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随着经济、科技、工业化等进程的深入发展,大量CO2的排出,导致全球气温升高。全球气候变暖引起了一系列严重的环境问题,加之人们对能源的需求量日益增加,因此寻找一类清洁、高效、可再生的能源是当务之急,而氢能以自身的可再生性、清洁燃烧无污染等特点,成为当前的新型替代能源,有助于实现将“低碳环保”转变为“零碳环保”的可持续发展道路。本文主要研究了负荷冲击对生物制氢反应系统的影响,污泥接种培养到实现高效稳定产氢过程中的各种直接可控参数,不同底物(糖蜜、红糖、红薯)对系统的冲击作用以及对微生物生态变异性的影响。研究表明：在生物制氢反应器启动的初期,采用改变底物负荷的方式考察了产氢系统的稳定性。当底物负荷从5500mg/L提高到7400mg/L的过程中,其最大产气量与产氢量分别为25.39L/d和11.39L/d。当反应系统达到稳定产氢状态时,维持反应器内底物浓度负荷为3000mg/L时,底物由糖蜜变为赤糖废水时,其最大产氢量分别为0.65L/d和1.95L/d,液相末端产物乙酸、丙酸的比例从底物改变前的25.7%和15.4%下降到底物改变后的11.8%和9.47%,发酵类型由混合酸发酵转变为稳定的乙醇型发酵。在生物制氢反应器达到乙醇型发酵的基础上,将好氧预处理3周的污泥用70℃水浴恒温强化处理30min后接种至反应器中,强化前乙醇型发酵稳定阶段的产气量和产氢量分别为5.39L/d和2.41L/d,第1次加入强化污泥的活性VSS/SS为55%,系统的产气量和产氢量分别上升到6.90L/d和3.32L/d,是强化前的1.28和1.38倍,液相末端产物乙酸、乙醇、丙酸、丁酸的比例分别增加了25.5%、31.4%、22.4%、56.5%。第2次强化污泥的活性VSS/SS为56%,产气量和产氢量逐渐增加并稳定为12.52L/d和5.47L/d,氢气含量达到51.9%,乙酸和乙醇比例上升到77%左右,总挥发酸量达1977.323mg/L,并且在短期内形成了稳定的产氢系统。经过热预处理强化污泥的产氢量、产氢效率和液相末端产物量明显增加,并在较短的时间内形成稳定的乙醇型发酵产氢系统。在间歇培养中,通过改变底物种类和改变有机负荷的方式考察了生物制氢反应系统的稳定性。当底物浓度为3500mgCOD/L(糖蜜、红糖、红薯),经过30h的发酵,最大产氢量及含量分别为2mL、8mL、2.4mL和0.015%、0.28%、0.18%,其中底物红薯发酵18h后反应几乎停止产氢,氢气含量趋于零。总挥发酸量与产气量的变化趋势相一致,其中赤糖发酵时的总挥发酸量最大为11083.29mg/mL,红薯发酵时的总挥发酸量最小为10000mg/mL左右,反应的末端产物以乙酸和丙酸为主,其含量超过总液相末端产物的80%以上,发酵类型为丙酸型发酵。当底物红薯的有机负荷在2500mgCOD/L～7000mgCOD/L发生变化时,系统的pH迅速降低,而ORP突然升高,总挥发酸量及产气量几乎趋于零。说明发酵微生物对底物有一定的选择性,不同的发酵底物引起的种间竞争不同,底物红薯不利于发酵产氢。