有机废水两相厌氧生物处理工艺,可通过对产酸相（产酸发酵菌群）和产甲烷相（产甲烷菌群）的分别调控,提高废水处理效能和系统运行稳定性,但在实际工程应用中,仍然面临处理效能有待提升、遭受冲击负荷后的效能恢复较慢等亟待解决的问题。微量元素钴（Co）,不仅是微生物生长因子维生素B12(VB12)的中心离子,也是一些厌氧代谢关键酶的辅因子,适量的钴离子(Co2+)可有效提高厌氧微生物的生长代谢活性。本文通过产酸相和产甲烷相活性污泥的间歇培养实验,以及两相厌氧生物处理系统的调控运行,系统研究了Co2+及其螯合物投加对产酸相和产甲烷相活性污泥代谢活性、受冲击后产甲烷相效能的恢复、两相厌氧处理系统效能和运行稳定性等的影响,并从生物可利用性、VB12和辅酶F420的合成以及群落结构变化规律等方面,探讨了Co2+及其螯合物强化两相厌氧生物处理效能与系统稳定性的作用机制。有关Co2+及其螯合物对产酸相和产甲烷相活性污泥代谢活性的研究表明,由于pH的不同,Co2+及其螯合物在产酸相（pH 4.0～5.0）主要分布于水相中,而在产甲烷相（pH 7.0～8.0）主要分布于泥相中。在中性偏碱的条件下,废水中的或厌氧微生物代谢产生的HS-可与Co2+反应而沉淀,显著降低Co2+的生物可利用性。而螯合物中的Co2+,可受到配位体的保护,具有更好的生物可利用性。比较而言,Co2+与N,N’-乙二胺二琥珀酸（EDDS）形成的螯合物（Co-EDDS）要比与乙二胺四乙酸（EDTA）或氨三乙酸（NTA）形成的螯合物（分别记为Co-EDTA和Co-NTA）更加有效。总体而言,Co2+的投加对产酸相活性污泥的代谢特征影响不大,但对产甲烷相活性污泥的代谢活性具有显著影响。在投加量为2 mg/L(以Co2+计)的条件下,Co2+可使产甲烷相活性污泥的单位累积CH4产量达到78.80 mLCH4/g VSS较对照组提高了14.50%,但当系统内存在HS-时其促进效能大幅下降,而Co-EDDS可恢复Co对产甲烷相的促进作用,使系统的单位累积CH4产量达到81.79mLCH4/g VSS,较对照组提高18.07%。在Co2+投加剂量高达10 mg/L时,其在产甲烷相出水的残留浓度仍然远低于《铜、镍、钴工业污染物排放标准》（GB 25467-2010）要求的限制,具有良好的生物安全性。产甲烷相反应器的连续调控运行结果表明,产甲烷相对进水COD的变化（6000mg/L→12000 mg/L）有很强的适应性,而氨氮浓度的大幅提高（120 mg/L→4000mg/L）以及pH的大幅下降（7.0→4.5）均会造成产甲烷相处理效能的显著下降。在进水含有2 mg/LCo的条件下,受氨氮冲击而下降的产甲烷效能,可在6d(Co2+)或5d（Co-EDDS）内得到恢复,而在无Co2+或Co-EDDS投加的条件下,产甲烷相效能的恢复长达13 d。对于因pH大幅下降而造成的产甲烷相处理效能下降,当pH调控到原有水平后,未投加Co的产甲烷系统和投加Co-EDDS的产甲烷系统的效能,均可在5 d内得以恢复。而投加Co2+的产甲烷系统,因pH下降而造成大量沉积Co2+溶出,对产甲烷相活性污泥会造成不可逆的毒性作用,处理效能难以在短时期内恢复。产甲烷代谢关键酶及活性污泥微生物群落结构分析表明,投加适量Co2+或Co-EDDS可有效增加产甲烷相的生长因子VB12和辅酶F420含量,效能更优且耐游离氨毒性菌群和产甲烷菌群的相对丰度亦有明显提高,在一定程度上揭示了Co促进产甲烷相效能恢复和维持活性污泥良好代谢活性的机制。两相厌氧生物处理系统的调控运行结果再次证明,Co2+或Co-EDDS对产酸相的处理效能影响不大,而对产甲烷相的处理效能有显著强化作用,且Co-EDDS较Co2+具有更优秀的强化效果。在进水Co(Co2+或Co-EDDS,均以Co2+计)和COD浓度分别为2和12000 mg/L的条件下,产酸相活性污泥的丙酮酸脱氢酶活性未发生明显变化,而显著的VB12增加也未对产酸相的处理效能产生明显影响。在产甲烷相中,VB12的合成更是大幅增加了44.00%以上,作为产甲烷菌群的生长因子,VB12有力促进了产甲烷菌群的生长代谢,辅酶F420含量随着系统的连续运行而持续提高。在投加Co2+或Co-EDDS的运行阶段,产甲烷相活性污泥的产CH4活性较空白运行阶段分别提高118.13%和127.73%左右,分别平均为3637.73和4024.10mLCH4/g VSS,出水COD较未投加Co时分别降低了3.46%和37.81%左右。