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随着传统化石能源的消耗,环境友好的生物质能逐渐为人们所关注。除了通过各类有机废弃物发展生物质能源外,各国开始重视能源作物的开发及利用。本文探究了一种能源作物——巨菌草的厌氧消化产甲烷性能。首先探究了收获时间对巨菌草基本性质以及厌氧发酵产甲烷性能的影响。其次,为了进一步提高巨菌草的厌氧消化性能,采用微生物预处理方法对巨菌草进行预处理,探究预处理剂以及通氧量对巨菌草厌氧消化产甲烷性能的影响。结合预处理前后各参数变化规律以及16S rRNA基因高通量测序手段对预处理机理进行解析。最后,将微生物预处理效果与几种传统化学预处理效果进行了比较分析。主要研究结果如下:收割于7月与12月的两种巨菌草均含有丰富的有机质、纤维素、半纤维素含量以及合适的C/N比,这些均是厌氧发酵的有利条件。通过对比发现,7月份收割的巨菌草具有更好的产甲烷潜力,当负荷为15 g-VS/L时,累积甲烷产量达267.9 mL/g-VS。通过探究牛粪、羊粪、液态复合菌剂、固态菌剂、沼液五种预处理剂以及0、5、10、20、40 mL/g-VS五种不同通氧量对巨菌草预处理产甲烷的影响,结果表明:无论预处理过程中是否通氧,预处理均能够使巨菌草厌氧消化日产甲烷高峰提前1-3天,日产甲烷峰值提升14.9%-75.3%(除液态菌剂预处理组)。预处理剂种类以及预处理过程通氧量是影响预处理效果的重要因素。本实验范围内,不同预处理剂对氧气浓度的响应不同,预处理过程中无需通氧也能够得到较好的预处理效果。固态菌剂、液态复合菌剂具有良好的预处理效果:与未预处理相比,厌氧消化47后累积甲烷产量提升率分别为15.9%-25.0%与4.0%-24.5%;厌氧消化25天时,其累积甲烷产量提升率分别可达22.9%-33.3%与26.1%-51.1%。预处理液及厌氧消化液中各菌群的相对丰度与预处理剂种类以及预处理过程中是否通氧有关。兼氧预处理能够提高预处理过程中好氧菌Acinetobacter、Pseudomonas、Citrobacter的相对丰度;而厌氧预处理能够提高预处理过程中兼性厌氧菌Bacillus、Lactococcus、Enterobbacter的相对丰度以及厌氧消化过程中厌氧菌vadinBC27_wastewater-sludge_group、Clostridium sensu stricto1的相对丰度。通过探究 CaO、Ca(OH)2、HClH2SO4、氨水、H2O2 在 2%、3%、4%、4%、5%浓度条件下对巨菌草预处理后厌氧消化产甲烷的影响,结果表明:CaO、Ca(OH)2、HCl、H2SO4、氨水、H2O2处理巨菌草的最适宜浓度分别为2%、2%、3%、3%、4%、5%,此时巨菌草累积甲烷产气量较未预处理分别提升了 6.0%、8.1%、9.0%、10.4%、12.8%、3.7%。与这几种化学预处理结果相比,微生物预处理有更好的预处理效果。综上,本文对巨菌草预处理以及厌氧发酵产甲烷过程进行了探究,为今后巨菌草的研究及进一步资源化应用提供了理论基础。