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随着经济的迅猛发展、工业企业的快速崛起和城市化进程的加速,我国每天产生的生活污水、工业废水的产量急剧增加。在2015年污废水总量为763.3亿吨,其中生活污水占到总量的71.4%,排放量为545亿吨。处理污废水所需能耗巨大,将污废水能源化处理迫在眉睫。本文是将外源介体与生活污水厌氧处理相结合,达到提高处理效率和能源回收的目的。本文以生活污水为主要研究对象,探究投加外源介体对生活污水厌氧消化效能及产甲烷的影响,并初步探究外源介体强化厌氧消化过程的机理。主要开展以下研究内容:为了筛选出对厌氧消化具有促进作用的介体,在序批式反应器进行介体筛选实验。向厌氧污泥中分别投加外源介体四氧化三铁（Fe3O4）、三氧化二铁（Fe2O3）、纳米零价铁（ZVI）、粉末活性炭（PAC）、碳纳米管（CNT）、石墨烯（GR）,并且设置未投加任何介体的对照组,通过检测出水COD浓度、总产气量、甲烷产气量、厌氧颗粒污泥的表面形貌、污泥上清液的电化学活性以及厌氧污泥胞外聚合物,筛选出具有良好强化效果的介体。投加Fe3O4、CNT实验组相较于对照组出水COD去除效果有明显的提高,由63 mg/L、55 mg/L降到33.9 mg/L、33 mg/L,去除率分别升高了4.9%、5.1%;甲烷的产量也有明显的提升,由5.3 mL、5.33 mL上升到6.55 mL、6.35 mL,产量提高了25.8%、18.7%。为了得到上一步实验中最佳介体Fe3O4、CNT的最佳投加浓度,在序批式反应器进行浓度优化实验。向厌氧污泥中分别投加100 mg/L、300 mg/L、500 mg/L、700 mg/L及1000 mg/L浓度的Fe3O4和CNT,并设置对照组。Fe3O4的投加量为500 mg/L时具有最好的促进效果,出水COD去除率提高了8.2%,产气量增加了1.84 mL,提高了31.4%;投加CNT的实验组,对厌氧消化过程的促进效果随着介体的投加量增多而愈加明显,在1000 mg/L时具有最优的促进效果,出水COD去除率提高了7.1%,甲烷产量增加了1.67 mL,提高了28.6%。并且投加500 mg/L的Fe3O4实验效果要优于投加1000 mg/L的CNT的实验效果。将筛选出的最佳介体及其最佳投加浓度应用于连续流反应器中,探究外源介体对连续流反应器厌氧消化过程的影响,选择AFBR进行实验。向反应器厌氧污泥中投加500 mg/L的Fe3O4介体,比较投加前后的出水COD浓度、甲烷产量以及反应器运中ORP的变化,反应器出水COD由161 mg/L降低到110.8 mg/L,去除率提高了16.7%,甲烷产量由240 mL/d增加到323 mL/d,增加了83 mL/d,提高了34.6%。介体未投加前,系统内的ORP基本呈稳定状态,平均ORP为-503 mV,在介体投加后,反应体系内的ORP出现骤增现象,由-503 mV上升到-491 mV,并且在随后的反应中基本保持在-495 mV左右。观察厌氧颗粒污泥的表面形貌、污泥上清液的电化学活性以及厌氧污泥胞外聚合物的变化等,得出外源介体强化厌氧消化可能的机制。外源介体投加后厌氧颗粒污泥表面形貌发生明显变化,细胞间间距明显变小,并且介体充斥微生物间;投加外源介体后厌氧污泥上清液的循环伏安曲线具有更加明显的氧化还原峰;投加介体后污泥胞外聚合物含量明显增多。可以得出,外源介体可能通过两种方式强化厌氧消化,一是外源介体强化细菌间连接,促进直接电子传递;二是外源介体促进具有氧化还原活性的电子穿梭体和胞外聚合物强化间接电子传递。