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文献综述
1 、研究背景和意义随着人类社会与经济建设的不断发展，能源消耗与日俱增[1],能源的发展利用经过柴草能源时代、化学能源时代、再到如今的多能源时代，每一次时代的变迁都伴随着生产力的巨大飞跃[2]。
同时环境问题也越来越引起人们的重视，甚至已经成为制约社会和经济发展的重要因素[3]。
进入21世纪以来，传统的化石能源如石油、煤、天然气等的不可再生性，以及化石燃料燃烧所引起的空气污染、温室效应、酸雨等引起的环境问题都引起了人们的普遍关注，也给能源的可持续发展带来了严峻的挑战[4][5]。
因此，有关生物质能、太阳能、海洋能、风能等可再生资源的研究与产业快速发展，其中生物质在能源体系中占据越来越重要的地位，并且我国是农业和养殖业大国，每年会产生大量的农业废弃秸秆和畜禽粪便[1][6][7]。
生物甲烷系统可利用秸秆、粪便、污泥等有机废弃物生产甲烷，既能处理农业和养殖业的废物，减少环境污染，又能产生可再生能源，是一种具有代表性的双向清洁过程，符合绿色化学理念[7]。
我国农业生产中存在着大量的废弃物，每年我国秸秆的总产量超过7亿吨，但其利用率却很低，大量秸秆在田间焚烧，造成了严重的大气污染，浪费了宝贵的可再生利用资源[5]。
并且生物质作为第四大能源，秸秆含量约占其总量的一半，当下，随着各项研究的深入和科学技术的进步，生物质能的利用技术逐渐得到了完善和发展，大致可分为以下几种：（1)直接燃烧技术，产生的能量主要用于集中供暖和发电，主要分为锅炉燃烧和炉灶燃烧；（2）热化学转化技术，利用燃烧、气化、热解和直接液化的化学手段将生物质转化成燃料、电力及化工原料；(3)生物转化技术，通常有生物质厌氧发酵技术，水解发酵技术，生物制氢技术等，产生的气体燃料为沼气，液体燃料为乙醇；（4）联合转化技术，即针对不同的木质纤维素原料，采用多种预处理方法结合的方式，可以有效提高微生物的水解效率。
据估计，到本世纪中叶，采用新技术生产的新能源将占全球总能耗的40%以上[2][8]。
而粪便厌氧发酵过程中，有机物浓度高、成分复杂、氨氮浓度高，有必要通过数学模型研究来进一步探讨厌氧反应器中物料发酵产甲烷的实际过程[9]。
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