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利用厌氧消化技术处理木质纤维素类生物质,能够产生高效、清洁的生物质能源—沼气。但是木质纤维类原料存在着复杂的结构,导致其厌氧消化具有延迟期长和产气率低等问题。克服木质纤维素的阻碍是利用木质纤维类生物质生产沼气的有效手段。本课题研究了多种预处理方式以提高玉米秸秆的生物降解性能。研究不同压力(1.2、1.5、1.8、2.1MPa)和不同维压时间(5、10、15、20、25 min)下,蒸汽爆破预处理对玉米秸秆厌氧发酵的影响。结果显示,蒸汽爆破是一种高效的预处理手段,考虑到能耗和效率,将1.2MPa、10 min选择为最佳汽爆条件,累积甲烷产量为223.2 mL/gvs,相对于未预处理秸秆,提高了55.2%。研究了20℃下不同浓度(0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)KOH预处理及与蒸汽爆破耦合预处理对玉米秸秆厌氧消化的影响。结果显示,KOH预处理是提高累积甲烷产量的一种优良方法,选择1.5% KOH为最佳预处理方法,累积甲烷产量为208.6 mL/gvs,相对于未预处理秸秆,提高了45.1%。相对于未预处理秸秆,经1.5% KOH与蒸汽爆破耦合预处理,甲烷累积产量(258.8 mL/gvs)获得了80.0%的极显著提升,玉米秸秆的生物降解性为62.5%。研究了60℃下不同浓度(0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)KOH预处理及与蒸汽爆破耦合预处理对玉米秸秆厌氧消化的影响。结果显示,热KOH对玉米秸秆的预处理效果优于常温KOH,选择1.5%热KOH为最佳预处理方法,累积甲烷产量为243.1 mL/gvs,相对于未预处理秸秆,提高了56.4%;相对于20℃下的1.5% KOH预处理秸秆,提高了16.5%。相对于未预处理秸秆,经1.5%热KOH与蒸汽爆破耦合预处理,甲烷累积产量(292.9 mL/gvs)获得了88.5%的极显著提升,玉米秸秆的生物降解性达到了70.7%。研究了预浸用水量对蒸汽爆破预处理玉米秸秆厌氧消化的影响,结果表明,预浸对蒸汽爆破必不可少。固液比1：4和1：9(含水率分别为80%和90%)对蒸汽爆破的影响效果基本一致,固液比1：4可以在蒸汽爆破预处理中节省大量的水,是一种更为经济实用的方法。为了降低KOH预处理的成本,本论文研究了KOH预处理的余液(黑液)多次循环回用预处理对玉米秸秆厌氧消化的影响。结果表明,黑液经10次循环回用,玉米秸秆的累积甲烷产量达到211.1 mL/gvs,相对于未预处理秸秆提升了56.1%。1.5% KOH和黑液预处理玉米秸秆的总体甲烷产量(overall methane yield)无显著性差异,而且相对于纯KOH预处理,黑液预处理分别节省耗水量和KOH消耗量56%和57%。在未来的沼气工业化中,常温／热氢氧化钾与蒸汽爆破耦合预处理及黑液预处理可能会成为具有实际应用潜力的玉米秸秆的预处理方法。