沼气发酵过程是一个由多种微生物联合，交替作用的复杂生化过程，发酵系统的温度、水分、原料、酸碱度以及密闭性等是保证该生化过程持续进行的必要条件。其中，温度是影响沼气发酵的一个重要因素，尤其是在我国北方，冬季漫长寒冷，长期的低温条件导致沼气发酵菌群生理活性降低，产生的微量沼气不能够应用，甚至不能够维持发酵系统自身的运转，从而导致沼气池被冻裂或停用。因此，提高寒区沼气发酵系统中的发酵菌群在低温条件下的生理活性是破解寒区沼气发展障碍因子的最有效途径。产甲烷菌群对温度最敏感，同时也是整个厌氧消化链的限速菌群，它的活性决定了整个反应体系的最终效率。所以探索高寒地区沼气发展新模式，提高现有沼气产气率、原料利用率成为我省的当务之急。本项研究是人工低温环境中，对黑龙江省不同生境收集到的56份菌群资源进行筛选、富集，然后应用该菌群对以牛粪为底物不同的发酵体系进行生物低温强化发酵为研究核心，以低温沼气发酵促进剂和低温沼气发酵工艺研究为辅助研究，并对低温沼气发酵工艺进行了优化。通过技术组装，集成创新，提出了寒区沼气冬季产气率低，越冬困难的解决方案，不仅对于解决寒区沼气冬季生产具有重要的现实意义，同时对于今后该领域的研究具有一定的借鉴价值。研究结果如下：（1）随着低温菌富集代数的增加，菌群数量、产气量均相对增加。对比之下，产生这种差异的原因可能在于两个方面：其一，原始淤泥样品中产甲烷菌数量相对较少；其二，由于选用适宜的培养基及严格的厌氧环境使得各代富集过程中保证了产甲烷菌群的活性到了第五代的产气量在富集过程中达到了显著水平，而pH值变化规律相同，并且稳定在6.5～7.5之间，反应体系正常。（2）铁元素、钴元素、镍元素和活性炭是影响沼气产量的主要因子，通过效应函数的优化，可以确定提高寒区沼气产气量的最佳促进剂配方为铁1.8%，钴0.05%，镍0.09%，锰0.01%，锌0.01%，活性炭1.8%，纤维素酶是0.9%。另外，沼气促进剂对不同的低温产甲烷菌群的促进作用不同，促进剂对甘南兴武和拜泉的低温产甲烷菌群的促进作用明显，可以加速去产气效率和缩短启动时间，所以甘南兴武低温菌群与沼气促进剂组合和拜泉低温菌群与沼气促进剂的组合，这两个组合是最佳组合。（3）寒区沼气发酵特性及工艺类型选择上，牛粪、秸秆混合后发酵效果显著好于牛粪与稻秆单独发酵效果,是提高沼气发酵效果的有效方法。试验中以粪草比3:1产气效果最好，稻秆比例越高，产气量越低；在保持相同发酵浓度、温度的条件下,牛粪与水稻秸秆按不同的原料配比进行沼气发酵试验,表明牛粪中所加的秸秆越少,其产气总量和甲烷含量就越高。（4）运用1m~3发酵罐进行沼气发酵时，在罐体内外温差在10℃左右时，通过水循环控温，可以保证罐体发酵温度保持在20±2℃。罐体内外温差相对加较大时，可以通过延长水循环时间和次数来达到精确控温的目的，室外温度变化与罐体温度的关系，建议通过数据分析建立一套数据模型，通过温度自控装置实现罐体温度的自动控制。两次投料，可以最大程度上的保证菌群固有习性不被破坏，增大已扩繁菌群的适应性。所以菌群立刻发挥作用，产气量较高，30d总产气量只有9.258m~3，平均池容产气率为0.44090.2m~3/d·m~3。所以本试验所选取的高富低温产甲烷菌群活性较高，配合低温沼气发酵剂及发酵工艺的生物强化发酵确实能够提高高寒地区沼气发酵效率。