厌氧消化可以利用剩余污泥、厨余垃圾、禽畜粪便和木质纤维素等有机废弃物生产沼气的同时,减少有机废弃物对环境造成污染,具有良好的环境和经济效益。基于碳中性、可再生和来源丰富等优点,木质纤维素类有机废弃物被认为是厌氧消化产甲烷过程的理想底物之一。然而,纤维素、半纤维素和木质素三者相互铰接在一起形成的紧密结构,木质纤维素类有机废弃物厌氧消化存在水解速度慢、消化周期长和产甲烷量低等缺点。有研究指出,在厌氧体系中通过添加少量的氧气或者空气建立微好氧环境,可以提高木质纤维素类底物厌氧消化过程中的水解速度,从而缩短消化周期,提高产甲烷量。虽然与其他处理技术手段相比,微好氧强化技术仅需要厌氧体系中添加少量的氧气或者空气,更加具有经济和环境效益,但是,微好氧强化木质纤维素类有机废弃物厌氧消化的过程及其机理还不是很明确。本论文以木质纤维素类有机废弃物典型代表玉米秸秆为对象,研究了微好氧强化玉米秸秆厌氧消化过程及机理,主要工作及结果如下:（1）优化了微好氧强化玉米秸秆厌氧消化过程中的氧气剂量,推测腐殖酸在厌氧消化过程的潜在作用。结果表明,低剂量的氧气可以提高玉米秸秆厌氧消化累积产甲烷,高剂量的氧气导致累积产甲烷量的降低。当氧气剂量为0.2 m L/g·VS/d时,获得了最大的累积产甲烷量和产甲烷潜力以及最小的厌氧消化停滞时间。微好氧提高兼性细菌（Firmicutes）的相对丰度,改善厌氧系统胞外酶如纤维素酶活性,加速玉米秸秆的降解,提高消化液挥发性脂肪酸（VFAs）浓度和溶解性腐殖酸的含量。微好氧条件下互营生长的细菌（Synergistota和Spirochaetota）相对丰度的提高,能够加速VFAs的氧化;微好氧刺激耐氧产甲烷菌（Methanobacterium和Methanosarcina）的生长,使得产甲烷过程能够顺利进行。另外,微好氧条件下相对较高的腐殖酸浓度有可能提高了电子运输载体数量,巩固互营细菌和产甲烷菌之间脆弱的平衡关系。（2）通过Ca2+络合沉淀去溶解性腐殖酸和添加不同粒径外源腐殖酸来研究腐殖酸浓度玉米秸秆厌氧消化的影响。结果表明,腐殖酸浓度升高对玉米秸秆厌氧消化产甲烷过程会产生有利的影响。Ca2+络合沉淀溶解性腐殖酸会减少作为运输电子载体腐殖酸的数量,降低互营微生物之间的电子交换速率和最大产甲烷速率;外源添加腐殖酸对厌氧消化过程的影响与腐殖酸粒径有关,微米粒径的腐殖酸可能因为容易沉淀对厌氧消化过程影响不显著;纳米粒径腐殖酸能够提高电子运输载体数量,提高最大产甲烷速率。当纳米腐殖酸浓度为1 g/L时,厌氧消化过程最大产甲烷速率、停滞时间和T80分别是对照组Control的120.6%、76.7%和85.0%。纳米腐殖酸的添加能够提高水解产酸菌如（Clostridia）、VFAs氧化细菌（Cloacimonadia、Synergistotia和Spirochaetia）和产甲烷菌（Methanosarcina）的相对丰度,能够促进玉米秸秆水解和产酸过程,提高VFAs含量的同时,加速VFAs的氧化特别是乙酸的氧化,并且Methanosarcina能够接收腐殖酸传递的电子通过还原CO2途径产甲烷。添加纳米腐殖酸的玉米秸秆厌氧消化半连续实验组的平均日产甲烷量比对照组的提高了9.6%,这进一步证实了腐殖酸作为直接种间电子运输载体的结论。（3）设置不同有机负荷探索厌氧消化过程中腐殖酸介导的VFAs快速转化机理。结果表明,有机负荷的提高会造成玉米秸秆厌氧消化的VFAs累积和p H下降,特别是当有机负荷为5.5%TS时,VFAs的大量累积,引起酸化,导致厌氧反应器运行失败。腐殖酸的添加可以加速VFAs的转化,提高p H,提高产甲烷速率和累积产甲烷量,当有机负荷为5.0%TS,添加腐殖酸实验组累积产甲烷量和最大产甲烷速率分别比对照组的提高了13.8%和44.3%。腐殖酸的添加对厌氧水解酸化的核心菌群没有明显影响,但会增加VFAs特别乙酸氧化菌的相对丰度,加速VFAs的氧化,缓解它的累积对产甲烷菌的抑制。Methanobacterium比Methanosarcina更能耐受高有机负荷,但是腐殖酸的添加能够通过降低VFAs的浓度来改善Methanosarcina的生存环境,提高Methanobacterium和Methanosarcina相对丰度之和在古菌群落中所占的比例,保障了利用电子还原CO2产甲烷过程的顺利进行。（4）探讨微好氧耦合腐殖酸处理对玉米秸秆厌氧消化过程的影响。结果表明,在微好氧与腐殖酸耦合处理条件下,玉米秸秆厌氧消化过程获得最大产甲烷潜力和累积产甲烷量,并且比对照组分别提高了13.1%和11.1%。微好氧耦合腐殖酸处理既可以通过微好氧刺激Bacteroidales生长,提高纤维素酶和半纤维素酶活性,加速底物水解酸化速率;又可以腐殖酸作为种间直接电子传递载体,快速地将乙酸氧化菌Spirochaetaceae释放的电子传递到氢型产甲烷菌Methanobacterium进行还原CO2产甲烷过程。同时,微好氧耦合腐殖酸处理还能提高厌氧消化过程中的抗氧化酶活性,强化厌氧消化体系的物质代谢（糖代谢）和能量代谢（氧化磷酸化和产甲烷）过程,确保厌氧反应器的稳定运行。（5）在半连续运行的反应器中验证0.2 m L/g·VS/d相对最优氧气剂量对1.1、1.5和2.1 g·VS/L/d三种有机负荷玉米秸秆厌氧消化的影响。结果表明,在不同有机负荷条件下,微好氧组M1.1、M1.5和M2.1日产甲烷量中位数分别比对应照C1.1、C1.5和C2.1提高了6%、10%和8%,证明微好氧能够提高不同有机负荷高玉米秸秆厌氧消化日产甲烷量。微好氧能够提高不同有机负荷条件下水解细菌Clostridia的相对丰度,进而增加纤维素酶（内切葡萄糖酶和β-葡萄糖苷酶）和半纤维素酶（木聚糖酶）的相对丰度,加速玉米秸秆的水解过程。随着有机负荷的增加,主要甲烷菌的类型由严格以乙酸钠为底物的产甲烷菌（Methanosaeta）变成了氢型产甲烷菌（Methanobacterium）,并且微好氧条件下氢型产甲烷菌的相对丰度更高。另外,微好氧组M2.1消化液的溶解性腐殖酸含量和VFAs氧化细菌（Cloacimonadia）相对丰度比相应对照组更高,具有更快的电子交换能力,加速传输VFAs氧化产生的电子到产甲烷菌,提高产甲烷速率,最终提高产甲烷量。