天厌氧发酵水解性能的影响和污泥中有机物通过厌氧发酵转化为具有附加价值的甲烷、SCFAs的可行性。主要结论如下:第一,Fe(Ⅱ)/PS预处理能够有效的促使污泥微生物细胞中物质溶出,但是其溶出量并不随着Fe(Ⅱ)/PS投入量的增长而持续增长,存在着凸点;且该预处理方法的pH使用范围非常广泛在pH=3.0～8.5的范围内都能有效破解污泥微生物细胞;第二,经过响应曲面优化得到的以Fe(Ⅱ)、PS投加量和污泥原始pH为影响因素,以污泥SCOD值为响应结果进行模拟,得到的二阶多项式线性回归模型表现出极为显著的相关性,即Fe(Ⅱ)/PS预处理剩余污泥对其有机物质的溶出可通过数学模型计算。并通过计算分析得到Fe(Ⅱ)/PS预处理剩余污泥的最优配比条件为Fe(Ⅱ)投加量为1.5mmol/gVSS、PS投加量为1.3 mmol/gVSS、污泥初始pH为6.8。在该条件下预处理剩余污泥使其液相中SCOD值从112mg/L增涨至1073mg/L,可溶性蛋白质由23mg/L增加至173mg/L,可溶性多糖由17mg/L增加至110mg/L,CST降低率达88.6%。第三,Fe(Ⅱ)/PS预处理法能够有效的提升剩余污泥的厌氧消化性能,Fe(Ⅰ)/PS投加量为1.5/1.3mmol/gVSS时,污泥厌氧发酵水解效率显著提升,发酵产酸显著增加,其发酵过程中SCOD值达到最大值2532mg/L,是未预处理污泥的4.5倍,可溶性蛋白质和多糖最大值达366mg/L、156mg/L,是未预处理污泥的6.8、5.6倍,SCFAs值达1631mg/L是为预处理污泥的6.4倍;第四,Fe(Ⅱ)/PS预处理对剩余污泥厌氧发酵达到最大产酸量和最大产CH4量的Fe(Ⅱ)/PS投加量不同。Fe(Ⅱ)投加量为1.5mmol/gVSS,Fe(Ⅱ)/PS投放比例为15:13时,污泥产酸量最大。在Fe(Ⅱ)/PS投放比例不变,Fe(Ⅱ)投加量为1.0mmol/gVSS时,污泥产CH4量最大,最大日产CH4量可达94ml,21天累计产CH4量为618ml,是空白组的3.9倍;第五,通过Fe(Ⅱ)/PS预处理可以推动污泥厌氧发酵过程中SCFAs向乙酸转化,减少丙酸、丁酸、戊酸的占比。在Fe(Ⅱ)/PS投入量为1.5/1.3mmol/gVSS时,短链挥发性脂肪酸中乙酸占比从原污泥的27%增长至77%,丙酸占比从36%降至10%;第六,Fe(Ⅱ)/PS预处理剩余污泥能够触发硫酸盐还原菌的增殖,加速种间氢的消耗,降低产氢产乙酸过程中的热力学障碍,推动酸化基质的产氢产乙酸反应的正向移动。