1. 生物甲烷的重要意义及现状 1.1 发展生物甲烷过程的意义能源关系着国家的安全，而我国缺油少气，目前采用的解决方案就是能源外交。

同时碳减排压力与日俱增，而CCS路线成本高。

虽然生物甲烷过程并未发展成熟，但是刘畅【1】等从经济技术角度对比了生物甲烷路线和CCS路线，发现前者理论捕集CO2能耗仅为后者的一般，因而生物甲烷路线更具减排潜力。

在能源和环境的双重压力下，采用新技术生产的生物气、燃料乙醇、生物柴油等新能源将有望占全球总能耗的40%以上【2】。

我国每年产生大量低劣生物质，若能将其转化，将极大程度缓解我国天然气短缺和环境污染问题。

且以生物甲烷为代表的生物质更是具有存储性，兼具资源和能源双重特性，因此利用有机垃圾做生物甲烷兼具了节能、减排和资源化的三重战略，但是我们不能不面对的问题是，生物产甲烷过程的产气率低、能耗高和系统复杂，这将是我们必须设法解决的巨大难点【3】。

1.2 影响生物甲烷过程效率的关键因素 影响过程产气率的因素主要有进料中C、N、P和其他微量元素的配比、发酵过程pH值、发酵过程的混合程度和发酵温度[4,5]。

其中温度是作为可操变量且对甲烷菌的生长速率影响较大的一个，如下图1-1所示，在各个温度段中均有一个细菌活性最高的温度点，且温度越高，细菌的最高活性 ，而甲烷活性高即意味着由甲烷菌参与的厌氧发酵过程的产气能力越强。

目前生物甲烷 工程主要有常温发酵、中温和高温发酵三种方式，Lettinga【6】等对从吉布斯自由能的角度研究了不同温度下厌氧古细菌的产甲烷反应，发现大多数情况下中温发酵时反应吉布斯自由能均要低于低温发酵反应的自由能，因此中温发酵速率要高于低温发酵速率；Kim【7】等对高温和中温两种厌氧发酵的产气量和其他生化指标进行了比较，发现高温发酵不仅产气量高，而且反应器内其他生化指标均要优于中温发酵；王家辉等研究了IC反应器中剩余污泥的厌氧消化反应，发现采用中温35℃处理时，污泥需要20天才能完全消化，而在53℃条件下，完全消化时间只需要12天【8】。

综上所述，对厌氧发酵的产气速率、固体废弃物的处理速度影响最大的因素为温度，且在发酵过程中，温度是唯一的可操变量，不受发酵过程影响，因此关键因素在于温度的控制。