能源安全和环境污染也许是本世纪人类有史以来面临的最大挑战。最近对公共卫生,环境保护和资源回收的关注使得废水更多地被视为资源而不是废物。主流的好氧废水处理会产生大量过剩的污泥,并且无法回收废水中可用的潜在资源。而厌氧处理由于具有节能,沼气回收和降低污泥产量的优势,已被建议作为传统的好氧废水处理技术的替代技术。然而厌氧反应需要较长的启动时间;产甲烷效率低;长期稳定的消化难以维护等限制了厌氧发酵的广泛使用。最新研究表明,厌氧微生物间的电子传递能够通过额外添加辅助类的导电矿物材料,以此改善电子传递效率,达到甲烷产量增加的效果。本研究针对这一问题而展开,提出在厌氧体系中引入磁铁矿,一种具有高导电性的天然矿石,设计了实验。以乙酸钠模拟废水为对象,进行了磁铁矿对其厌氧消化产甲烷过程与效能影响研究。试验分两个阶段进行,第一阶段为磁铁矿条件优化实验,第二阶段为磁铁矿对乙酸钠厌氧降解路径分析及其机制分析,最后用数学模型分析磁铁矿对厌氧消化产甲烷过程的影响趋势。第一阶段是以乙酸钠作为底物,在实验室进行序批式厌氧培养实验,通过分析产甲烷速率、乙酸降解速率、产甲烷途径及厌氧体系p H,探究磁铁矿对不同浓度、粒径磁铁矿对厌氧消化产甲烷过程的影响。研究结果表明,磁铁矿投加量对厌氧消化降解COD的影响随着投加量的增大表现出“先增后抑”的现象。在同磁铁矿粒径条件下,磁铁矿投加量对厌氧消化产CH₄的促进效果为20 m M>30 m M>40 m M>10m M>0（磁铁矿浓度,以铁原子计）。在同磁铁矿投加量条件下,促进效果为:粒径100-150 nm>30-100 mm。磁铁矿不同投加粒径、投加量对厌氧体系p H的影响趋势大体一致:投加磁铁矿加速了底物的降解速率,提高了体系p H,形成弱碱性环境（p H 7.0-7.8）。综合比较磁铁矿对厌氧产甲烷过程宏观指标的影响,研究选取100-150 nm、20 m M磁铁矿作为最优投加条件。第二阶段是研究以乙酸钠作为底物,通过磁铁矿与Fe Cl₂/Fe Cl₃组对比实验、高氢气分压实验,探讨了磁铁矿对乙酸钠模拟废水厌氧消化产甲烷过程促进效应以及机制。论文主要结论如下:磁铁矿对厌氧消化产CH₄有较大的促进作用,但主要原因并不是因为其释放Fe²⁺/Fe³⁺促进厌氧体系酶活性及厌氧生物量导致的,最终磁铁矿投加组的累积CH₄产量为150 m L,比Fe²⁺/Fe³⁺投加组高出32.7%,而比对照组高出47%。在厌氧体系处于高氢气分压条件下,磁铁矿依然对乙酸钠厌氧消化产CH₄具有良好的促进作用并能正常降解代谢底物和产生甲烷。而对照组受到长时间的抑制（抑制期长达8 d）,无法正常降解代谢底物和产生甲烷。磁铁矿的添加缩短了产甲烷过程的停滞期,提高了产甲烷速率,据此推测磁铁矿是通过促进厌氧微生物的DIET来提高厌氧消化产CH₄效率。另外,研究通过Gompertz、Logistic、Transference三种不同模型的拟合,通过分析各模型拟合得到的最大累积产甲烷量、最大比产甲烷速率、滞后时间以及拟合相关度。选择出最适合本实验的数学模型-Gompertz模型。通过使用Gompertz方程对不同周期、粒径、浓度磁铁矿进行拟合得到最佳组的最大累积产甲烷量403.7m L/g VSS、最大比产甲烷速率3.426 m L/g VSS·h、滞后时间16.5 h,R²为0.9968。综上所述,磁铁矿促进厌氧产甲烷作用的主要方式是作为厌氧微生物电子传递载体、提高厌氧微生物之间的电子传递效率、对乙酸降解途径进行了改变,其次是通过释放Fe²⁺/Fe³⁺的方式促进产甲烷过程。本课题为导电材料在厌氧消化处理产气效能提供新的思路和理论依据。