污水处理厂―碳中和‖运行是未来污水处理的一个重要方向,而剩余污泥厌氧消化则是实现污水有机能源回收最为直接的方式。外源二氧化碳（CO2）、氢（H₂）介入厌氧消化具有刺激甲烷（CH₄）产量的作用,厌氧模型辅助实验研究则可以做到事半功倍。课题基于厌氧消化数学模型（ADM1）,建立包含同型产乙酸过程在内的拓展模型,通过实验与模拟研究外源H₂介入厌氧消化系统的甲烷增量工况,评估采用外源H₂厌氧消化提高CH₄产量的可行性。厌氧消化系统中CH₄产量随外源H₂投加量增加而增加,但H₂投加至一定量后,CH₄增量变得十分有限;实验确定外源H₂最佳投加量范围在0⁰.33 bar（0¹00 ml）。对单周期反应器内气相组分连续监测发现,在起始阶段不同H₂投加量产生的差别并不明显,只是到周期末才显现出不同的CH₄增量作用。间歇反应周期开始时,H₂分压对微生物具有抑制作用,造成污泥有机物转化效率低下;随着H₂逐渐转化至CH₄,H₂抑制解除,显示出不同H₂投加量导致不同CH₄增量。拓展ADM1模型被用于模拟实验数据,4种实验情况下（H₂分压分别为:0、0.17、0.33和0.5 bar）模拟预测与实验结果均取得较好的拟合度。当无外源H₂投加时,模拟CH₄产量值与实测值误差最大为9.09%,H₂分压为0.5 bar时误差最小,仅为1.50%。外源H₂投加量过大时,呈现出CH₄增量有限,存在能量浪费现象。表面看,这是因为过多H₂抑制了底物有效降解,但实验和模拟结果双双显示,CH₄产量仍有进一步提升的空间;可以通过延长单周期时长（增加SRT）的方法实现底物充分降解,以获得最佳CH₄增产效果。这就是说,外源H₂最佳投加量范围与SRT及其反应系统运行方式存在直接关联。