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作为一个农业大国，我国每年产生大量的农业废弃物秸秆。秸秆蕴藏的生物质能潜力巨大，而目前在我国主要以焚烧的手段对其进行处理，由此造成巨大的资源浪费和带来环境污染。秸秆作为一项重要生物质资源，对秸秆资源的有效利用，既涉及到生态文明建设，也关系到整个农业生态系统中水土保持、环境安全以及再生资源有效利用等可持续发展问题。秸秆沼气发酵与其它利用方式相比，具有清洁安全的特点;开发利用沼气，实现了生物质能源的多级利用，也使农村环境卫生条件、空气质量得到改善。 两相厌氧消化技术处理秸秆时克服了单相厌氧消化工艺中两类微生物协调和平衡矛盾，同时也克服了酸积累现象，提高了反应器稳定性，同时比单相工艺具有更高的有机负荷率。对两相厌氧消化工艺的研究可以为秸秆的有效利用开辟一条新的途径。本论文内容及研究成果包括以下三部分: (1)本论文首先研究了四种秸秆豌豆杆、高粱杆、蚕豆杆、油菜杆及其不同质量混合比的产沼气潜力，研究结果发现，蚕豆秆产沼气潜力最大，豌豆杆最低，高粱杆和油菜杆居中。四种秸秆及混合秸秆比较，混合秸秆产气速率明显加快; (2)采用渗滤床为产酸反应器，UASB为产甲烷反应器进行两相厌氧反应系统的启动研究。以玉米杆、红薯藤、油菜秆的混合物为物料，测定了两相厌氧反应器快速启动过程中一些重要的工艺参数，包括渗滤床及UASB反应器中运行启动过程中的pH值、COD、产气量，启动过程共耗时55天。厌氧反应进行到第26天左右，秸秆产气量有明显提升，UASB中COD去除率达到80％以上，颗粒污泥表现出较大的活性，两相厌氧反应的启动获得成功。 (3)两相厌氧反应器启动成功后，以玉米杆、红薯藤、油菜秆及其混合物为发酵原料，通过对两相厌氧发酵过程的各工艺参数研究得出，试验组A（玉米杆）、B（红薯藤）反应器各项监测指标pH值、COD去除率、氨氮值、VFA值均在正常范围内变化，反应器运行良好;试验组C（油菜秆）、D（混合秆）产气发酵过程中前6天运行正常，第7天反应器出现酸化，通过采取不喂料（即OLR到0）等措施，第8-10天各项工艺参数恢复正常水平，产气量恢复到100ml以上;根据试验过程中各试验组反应器分别在3gCOD/L·d、5gCOD/L·d、7gCOD/L·d有机负荷时产气量的变化，确定了发酵过程UASB有机负荷率在5gCOD/L·d为最佳;试验组A、B、C、D产气率分别为:12.7、26.5、19.1、26.8ml/gVS。因此，产气率大小顺序为D＞B＞C＞A，玉米秆、红薯藤、油菜秆按照25∶1的碳氮比混合产气率最大。