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焦化废水是一类成分复杂、毒性大、难降解的有机工业废水。废水中的许多有机组分具有“三致效应”,若将废水直接进行排放,会对自然环境造成污染,甚至会对人体健康造成威胁。厌氧生物法存在低运行能耗、高有机负荷、能源回收（主要为甲烷）等优点,是处理焦化废水最为现实有效的措施之一。然而,传统厌氧法仍存在去除效果较差、对毒性物质敏感和厌氧微生物增殖速率较低等问题。为提高焦化废水厌氧降解性能,本研究利用厌氧处理强化技术,以粒径小、导电性强的纳米Fe3O4为投加物,设置对照组（不添加纳米Fe3O4）和投加纳米Fe3O4两组上流式厌氧污泥床（Up-flow Anaerobic Sludge Blanket,UASB）反应器,以苯酚、喹啉、吡啶为组分配制模拟焦化废水,考察纳米Fe3O4在反应器内对焦化废水厌氧处理性能,并探究不同运行条件对反应器运行效能的影响,进而为实际处理焦化废水提供实践和理论依据。主要研究成果如下:（1）在反应器内污泥驯化阶段,水力停留时间为12 h,进水COD浓度为2000 mg/L,逐级提高焦化废水在进水中所占COD比例。反应器驯化阶段结束后,投加纳米Fe3O4的反应器中COD去除率为79.46%,较对照组提高27.19%;苯酚、喹啉、吡啶去除率分别提高7.34%、10.45%、9.56%;甲烷和CO2产量提高,出水上清液中Fe2+溶出及污泥体系中Fe2+含量提高;GC-MS分析表明,投加纳米Fe3O4反应器出水的苯酚降解产物包括2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、甲基环戊烷、环己烷、庚烷等烷烃和丁酸等挥发性脂肪酸（Volatile Fatty Acid,VFA）,而对照组中还存在苯系物、烯、酮类等难降解有机产物;纳米Fe3O4的投加能够提高污泥内细菌丰富度和群落多样性,促进Bacillus（11.34%）和Clostridium（8.76%）等铁还原菌和Lactococcus（8.34%）、Levilinea（3.48%）和Longilinea（1.97%）等特征微生物的生长;（2）驯化阶段结束后,在进水COD浓度等其他条件不变的情况下,考察水力停留时间（12 h、7.87 h、5.77 h）对投加纳米Fe3O4的反应器运行效能的影响。实验结果表明,过高的水力冲击会给厌氧系统带来不利的影响。与对照反应器相比,投加纳米Fe3O4的反应器拥有较好的抗进水有机负荷速率（Organic Load Rate,OLR）冲击能力,能够维持较高的COD和特征污染物（苯酚、喹啉、吡啶）去除率,甲烷和CO2产量相对较高,具有良好的pH缓冲能力,平均pH值为7.39左右;（3）驯化阶段结束后,在水力停留时间等其他条件不变的情况下,考察提高进水有机负荷（2000 mg/L、3000 mg/L、4000 mg/L）对投加纳米Fe3O4的反应器运行效能的影响。结果表明,投加纳米Fe3O4使得反应器拥有相对较高的抗冲击能力,反应阶段结束后,COD去除率较对照组提高11%,苯酚去除率提高26%左右;BOD5/COD较对照反应器高0.12,毒性单位（Toxicity Unit,TU）降低1.88,出水具有较高可生化性和较低生物毒性;纳米Fe3O4的加入可使反应器内污泥结构紧密、粒径增大;能够富集耗乙酸产甲烷古菌Methanothrix（62.78%）,促进Pelotomaculum（13.51%）等铁还原菌和Syntrophus（8.21%）、Seditntibacter（3.46%）等苯酚降解菌的生长。