厌氧消化技术处理剩余污泥可以实现污泥减量和能源回收，是目前最受欢迎的污泥处理技术。但较低的厌氧消化效率限制了其在剩余污泥上的应用。为了提高污泥厌氧效率，通常会采用预处理技术加速污泥水解，但其存在能耗高和成本昂贵的缺点。基于以上考虑，本研究通过在厌氧系统添加碳基和金属纳米材料，促进种间直接电子传递，强化剩余污泥厌氧消化的效果。主要实验结果如下：
　　（1）单独投加GAC对剩余污泥厌氧消化的影响。结果发现，投加GAC可以强化厌氧产CH4，与空白组相比，产CH4速率提高了68.18%。高通量测序分析表明乙酸菌、产甲烷菌和电活性微生物Geobacter的丰度均有显著提高，GAC可能强化了发酵细菌和产甲烷菌的种间电子传递，促进了剩余污泥厌氧消化过程中CH4的产生。
　　（2）投加MnO2和GAC+MnO2对剩余污泥厌氧消化的影响。结果发现投加MnO2后，CH4产量降低了21.25%，CH4的产生过程被抑制。研究发现Mn2+与剩余污泥释放的磷酸盐生成磷酸盐沉淀会堵塞厌氧颗粒污泥的孔道，导致产CH4效率降低。而GAC和MnO2的混合投加，可以有效地缓解孔道的堵塞；与空白组相比，CH4产量提高了4%。GAC是一种良好的电子导体，不仅可以促进功能菌的富集，还可以强化种间直接电子传递；另外GAC良好的吸附性能可以吸附溶液的离子，有效地减少磷酸锰沉淀的生成，缓解颗粒污泥孔道堵塞的现象。
　　（3）投加NZVI和GAC+NZVI对剩余污泥厌氧消化的影响。结果发现在厌氧消化的早期，与空白组相比，投加NZVI后，CH4产生量增加了39.5％；随着反应的进行，产CH4量逐渐降低并低于空白组；混合投加GAC和NZVI后，其CH4产量始终高于空白组。宏基因组测序和产甲烷活性分析表明，NZVI腐蚀释放的电子以及形成的H2可以促进厌氧消化产CH4。但厌氧消化过程中剩余污泥中释放的PO43-和Fe2+反应生成的沉淀会导致厌氧颗粒污泥的孔道堵塞，导致传质受阻，从而抑制了CH4的产生。由于GAC可以吸附Fe2+（浓度从12.47降至8.98mg/L），减少磷酸盐沉淀的产生，因此GAC和NZVI的混合投加可以降低磷酸盐沉淀对产CH4过程的抑制。另外，GAC可以刺激发酵细菌与产甲烷菌之间的种间直接电子传递，有利于CH4的产生。