生物质能源作为世界第四大能源,具备可再生性、低污染性和总量丰富等特征,是能源供应的有力补充。并且,在获取生物质能的同时,也实现了生物质废弃物的再利用,具有良好的环境效益。可用于沼气厌氧发酵的生物质主要包括林业废弃物、农业废弃物、及城市和工业废弃物等。杨树和蔬菜在我国的西部地区广泛分布,而由此产生了大量的过程剩余物,如:杨树剩余物（PPW）和蔬菜剩余物（VPW）,该类生物质的不合理使用（焚烧、丢弃）不仅对当地环境造成了严重污染,也浪费了大量的生物质资源。对于生态环境脆弱、干旱的西部地区,形成产气效率高、节约水资源的厌氧发酵工艺具有非常重要的意义。本论文根据不同生物质的特性,尤其是PPW这种未曾用于厌氧发酵产沼气的原料,得到了高效产甲烷的关键参数,实现了生物质资源有效的能源转化。在本论文中,我们根据PPW和VPW等生物质的特性,研究了其产甲烷效率。针对PPW这种富含木质纤维素的林业过程剩余物,首先对其进行了 NaOH预处理,然后探索了不同发酵工艺来提高PPW的产甲烷量。主要研究结果如下:1.NaOH提高了 PPW的降解率。研究表明,碱法处理PPW所需时间短（5天）,处理后的pH（7.5）值利于后续的厌氧发酵。而且,木质素的降解率达20.5%,通过扫描电子显微镜、红外吸收光谱法和X-衍射法的分析表明,木质纤维素结构发生了改变。2.得到了产气量高的湿法厌氧发酵单一 PPW的工艺参数。当底物浓度为35g/L,用碱量为5.0%时,产甲烷总量最大（271.9 L/kg VS）,比对照组低113.8%。在相同底物浓度条件下,当用碱量为3.0%时,产甲烷总量为256.6 L/kgVS,仅比最大产气量低12.1%。考虑到成本效益,3.0%的用碱量和35g/L的底物浓度适于实际应用。因此,碱处理后的PPW是一种理想的厌氧发酵原料。3.拓展了以木质纤维素类原料为底物的干法厌氧发酵的方法。研究发现,碱处理有效提高了干法发酵单一底物（PPW）的产气量。当PPW和牛粪（CS）比为1:1时,有最大产甲烷总产量（98.2L/kgVS）,比单一底物（PPW）时的产气量高21.1%。本研究结果为适宜旱区的厌氧发酵技术研发和应用奠定了良好理论基础。针对木质纤维素含量低、含水量高的蔬菜过程剩余物（VPW）,我们采用与CS配比的方法,分析了该原料的产气过程稳定性和产甲烷量。1.得到了产气量高的湿法厌氧发酵混合底物（VPW+CS）的工艺参数。在特定底物浓度（5.0%）的厌氧发酵中,当混合物的C/N比为19:1-16:1时,反应体系具有良好的稳定性。在特定的C/N比条件下,增加接种量可提高反应体系的稳定性和产气量。该结果说明C/N比对厌氧发酵VPW的体系稳定性具有重要作用。2.得到了高底物浓度厌氧发酵混合底物（VPW+CS）的参数。当I%、V%和底物固体含量（TS%）分别为40%、35%和7.9%时,有最大产甲烷总量（186.8 L/kgVS）,甲烷含量为73.1%-88.0%。而以VPW作为单一底物的厌氧发酵,在发酵初期就停止产气。因此,高底物浓度厌氧发窘所产沼气中的甲烷含量高,提高了能源质量;厌氧发酵过程中不需要水资源的补充,更适宜旱区;高的底物浓度提高了批次处理VPW的量。本研究结果为旱区厌氧发酵技术的研究和应用提供了重要借鉴。针对厌氧发酵产沼气中应用广泛的农作物小麦秸秆（WS）。为进一步提高WS的产甲烷效率,本论文筛选出的三种复合添加制剂对WS的产气量均有不同程度的提高。T2增加了混合底物反应稳定性,并且提高了产甲烷总量（15.7%）。该复合添加制剂具备便于运输、易保存、无污染、成本低和效率高等优点。综上所述,本研究有针对性的优化了生物质原料高效产甲烷的关键参数,丰富了用于产甲烷的生物质资源,为农林业、畜牧业和养殖业等领域合理利用和发展生物质能源提供了重要参考,对我国农村生态环境建设具有重要的指导意义。