我国有非常丰富的秸秆资源,通过厌氧消化将秸秆中的生物质能转化为可再生的清洁能源,是秸秆能源化利用的有效手段之一。但是由于秸秆复杂的结构,导致了厌氧消化时间长、效率低,所以一直无法在实际生产中大范围推广。超声波具有能量集中、无污染等优点,是一种高效的处理方法,本课题结合超声波的机械效应、热效应以及空化效应,对超声波辅助玉米秸秆的厌氧发酵做了一系列研究,针对玉米秸秆发酵工艺的两个过程,预处理过程和厌氧消化过程,分别加入超声波作用,为超声波在秸秆厌氧消化领域的大规模应用提供了指导作用。首先,在玉米秸秆厌氧发酵的预处理过程中,为了探明双频超声预处理对玉米秸秆厌氧发酵的影响,在稀碱预处理的基础上,联合双频超声波预处理玉米秸秆,并进行厌氧消化产气实验。比较了稀碱预处理、单频超声联合稀碱预处理、双频超声联合稀碱预处理后的产气性能。实验结果表明,双频超声波预处理可以显著改善玉米秸秆的生物可降解性,提高消化效率。其次,对超声波作用于玉米秸秆厌氧发酵预处理过程的工艺参数进行了优化。在双频超声波联合稀碱预处理的基础上,通过正交试验设计和响应曲面法对玉米秸秆厌氧消化进行了工艺参数优化,得到最优参数组合并进行了实验验证。针对两种优化方法存在的问题,将支持向量机与正交试验设计相结合,建立了工艺优化的预测模型,确定了玉米秸秆厌氧消化的最优工艺参数组合并通过产气实验验证。最后,在玉米秸秆厌氧发酵的厌氧消化过程中,基于超声波作用机理,将超声波作用于厌氧消化过程中。通过改进常规的恒温水浴装置,将超声波换能器与不锈钢体的水槽相结合,用以实现玉米秸秆在厌氧消化过程中加入超声波。使用改进后的恒温水浴装置进行中温厌氧消化实验,实验结果表明,超声波在厌氧消化过程中可以显著提高秸秆的生物可降解性。随着负荷率的增大,增加了消化的有机质,延长了产气时长,产气量明显提高。