微量金属元素可提高厌氧消化产甲烷效率,但微量金属元素的添加存在种类选择、添加剂量优化及生物有效性等问题。本文以Fe³⁺和Ni²⁺为研究对象,通过间歇实验分析了其单独及联合存在时对厌氧发酵产甲烷过程的影响;考察了乙二胺四乙酸（EDTA）添加对提高Fe³⁺生物有效性的作用效果;在上流式厌氧污泥床反应器（UASB）中,探究了 Fe³⁺及EDTA长期添加对厌氧过程的影响,获得的主要研究结果如下:（1）厌氧产甲烷效率随Fe³⁺浓度（0-100 mg/L）的升高而增强。Fe³⁺= 40 mg/L时,累积甲烷产量和COD去除率较对照组分别提高了 36.32%和29.98%,脱氢酶和F420浓度分别为27.23 μg/L和54.85 μg/L。这表明厌氧系统中Fe³⁺的存在增强了挥发性脂肪酸（VFAs）转化为甲烷的效率,通过调节产甲烷过程相关酶浓度从而影响了厌氧产甲烷菌的活性。当Fe³⁺浓度由40 mg/L升至100 mg/L时,对厌氧产甲烷的促进效果也逐渐降低。（2）逐渐提高厌氧反应体系中Ni²⁺浓度,厌氧产甲烷效率呈现低促高抑的现象。当Ni²⁺浓度由0mg/L升至1.0mg/L时,对厌氧产甲烷过程的促进作用最为显著。累积甲烷产量较Ni²⁺缺乏时提高了 28.26%,COD去除率提高了 24.37%。当Ni²⁺浓度为1.0 mg/L,厌氧反应体系内乙酸浓度较对照组提高35.14%,辅酶F430浓度提高了 26.33%。这表明Ni²⁺的存在促进挥发性脂肪酸之间的相互转化,提高乙酸产甲烷过程的底物浓度,进而提高了甲烷生成效率。当Ni²⁺浓度继续升高至5.0mg/L时,Ni²⁺的存在抑制了厌氧产甲烷的效果,甲烷产量下降至对照组的50%,COD去除率降低了 24.75%。（3）当Fe³⁺浓度为50 mg/L、Ni²⁺浓度为20 mg/L,累积甲烷产量和COD去除效率较Fe³⁺与Ni²⁺单独存在时,对厌氧产甲烷的作用效果更为显著,累积甲烷产量和有机物去除率均有了很大程度的提高。由此说明,当Fe³⁺与Ni²⁺同时存在于厌氧体系中,二者之间可以产生协同作用,也可以降低过高浓度的金属元素的毒性作用。（4）EDTA的浓度与累积甲烷产量呈现正相关,当Fe³⁺浓度为40 mg/L,EDTA浓度为20 mg/L时,累积甲烷产量较Fe³⁺单独添加时提高了 18.32%,脱氢酶浓度上升为对照组的119.36%。且厌氧体系中水溶态和离子交换态Fe³⁺的利用率分别提高了 90.36%和54.55%。EDTA的添加提高厌氧体系有效态Fe³⁺的含量,促进了微生物对于生物有效态Fe³⁺的吸收利用,提高Fe³⁺的生物有效性。（5）在UASB中长期添加Fe³⁺与EDTA,反应器运行240 d后发现Fe³⁺存在可提高反应器运行的稳定性,反应器日产气量及甲烷百分比均随之提高。通过三维荧光（EEM）和傅利叶红外（FTIR）对UASB中颗粒污泥EPS成份含量及功能基团进行分析,发现Fe³⁺长期添加对厌氧颗粒污泥及功能微生物产生了一定的影响,产甲烷微生物优势种群向着乙酸营养型产甲烷菌转变。这表明了 Fe³⁺影响了厌氧颗粒污泥微生物群落结构,从而影响了厌氧发酵产甲烷效率。