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在“双碳”战略的时代背景下,厌氧消化（Anaerobic Digestion,AD）回收可再生能源甲烷的优势显著,促进了其在有机废水处理领域的广泛应用。维持产酸发酵、产氢产乙酸和产甲烷等主要功能菌群的生长代谢平衡是保障AD系统高效稳定运行的关键。本文以提高AD处理效能及运行稳定性为目标,以群体感应（Quorum Sensing,QS）理论为指导,基于升流式厌氧污泥床反应器（Up-flow Anaerobic Sludge Bed,UASB）的启动和调控运行,系统研究了有机负荷（Organic Loading Rate,OLR）、回流比、碱度、碳氮比（C/N）及粉末活性炭等常见工程控制因素,对AD系统处理效能、厌氧颗粒污泥（Anaerobic Granular Sludge,An GS）性状、微生物群落结构及酰基高丝氨酸内酯类（N-acyl-homoserine Lactones,AHLs）信号分子分泌的影响,并从QS角度解析了运行调控因素对微生物群体行为的影响机制,以期为AD系统的精准调控与高效稳定运行提供理论指导与技术支持。通过先降低再逐步提升进水化学需氧量（Chemical Oxygen Demand,COD）的方式调控OLR,可快速恢复遭受负荷冲击的UASB处理效能。其中,嗜乙酸产甲烷菌Methanosaeta在效能恢复过程中发挥了关键作用。当OLR达到11.0kg COD/（m~3·d）后,COD去除率、沼气产量及甲烷含量（体积百分数）分别平均达到80%、14.1 L/d和63.4%。信号分子AHLs分泌与微生物群体行为的分析结果表明,C4-HSL与C14-HSL两种信号分子可共同介导并上调胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPS）的多糖含量,可促进微生物的凝聚;C4-HSL也可与C8-HSL和3-oxo C14-HSL共同促进产酸发酵菌群的生长代谢。功能基因相关性分析表明,AHLs介导的QS系统更倾向于调控产酸发酵菌群的凝聚与生长代谢水平。研究发现,适宜的回流比（200%）可使颗粒污泥的结构更加紧密,产甲烷菌群也得到进一步富集。在回流比调控期间（50%～500%）,C4-HSL始终是分泌量最大的信号分子,其含量在1.33～5.33 ng/g MLVSS之间,与C8-HSL共同介导并促进EPS的蛋白合成,可维持颗粒污泥的良好性状;而3-oxo C6-HSL和3-oxo C14-HSL共同介导并上调了产甲烷菌群的生长代谢。在UASB进水碱度从2800 mg/L分阶段降低至700 mg/L的过程中,系统的COD去除率始终稳定在80.9%左右,但在碱度为1800 mg/L的运行阶段,系统中的EPS蛋白含量和嗜乙酸产甲烷菌Methanosaeta丰度均较高,系统的沼气产量及甲烷含量也最高,分别为14.6 L/d和73.4%。对碱度调控期的微生物菌群及功能基因分别进行共现网络分析,发现Mesotoga、Sulfurospirillum和Methanoregula是维持群落物质转化和代谢平衡的关键菌群,AHLs介导的QS主要是通过调控EPS分泌和代谢途径关键酶基因表达,协调和维持了各菌群的生长代谢平衡。在保持OLR 11.0 kg COD/（m~3·d）的情况下,逐渐降低进水C/N（25～1）的调控运行结果表明,在C/N不小于5的条件下,UASB的COD平均去除率始终维持在79.0%以上,C10-HSL在介导并上调嗜乙酸产甲烷菌群生长代谢方面发挥了突出作用。更低的进水C/N会对UASB的处理效能产生明显影响,在C/N为1的条件下,系统的COD去除率显著降低到71.0%左右。此时,系统内的微生物群体会分泌更多的松散结合型EPS,造成颗粒污泥大量解体;嗜乙酸产甲烷菌Methanosaeta的相对丰度也大幅降低,AD系统的微生物群落结构受到严重扰动。在进水C/N调控运行期,C4-HSL和C14-HSL介导的微生物群体行为,发挥了促进微生物凝集,减缓颗粒污泥解体的作用。以粉末活性炭为介质（5 g/L）,可显著加速UASB的启动进程并强化系统处理效能。在污泥接种量6.40 g MLVSS/L和OLR 2.0 kg COD/（m~3·d）的条件下,UASB可在20 d后达到稳定运行状态,并在OLR逐渐提升到5.0 kg COD/（m~3·d）的过程中保持了相对稳定。在OLR为5.0 kg COD/（m~3·d）的运行阶段,UASB的COD平均去除率及沼气中甲烷含量依然分别高达80.7%和72.0%。粉末活性炭的加载,显著刺激了微生物胞外蛋白的分泌,加速厌氧颗粒污泥的形成,经80d的连续运行,污泥的平均粒径从启动时的57μm大幅增加至356μm。在OLR为2.0 kg COD/（m~3·d）的启动初期,粉末活性炭的加载,极大刺激了嗜乙酸产甲烷菌Methanosaeta的生长代谢和富集。在OLR较高的后续运行阶段,尽管产酸发酵菌群和嗜氢产甲烷菌群的丰度不断升高,嗜乙酸产甲烷菌群的相对丰度仍然保持在较高水平。研究发现,在粉末活性炭的影响下,信号分子C6-HSL和C14-HSL通过介导并下调紧密结合型EPS蛋白含量,对厌氧颗粒污泥的形成产生负面影响,而C8-HSL、3-oxo C8-HSL和3-oxo C14-HSL发挥了介导并上调微生物群落聚集的作用;在OLR逐步提高的过程中,C4-HSL、C6-HSL和C14-HSL介导的产甲烷菌群（Methanosaeta和Methanobacterium）的生长代谢,维系着UASB的甲烷发酵效能。以上结果为利用群体感应调控AD运行提供理论支撑。