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轮叶黑藻具有很好的水质修复功能,在富营养化及重金属污染水体中具有广泛的应用,但轮叶黑藻生长速度快,进入衰败期后易腐烂分解,若不对其进行打捞处理,可能造成更严重的水体污染。通过厌氧发酵技术对其加以资源化利用,不仅可以解决衰败后引起的环境污染问题,同时还能够制取富含甲烷的沼气作为清洁能源。因此,本文以轮叶黑藻作为底物进行厌氧发酵实验研究,并通过NaOH预处理对其产气性能进行优化,考察NaOH浓度,预处理时间以及污泥接种率对产气结果的影响。在实验的基础上,借助厌氧消化一号模型（ADM1）对轮叶黑藻厌氧发酵过程展开模拟研究,通过灵敏度分析和参数估计,寻找出敏感参数并对取值进行优化,以构建出适合轮叶黑藻发酵的ADM1模型。主要研究结论如下:（1）预实验结果表明,轮叶黑藻不做任何预处理,直接进行厌氧发酵产气,沼气产率可达219.56L/Kg TS,其中甲烷产率达到81.74 L/Kg TS,说明厌氧发酵技术适用于轮叶黑藻资源化处理。（2）利用NaOH对轮叶黑藻预处理后,再进行厌氧发酵,结果表明适量的NaOH浓度和处理时间可以有效地提高产气量,而当NaOH浓度过高时,反而会引起发酵液的渗透压上升,抑制发酵反应,减少了产气量。通过响应曲面法对实验进行优化设计,利用Design-Expert软件对实验结果进行处理后发现,最佳的预处理条件为:NaOH浓度0.19 mol/L,预处理时间9.95h,后续污泥接种率21.23%。在此条件下,模型拟合出的甲烷产率为148.42 L/Kg TS,而最终通过实验验证发现在该条件下,轮叶黑藻实际产甲烷率为146.50 L/Kg TS,比预实验中未经预处理的轮叶黑藻产甲烷率高79.22%,说明NaOH预处理可以有效地提高轮叶黑藻的产气性能。（3）基于ADM1模型,以实验数据为模型研究的数据来源对轮叶黑藻厌氧发酵过程进行了模拟研究。结果表明,kdis,khydpr,kmaa,kmac,kmh2,Ksaa和Ksac为影响模拟结果的敏感参数,通过参数估计对敏感参数的取值进行优化后,ADM1模型能够很好地拟合出实验结果,模型的准确性通过最佳预处理条件下的实验数据得以验证。利用确定后的模型对发酵过程中的脂肪酸、微生物和抑制因素的动态变化过程进行了模拟,初步揭示了轮叶黑藻厌氧发酵反应的内部机理。