国际能源机构（IEA）预测，未来20年间追求经济高速发展的动机与能源可持续发展的矛盾将不断显现。及早进行能源消费结构转型，实现能源的可持续发展，已成为全球的共识。在众多能源生产技术中，发酵法生物制氢技术以其独特的环境友好性成为研究热点。如何提高反应器的产氢能力和降低制氢成本是该技术产业化需解决的首要问题。本研究以混合菌种连续流生物制氢反应器的启动为基础，结合分子生物学技术，对反应器启动的影响因子、启动过程中微生物群落演替规律以及乙醇型发酵的投菌强化启动进行了深入研究。提出了快速建立目标发酵类型产氢发酵菌群，实现反应器定向启动的人工调控对策。这些研究将从细胞水平提高系统的产氢能力，对于加速发酵法生物制氢技术的产业化进程具有重要意义。　　采用连续流搅拌槽式反应器（CSTR），以糖蜜为底物，对影响反应器启动的主要控制因子量化研究表明，有机负荷和pH值是影响反应器启动的重要控制因子。控制有机负荷和pH值实现制氢反应器定向启动的人工调控对策如下：在启动负荷为7.0kgCOD/m3·d、水力停留时间为6h、污泥接种量不小于6gVSS/L、采取阶梯式负荷提升方式进行反应器启动的前提下，当pH值控制在5.5±0.1时，易形成丁酸型发酵；当pH值为5.0±0.1时，易形成混合酸型发酵；当pH值控制在4.5±0.1时，易形成乙醇型发酵。　　采用分子生物学技术对反应器启动期的微生物群落演替规律研究表明，反应器的启动控制条件直接影响微生物群落的演替速度和演替方向。试验中采用的定向启动控制对策使初始微生物群落多样性先增加后逐渐降低，群落结构之间的相似性逐渐提高，演替速度先加快后减慢，直到形成稳定的群落结构。群落结构和优势种群数量具有时序动态性，微生物多样性呈现变化的特征。其中以pH值对微生物群落演替作用最为明显。乙醇型发酵菌群的群落演替主要发生在启动的前15d，但是仍需要30d的时间来建立稳定的群落结构，完成稳定产氢的群落功能。　　对乙醇型产氢发酵菌群的群落结构分析表明，乙醇型发酵优势种群为低G+C含量的革兰氏阳性细菌群的Clostridium sp.和Ethanologenbacterium harbin sp.；β亚纲的Acidovorax sp.；γ亚纲的Kluyvera sp.和一些未被培养的拟杆菌群和螺旋体群细菌。在群落演替过程中一直存在的Clostridium sp.、Acidovorax sp.、Kluyvera sp.和未被培养的拟杆菌群等是构成群落结构的基本原始种群。混合菌群之间存在着底物代谢协同作用，非产氢细菌为产氢细菌生长提供适宜的代谢底物，最终形成由可水解复杂底物的非产氢细菌和可利用次级代谢产物的产氢细菌构成的顶极群落。　　对比启动后不同发酵类型产氢发酵菌群的实际产氢能力得出，在有机负荷均为40kgCOD/m3·d的条件下，乙醇型产氢发酵菌群表现出较高的产氢能力，其最大比产氢速率为550mL/gVSS·d；丁酸型产氢发酵菌群的最大比产氢速率为165mL/gVSS·d。乙醇型产氢发酵菌群的平均产氢能力为2.01mol/mol-hexose。　　针对乙醇型发酵菌群群落结构特点，提出人工投加高效产氢菌种，强化建立产氢发酵菌群，实现反应器定向启动的乙醇型发酵强化启动调控对策。对投菌强化启动的作用效果综合分析表明，采用高效产氢菌种B49对连续流生物制氢反应器启动期进行强化处理时，易采用连续投加方式，最佳投加量为接种污泥量（VSS）的2.5％。投菌强化启动过程同正常启动过程相比在单位反应器产氢能力、产氢发酵菌群的液相末端发酵产物、B49在反应器中的出现时间以及反应器启动时间等方面均产生了明显的变化。在稳定运行期，投菌强化启动的反应器单位产氢能力及单位生物量产氢能力同正常启动的反应器相比分别高出15.5％和35％。利用单链构象多态性分析技术动态监测投加的高效产氢菌种在反应器中的变化情况表明，投菌强化作用改善了系统的微生物群落结构，提高了反应器的运行稳定性，缩短了反应器启动所需时间，有利于反应器的快速定向启动。