厌氧工艺由于其高负荷、低成本、可回收能源的优势，成为高浓度有机废水处理工艺研究的热点。针对厌氧处理过程中高浓度有机废水易酸化和氨氮浓度高的特性，本论文以厨余垃圾渗滤液与养猪废水为典型的高浓度有机废水，构建了IC-AnMBR 系统，重点分析了反应器的COD 去除性能和针对易酸化、高氨氮抑制因素的调控机制。根据pH、VFAs/Alk、容积产气率、膜通量和出水有机污染物组分等指标，通过耦合膜擦洗曝气和沼气曝气循环，将VFAs/alk 和容积产气率分别从1.5 和0.1 L·L-1·d-1 稳定到0.02 和1.0 L·L-1·d-1。优化了COD 稳定达标性能和去除负荷，将COD 去除率和负荷从59%和0.3 kg COD·m-3·d-1 分别提高到了97.7%和1.8 kgCOD·m-3·d-1。采用沼气循环曝气擦洗陶瓷膜，控制了滤饼层积累，实现两种废水的膜通量分别为2.1 L·m-2·h-1 和3.0 L·m-2·h-1。以ICAnMBR短流程工艺实现了对高浓度有机废水的稳定处理。
      本研究对一个周期的产甲烷特征进行了全过程动力学研究。研究发现甲烷平均浓度呈现增高到98.29%后降低到72.06%，再升高到85.78%的过程。在厌氧产甲烷过程中乙酸营养型产甲烷菌产生的CO2 能够作为氢营养型产甲烷菌的底物，不同产甲烷路径对CO2 的生成与利用，进而引起CH4 浓度在周期内的变化。甲烷浓度受代谢途径和酸碱缓冲体系影响，VFAs 监测表明甲烷浓度与正丁酸浓
度呈显著线性相关，表明正丁酸进一步生成的正己酸(C4~C6)对产甲烷菌产生构成了一定程度的竞争抑制，导致甲烷浓度的降低。上述结果表明在气动搅拌工艺中，通过工艺过程动力学的合理设计，有望实现原位沼气升级。
      针对高氨氮对厌氧过程的抑制现象，根据自由氨与NADH 竞争胞内质子的机理，探究了通过质子泵抑制剂调控质子跨胞输运来缓解氨氮抑制。本文通过实验发现质子泵抑制剂的投加，使厌氧发酵过程对4000 mg·L-1 氨氮浓度有很好的耐受效果，并对氨氮浓度高于6000 mg·L-1 的氨氮抑制起到明显缓解作用。对微生物群落分析发现，反应器中产甲烷主要菌属甲烷螺菌属（Methanospirillum）在4000 mg·L-1 氨氮下丰度最高。Prolixibacteraceae、W5 和ST-12K33 成为水解酸化的主要菌属，反应结束时Prolixibacteraceae 在低氨氮浓度下丰度大幅上升，在4000 mg·L-1 氨氮下也未受到抑制。