随着我国经济的发展和人民生活水平的改善,人们越来越认识到对环境和不可再生能源保护的重要性。同时,城市有机垃圾垃圾也随着人们生活水平的提高而增加,自1979年以来,我国的城市垃圾平均以每年8.98%的速度增长,而上海的增长率更是高达20%,使得目前已超过1.4万吨/天。农村也有大量的有机垃圾,如农业生产中产生的秸秆、大中型养殖场排泄物、食品加工业残渣等。与日俱增的生活垃圾已成为困扰经济发展和环境治理的重大问题。因此,如何将垃圾变废为宝、实现垃圾的资源化循环利用,是现代化城市以及农村管理中的一个重要课题。目前,我国垃圾的处理方式主要有填埋、焚烧和堆肥。与这三种方式相比,厌氧发酵处理具有如下优点:a)减少温室效应气体的排放量;b)所产生的甲烷和纯氢气是清洁能源,可以减少对不可再生能源的消耗;c)在有机物质转变成甲烷的过程中实现了垃圾的减量化;d)与好氧发酵相比,厌氧发酵过程不需要氧气,降低动力消耗,因而使用成本降低;e)固体物质被消化以后可以得到高质量的有机肥料和土壤改良剂。由此可见,厌氧发酵技术可以有效实现垃圾处理的“无害化、减量化和资源化”,对于我国城市和农村的环境治理以及资源可持续发展有着重要的意义。虽然厌氧发酵技术应用于有机垃圾处理已经很多年,但目前还存在诸多问题,如低温下产气率不高、启动时间较长、运行参数不够优化等,使得该技术在我国推广速度较慢,很多“新农村”建立时配备了发酵/供气系统,但大多处于闲置状态。为了深入理解上述问题,进而加以解决,本文从理论和实验两方面对厌氧发酵过程进行初步研究,建立了厌氧发酵过程的性能预测模型,将遗传算法引入模型,结合L-B作图法确定无法直接获得的某些动力学参数,在此基础上基于VB.net及Fortran语言的混合编程技术开发了可视化软件,既充分利用了Fortran语言计算和编程效率高的优点,又克服了Fortran语言图形处理能力弱、人机交互界面生硬的不足,以及VB.net计算能力差的缺点。为了验证模型和计算代码的可靠性以及后续低温发酵等研究,设计和搭建了有效容积为1 m 3规模的厌氧发酵实验系统,并进行了初步的实验研究。实验结果与计算值的对比表明,本文所建立的发酵过程性能预测模型比较可靠,能够反映出不同厌氧发酵工艺下发酵性能的基本趋势和特征,但计算的精度还不是很高。最后,本文利用所开发的可视化软件对单相和两相工艺条件下发酵过程的主要性能指标做出了初步的预测。