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我国玉米秸秆产量巨大,是农业有机固体废弃物的代表。大量的玉米秸秆等有机废弃物得不到及时处理会引发大范围环境污染问题。采用厌氧消化技术既能缓解能源短缺问题,也能避免秸秆焚烧带来的环境污染问题。针对玉米秸秆等木质纤维素类物质生物降解性差、转化效率低等问题,本研究提出通过沼液及零价铁强化秸秆水解酸化性能以及改进厌氧消化工艺的方式提高玉米秸秆的可生物降解性和产气性能。主要研究内容和结果如下:（1）研究了沼液强化秸秆水解酸化效果及机理。通过批式试验研究水解酸化过程中的产气规律、物质降解规律与中间产物的产生与转化,系统性分析水解酸化改性高效降解玉米秸秆的原因。结果表明:沼液强化水解酸化后,玉米秸秆甲烷产率和能源回收率明显提高,分别为265.1 mLg-1 VS-1和57.91%,比未处理提高了 53.2%和59.4%。通过FTIR分析可知,木质纤维素中苯环、醚键、酯键、氢键和β-（1→4）糖苷键均被破坏。通过GC-MS分析可知酸化改性可以降解木质素单体化合物,大分子聚合物降解为低分子量的芳香族化合物和乙酸。因此,沼液水解酸化改性是提高木质纤维素生物降解性能的有效处理方式。（2）研究沼液强化秸秆水解酸化环境因子及微生物特性变化。通过单因素试验研究了酸化时间、接种比、pH和温度四个环境因子对玉米秸秆水解酸化性能以及微生物群落结构的影响。实验结果表明:当酸化时间8d、接种比4、温度45℃和pH=10时,玉米秸秆产酸效果最佳。不同环境因子条件下,水解效率、VFAs浓度及组成、产气情况以及微生物群落差异较大。在接种比为4处理组中,unclassifiedfRuminococcaceae和Mobilitalea的丰度高于其他处理组。在45℃和pH=10条件下,Clostridiaceae1和 Ruminococcaceae 丰度较高。（3）研究沼液强化秸秆水解酸化模型参数优化。通过响应面和人工神经网络模型模拟秸秆产VFAs规律初步建立了一套秸秆产酸工艺条件。结果表明:温度40℃、酸化时间8d、接种比4、pH=10为最佳发酵参数组合。基于响应面和人工神经网络模型的优化,发现预测结果一致。在最优的酸化条件下VFAs含量为11477.8 mg L-1。其中,酸化时间和pH以及温度和pH相互作用显著,其他变量之间相互作用不显著。以酸化处理的出料作为甲烷相的进料进行产甲烷实验,最优酸化参数调节下的负荷产甲烷率最大,为313.2 mL g-1 VS-1,比酸化中心点提高了 8.4%。（4）研究零价铁强化秸秆水解酸化及微生物群落结构变化。通过添加零价铁调控ORP方式改变产酸发酵途径,强化水解产酸性能。考察了零价铁不同形态（铁屑、铁粉和纳米铁）对VFAs、气体组分、ORP和微生物群落结构的影响,探究零价铁强化水解酸化的调控机制。结果表明:零价铁促进了丙酸转化乙酸的过程,酸化反应器的抗冲击负荷能力增强。丙酸和丁酸的分别从27.7%-41.2%和6.9%-10.7%降低到4.5%-10.4%和4.2%-7.4%,而乙酸含量从43.9%-54.1%增加到74.8%-85.8%。纳米铁处理组中Peptostretoccaccaceae丰度的增加有利于[2Fe-2S]和[4Fe-4S]的形成,是产甲烷过程中铁氧化还原蛋白（电子转移蛋白）的重要组成成分。因此,添加纳米铁能够提高酸化阶段甲烷产量,加速甲烷相中产甲烷的进程。（5）研究了秸秆单相、两相和三相厌氧消化工艺及微生物群落结构变化。基于水解酸化的原理,提出三相厌氧消化工艺,对比不同OLR条件下玉米秸秆单相、两相和三相系统的厌氧消化性能和微生物特性,得出性能较优的厌氧消化工艺。结果表明:在1.4、1.6和1.8 g TS·L-1 d-1的有机负荷下,三相厌氧消化工艺的单位VS产甲烷率为215.3-301.1 mL g-1 VS-1,比单相提高了 23.5%-50.5%。三相系统的稳定性和能量比均高于两相和单相系统。结合微生物群落结构分析可知,在三相系统中的Ⅱ相反应器中,Ruminococcaceae和Syntrophomonadaceae相对丰度较高,有利于纤维素和VFAs的降解。综上所述,沼液及零价铁强化水解酸化及三相厌氧消化工艺能够有效提高玉米秸秆的水解酸化性能,增强了可生物降解性,优化了微生物群落结构及产甲烷的代谢途径,为工程利用提供了新的技术途径。