随着我国畜禽养殖业的发展，畜禽粪便污染日益严重。利用厌氧消化技术处理粪便即可减轻对环境的污染又能提供沼气能源，并获得速效、无公害的有机肥料。发达国家已经通过立法要求畜禽粪便必须经过处理达标后排放。我国北方地区气温低，如何使畜禽粪便在短时间内消化并获得高的产气率，需从系统的观点设计合理的沼气发酵工艺和应用先进经济的工程装置。 本论文对北京金星养牛场的沼气工程进行了系统热力学分析，结果表明现有的沼气烧锅炉加热消化器工艺能量利用率低，同时排出料液使系统流失大量能量。在此分析的基础上结合北方地区的具体情况，设计了符合黑龙江省能源环保工程的沼气发酵料液前处理工艺、沼气-柴油混合发电及发动机余热回收工艺、料液回流和循环搅拌工艺，解决了北方寒冷地区消化器保温和加温问题，并使沼气的能量得到充分的利用。 采用该工艺的300m~3牛粪中温厌氧消化工程的可行性分析表明：黑龙江地区采用该工艺，技术上是可行的。从养殖场角度，经济上回收全部投资约需9-10年，但是在国家政策支持下的投资回收期可降低至7年。