焦化废水是煤制焦炭、焦化产品回收精制以及煤气净化过程中产生的特征有机废水,COD的浓度一般为4000-8000 mg/L,其有效处理技术的研发一直是国内外环境工程领域的研究重点和热点。厌氧生物处理技术具有能耗低、可回收清洁能源等特点,一直被认为是高浓度有机废水能源化处理的主流技术之一,但焦化废水直接进行厌氧处理的效率不佳甚至没有处理效果,导致该废水主要依靠好氧生物处理进行COD的降解,而好氧技术存在能耗大的问题,且焦化废水中蕴含的巨大有机化学能也未得到有效利用。为实现焦化废水的高效、低成本能源化处理,本论文以实际焦化废水为处理对象,利用长周期试验,考察厌氧产甲烷系统处理焦化废水的性能,解析不同条件下的厌氧污泥特性及微生物种群结构特征,探究抑制机理;利用批量试验,初步对焦化废水厌氧产甲烷系统中的抑制因子进行探究。本研究主要结论如下:(1)通过实际焦化废水梯度稀释进水的方式,研究厌氧产甲烷系统性能的变化。研究发现,随着焦化废水进水浓度的提升,仅在阶段Ⅰ可以测到VFA值,约为22 mg/L,焦化废水进水COD值≥1000 mg/L时VFA值低于检测限,但系统中仍有甲烷气体产生。这可能是产生的VFA完全被产甲烷菌利用,且水解酸化阶段已经被抑制。(2)通过对焦化废水厌氧处理出水特征组分分析发现,挥发酚去除率从最初的约95%降至约20%,但被去除的挥发酚浓度始终保持在90-100 mg/L,这可能和挥发酚较小的水解酸化速率有关。出水氨氮和硫化物浓度高于进水值,可能是由于含氮化合物和含硫化合物被厌氧分解成氨氮和硫化物。进水COD为500 mg/L时的硫氰化物去除率约为15%,但进水COD≥1000 mg/L时,无去除效果,可能是残留的酚类物质抑制了硫氰化物的厌氧降解。(3)通过对不同运行阶段的微生物群落结构解析表明,Euryarchaeota菌门在古菌中的丰度始终保持在99%以上,其中大多数是产甲烷古菌。Methanosaeta作为乙酸营养型甲烷菌中的优势菌属,丰度始终大于46.81%;Methanobacterium和Methanolinea作为氢营养型产甲烷菌中的优势菌群,菌群丰度分别为5.85%-9.63%和3.24%-15.27%。乙酸营养型产甲烷菌的丰度始终大于氢营养型产甲烷菌丰度,但水解酸化阶段的产氢类细菌丰度(Firmicutes(8.11%-56.81%)等)逐渐大于产酸类细菌(Proteobacteria(7.41%-40.31%)等),可能是功能微生物之间丰度的不匹配导致了焦化废水厌氧产甲烷失败。(4)通过正交试验筛选出抑制厌氧系统的主次影响因素,发现苯酚>硫氰化物>氨氮>硫化物,所以苯酚可能是抑制厌氧产甲烷反应的关键因子之一,且焦化废水中污染物对厌氧系统的影响存在协同作用。