随着生活水平的提高,人们对蔬菜的消耗量越来越大。在蔬菜种植、生长和收获过程中,会不可避免地产生大量不可食用的富含有机质的蔬菜废弃物。这些蔬菜废弃物肆意地堆放在田间地头,对环境造成了严重的污染,也是一种资源的浪费。因此,本课题主要针对丢弃在田间的设施蔬菜废弃物进行厌氧消化研究,并以黄瓜藤蔓为代表,对提升其产甲烷潜力进行了深入的研究。首先,本课题对25种常见的设施蔬菜废弃物的性质和厌氧消化产甲烷潜力进行了系统地研究。结果表明,绝大多数原料的产甲烷性能均能达到100mL/g VS以上,其中黄瓜叶的累积甲烷产量最高,可达到281.6 mL/g VS。随后,基于有机组分测试结果,建立了甲烷产量与有机组分之间的数学关系模型,据此可以简单而快速地通过蔬菜废弃物中有机组分的测定来对其产甲烷性能进行预测。此外,动力学分析结果表明,修正的Gompertz模型和Cone模型能够比一阶模型更好地拟合此类蔬菜废弃物的厌氧消化过程。其次,选取厌氧消化过程中生物降解性低且木纤维素总量丰富的黄瓜藤蔓为实验原料,对其分别进行H2S04、HCl、H3P04、NaOH、KOH、Ca(OH)2、CaO、H202、和碱性H2O2等九种预处理,并研究了预处理后黄瓜藤蔓的厌氧消化产甲烷性能。结果表明,未预处理黄瓜藤蔓的累积甲烷产量和生物可降解性分别为142.0 mL/g VS和34.77%。经3%NaOH、2%KOH和3%碱性H2O2预处理后,累积甲烷显著提升至241.5、217.0和210.5 mL/g VS(p<0.01),生物降解性分别提升至59.16%、53.16%和51.55%。木质纤维素的素测试结果以及黄瓜藤蔓的表征分析结果表明,碱预处理比其他预处理能更好地去除半纤维素和木质素,可显著的破坏黄瓜藤蔓的木质纤维结构。最后,考虑到NaOH预处理后残存的Na+会对环境造成一定的污染、K+虽无污染但KOH的价格过于高昂以及Ca(OH)2价格便宜但预处理效果较差等因素,选用KOH和Ca(OH)2联合预处理的方式,对黄瓜藤蔓进行预处理实验研究。结果表明,1.5%KOH+1.0%Ca(OH)2和2.0%KOH+2.0%Ca(OH)2联合预处理效果明显优于其他条件,可使黄瓜藤蔓的累积甲烷产量分别提升至207.1和210.5 mL/g VS,但彼此并无显著性差异。为了节约成本,认为1.5%KOH+1.0%Ca(OH)2为联合预处理的最佳条件,与2.0%KOH单独预处理相比,效果相近。这说明用适量Ca(OH)2对KOH进行部分替代,也可达到相同预处理效果,同时可有效地节约成本。本研究为设施蔬菜废弃物厌氧消化研究提供了大量的基础数据,并针对木质纤维素总量丰富的难降解蔬菜废弃物提出了科学的解决方案,这对未来设施蔬菜废弃物的应用具有重要的参考价值。