工业废水中常含有大量大分子难降解有机物，因此，单一的好氧生化处理工艺不能取得理想的处理效果。厌氧生物技术具有高效降解大分子难降解有机物、低耗产能的特点，在工业废水处理中得到广泛的应用。但传统的厌氧技术中存在以下三个缺点：厌氧微生物生长缓慢，导致厌氧反应器启动缓慢；高浓度难降解污染物水解酸化速率慢，同时丙酸、丁酸等转化为乙酸过程易环境因素影响，在处理过程中易出现酸性末端产物的过度积累，对产甲烷菌抑制作用强烈时，会出现“酸化”现象，导致厌氧体系崩溃；对于含高氮废水，达不到去除氮素的效果，往往需要在厌氧处理工艺后续加设深度处理除氮，导致废水处理流程较长，投资和运营费用大。本文探索解决厌氧处理过程中这三点缺点的具体控制措施，以处理不同C/N废水为研究对象，探索不同进水C/N比时选取择最佳厌氧工艺实现以下目标：避免厌氧反应器“酸化”，以强化厌氧处理效果，在单一厌氧反应器实中实现同时产甲烷反硝化，即同时实现脱碳除氮双重功能，拓展厌氧处理领域。本实验内容包括：寻找快速启动厌氧反应器的方法；探索处理不同进水C/N废水最佳厌氧工艺的选择及机理研究。研究发现低强度超声波能加快启动进程，低强度超声波处理过的颗粒污泥启动IC厌氧反应器历时7天，而对照试验历时10天。低强度的超声波作用提高IC厌氧反应器中COD去除率，具有更高的产气率和最大比产甲烷活性。不同C/N比影响发酵类型的研究中发现：初始进水C/N为12、56、156时，形成丁酸型发酵类型，初始进水C/N200时，即进水C/N较高时，易实现乙醇型发酵，有效避免反应器“酸化”，此时有最高的产甲烷率和出水COD去除率；C/N比为56时胞外聚合物达到最大值，不同C/N比颗粒污泥表面特征也发生变化，对污泥的沉降性有一定的影响。对不同的C/N比培养的厌氧颗粒污泥进行扫描电镜观察，微生物群落表面特征也不相同。进水C/N低时不易实现乙醇型发酵厌氧工艺，但研究发现，进水C/N较低时，同时产甲烷反硝化工艺可以避免反应器内丙酸的积累，有效避免厌氧反应器“酸化”且同时具有脱碳除氮的功能。采用IC厌氧反应器，成熟厌氧颗粒污泥为接种污泥，驯化其具有同时产甲烷反硝化工功能的研究过程中，在进水碳源为葡萄糖，硝酸钠提供硝态氮，COD/NO₃^-为10的条件时，通过进水碳氮负荷不变，逐步减少水力停留时间来驯化厌氧颗粒污泥，历时30天完成厌氧颗粒污泥的驯化，实现了在单一相IC厌氧反应器中同时产甲烷反硝化。实验过程中，25天时达到稳定状态，出水COD去除率达到95%以上，氮的去除率达到96%；稳定时对出水氨氮进行测定，出水氨氮为2mg/L，发现厌氧过程中发生了DNRA过程；对产生的气体组分进行检测，其中甲烷占53%，氮气占47%。COD/NO₃^-为2、4、8、10、16时，出水COD出现先增高后下降的趋势， COD/NO₃^-为2时属于碳源不足，发生反硝化过程，未发产甲烷过程，产气组分未检测出甲烷；COD/NO₃^-为4时COD去除率仅有84%；COD/NO₃^-为8、10、16时， COD去除率较高，分别为89%、95.1%、94.9%。COD/NO₃^-为4、8、10时都有很好的除氮效果，去除率达到了95%左右， COD/NO₃^-为8、10、16时出水检测到了氨氮，发生了DNRA过程。具有同时产甲烷反硝的厌氧颗粒泥对丙酸积累引起的“酸化”有明显的恢复功能。当由丙酸引起的不同酸化程度，依次为基本无“酸化”、轻度“酸化”、中度“酸化”、高度“酸化”时， COD去除率分别达到了91.5%、87.9%、84.89%、81.05%。缓解中度“酸化”时最佳COD/NO₃^-为8。缓解重度“酸化”时最佳COD/NO₃^-为6。