针对有机废弃物量大、资源转化率低、技术设备匹配性差等问题，以技术突破－工艺组合—参数优化—模式构建为主线，研究了混合原料高浓度厌氧发酵过程调控工艺、生物燃气高效净化提质与余热利用技术、剩余物高效利用工艺等，具体地1）通过多元原料混合，构建了基于营养均衡的营养调配工艺；同时在实验室自主驯化生物强化菌剂基础上，创制了木质纤维素类原料的生物强化工艺。通过营养调配和生物强化“双轮”调控，使系统运行有机负荷显著提升，可在有机负荷4.0 g VS/(L.d)以上稳定运行；2）以失稳系统为考察对象，对比分析了系统从稳定运行到失稳阶段的过程参数、产气性能和微生物群落的变化情况，基于此构建了系统失稳机理，提出依托于气相参数和液相参数的系统失稳指示参数，为实现系统预警-反馈-调控的自动化控制提供了基础数据；3）构建了脱硫、脱碳技术体系，并通过对国内典型工程调研，获得了系统余热资源的分布、介质（形态）、温度、流量等信息，归纳生物燃气工程余热特点，评价其余热可利用性，最后从整个系统余热利用层面和单个余热资源利用层面，提出了对余热利用建议；4）形成了发酵剩余物和气体副产物的高值利用路线。最后优化与集成各系统单元，形成了生物燃气成套生产体系，并进行了应用示范，探索形成适宜我国生物燃气的产业模式，助力于提升生物燃气利用技术水平。