我国是一个秸秆类生物质资源十分丰富的国家,这部分资源得不到合理的利用会造成严重的环境污染和资源浪费,将农作物秸秆厌氧发酵产气是秸秆资源化利用的一种有效途径。但秸秆主要有纤维素、半纤维素、木质素组成,其中木质素是一种难水解的大分子聚合物,纤维素由于木质素的保护作用致使厌氧微生物很难消化利用。故在厌氧发酵前需对秸秆进行预处理,可以大大提高木质纤维素的转化利用效率。微生物预处理是一种降解秸秆的有效途径,但木质纤维素的完全降解需要多种微生物的共同作用,复合菌已经成为目前研究的一种趋势。为了探索一组高效的木质纤维素降解复合菌,本文以玉米秸秆为原料,通过选取8株木质纤维素降解优势土著菌对其进行单一菌种预处理,对比分析了单一菌种对玉米秸秆各组分的降解能力;采用不同的测试方法对不同的菌种间进行了拮抗试验,分析了单一菌种间以及单一菌种与混合菌之间的拮抗关系,进而构建了一组木质纤维素降解复合菌;通过对玉米秸秆复合菌预处理过程的研究,分析了预处理过程中玉米秸秆物料的降解特性,以及复合菌预处理对物料降解过程的影响;在自制秸秆类兼氧预处理反应器中完成了玉米秸秆复合菌预处理过程中产热规律的测定,同时研究了温度动态变化过程中物料的降解特性的变化,通过对发酵罐中心内热源进行热平衡分析和温度拟合,导出了该试验条件下玉米秸秆复合菌预处理过程中内热源的经验公式;对复合菌预处理后的玉米秸秆进行了厌氧发酵产氢和厌氧发酵产沼气试验,比较分析了复合菌预处理对厌氧发酵过程中产气量和有效气体含量的影响。本研究主要得到以下结论:1.在整个35d的预处理周期中,黑曲霉、绿色木霉对玉米秸秆中纤维素、半纤维素体现了较高的降解能力,黑曲霉、绿色木霉对玉米秸秆中半纤维素的降解率分别为47.81%、37.53%,对玉米秸秆中纤维素的降解率分别为38.96%、46.32%;黄孢原毛平革菌、杂色云芝对玉米秸秆中的木质素体现了较强的降解能力,对木质素的降解率分别为43.56%、39.17%;所选的8种微生物在单菌株预处理过程中很难在较短时间内将秸秆完全降解。菌种拮抗试验表明本实验所选用的8株菌种之间无拮抗反应,可以混合培养,为复合菌的构建提供了基础条件。通过对玉米秸秆进行复合菌预处理研究发现,木质素、纤维素、半纤维素的含量在整个预处理过程中一直在逐渐减少,15d后复合菌对玉米秸秆中半纤维素、纤维素、木质素的降解率分别为48.53%、36.38%、40.11%,在提高木质素的降解率的同时减少了纤维素的消耗;复合菌对木质纤维素的结构产生了破坏作用,提高了木质纤维素的可及性。2.复合菌预处理和自然堆积预处理都能促进玉米秸秆的降解,预处理后的木质纤维素结构均有不同程度的改变;复合菌对秸秆中的木质纤维素具有较强的降解能力,复合菌预处理过程中秸秆的pH值相对更稳定,物料中的有机物含量更高。玉米秸秆经复合菌预处理14d后,半纤维素、纤维素及木质素的降解率分别为44.43%、34.90%、38.03%;复合菌可以很好的降解秸秆中的木质素,通过改变木质纤维素结构,增加了纤维素和半纤维素的暴露面积,有利于微生物对其进行降解。玉米秸秆复合菌预处理过程中,在第8d物料中微生物生长量达到最大值1.521,pH值恢复到中性水平7.07,有机物含量达到最大值12865 mg·L^-1。3.在自制秸秆类生物质兼氧预处理反应器中对玉米秸秆进行了复合菌预处理,结果表明,堆沤预处理和复合菌预处理都能使秸秆中的半纤维素、纤维素、木质素的含量减少,但复合菌的降解能力更强;玉米秸秆经复合菌预处理14d后,半纤维素、纤维素及木质素的降解率分别为47.08%、33.25%、39.21%。预处理过程中复合菌能使物料升温加快,高温时间延长,促进了物料中有机物的分解,从而提高预处理的效率。通过数据采集系统检测到温度参数在预处理过程中的变化,结果表明复合菌预处理过程中物料温度上升较快,并比堆沤预处理提前达到最高温度,在本试验条件下的最高温度为56.2℃;复合菌预处理促进了发酵的快速启动及有机质的分解转化。研究分析了复合菌预处理过程中反应器内部物料温度场的分布,对反应器中心位置物料的温度曲线进行了曲线拟合,得出中心部位物料温度随时间的变化曲线;根据能量守恒定律,理论分析了圆柱坐标系下微元体的导热微分方程,进而推导出该试验条件下玉米秸秆复合菌预处理过程中内热源的经验公式,并对传热模型进行了验证。4.预处理能提高玉米秸秆厌氧产氢试验中的氢气含量和秸秆单位质量的累积产氢量,经复合菌预处理后的玉米秸秆的产氢效率更高,氢气含量最高达到42.82%,秸秆单位质量的累积产氢量提高了21.14%。玉米秸秆在预处理后的沼气发酵过程中的甲烷含量更高,可以提前达到产气高峰,复合菌预处理对提高玉米秸秆沼气发酵过程中的甲烷含量的效果更好,产气高峰期甲烷含量在50%以上。