硫酸盐废水具有来源广、种类多、成分复杂和危害较大等特点，厌氧硫酸盐还原是一种可有效处理高浓度硫酸盐废水的生物技术，近年来受到了研究者们的广泛关注，但其仍存在系统酸化、稳定性不高等诸多问题。据此，本文以提升升流式厌氧反应器的运行稳定性为目的，研究了填料(椰壳活性炭和D201大孔强碱阴离子交换树脂)的添加对系统运行性能的影响，确定填料的种类和最佳投加量；然后在传统厌氧反应器的基础上增加光照，并设置非光照组作为对照，利用逐步提升负荷的方式启动6组反应器，其中1号和2号反应器不通硫，3~6号通硫，1、3、5号内部增加光照，2、4和6号不加光照，且5号和6号添加活性炭。待反应器运行稳定后，研究了金属元素含量和光合细菌的添加对反应器运行性能的影响。主要研究结果如下：
　　(1)填料选型实验结果表明，添加活性炭作为填料的反应器性能最好，且活性炭/污泥(V/V)的最佳值为1/4，此时出水pH可稳定在7.20~7.60、COD去除率可提高1.86%~10.50%，最高可达96.21%；SO42-去除率可提升2.00%~6.37%，最高可达97.62%，提高了系统运行的高效稳定性。
　　(2)在探究填料光照厌氧反应器的实验中，在受负荷和温度的冲击下，添加活性炭或光照的反应器pH值稳定并趋近于7.50，COD和SO42-去除率一直稳定在82.00%和92.00%以上，而未添加活性炭和非光照的反应器pH值、COD和SO42-去除率分别在7.00、84.50%和93.85%以下且波动较大，最低值分别为6.00、75.88%和87.26%，表明光照和活性炭有利于维持厌氧系统的稳定。
　　(3)运行稳定后，研究了进水中微量元素和氯化镁含量对反应器运行性能的影响，结果表明：当系统承受较大污染物负荷时，微量元素和氯化镁添加量可适当地降低。
　　(4)沼泽红假单胞菌的添加可以促进各反应器中污染物的去除。各反应器出水pH值在7.15~7.80，COD去除率可提高4.00%~9.05%，最高可达98.67%；SO42-去除率可提升3.20%~9.20%，最高可达98.37%。但纯菌对系统的适应性较弱，无法长期存活。
　　(5)高通量测序结果表明，反应器添加了硫酸盐和活性炭的污泥样品呈现更高的群落多样性，而光照会略微降低群落多样性。在各污泥样品中，古菌属水平上主要是产甲烷古菌，甲烷杆菌(Methanobactrium)为2号反应器的主要优势菌属，占整个菌种群落的63.79％，在3~6号反应器的相对丰度分别为13.82%、21.11%、17.95%和25.75%；而原2号反应器第二菌属的甲烷丝菌属(Methanosaeta)是3~6号通硫反应器的主要优势菌属，占比分别为78.70%、69.73%、74.89%和70.51%，可见其在光照反应器的相对丰度较大。
　　(6)在各污泥样品中，细菌属水平上，各反应器微生物群落中的第一大优势细菌是代谢多种碳水化合物的长绳菌属(Longilinea)，在2~6号反应器的相对丰度分别为11.82%、11.55%、15.46%、15.95%和13.58%；第二大优势细菌属是脱硫弧菌(Desulfovibrio)，它是典型的硫酸盐还原菌，该菌在2~6号反应器的相对丰度分别为7.13%、7.73%、7.55%、9.57%和8.99%，显然其在光照和活性炭反应器的相对丰度较大。