作为制约我国煤制气产业发展的最大阻力,煤制气含酚废水水质组成极其复杂,好氧工艺去除废水中有机污染物效果难以达标,而传统厌氧工艺存在能耗高和去除效果较差等一系列缺点。为此,本实验通过利用完全混合式厌氧生物膜工艺来处理煤制气废水中的酚类物质,有效克服了传统厌氧生物膜法易于短流的缺点,强化了含酚废水与填料之间的生物传质过程,使得生物量不易流失,显著提高了去除效果。本实验探究影响完全混合式厌氧生物膜工艺处理COD和酚类物质的因素,采用响应曲面法的Box-Benhnken实验设计得出在最优条件下的去除效果。研究了投加Fe₃O₄纳米颗粒对处理COD和酚类物质的影响以及Fe₃O₄纳米颗粒在体系中的流失和赋存状态。最后通过高通量生物测序技术研究接种和驯化阶段反应器内微生物古菌和细菌群落。通过因素影响试验确定响应曲面设计试验中以水力停留时间48 h、搅拌桨转速80 rpm和进水碱度30 mmol/L为中心点。进而采用响应曲面法的Box-Benhnken实验设计及模型分析,通过系统优化得出在运行阶段的最佳实验条件为:当HRT为60 h,搅拌桨的转速为83 rpm,进水碱度32 mmol/L时,总酚的去除率高达82.41%。投加Fe₃O₄纳米颗粒后,重新测试最佳运行参数,表明当HRT为48 h,进水碱度为30 mmol/L,搅拌桨转速为80 rpm时,总酚去除率高达85%,提高了8个百分点;COD去除率最终稳定在89%,提高了6个百分点。投加Fe₃O₄纳米颗粒后,其他条件不变时,出水碱度、出水p H和产气量有所降低,而OPR和有机酸含量有所升高,认为Fe₃O₄纳米颗粒并未起到预期效果。提高酚负荷对总酚和COD的去除率以及反应器出水碱度、系统ORP影响不大,但使出水p H降低,VFA升高。通过高通量测序分析发现,驯化阶段Methanothrix和Methanobacterium成为优势古菌。而且随着实验的进行,产甲烷菌属——氢营养型的相对丰度有显著降低,但是乙酸营养型相对丰度显著提升。相较于接种污泥,在反应器稳定运行阶段酚处理菌Methylocystis和Comamonas成为优势细菌,而且经过酚驯化后可以有效提高处理酚类物质的细菌群落含量。