纳米氧化锌（ZnO NPs）由于其优良的磁性、电化学和光学等特性,被广泛应用于环境保护、生物工程、化工和医学等领域。如此广泛的应用必将带动纳米材料的大量生产,而这些纳米材料在常规排放或者偶然事故发生时均将通过各种渠道汇集至污（废）水厂中。ZnO NPs的暴露对污水厂脱氮除磷工艺产生负面影响,导致出水不合格;ZnO NPs也能够抑制剩余污泥厌氧发酵产甲烷进程,导致甲烷产量下降。本文即以颗粒污泥处理有机废水产甲烷体系作为研究对象,开展了关于ZnO NPs的毒性削减研究。首先选取非碳基导电材料代表的纳米四氧化三铁（Fe₃O₄ NPs）考察其对ZnO NPs毒性的削减作用。基于Fe₃O₄ NPs对甲烷合成途径的研究结果表明,Fe₃O₄ NPs对乙酸型和混合型甲烷合成途径呈现明显的先增后降现象,其最适投加浓度为300 mg/g-TS;Fe₃O₄ NPs促进氢型发酵途径的浓度范围为300-600 mg/g-TS。Fe₃O₄ NPs对废水发酵产甲烷中ZnO NPs的毒性削减作用及其相关机理研究结果表明,与ZnO NPs暴露产生的抑制作用相比,在受ZnO NPs胁迫的发酵系统内分别添加50和100 mg/g-TS Fe₃O₄ NPs可促使甲烷产量分别增加101.0%和84.5%,表明Fe₃O₄ NPs能显著削减ZnO NPs对厌氧发酵甲烷化的抑制作用,并且最佳浓度50 mg/g-TS Fe₃O₄ NPs的暴露能完全解除ZnO NPs造成的毒害作用。进一步机理研究表明Fe₃O₄ NPs可解决因ZnO NPs造成的厌氧消化系统的有机酸积累问题、促进发酵的酸化和甲烷化进程,此外,Fe₃O₄ NPs可能会修复因ZnO NPs胁迫受损的EPS及微生物结构。此外,论文还选取了碳基导电材料代表的颗粒活性炭（GAC）考察其对ZnO NPs的毒性的削减作用。结果表明,与ZnO NPs暴露产生的抑制作用相比,在受ZnO NPs胁迫的发酵系统内分别添加10,20和30 g/L的GAC可促使甲烷产量分别增加15.6%、50.0%和95.2%,表明GAC能显著削减ZnO NPs对厌氧发酵甲烷化的抑制作用,并且最佳浓度30 g/L GAC的暴露能完全解除ZnO NPs造成的毒害作用。进一步机理研究表明GAC可解决因ZnO NPs造成的厌氧消化系统的有机酸积累问题、促进发酵的酸化和甲烷化进程,此外,GAC可能会修复因ZnO NPs胁迫受损的EPS及微生物结构。GAC还可吸附部分ZnO NPs,减少ZnO NPs与微生物的有效接触,降低ZnO NPs对微生物的破坏作用。最后,基于实验室模拟废水的研究确定的最佳工艺参数,进行了Fe₃O₄ NPs和GAC对实际废水（食品工业废水）在UASB反应器中厌氧发酵产甲烷中ZnO NPs的毒性削减的应用研究。结果表明,与ZnO NPs暴露对甲烷产量和有机物COD降解率产生的抑制作用相比,Fe₃O₄ NPs和GAC的添加能够促使反应器的日甲烷产量分别增加80.0%和81.4%,COD去除率分别提高80.2%和80.5%,实现了Fe₃O₄ NPs和GAC在UASB工艺应用上对食品工业废水发酵过程中ZnO NPs暴露毒性削减的目的。