在厌氧生物处理过程中,由于降解过程中电子传递限速及某些化合物本身的毒性,因而降解速率缓慢,处理效率较低,甚至导致厌氧反应器的瘫痪。氧化还原介体作为电子传递中间体可以避免厌氧消化过程中复杂的电子载体传递过程,从而提高污染物的降解速率。目前,有关醌类化合物氧化还原介体的研究相对较多,而关于碳基材料和金属材料氧化还原介体的研究较少,介体强化抗生素废水的实验研究更是鲜有报道。本文以典型的抗生素废水—四环素废水为研究对象,考察不同种类的碳基材料和金属材料介体及其组合对四环素废水厌氧消化过程的影响进而确定最佳介体投加浓度并初步解释外源介体强化四环素废水厌氧消化的机制,同时将间歇流实验的结果应用于四环素废水的连续流处理中并考察外源介体对EGSB反应器运行及菌群结构的影响。向厌氧污泥中投加不同浓度的CNT、PAC、GR、ZVI、Fe3O4和Fe2O3及其组合并设置对照组,以COD、TOC、VFA、气体产生量、CH4产生量、SO42-、TC为考察指标,考察不同实验体系中四环素废水厌氧消化的效果进而确定外源介体的最佳投加浓度。不同浓度和种类的外源介体对四环素废水厌氧消化表现出不同程度的促进作用;外源介体对含碳有机物的降解及转化和SO42-还原表现出促进作用而对四环素去除并未有明显影响,并且外源介体强化累计CH4产生量的效果较强化COD降解和SO42-还原的效果要好;PAC和ZVI强化四环素废水厌氧消化的效果优于CNT、GR、Fe3O4和Fe2O3,其最佳单独投加浓度分别为0.25 g/g MLVSS和0.5 g/g MLVSS,此时的累计CH4产生量分别为49.0 m L和56.6 m L;正交试验表明PAC和ZVI组合投加强化产甲烷的最佳介体复配条件为:1200 mg/L的PAC和1000 mg/L的ZVI。考察外源介体对厌氧污泥表面形貌、结构、电导率及胞外聚合物等厌氧污泥性质、反应体系上清液电化学活性及四环素降解过程的影响,初步探究外源介体强化四环素废水厌氧消化可能的机制。厌氧体系内引入外源介体可以强化细菌间的连接并提高厌氧污泥的电导率进而促进种间直接电子传递,同时还会促进厌氧污泥对胞外聚合物和内源介体的分泌进而强化种间间接电子传递,还有可能强化H2还原CO2生成CH4的途径强化四环素废水厌氧消化的效果;外源介体对难降解的四环素降解产物的去除也存在明显促进作用,进而为四环素废水的高效降解提供有利条件,强化四环素废水厌氧消化的效果;铁材料与碳材料强化四环素废水厌氧消化的机制略有不同:除上述原因外,铁材料还可能通过提高厌氧微生物活性及异化铁还原作用强化四环素废水厌氧消化的效果。对比处理四环素废水的EGSB反应器原位投加PAC和ZVI前后的处理效能、污泥性质及微生物群落结构,同时考察PAC/ZVI/厌氧污泥复合体的吸附性能及ZVI的流失情况,进而验证介体强化厌氧消化的可行性。EGSB反应器中SRB与MPB主要为基质竞争关系且四环素厌氧降解产物随出水外循环对产氢产乙酸菌和MPB存在明显的抑制作用;向EGSB反应器中投加PAC和ZVI后,尽管PAC/ZVI/厌氧污泥复合体的吸附能力并不显著,但系统的处理效能及产甲烷量均会上升,同时ZVI在EGSB反应器的运行过程中流失并不严重;高通量测序分析表明:EGSB反应器中的细菌优势属Treponema、Klebsiella、Levilinea、Desulfovibrio、Syntrophomonas和Syntrophus保证了系统的稳定运行,古菌优势属为Methanosaeta和Methanobacterium;向EGSB反应器中投加PAC和ZVI不但可以通过强化互营菌与产甲烷菌的直接接触和内源介体的分泌促进种间电子传递,还会提高互营菌和产甲烷菌的比例强化互营菌与产甲烷菌的种间电子传递,进而强化四环素废水厌氧消化的效果。