能源问题是人类实现可持续发展必须要面对的问题之一。随着现代社会赖以生存与发展的石油、煤等化石燃料的消耗量日益增加，同时这些不可再生能源正日渐枯竭，能源问题已成为制约社会未来发展的潜在危机，开发清洁可再生能源是解决能源危机、减少环境污染、走可持续发展道路的重要途径。特别是生物质能源的研究与开发自然而然成为当今世界的热点问题。微生物在生长繁殖过程中能分解有机质，并把贮存其中的能量转化为能源，这种可再生新能源的研究与开发，已经被人们广泛关注。秸秆沼气发酵能够杀死农作物秸秆中的病虫卵，发酵过后的沼液可作为有机肥料，也可用沼液喷施果树、蔬菜和农作物，同时还有抗病虫害、抗寒和增产的作用。沼渣是秸秆沼气厌氧发酵后剩余的半固体物质，其含有丰富的腐殖酸、有机质、氨基酸、氮、磷、钾等大量的微量元素；它可作为土壤改良剂，减少使用化肥带来的环境污染，促进生态农业建设。本论文是在国家公益性行业（农业）科研专项“沼气全面替代农户家庭商品用能的组合设备及技术研究”（项目编号：201303099）的资助下完成的。根据目前秸秆沼气厌氧发酵技术取得的进展和存在的问题，本文主要内容集中在对发酵影响较为显著的因素上，总固体浓度、接种量和发酵温度，对发酵阶段的工艺参数进行优化，并对得出的优化工艺条件进行分析，同时也对厌氧发酵过程的结壳特性进行试验研究，取得的主要成果主要有以下几个方面：（1）文章以玉米秸秆为原料，选取发酵温度、总固体浓度、接种量三个因素，采用三因素三水平的正交表进行实验。通过对产气量的极差和方差分析得到厌氧发酵的最优组合为：总固体浓度为6%，接种物的接种量为总发酵原料的25%，发酵温度为35℃。（2）选取三种不同粒度的玉米秸秆，在优化的厌氧发酵条件下进行实验，并对比分析各组实验的发酵潜力，结果表明当粉碎粒度为6-10mm时的发酵潜力最高。（3）分析三种粉碎粒度秸秆沼气日产气量的变化规律。（4）分析三种粒度的甲烷含量变化趋势，三种粒度的变化趋势较为相似，甲烷含量在发酵初期显著增加，达到一定值后有小幅度的下降，直至发酵结束，甲烷含量较为平稳，波动较小。其中粉碎粒度在6-10mm时达到三种粒径的最大甲烷含量，即在厌氧发酵的第20天，含量达到58.1%。（5）对三种不同粒径的悬浮结壳层厚度和强度进行对比分析，得出相同粒径、同一料液浓度下，结壳悬浮体的厚度越大，其所需破壳强度就越大；相同料液浓度、不同粒径的条件下，15-25mm粒径下其破壳强度最大，6-10mm次之，0.5-2mm粒径下其破壳强度最小。