为了提高褐煤转化为生物甲烷得率、扩大煤制天然气煤种资源,本论文以内蒙古褐煤为主要研究对象,通过对其底物和外加物质进行调节,更有效的转化利用褐煤资源。首先,从活性污泥出发,利用褐煤作为碳源,驯化能分解褐煤的接种物,通过添加不同浓度的稀土化合物对接种物进行选择性培养,分析接种物驯化过程中碱度、COD浓度、辅酶F₄₂₀质量摩尔浓度和产气量的变化。研究结果表明:在50℃培养温度下,每天进料量为250目褐煤1 g,接种物驯化30 d,添加0.25 g/L CeCl₃,在第21 d辅酶F₄₂₀质量摩尔浓度达到最高1.400×10^-33 mmol/g,累积产气量250.33 mL,COD去除率达81.56%,碱度增加了49.72%;添加0.25 g/L LaCl₃,在第27 d辅酶F₄₂₀质量摩尔浓度的最高值1.479×10^-3 mmol/g,累积产气量248.53 mL,碱度增加了52.68%,均高于不添加稀土化合物的空白对照组,揭示添加稀土化合物驯化接种物有助于富集厌氧微生物,尤其是产甲烷菌,接种物活性污泥的TS、VS值在驯化后均增加,说明接种物活性污泥经过驯化后有助于降解褐煤产甲烷。其次,利用驯化后的接种物为微生物母液进行腐植酸前体物质木质素对褐煤生物甲烷化利用的影响,对添加不同浓度木质素的褐煤生物甲烷化体系进行过程检测,解析发酵过程中pH值、VFA浓度、日产气量和总产气量的变化。研究结果显示,腐植酸前体物质木质素抑制褐煤生物甲烷化,不添加木质素的褐煤对照发酵组的总产气量为911.00mL,1000 mg/L木质素加入量的褐煤发酵组的总产气量为718.00 mL,褐煤生物甲烷化过程中,固定碳、挥发分作为碳源,被微生物菌群在产甲烷过程中利用。再次,研究褐煤主要成分腐植酸降解产物苯甲醇对褐煤生物甲烷化利用的影响,褐煤生物甲烷化反应体系添加不同浓度苯甲醇,解析发酵过程中pH值、碱度、辅酶F₄₂₀、VFA浓度、日产气量和总产气量的变化。结果显示,不添加苯甲醇的褐煤发酵组的总产气量为157.70 mL,在第6 d辅酶F₄₂₀质量摩尔浓度达到最高值1.019×10^-33 mmol/g;2000mg/L苯甲醇加入量的褐煤发酵组的总产气量为181.13 mL,在第6 d辅酶F₄₂₀质量摩尔浓度达到最高值1.690×10^-33 mmol/g;暗示腐植酸降解产物苯甲醇,对褐煤生物甲烷化促进作用显著;2000 mg/L苯甲醇添加的发酵组微生物菌群更加活跃。最后,褐煤产甲烷残余物进行高腐殖酸有机肥的制备,对不同阶段有机肥样品提取出的水溶性有机物进行紫外可见光谱分析、荧光光谱分析、傅立叶变换红外光谱分析的量化表征。随着有机肥的进行,DOM中的非腐殖质物质转化为类腐殖质,不饱和结构的多聚化或联合程度变大,稳定度增加;褐煤产甲烷残余物可以有效促进木质素类物质的分解,提高水溶性有机物的芳构化程度,加快有机肥腐熟。