生物能源作为一种替代化石燃料、缓解能源短缺和环境问题的可再生、可持续的清洁能源已越来越受到关注。作为一种生物质资源,大豆加工残渣（TPR）是豆腐和豆浆等豆制品加工业的副产品。TPR富含碳水化合物（50%-60%）、蛋白质（20%-30%）和脂肪（10%-20%）,并且水分含量高（≥85%）,因而是通过厌氧消化（AD）技术生产生物燃料的适宜底物。然而,TPR很容易变质,变质后主要通过填埋场处置,易造成环境问题。因此,如何有效处理TPR是大豆加工业关注的热点问题。厌氧消化是目前处理有机废物的可持续和最具经济效益的方法,它不仅能回收能源,还能减少生物废弃物自分解过程中产生的温室气体的排放。本研究通过控制运行条件,对TPR进行超声波预处理、稀硫酸预处理、超声波与稀硫酸结合的预处理,以及添加钼酸盐(Mo O42-)和氯化铁（Fe Cl3）,通过一阶段和二阶段厌氧消化制取生物氢气和甲烷（简称生物氢烷）,以提高TPR的能源回收率。主要研究内容和结果如下:1)考察了TPR的二阶段厌氧发酵工艺,探究了工艺条件对微生物群落多样性和制备生物氢烷的影响。结果表明,最优条件是暗发酵（DF）的底物与接种物比率（SIR）为8、温度37℃、停留时间36 h;紧随其后的是产甲烷发酵（MF）的SIR为1、温度37℃、停留时间13 d。生物氢烷产气量为324.4 m L/g-VS,并产生乙酸103 mmol/L和丙酸38 mmol/L。相比于一阶段发酵的沼气产气量189.6 m L/g-VS,二阶段发酵的能源产率提高了41.5%。SIR和温度影响了暗发酵系统的微生物群落多样性,其中,较高的SIR值（如SIR为8）条件下,高温发酵形成的产氢菌Mobilitalea,中温发酵的产氢菌Clostridium sensu stricto 1,而较低SIR值（如SIR为0.5）通过形成产甲烷菌Methanoculleus thermophilus而促进了甲烷的生成。同样地,氢营养型产甲烷菌（Methanomassiliicoccus）富集的MF反应器在较低的SIR下运行。总之,研究结果表明,二阶段厌氧消化是一种利用TPR生产清洁能源和提高其附加值的有效技术。2)TPR作为一种生物能源的资源越来越受到人们的重视。然而,其低溶解度阻碍了生物氢烷的生成。本研究采用超声波、硫酸（H2SO4）单独预处理以及两者结合的联合预处理,比较各种预处理效果,以促进TPR中有机物和碳水化合物的水解,并提高游离氨基氮的生成。此外,还研究了预处理对一阶段厌氧消化生成生物氢烷的影响。在底物浓度为7.54%、H2SO4浓度为8%、温度为80℃、时间为50 min的最优条件下,超声-H2SO4同时预处理使可溶性化学需氧量、还原糖和游离氨基氮含量分别增加到49675mg/L、26 g/L和1721 mg/L,高于单独预处理。此外,生物氢烷产率比对照组（389.39±23.8 m L/g-VS）提高了4.20%-12.58%。超声波-H2SO4和H2SO4预处理的产氢率分别为42.5±2.08和28.1±1.07 m L/g-VS,硫酸盐去除率分别为93%和92%,表明其产酸活性和产硫酸盐活性增强。3)富硫酸盐水解TPR的一阶段厌氧消化生产生物氢烷受到H2S产率高的制约。因此,在暗发酵阶段添加Mo O42-（0.24-3.63 g/L）和Fe Cl3（0.025-5.4 g/L）,研究了二阶段厌氧消化以提高生物氢烷产量。添加1.21 g/L Mo O42-暗发酵的产氢率比对照组（68.39 m L/g-VS）提高了14.6%,而添加Fe Cl3的产氢率没有提高。此外,与对照组（甲烷产率466.07 m L/g-VS）相比,在添加3.63 g/L Mo O42-条件下,产甲烷发酵（MF）的甲烷产率为524.75 m L/g-VS,添加0.6 g/L Fe Cl3的条件下为521.60 m L/g-VS。当Fe Cl3添加量为0.6g/L时,生物氢烷的产率和能量产率分别为796.7 m L/g-VS和21.80 MJ/kg-VS,硫酸盐去除率为63.90%,H2S含量限制在0.08%。因此,添加0.6 g/L Fe Cl3对提高能量回收和硫酸盐脱除效果最为有利,H2S含量也较低。