化石燃料的过度使用和不断增长的能源需求使得全球面临能源枯竭的危机。沼气作为一种清洁、低碳燃料,可以用来缓和能源危机和提高全球的生态系统效应。厌氧消化被认为是一种高效、环境友好型的,通过低廉、丰富的木质纤维素原料转化为沼气的方法。由于木质纤维素原料独特的交联结构,使得其在厌氧消化水解过程受到限制,转化效率低,因此木质纤维素原料的预处理技术成为提高生物质转化效率的研究热点之一。此外,得益于微生物电催化厌氧反应器独特的生物电化学系统,外加电压能够提升厌氧消化的处理效果。本文旨在对玉米秸秆进行微波水热预处理,研究预处理对玉米秸秆理化特性和产气效果的影响,并揭示不同外加电压对微生物电催化厌氧反应器运行性能的影响规律。研究内容和主要结果如下:（1）微波水热预处理对玉米秸秆理化特性的影响。通过微波水热对玉米秸秆进行预处理,研究玉米秸秆理化特性的变化。结果表明:随着微波水热预处理温度升高、时间增加,玉米秸秆致密的束状木质纤维素结构受到破坏,粗糙度和裂纹增加;纤维素、半纤维素的相对含量增加,木质素的相对含量减少,重量损失达到19.00～50.80%;表面官能团的振动强度不断减弱,对应的横向有序指数为1.70～4.78,总结晶度指数为0.86～2.43;X射线衍射峰形变得更加尖锐,衍射强度不断上升,对应的结晶度指数为24.14～47.49%,但是纤维素中002面微晶位置基本没有什么显著变化,对应的垂直于002面微晶尺寸为2.74～5.93 nm。这意味着微波水热预处理破坏了玉米秸秆的木质纤维素交联结构,有助于提升厌氧消化产气量。（2）微波水热预处理对玉米秸秆厌氧消化产气特性的影响。通过对预处理后的玉米秸秆进行厌氧消化试验,研究其产气特性的变化。结果表明:厌氧消化p H值的波动范围为5.62～8.31;各试验组的日产沼气量趋势大致相同,预处理150℃、10 min的玉米秸秆厌氧消化日产沼气量峰值为794.82 m L,相对于对照组554.33 m L提高了43.38%,累计甲烷产量为260.24 m L/g?VSadded,相对于对照组150.36 m L/g?VSadded提高了73.08%;通过修正的Gompertz模型对各试验组进行累计甲烷产量的动力学拟合分析,拟合效果良好,拟合求解的微生物滞留期值变小。这意味着微波水热预处理可以提高玉米秸秆厌氧消化产甲烷的速率。（3）微生物电催化对玉米秸秆厌氧消化产甲烷特性的影响。通过施加外加电压,研究其大小对微生物电催化厌氧反应器产甲烷特性的影响。结果表明:微生物电催化厌氧反应器启动性能良好,在1.0 V外加电压下有着更好的库伦效率,电化学贡献率,和更快的阳极反应速率;而在0.8 V外加电压下,微生物电催化厌氧反应器有着更好的处理效果,乙酸的利用率到了60.41%,COD去除率达到了81.42%,总酚类去除率达到了76.24%,总甲烷产量为27.10 m L,相较于对照组提高了36.66%;循环伏安测试表明,1.0 V外加电压下,微生物电催化厌氧反应器存在更多的电活性微生物;交流阻抗谱分析表明,0.8 V外加电压,反应器有着更小的电荷转移内阻,同时归一化虚部电容中时间常数相对较小为0.26 s;电化学特性分析表明,0.8 V外加电压下,反应器有着较小的内阻472.43Ω以及较大的功率密度46.00 m W/m~3。这意味着0.8 V外加电压下厌氧反应器的产甲烷效果更好。