投加活性炭可有效改善废水厌氧生物处理过程中反应器易于酸化的问题，其投资成本使工业化应用受到局限。与此同时，随着工业化的加速，煤矸石和城市污水污泥每年累计产量不断提升，成为中国两大主要工业固体废弃物。目前，很多针对煤矸石和城市污泥的处理处置方法存在严重的资源浪费问题。
　　论文依据活性炭在厌氧产甲烷过程种间电子转移作用，建立基于污泥和煤矸石制备的复合基活性炭ASBR强化工艺，综合应用元素分析仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、高通量测序等技术手段，针对产气量、气体组分、挥发性脂肪酸组分及含量、微生物群落丰度和多样性等指标，开展ASBR强化工艺性能研究，以期从微生物种群结构与种间电子转移角度揭示强化工艺的可能机制，主要研究成果如下：
　　（1）污泥和煤矸石的C含量分别为21.324％和37.544％，可利用价值高；经过活化的煤矸石污泥混合物，表面形成多孔结构，观察范围内孔径＞50nm的居多。
　　（2）每个反应周期，COD在最初的1-5分钟内迅速下降，在5-55分钟内呈缓慢上升趋势，在1小时后又逐渐下降，在反应结束时降至100mg/L以下。不同投加量以及活性炭饱和处理，COD变化趋势基本不变，说明厌氧消化过程中，活性炭的吸附作用不改变有机物降解路径。
　　（3）复合基活性炭的投加量以及吸附饱和状态影响产气量，控制组的周期累计产气量为12.1mL，投加量为0.1g、0.5g、1.0g和2.0g的反应器中累计产气量分别为20.1mL、22mL、43.1mL和16mL，分别提高了39.8%，40.45%，71.93%和24.84%；复合基活性炭进行饱和处理后，使累积产气量提升至17mL，高于控制组28.82％。说明活性炭的吸附点位或者表面积影响产气量。生物气中的CO2、CH4和H2比例随活性炭投加量变化呈现明显的差异，活性炭投加量为1.0g的实验组中CH4含量最高，H2含量最低。
　　（4）复合基活性炭对反应器中VFAs的组分有较大影响，在一定范围内，活性炭投加量增加对丙酸和丁酸的转化有促进作用，而乙酸含量随投加量增加呈现抛物线趋势，1.0g投加量时最大。这是由于复合基活性炭改变了厌氧微生物群落结构，反应器内的微生物多样性虽有降低，但优势菌种Proteobacteria和Chloroflexi得到富集。这两门菌是厌氧消化中主要细菌类群，Proteobacteria中的许多菌群不仅能利用葡萄糖、丙酸盐、丁酸盐等小分子化合物，而且其酸化过程产生的主要产物为乙酸；Chloroflexi不仅对单糖和多糖均具有降解能力，而且酸化能产生乙酸，同时，具有较高的有机负荷承受能力。
　　本研究针对目前存在的问题，利用两大工业固体废弃物，煤矸石和污泥制备复合基活性炭，并应用于污水厌氧消化。有效减少了资源浪费，实现了以废治废，与此同时，还为活性炭在厌氧消化中的应用限制提供了一种新的解决途径。