厌氧发酵技术是处理生物质类废弃物以及生活有机垃圾最为有效的途径之一。沼气厌氧发酵技术是在厌氧条件下,通过厌氧微生物的一系列生化反应,将底物消解、转化为能被人们所利用的清洁能源,兼具环境保护和资源循环的双重效益。我国的沼气工程目前存在产气率低下、底物利用率不高以及沼渣、沼液未能充分利用等问题,研发一种兼具多种催化功能的沼气厌氧发酵外源添加剂是有效解决上述问题的手段之一。本研究首先分别单独考察尿素、磷酸氢二铵、柠檬酸三种有机外源添加剂对牛粪厌氧发酵产沼气的影响,再考察三种有机外源添加剂复合后对牛粪厌氧发酵产沼气的影响,确定尿素、磷酸氢二铵及柠檬酸复合后对牛粪发酵产沼气的作用效果配比,进一步向复合型有机外源添加剂中逐步逐次地加入不同种类的铁盐、镍盐、钴盐,研究其对厌氧发酵沼气产率、COD去除率、沼渣的肥效等的影响规律。此外,利用麦秆、树叶、玉米芯替换牛粪,考察金属盐复合型沼气外源添加剂对不同发酵底物的影响,并对比了炭化后的麦秆、树叶、玉米芯对牛粪厌氧发酵产沼气的作用效果。根据本研究得到的结果,可归纳出如下结论:向厌氧发酵系统中加入0.3wt%的尿素、0.3wt%的磷酸氢二铵及0.5wt%的柠檬酸时,系统得到最高的累积产气量,比对照组提高了38.9%;进一步向复合型有机外源添加剂中添加0.6wt%硝酸铁及0.005wt%氯化钴时,系统达到了最高的总累计产沼气量,相比对照组提高了71.5%,COD去除率也达到了较高的68.5%,且肥效实验表明:沼渣沼液中全氮、全磷、全钾总含量高于国家对有机肥营养总量的规定标准(≥5wt%),具有肥料化利用的潜能。此外,金属盐复合型沼气厌氧发酵外源添加剂对麦秆、树叶、玉米芯的发酵系统也同样适用,尤其对经过碱预处理的上述原料的发酵系统的增益效果更明显,废弃生物质热解炭化生物炭C麦秆、C树叶及C玉米芯作为添加剂对沼气厌氧发酵系统同样具有显著的促进作用。总之,本实验研发的金属盐复合型沼气厌氧发酵外源添加剂可以适用于禽畜粪便、农林废弃物等不同底物的厌氧发酵产沼气系统中,能够同时具备提高沼气产率、增加COD去除率、改善沼渣肥效等多种功能,为提高我国沼气厌氧发酵系统的运行效率做理论参考。