豆腐制品是中国传统美食,随着人们对豆制品需求的的不断增加,豆制品加工过程中产生的豆渣成为豆制品加工厂亟待解决的一项难题。豆渣含水量大,不能长时间保存,常温下容易变质,产生恶臭,对环境造成污染。豆渣中含有丰富的营养成分及微量元素,在厌氧发酵过程中有利于微生物菌群生长繁殖,但容易在短时间内累积大量挥发性脂肪酸,导致发酵失败,不适合单独厌氧发酵。牛粪是一种常用的发酵原料,具有较好的缓冲能力,但其营养成分较少,单独发酵甲烷产量较低。鉴于此,本研究以豆渣与牛粪混合为发酵原料,在高温、高底物浓度条件下,分别探究底物浓度,接种比例,物料混合比例三个因素对厌氧发酵过程中产气性能的影响;分析厌氧发酵过程中pH、挥发脂肪酸和生物降解率的变化情况;通过响应曲面法对影响因素进行优化,获得累积容积产气率与VS累积甲烷产量的最优工艺参数,并进行验证。具体内容如下:对选取的三个因素进行单因素试验,结果表明:底物浓度增加,沼气产量提升,滞留期延长,混合物料流动性变差;接种比例增加,缩短了延滞期,提升了发酵系统的稳定性,适当的接种比例更利于发酵系统的启动;增加豆渣与牛粪物料混合比例,沼气产量、甲烷含量、生物降解率均有提升,合适的物料混合比例可以为微生物菌群提供更充分的营养成分,提高有机物料的利用率。在底物浓度为14%、接种比例为0.175:1、物料混合比例为6:4时,VS累积甲烷产量、甲烷含量、生物降解率均为同组试验中最高。通过对厌氧发酵指标VFAs含量和pH分析,发现所有试验组变化规律基本相同,厌氧发酵前期VFAs含量快速增加达到峰值,pH快速下降,随着微生物菌群对VFAs利用,VFAs含量逐渐降低,pH逐渐升高,所有试验组pH维持在6.52～7.93范围内。接种比例对VFAs含量影响较显著,当接种比例为0.1:1时,I1的VFAs峰值显著高于I2～I5,为11.95g/L;随着物料混合比例增加,VFAs峰值逐渐增高,波动变化较大且多次出现峰值。基于单因素试验结果,利用方差分析和响应曲面进行优化,结果表明:单因素分析,底物浓度对累积容积产气率的影响极显著,底物浓度与物料混合比例存在交互作用;接种比例与物料混合比例对VS累积甲烷产量的影响显著,底物浓度对VS累积甲烷产量的影响不显著,三个因素间交互作用不显著。通过回归模型得出最优工艺参数,即底物浓度为15.04%、接种比例为0.19:1、物料混合比为1.51:1。在最优条件下,经实验验证累积容积产气率为47.31 L CH4/L,VS累积甲烷产量为316.91 m L/g VS,相对误差分别为0.07%、0.30%,预测值可靠。