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随着我国经济和现代工业的快速发展,各种化工产品的生产和消耗日益增加,由此也导致了大量工业废水的排放。工业废水具有组分杂、悬浮物浓度高、毒性大、降解难等特点,开发高效脱毒技术是实现其无害化的重要前提和保障。本论文以两种典型工业废水,即甲醇废水、石化废水为处理对象,以厌氧膜生物反应器（AnMBR）和上流式厌氧污泥床（UASB）反应器为技术核心,开展高浓度工业废水厌氧生物处理技术模式研究,优化废水厌氧脱毒与甲烷转化操作参数,阐明甲烷转化代谢机制,以期为工业废水的厌氧生物处理提供技术参数和工程指导。主要研究结论如下:（1）以甲醇废水为处理对象、厌氧膜生物反应器（AnMBR）为技术核心,探讨了不同有机负荷（OLR）下,甲醇废水厌氧甲烷转化与代谢机制。研究表明,在OLR为20.0 g COD/L/d时,甲醇废水化学需氧量（COD）去除率达89.8%,甲烷产量高达5.49 L/L-reactor/d;随着运行时间的推移,污泥粒径逐渐减小,胞外聚合物（EPS）不断形成,膜污染逐渐加剧;膜污染主要由滤饼层的形成所致,占膜污染总阻力的97.4-99.1%;微生物解析进一步揭示,反应器内部微生物群落结构随OLR变化而变化。Methanomethylovorans的相对丰度随OLR增加逐渐增加至（67.03%）,而Methanosaeta,Methnobacterium和Methanolina的相对丰度随OLR增加逐渐减少至;AnMBR厌氧系统中,甲基营养型产甲烷菌直接将甲醇转化为甲烷,是最主要的甲醇废水甲烷转化途径,其次是以乙酸营养型/氢营养型产甲烷菌为主的甲烷转化过程。（2）以石化废水为处理对象、上流式厌氧污泥床（UASB）反应器为技术核心,探讨了不同水力停留时间（HRTs）和废水组成成分下石化废水厌氧甲烷转化与微生物群落响应。研究表明,在HRT 18 h、OLR 7.50 g COD/L/d和四种石化废水混合（精对苯二甲酸（PTA）,聚乙烯醇（PVA）,聚酯（PET）,乙二醇（EO）废水混合,混合比为PVA（0.092）、EO（0.092）、PTA（0.728）、PET（0.087））时,反应器性能达到最优。此时,甲烷含量、沼气产率和甲烷产率均达到最大值,分别为84.2%、0.72±0.25 L/L-reactor/d和0.54±0.29 L/L-reactor/d。通过高通量测序技术分析,发现OLR和废水组成显著影响微生物群落结构。酸碱和含腈废水因毒性较大,使得厌氧发酵产甲烷相关微生物丰度降低,从而导致甲烷产量减少。（3）以石化废水为处理对象、中空纤维厌氧膜生物反应器（HF-AnMBR）为技术核心,探讨了HF-AnMBR在不同水力停留时间（HRT）和废水组成成分下,石化废水厌氧甲烷转化与微生物种群演替规律。研究表明,在HRT 18 h、OLR 7.50 g COD/L/d和四种石化废水混合（精对苯二甲酸（PTA）,聚乙烯醇（PVA）,聚酯（PET）,乙二醇（EO）废水混合,混合比为PVA（0.092）、EO（0.092）、PTA（0.728）、PET（0.087））时,反应器性能达到最佳。此时,甲烷含量、沼气产率和甲烷产率均达到最大值,分别为83.2%、1.01±0.13 L/L-reactor/d和0.84±0.12 L/L-reactor/d。通过高通量测序技术分析,发现OLR和废水组成显著影响微生物群落结构。酸碱和含腈废水因毒性较大,使得厌氧发酵产甲烷相关微生物丰度降低,从而导致甲烷产量减少。此外,随着反应器的运行,膜通量（TMP）逐渐增加至26.4 kPa,膜污染开始出现并逐渐增加。有机孔隙堵塞对膜污染的贡献最大,占总污染阻力的62.1%,其次是滤饼层。TMP逐渐增加的可能是由于OLR增加、石化废水组成变化以及反应器内部污泥浓度逐渐增加。（4）在厌氧消化系统中添加零价铁（nZVI）是改善精对苯二甲酸（PTA）废水厌氧降解效率和甲烷产量的有效控制技术手段。在nZVI 0.5 g/g VS时,厌氧系统处理PTA废水获得最高的累积甲烷产量364.8 mL/g COD和甲烷含量90.2%,相较于无nZVI的厌氧系统分别增加了16.6%和42.5%。nZVI能够作为厌氧消化的电子供体来源,刺激与产甲烷相关关键酶的合成,改变微生物群落结构,增加/促进共生细菌（Syntrophus,Syntrophorhabdus和Syntrophobacter）和产甲烷菌（Methanobacterium）的数量/团聚,进而提高甲烷产量。然而,值得注意的是,过高（0.75和1.0 g/g VS）的nZVI会破坏微生物细胞结构,导致微生物的活性和相对丰度减少,从而抑制甲烷生成。此研究结果为提高厌氧生物技术处理PTA废水的效率和能源回收提供了理论依据和技术支持。