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厌氧消化是一种处理动物粪便和生物质副产品的有效方法，既可减少其环境污染威胁，又可获得沼气（甲烷）这种可再生的生物质能源。在有潜力的生物质资源中，水产品加工废弃物被认为是产沼气的廉价和有效的原料。2016年中国渔业总产量为4920万吨，约占全球内陆渔业总产量的62%。鱼内脏是鱼类加工中的主要副产品，约占鱼类重量的10%以上。2016年共产生490多万吨加工废弃物。而传统的水产品加工废弃物是通过垃圾填埋和焚烧处理，这些处理方法成本高，并且会造成环境污染。通过垃圾填埋产生渗滤液污染地下水，并占用大面积土地资源，而焚烧则排放温室气体和有毒气体。
豆渣是豆腐和大豆饮料等豆制品加工的主要副产品。每加工1000L豆浆会产生约250kg的豆渣剩余物。据估计全世界每年约产生1400万吨的豆制品加工废弃物。浙江省近年来因养猪业明显萎缩，大量豆渣无法作为饲料利用而成为废弃物，造成资源浪费和环境污染。此外，水稻秸秆是中国最丰富的木质纤维素类农作物废弃物之一。因水稻秸秆难以降解，需将其预处理或与畜禽粪便联合消化，才能提高厌氧消化生产沼气的效率。水热预处理是一种很有潜力的木质纤维素生物质预处理方法，该方法具有成本低、能耗低和环保等优点。
本研究以水热竹炭、水产品加工废弃物与竹子水热炭化过程中产生的水热液体的联合厌氧消化、豆制品加工废弃物水热预处理、水稻秸秆水热预处理为研究对象，研究厌氧消化过程工艺参数及其对沼气产量、甲烷产量和净能量产出的影响，为沼气工程应用提供理论基础。本文的主要研究内容和结果如下。
1）研究了毛竹水热炭化条件对水热竹炭的影响以及水热竹炭添加量对水产品加工废弃物厌氧消化产沼气性能的影响。水热炭化温度(200-280℃)对甲烷产量和含量有显著影响。水热炭化在200℃和水热竹炭添加比例为1∶2（水热竹炭与水产品加工废弃物的干质量比）获得最大的沼气产量，达到292mL/g-VS,比对照组提高了64%,最大的甲烷产量为219mL/g-VS和最高的净甲烷能量产出3410kJ/kg-VS。所得结果可用于设计一种有效利用水产品加工废弃物处理的厌氧消化工艺。
2)研究了水产品加工废弃物与毛竹水热炭化过程中产生的水热液体的混合比例对沼气产量和甲烷产量的影响。水产品加工废弃物与水热液体的不同混合比例(FPW+LF)和水热炭化温度(200-280℃)对沼气和甲烷产量有显著影响。所有水产品加工废弃物和水热液体的联合厌氧消化与单一水产品加工废弃物厌氧消化相比对甲烷产率没有明显提高。然而，75FPW+25LF(220)混合组的甲烷产量(133mL/g VS)与100FPW(142mL/g VS)相当，后者仅增加了6.4%。75FPW+25LF(220)比对照组(100LF(220))提高了沼气产量81%。因此，75FPW+25LF(220)的混合组不需要添加清洁水为稀释水产品加工废弃物产沼气，这是一种实用的废弃物处理方法。
3)研究了豆制品加工废弃物水热预处理与添加水热竹炭的豆制品加工废弃物厌氧消化产沼气的性能。水热预处理温度为140℃时豆制品加工废弃物的VS/TS最高为98.25±0.25%。140℃时预处理过的豆腐渣累积产气量最高，与对照组相比累积产气量提高了23.8%。水热炭化温度200℃下产生的添加水热竹炭4g/L（水热竹炭-200(4g/L)）时，累积产气量最高，比对照组提高了18.9%。厌氧消化过程中HPTR-140组的产甲烷量最高，与对照组相比提高了33.9%。用水热预处理温度140℃和添加水热竹炭-200(4g/L)对豆制品加工废弃物厌氧消化产沼气是最有效方法。
4)研究了水稻秸秆与豆制品加工废弃物水热预处理对联合厌氧消化产沼气和产甲烷的影响。水稻秸秆水热预处理(100-180℃)对联合厌氧消化产沼气与甲烷产量有影响，稻秸水热预处理的最佳温度为160℃。140℃下水热预处理过的豆制品加工废弃物为原料，水热预处理条件下获得其最大沼气与甲烷产量，分别为306mL/g VS和200.1mL CH4/g VS。该结果可用于一种有效的水稻秸秆与豆制品加工废弃物联合厌氧消化工艺设计，进行可再生的生物质能源生产。
豆渣是豆腐和大豆饮料等豆制品加工的主要副产品。每加工1000L豆浆会产生约250kg的豆渣剩余物。据估计全世界每年约产生1400万吨的豆制品加工废弃物。浙江省近年来因养猪业明显萎缩，大量豆渣无法作为饲料利用而成为废弃物，造成资源浪费和环境污染。此外，水稻秸秆是中国最丰富的木质纤维素类农作物废弃物之一。因水稻秸秆难以降解，需将其预处理或与畜禽粪便联合消化，才能提高厌氧消化生产沼气的效率。水热预处理是一种很有潜力的木质纤维素生物质预处理方法，该方法具有成本低、能耗低和环保等优点。
本研究以水热竹炭、水产品加工废弃物与竹子水热炭化过程中产生的水热液体的联合厌氧消化、豆制品加工废弃物水热预处理、水稻秸秆水热预处理为研究对象，研究厌氧消化过程工艺参数及其对沼气产量、甲烷产量和净能量产出的影响，为沼气工程应用提供理论基础。本文的主要研究内容和结果如下。
1）研究了毛竹水热炭化条件对水热竹炭的影响以及水热竹炭添加量对水产品加工废弃物厌氧消化产沼气性能的影响。水热炭化温度(200-280℃)对甲烷产量和含量有显著影响。水热炭化在200℃和水热竹炭添加比例为1∶2（水热竹炭与水产品加工废弃物的干质量比）获得最大的沼气产量，达到292mL/g-VS,比对照组提高了64%,最大的甲烷产量为219mL/g-VS和最高的净甲烷能量产出3410kJ/kg-VS。所得结果可用于设计一种有效利用水产品加工废弃物处理的厌氧消化工艺。
2)研究了水产品加工废弃物与毛竹水热炭化过程中产生的水热液体的混合比例对沼气产量和甲烷产量的影响。水产品加工废弃物与水热液体的不同混合比例(FPW+LF)和水热炭化温度(200-280℃)对沼气和甲烷产量有显著影响。所有水产品加工废弃物和水热液体的联合厌氧消化与单一水产品加工废弃物厌氧消化相比对甲烷产率没有明显提高。然而，75FPW+25LF(220)混合组的甲烷产量(133mL/g VS)与100FPW(142mL/g VS)相当，后者仅增加了6.4%。75FPW+25LF(220)比对照组(100LF(220))提高了沼气产量81%。因此，75FPW+25LF(220)的混合组不需要添加清洁水为稀释水产品加工废弃物产沼气，这是一种实用的废弃物处理方法。
3)研究了豆制品加工废弃物水热预处理与添加水热竹炭的豆制品加工废弃物厌氧消化产沼气的性能。水热预处理温度为140℃时豆制品加工废弃物的VS/TS最高为98.25±0.25%。140℃时预处理过的豆腐渣累积产气量最高，与对照组相比累积产气量提高了23.8%。水热炭化温度200℃下产生的添加水热竹炭4g/L（水热竹炭-200(4g/L)）时，累积产气量最高，比对照组提高了18.9%。厌氧消化过程中HPTR-140组的产甲烷量最高，与对照组相比提高了33.9%。用水热预处理温度140℃和添加水热竹炭-200(4g/L)对豆制品加工废弃物厌氧消化产沼气是最有效方法。
4)研究了水稻秸秆与豆制品加工废弃物水热预处理对联合厌氧消化产沼气和产甲烷的影响。水稻秸秆水热预处理(100-180℃)对联合厌氧消化产沼气与甲烷产量有影响，稻秸水热预处理的最佳温度为160℃。140℃下水热预处理过的豆制品加工废弃物为原料，水热预处理条件下获得其最大沼气与甲烷产量，分别为306mL/g VS和200.1mL CH4/g VS。该结果可用于一种有效的水稻秸秆与豆制品加工废弃物联合厌氧消化工艺设计，进行可再生的生物质能源生产。