餐厨垃圾和城市污水厂排放的剩余污泥是城镇有机废弃物的主要组成部分,通过厌氧消化处理,一方面完成废物减量和无害化,另一方面使其富含的有机质转化为清洁能源,最大限度实现节能减排。然而,传统的厌氧消化过程普遍存在有机物转化率低,产能效率低等问题,其主要原因在于产酸速率通常大于产甲烷速率,从而导致系统中挥发性脂肪酸（VFA）过度积累,制约了厌氧消化过程的总体效率。以有效提升厌氧消化效率为目的,本研究以废弃木屑为原料制备木质生物炭,投加于厌氧消化系统中,探索在“以废治废”原则下实现过程增效的方法和相关作用特性,取得了以下研究成果:（1）研究了热解温度对木质生物炭理化性质的影响,通过比较不同热解温度条件下制备木质生物炭的理化性质,发现木质生物炭产率随热解温度升高而降低,其灰分含量,pH,比表面积,电导率随制备温度升高而升高;另外,木质生物炭表面的有机结构在热解温度由低到高的过程中,经历了由脂肪型碳结构到芳香型碳结构,进而向无有机官能团的类石墨层结构的变化,造成了其表面有机官能团类型与分布情况的较大差异;通过扫描电镜分析发现,木质生物炭表面分布有丰富的孔道结构;综合分析木质生物炭的理化特性,发现其偏碱性,且具有一定的导电能力及较高的比表面积,表面较丰富的有机官能团分布等特点使得其作为添加物质应用于厌氧消化产能增促过程具有较强的可行性。（2）研究了木质生物炭投加对于厌氧消化产能的增效作用,通过比较不同热解温度条件下制备的木质生物炭投加对于餐厨垃圾/剩余污泥厌氧消化产甲烷过程的增促效果,发现投加500℃木质生物炭的增促效果最佳;通过考察不同木质生物炭投加剂量对于厌氧消化产甲烷过程的增效作用,发现与无木质生物炭投加组相比,2-15g/L的木质生物炭投加均可显著缩短产甲烷延滞期,提高最大比产甲烷速率;另外,随木质生物炭投加剂量的增加,挥发性脂肪酸（VFA）积累过程中乙酸占比逐渐增大,丁酸（主要积累VFA类型）占比逐渐降低,判明了木质生物炭投加对丁酸互营氧化过程的增促效应;通过对比不同木质生物炭投加剂量对于产甲烷前期VFA积累浓度削减效果,确定15g/L为最佳投加剂量;通过研究不同有机负荷条件下15g/L木质生物炭投加对于产甲烷过程的影响,发现在高有机负荷条件下,与对照组中由于过高浓度VFA积累引起的产甲烷抑制相比,木质生物炭投加能够实现产甲烷过程,揭示了木质生物炭应用于高有机负荷条件下厌氧消化系统产甲烷增促与加速VFA互营氧化过程的潜力。（3）研究了木质生物炭投加增促互营氧化产能的过程特性,通过分析不同有机负荷条件下厌氧消化过程中系统pH的变化,发现木质生物炭投加能够缓解VFA积累引起的系统pH下降;通过研究典型VFA的厌氧降解过程,发现木质生物炭中的碱性有机官能团（-COO^-,-O^-）,无机盐（HCO₃^-）等物质能够代替传统化学缓冲剂,中和氢离子,缓解VFA积累引起的pH下降,有利于保持产甲烷菌的代谢活性;通过考察高氢分压与无电子受体条件下木质生物炭投加对VFA互营氧化的影响,明确了木质生物炭投加在此两种条件下对于产甲烷过程的增促作用,一方面说明木质生物炭能够促进非氢传递路径的VFA互营氧化,另一方面,木质生物炭表面具有氧化还原活性的有机官能团使得其能够作为潜在电子受体参与VFA氧化过程;通过微生物种群结构分析,判明了木质生物炭投加对于特定微生物的富集作用,此类微生物能够通过自身的胞外电子传递能力参与微生物直接种间电子传递（DIET）过程;由此,结合木质生物炭关键理化性质,提出了木质生物炭作为氧化还原中间体促进DIET过程的作用特性。（4）研究了木质生物炭强化厌氧消化过程调控技术的应用效果,结合中/高温条件长期连续运行厌氧消化系统的实验结果,发现在中温条件下,木质生物炭能够通过促进VFA互营氧化过程极大缓解系统高有机负荷下的VFA积累现象,并实现系统最大有机负荷由6.8g VS/L/d到16.2g VS/L/d的提升,结合污泥导电能力与微生物种群分析,发现木质生物炭调控能够显著提高厌氧污泥的电子传递能力,且在高有机负荷下实现互营氧化细菌Petrimonas,Syntrophomonas和产甲烷菌Methanosarcina等具备DIET能力微生物的富集;高温条件下,木质生物炭对于丙酸积累的削减程度相对较弱,但仍能够通过富集Tepidimicrobium和Methanothermobacter等典型电活性微生物,极大削减系统中丁酸,戊酸的积累浓度,并将系统最大有机负荷提升一倍;另外,木质生物炭投加能够加速酸化的厌氧消化系统中VFA降解及产甲烷过程的快速恢复;综合以上结论,提出了基于木质生物炭调控的高效厌氧消化产能技术。论文的研究结果表明,通过木质生物炭的制备和合理投加,能有效提升厌氧消化系统的缓冲能力,抑制VFA过度积累,提高有机组分的转化效率;强化VFA互营氧化种间电子传递过程;强化反应体系中的功能微生物富集,实现高有机负荷条件下的高效厌氧产甲烷过程。论文的研究成果为有机废弃物的高效资源化利用提供了理论和技术支撑。