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针对低热值污泥厌氧消化甲烷产率低、餐饮油脂处理难以及污泥和油脂易引起二次污染等问题,开展了低热值污泥与餐饮油脂联合厌氧消化实验,强化系统产气和消化效率。对联合厌氧消化系统中低热值污泥与餐饮油脂的最佳投配率、厌氧消化系统的油脂耐受性、消化过程中油脂和低热值污泥之间的作用关系以及不同预处理技术对低热值污泥与联合厌氧消化系统甲烷产率的影响进行了研究。此外,对消化系统基质的EPS、系统的种群结构和多样性进行了分析,从生物种群的角度对联合消化系统的机理进行了探索。当油脂的投配比为50%（G/S=1）和66.7%（G/S=2）时,甲烷产率分别为724.52m L CH4/g VS和809.33 m L CH4/g VS。G/S=0、0.5、1、2和4五个工况的VS去除率分别为35.9%、36.2%、54.5%、39.8%和23.4%,VFA的浓度始终低于5000 mg/L,未出现酸化现象。G/S=4产甲烷受阻是由油脂的降解产物LCFAs（Long chain fatty acids）抑制作用所致。80%的油脂负荷是联合厌氧消化系统的耐受极限。污泥单独厌氧消化、餐饮油脂单独厌氧消化、污泥与油脂联合厌氧消化的甲烷产率分别为133.84 m L CH4/g VS、505.02 m L CH4/g VS和770.56 m L CH4/g VS,低热值污泥与餐饮油脂之间并非“1+1=2”的简单叠加,而是相互促进、相互辅助的协同作用关系。厌氧消化前后,污泥的CST从0.84 s/mg VS提高到1.80 s/mg VS（G/S=0）、1.88s/mg VS（G/S=0.5）、8.15 s/mg VS（G/S=1）、12.33 s/mg VS（G/S=2）和12.86 s/mg VS（G/S=4）,脱水性能变差。消化前后污泥EPS总量有所增加,EPS分别从46.83mg/g VSS升高到55.57 mg/g VSS（G/S=0）、60.30 mg/g VSS（G/S=0.5）、57.35 mg/g VSS（G/S=1）、49.88 mg/g VSS（G/S=2）和47.03 mg/g VSS（G/S=4）。消化前后污泥EPS中可溶性蛋白质、多糖的增加明显也是导致污泥脱水性变差的主要原因。H2O2预处理和NaOH预处理能够有效提高系统的甲烷产率以及VS去除率,当G/S=1时,处理前后甲烷产率分别从718.38 m L CH4/g VS提升至754.19 m L CH4/g VS和769.27m L CH4/g VS,VS去除率分别从51.65%提升至58.62%和64.17%;当G/S=2时,处理前后甲烷产率分别从778.25 m L CH4/g VS提升至916.87 m L CH4/g VS和939.92 m L CH4/g VS,VS去除率分别为41.04%和59.84%和59.79%。454高通量测序发现G/S=1、2、4三个工况的产甲烷菌种群结构有一定的差异性,G/S=1产甲烷菌优势菌属有Methanoculleus（甲烷袋状菌）、Methanosaeta（甲烷鬃菌）和Methanospirillum（甲烷螺菌）;G/S=2产甲烷菌优势菌属有Methanoculleus（甲烷袋状菌）、Methanosarcina（甲烷八叠球菌）,Methanofollis（产甲烷袋菌属）和Methanomassiliicoccus也表现出一定的活性;G/S=4产甲烷菌优势菌属有Methanoculleus（甲烷袋状菌）、Methanolinea（甲烷绳菌）和Methanoregula（甲烷微菌）。PCR-DGGE分析发现油脂与污泥的联合厌氧消化系统微生物种群相较污泥单独厌氧消化（G/S=0）而言,不仅种群更为丰富,且具有更高的种群多样性。餐饮油脂作为改良剂能解决污泥单独厌氧消化甲烷产率低的技术难题,同时实现油脂和污泥的“资源化”利用。