在化石能源日渐匮乏、能源形势日益紧张的今天，人类寻找替代或辅助能源并提高能源利用效率的要求显得愈加迫切。目前我国农作物秸秆资源总量丰富但利用水平较低，如能将其用于沼气发酵，不仅能解决当前因焚烧秸秆、滥用化肥而造成的环境污染，也能缓解能源紧张给社会带来的压力。同时，由于秸秆中木质素、纤维素、半纤维素相互缠绕，不利于发酵，需对其进行预处理。汽爆破预处理已经被广大学者证明是一种有效的秸秆预处理方法，但秸秆汽爆预处理后用于厌氧发酵产沼气特性的研究并不多见。本文是在农业部“引进国际先进农业科学技术”项目：秸秆厌氧发酵技术引进、消化与创新（编号2010-s25,2011-s15）的资金扶持下进行。本文对玉米秸秆进行了蒸汽爆破预处理并进行两相厌氧发酵试验，并与单相厌氧发酵试验的结果进行对比，选取了不同原料浓度，对产酸相的pH值、挥发性脂肪酸（VFAs）值的变化特性和其对厌氧发酵的影响进行了分析。并进行了两相厌氧发酵工艺条件的研究，得到了产酸阶段和产甲烷阶段的最适工艺参数。研究得出的主要研究结论如下：（1）对比不同消化液TS浓度对厌氧反应的影响发现，较高浓度的TS，料液pH值下降速度较快，并长时间维持在较低的pH值内，造成料液酸化，不利于发酵的进行，延长了发酵周期；同时，高浓度发酵对于产气量和甲烷含量的影响很大，往往是产气量和甲烷含量随TS升高而降低。（2）通过对3种VFAs在试验过程中含量变化的分析，发现微生物对乙酸和丁酸利用较多，在整个发酵周期里乙酸和丁酸的含量变化较大，但对丙酸利用较少。（3）对不同温度的厌氧发酵研究结果发现，采用中温35℃进行两相厌氧发酵试验最为适宜。（4）两相厌氧发酵试验中采用不同回流量，结果发现，在回流量为120mL时，可以获得较高的产气量和甲烷体积含量，分别为11005mL和68.3%。（5）通过比较两相和单相厌氧反应器运行效果，发现两相厌氧发酵过程中经过产酸相的缓冲之后，两相反应器中产甲烷菌对pH值的适应范围更广，更耐受冲击负荷和环境骤变，单位有机物平均产气量达到660.6mL/gVS，比单相发酵提高52%，发酵周期缩短60%。在处理农作物秸秆废弃物时，两相厌氧发酵工艺显示出极大的优势。