随着我国人口数量增多，对粮食需求加大，农作物产量大幅度提高，致使副产物秸秆的数量也极具增加。由于农村科技水平较低，传统的处置方法不仅起不到生物质的高效利用，而且还对大气、土壤等生态系统造成一定危害。通过利用厌氧发酵技术，将农作物秸秆作为消化原料进行沼气生产，发酵后的沼渣进行简单处理后还可以作为有机生态肥料二次利用，完全能够达到无害化处理的目的，是缓解我国农村与城市用能紧张行之有效的措施。但因农作物秸秆中，具有较高的木质素成分，不易被厌氧生物菌消化代谢，导致沼气产量少，发酵效率低，从而限制了秸秆沼气产业的大规模发展。此外，在秸秆的厌氧发酵工艺中，工艺条件的选择对能否实现发酵体系的快速启动和最终的产气效果都会造成很大影响。因此，为提高秸秆的原料利用率和发酵体系的产气水平，本课题以小麦秸秆为实验材料，通过氨化预处理手段改善小麦秸秆的可降解性，研究在进行厌氧发酵时不同因素条件对产气特性的影响，并对氨化厌氧发酵工艺进行优化，最终将优化后的发酵工艺用于自行设计的厌氧反应器的启动。本论文的研究内容分为三部分：首先，研究了氨化时间对预处理效果的影响，及在不同温度、原料组分配比和发酵浓度下的氨化厌氧发酵过程，并对秸秆的氨化厌氧发酵工艺进行优化；其次，采用发酵残料作为接种物，并通过补料-分批发酵实验，研究了在不同接种量下的产气过程；最后，设计制备了立式圆柱形水浴夹层保温生物反应器，并进行反应器的发酵启动，对启动过程中的各项指标进行检测分析。实验结果表明：（1）氨化时间越长，麦秸的处理效果变好，氨化15d已可有效地破坏秸秆的纤维结构，提高秸秆中挥发性固体含量，使表面亲水性能增强；中温（35℃）、原料组分配比为秸秆：牛粪：污泥=1:0.5:0.5（干物质质量比）、发酵浓度调节到20%的氨化厌氧发酵工艺条件最优，产气效果最好。（2）发酵残料接种实验中，接种量为1:2（原料与接种物干重比）时具有较高的产气速率，产气总量最大；在间歇补料二次发酵时，发酵系统的产气性能减弱，单位秸秆TS产气率降低；并将不同添加原料组分实验的产气效果进行对比发现，补料基质中无需添加牛粪。（3）设计制备的厌氧反应器具有水浴保温层，对其进行恒温氨化厌氧发酵的启动，在40d的启动运行过程中产气稳定，累积产气量达到72422mL，平均产气率及TS产气率分别为1724.33mL/d，178.82mL/d，平均容积产气率为0.3L/(L·d)；启动过程中没有发生酸败现象，40d后的COD去除率在65%左右。