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传统丙酮-丁醇-乙醇(ABE)发酵生产生物丁醇面临着产物浓度低、代谢产物对菌株有毒害作用、生产成本高等问题，从而极大地削弱了生物丁醇的竞争力。本研究从丁醇生产菌的改造、耦合气提原位分离产物丁醇及发酵残渣厌氧发酵产沼气三个方面进行研究，试图提高丁醇产率和原料利用率。研究方法及结果如下: 第一，菌种改造。为了选育高效产丁醇梭菌，将实验室保藏的一株编号为YBD的丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum）利用化学诱变剂亚硝基胍及物理诱变剂钴-60对其进行复合诱变，结合多次传代培养，筛选获得一株编号为500-1的突变株。该菌株经过6代培养后丁醇产量为15.40 g/L;且能耐受15 g/L的丁醇;在10％玉米醪培养基中，总溶剂产量最高可达26.95 g/L，其中丁醇产量为15.57 g/L，较出发菌株分别提高了28.45％，27.62％;在10L发酵罐发酵实验中，以玉米粉为发酵原料，36h时突变株丁醇产量达到14.24g/L，生产速率为0.40 g/(L·h)，较出发菌株的生产速率提高了207.69％。 第二，粉葛耦合气提发酵。为了进一步提高丁醇的生产效率，本研究以粉葛为原料，利用诱变株500-1进行发酵，同时添加1.25 g/L乙酸铵作为氮源，并以自产气体（主要成分为氢气和二氧化碳）和高纯氮(≥99.999％)为载气进行溶剂气提。实验以10L发酵罐作为反应容器，装料有效体积为5L，转速为100 r/min，气提速率通过蠕动泵将其控制在1 L/min，同时尾气冷却温度维持在0℃，当发酵液中丁醇浓度超过8 g/L时开始气提。实验结果为:在气提24 h后，用自产气和N2气提的冷凝液中丁醇浓度均达到最高，分别为40.18g/L，34.23 g/L。在气提36h时，丁醇总质量达到最高，61.04 g（载气为自产气）和57.42 g（载气为高纯N2），分别比未气提组的提高了8.9％和2.5％。以自产气为载气的气提组淀粉利用率为75.3％，比未气提组的淀粉利用率(41.5％)提高了33.8％;气提组（自产气）的残还原糖浓度为0.76 g/L，比未气提组的低5.32倍。自产气气提的乙酸和丁酸浓度分别比N2气提组0.55 g/L和0.49 g/L;且比未气提组高0.74g/L，0.75 g/L。 第三，葛渣产甲烷。本研究利用经过过滤后的粉葛残渣为原料，在3％、4％和5％三个底物浓度(TS)下，进行中温厌氧发酵产甲烷。实验结果显示，葛渣是一种较好的厌氧发酵产甲烷原料，当TS为5％时，产甲烷效果最好。其厌氧消化时间为33 d;VS去除率为63.03％;原料产甲烷率320 mL·g-1 VS。