中国是农业大国,拥有丰富的农业资源物质,但随着人民生活水平的提高,农村的养殖规模不断扩大,使得各种废弃物的总量不断增加。厌氧发酵技术是解决农村垃圾、畜禽粪便等废弃物的重要手段之一。目前,厌氧发酵的预混阶段出现过混料输送堵塞以及混合效果不均匀的现象,在发酵期间存在过混料升温速率慢,制约甲烷产气率的提高,发酵周期过长等问题。本文在已有的立式预混设备的基础上,针对以上现有的问题,本文主要研究内容、方法及结论如下:（1）本研究以牛粪—玉米秸秆为混合原料,通过对混料进行运动学以及力学分析,推导出混料的轴向速度与立式螺旋搅拌叶片半径结构参数之间的关系式,确定混合转速的最优范围。在不同混合转速、不同混合时间的条件下进行最优混合均匀度的确定试验。试验结果表明:当转速为85r/min一定时,混合时间为12min,混合原料的混合均匀度达到最高,即混合均匀度为88.4%。当混合时间为10min一定时,转速为95r/min,混合原料的混合均匀度达到最高,即混合均匀度为90.5%。从二次多项式回归模型可知,混合转速、混合时间的一次项对混合均匀度具有显著影响（P＜0.05）,但混合转速和混合时间的交互项对混合均匀度没有显著影响（P＞0.05）。利用Design-Expert 8.0软件理论计算以及通过重复试验,综合考虑,选取混合转速为87r/min,混合时间为10min时,混合原料混合程度最理想,即混合均匀度达到了85.4%。（2）在前端预混设备与终端发酵试验装置之间设计预发酵缓冲装置,对预发酵缓冲装置的关键零部件进行设计及选型,包括对预发酵缓冲装置进行传热学分析并设计,搅拌轴的设计,保温材料以及及太阳能板的选型等内容。然后进行设备加工试制。（3）上述的装置加工试制完成的基础上,本研究以牛粪和玉米秸秆为原料,在混料混合效果最优的情况下通过预热缓冲开展预升温对混料厌氧湿发酵产甲烷性能的试验研究。试验结果表明:预升温处理可以使得部分难溶有机物进一步降解为可被甲烷菌利用的有机物,加快了厌氧发酵的水解过程,并且缩短了反应启动时间,从而缩短了整个发酵周期。预升温处理可以提高甲烷产量,预升温组的累积甲烷产量是非预升温组的1.18倍。预升温处理可以加快产气速率,提高产气效率,预升温组在第3天后的甲烷产气率比非预升温组提高了29%。Gompertz方程能够较好地模拟牛粪与玉米秸秆混合厌氧消化产甲烷的过程,预升温组的最大产甲烷速率Rm为3.75,比非预升温组的最大产甲烷速率Rm为2.63提高了42.59%。（4）验证预热缓冲可行性分析后,以不同配比为试验因素进行混合原料厌氧发酵产甲烷性能的试验研究。试验结果表明:当牛粪与玉米秸秆VS混合比例为2:1时,产甲烷性能最佳,处理组C1具有最高的累积产甲烷量为1737m L,分别比牛粪与玉米秸秆VS混合比例1:1以及1:2的累积产甲烷量提高了34.52%,70.87%。VS混合比例为2:1处理组在试验第5天甲烷日产气率达到最大,为11.32m L?g-1,比处理组VS混合比例1:1的甲烷日产气率提高了33.33%,比处理组C3提高了1.51倍。通过分析厌氧发酵甲烷产量的动力学参数可知,当牛粪与玉米秸秆VS混合比例为2:1时,混合原料最终理论产甲烷量P与试验产甲烷量值存在较小差异,绝对百分偏差仅为6.9%。本文针对厌氧发酵预处理工艺、预混设备以及影响因素等的国内外研究现状进行归纳总结,为本研究提供了基本思路。对混料进行动力学分析及试验研究,并且提出预热缓冲方法对混料进行预升温试验研究,得出相应的试验结果及结论,为后续研究提供参考。