随着规模化养殖业的快速发展,畜禽粪便的量远远超过了自然分解能力,给环境带来了极大的污染。通过厌氧发酵处理畜禽粪便,不仅可以实现畜禽粪便的无害化和资源化利用,还可生产清洁能源（沼气）,解决能源短缺的问题。本文以牛粪为研究对象,在中温厌氧发酵条件下,采用批式厌氧发酵研究预处理、复合添加剂、碳材料、多元磷肥基复合添加剂和过渡金属化合物对牛粪厌氧发酵产气动态规律的影响。（1）采用超声预处理、微波预处理、机械预处理对添加促进剂的厌氧发酵底物（牛粪）进行预处理,考察不同预处理方式对牛粪厌氧发酵的影响规律。通过对这三种方式下牛粪厌氧发酵产气量、p H值以及COD降解率的分析,从而选出适合牛粪的处理方法。结果表明:三种预处理（特别是机械预处理）不但能够显著提高牛粪厌氧发酵的产气量,而且能够有效的提高COD降解率。（2）采用批式厌氧发酵研究了一元添加剂（尿素）、二元复合添加剂（尿素+膨润土、尿素+活性炭）、三元复合添加剂（尿素+膨润土+草木灰、尿素+活性炭+草木灰）、四元复合添加剂（尿素+膨润土+活性炭+草木灰）及其加入量对发酵周期、日产气量、累积产气量及COD降解率的影响。结果表明:多元复合添加剂35天厌氧发酵的相对累积产气量较对照组提高了0.54%-50.65%;而多元复合添加剂35天厌氧发酵后相对降解率达到了13.43%-103.75%。通过添加复合添加剂,厌氧发酵的反应周期缩短、产气率和COD降解率显著提高。（3）基于废弃物资源化循环利用的理念,采用微波炭化的方法,将玉米芯、废纸箱、锯末和核桃壳等这四种废弃物进行炭化,得到C_玉米芯、C_废纸箱、C_锯末和C_核桃壳这四种生物质炭。同时,选用介孔碳、活性炭和废油墨作为添加剂进行对比,进一步研究7种碳材料(介孔碳、活性炭、废油墨、C_玉米芯、C_废纸箱、C_锯末和C_核桃壳)对牛粪厌氧发酵的日产气量、累积产气量、p H值和COD等的影响。结果表明:碳材料的加入不但牛粪厌氧发酵的产气量有了明显的提高,而且缩短了牛粪厌氧发酵的反应周期。加入碳材料后累积产气量较对照组提高了29.25%-70.75%。其中,加入废油墨的累积产气量较对照组提高了70.75%,COD降解率较对照组提高了44.31%。（4）以磷肥为基底,研究了多元（一元、二元、三元、四元和五元）复合添加剂对牛粪厌氧发酵产气动态规律的影响。结果表明:添加一元磷肥基复合添加剂的累积产气量较对照组提高了3.74%-9.86%;添加二元磷肥基复合添加剂的累积产气量较对照组提高了13.27%-26.53%;添加三元磷肥基复合添加剂的累积产气量较对照组提高了5.10%-24.15%;添加四元磷肥基复合添加剂的累积产气量较对照组提高了8.50%-35.37%;添加五元磷肥基复合添加剂的累积产气量较对照组提高了31.63%。多元磷肥基复合添加剂不仅提高了厌氧发酵产气率,而且缩短了反应周期。（5）以尿素为基底,研究了加入过渡金属化合物（Ta O,Ta₂O₅,Hf O₂,Hf C,WO₂,WN）和非过渡金属化合物（Si C）对牛粪厌氧发酵产气动态规律的影响。结果表明:添加过渡金属化合物不仅改善了厌氧发酵环境,还提高了厌氧发酵产气率和COD降解率。其中,添加过渡金属化合物的累积产气量较对照组提高了8.50%-35.37%,加入Ta O的累积产气量最大为506.0 m L/g TS,而加入WN的累积产气量最小为460.0 m L/g TS。