蔗渣是生产生物燃料中最有前景的木质纤维素生物质之一。然而,单独的蔗渣在高负荷发酵生产生物乙醇中仍存在一定的局限性,如季节供应的约束、发酵效率低以及工艺成本高等。甘蔗糖蜜和蔗渣都是蔗糖生产过程的副产品,作为一种富含碳水化合物的物质具有良好的乙醇产能。菊叶薯蓣是热区能源植物和药用植物,可以和甘蔗在同一地区大面积种植和加工,其丰富的薯蓣渣（富含淀粉）可以和蔗渣同时获得。这三种原料由于其可及性的保障和相对低成本（工业废物）的优势,是生物乙醇的理想原料。因此,本论文通过建立二元/三元的蔗渣混合原料体系提升整个发酵系统以实现高的乙醇浓度和产率。此外,发酵残渣经厌氧发酵生产沼气,以连续生产生物乙醇和生物甲烷,提高能源效率和生物质资源利用率。木质纤维素的致密结构给生物乙醇的开发和商业化带来了重大挑战。为了提升纤维素酶的效力,高温液态水（LHW）、5%H2SO4、2%Na OH、乙醇/水等方法被用于蔗渣的预处理,以探讨其对蔗渣的酶解和后续发酵的影响。通过组分分析、XRD和SEM分析对比不同预处理后蔗渣的结构组分变化。实验结果表明,使用2%Na OH预处理获得较高的酶解率和乙醇产率。原料预处理可有效提高纤维素酶效。在蔗渣-糖蜜二元混合原料联产生物乙醇和沼气的生产过程中,首先,在12%-32%的固体负荷下,分别以3:1（混合料a）和1:1（混合料b）的比例对预处理蔗渣和糖蜜进行同步糖化发酵,并在同一固体负荷下对预处理的蔗渣单独发酵情况进行了比较。结果表明,在固体负荷32%时,单独的蔗渣、混合料a和混合料b的乙醇浓度分别为64.10 g/L、74.69 g/L和75.64 g/L。为了进一步提高乙醇浓度,以混合料b（1:1）为基础,将固体负荷从36%提高到48%。在固体负荷为44%下,获得最高的乙醇浓度为94.20 g/L,此时乙醇产率为72.37%。此外,经过蒸发后的废液可以通过厌氧消化转化为沼气,最终得到312.14 m L/g VS的产甲烷量,化学需氧量去除率和VS降解效率分别为85.9%和95.9%。在蔗渣-糖蜜-薯蓣渣三元混合原料联产生物乙醇和沼气的生产过程中,首先在较低固体负荷12%下,对不同比例的预处理蔗渣、薯蓣渣和糖蜜进行混合发酵,通过对乙醇浓度和产率的评估,确定了预处理蔗渣/薯蓣渣/糖蜜的最佳混合比例为1:0.5:0.5。然而,即使在三种原料最优比例下进行批处理发酵时,当固体负荷从12%增加到44%时,乙醇产率还是从79.19%下降到62.31%。因此,为了在较高的固体负荷范围内（36%-44%）进一步提高乙醇浓度和产率我们采用不同的发酵工艺,如分批补料、分批补料+吐温80。结果表明,在高固体负荷44%的同步糖化发酵过程中,采用分批补料+吐温80模式,得到最高的乙醇浓度91.82 g/L（产率为69.33%）。乙醇回收后,对剩余的残渣进行厌氧消化生产甲烷,最终得到320.72 m L/g VS的产甲烷量。利用纤维素-淀粉-糖混合废料生产生物乙醇和生物甲烷是提高生物精炼厂整体效率的一种可持续的解决方案。