传统污泥厌氧消化存在消化时间长,甲烷产量少,有机物去除率低等问题,有必要寻求强化手段以提高厌氧消化效果。投加铁粉或采用热水解前处理是促进厌氧消化甲烷增产的有效手段,本实验设置铁粉投加量和热水解温度两个变量,采用正交试验的方式组织污泥厌氧消化实验,以求最大化提高污泥厌氧消化性能。并从甲烷产量、微生物群落变化及流变特性三个方面探究铁粉、热水解及组合方式对污泥厌氧消化的影响,所得的研究结果如下:(1)高温和低温热水解处理均起到促进甲烷增产的效果,其累计甲烷产量分别增加了22.9%和4.0%,高温热水解效果好于低温热水解。投加30 mg/g VS铁粉厌氧消化提高了甲烷产量,增产达18.2%,同时投加30 mg/g VS铁粉提高了最大产甲烷速率。投加60 mg/g VS铁粉抑制了污泥厌氧消化。高温热水解和30mg/g VS铁粉组合方式促进了甲烷增产,在累计甲烷产量上略低于热水解厌氧消化,增产21.9%。通过正交试验分析发现,最佳铁粉投加量为30 mg/g VS,最佳热水解温度为170℃,本实验组合方案的最佳条件为投加30 mg/g VS铁粉和采用170℃热水解。(2)高温热水解厌氧消化后,污泥的表观黏度和屈服应力减小,污泥的流动性能增强,触变性均减小。而投加铁粉厌氧消化后,污泥的表观黏度和屈服应力增大,厌氧消化后污泥的流动性降低,触变性均减小。其组合方式厌氧消化后污泥表观黏度降低,流动性增强,触变性减小,高温热水解发挥主导作用,削弱了投加铁粉对污泥流动造成的不利影响。但不管是高温热水解、投加铁粉或是其组合方式厌氧消化,污泥厌氧消化后流变性增强效果、触变性的减小程度均差于对照组。(3)热水解处理能提高厌氧消化后污泥的脱水性能,高温热水解的效果要好于低温热水解,高温和低温热水解分别使消化后污泥的脱水性能提高了26%和5%;而投加铁粉则降低了厌氧消化后污泥的脱水性能。与对照组相比,热水解和铁粉组合厌氧消化能增强污泥的脱水性能。其组合方式对污泥脱水性能的影响中,热水解处理发挥主要作用。且发现污泥的触变性与脱水性间符合良好的线性关系,污泥触变指数越高,离心脱水泥饼的含固率越高,可采用触变指数来预测污泥的脱水能力。(4)与对照组相比,高温热水解厌氧消化、30 mg/g VS铁粉和高温热水解组合厌氧消化的古菌丰富度高、多样性低,而投加30 mg/g VS铁粉厌氧消化后古菌的丰富度降低、多样性也降低。高温热水解厌氧消化后的优势菌属为Methanosarcina、Methanoculleus和Methanomassiliicoccus,高温热水解厌氧消化明显改变了产甲烷古菌的营养方式,由乙酸营养型转变为乙酸、氢为底物的混合营养方式;而投加30 mg/g VS铁粉厌氧消化,Methanoculleus、Methanomassiliicoccus和Methanobacterium的占比均得到不同程度的提高,增加了以氢为营养型的产甲烷菌的丰度;其组合方式厌氧消化后古菌的营养方式变为氢营养型和混合营养型两种方式,古菌营养型的变化是热水解和铁粉两者综合作用的结果。(5)通过功能丰度的分析发现,总功能丰度由大到小分别是高温热水解厌氧消化>组合方式厌氧消化>投加30 mg/g VS铁粉厌氧消化>对照组,与累计甲烷产量的规律相同。高温热水解、投加30 mg/g VS铁粉及其组合方式厌氧消化样品的菌群丰度中的碳水化合物、脂质、氨基酸的功能丰度均高于对照组,是造成甲烷增产的重要原因。