秸秆类生物质中含有丰富的纤维素,将其作为底物进行微生物发酵是获得清洁能源生产的研究热点。但由于秸秆的低密度和高持水性,尤其玉米秸秆,使其在光发酵产氢过程中出现分层和结壳等现象。因此本文采用磁力搅拌和振荡两种扰动方式来增强产氢料液中各相浓度的均匀性,以氢气产量为依据,分析了不同扰动方式和扰动强度对玉米秸秆光发酵产氢的影响,实验结果表明:(1)不同搅拌转速对玉米秸秆光发酵产氢有不同影响。与静置培养相比,合适的搅拌转速可以缩短产氢延迟期和延长产氢高峰期,但转速过高不仅会降低产氢潜能,还会延长产氢延迟期。搅拌转速在150 r min-1时获得了最高氢气产量,为61.14±1.8 mL·g-1VS,平均氢气含量达到50.06±1.43%,比静置培养分别提高了 26.22%和8.76%。此条件下的能量转化效率达到 3.98±0.12%。(2)在搅拌转速最优条件150 r·min-1的前提下,选取的四种间歇搅拌模式对氢气产量和氢气生产速率有不同的影响。在间歇搅拌C2,即静置和搅拌时间比为2:1时获得了最大氢气产量,为57.63±1.75 mL·g-1 VS,而且最大氢气生产速率比连续搅拌增加了 65.05%。此条件下的氢气产量比连续搅拌低了 5.74%,比静置培养增加了 18.97%,而且显著降低了能量消耗。(3)振荡可以帮助加速反应器内气体的释放,缩短发酵时间,提高氢气生产速率。不同的振荡频率对不同浓度的玉米秸秆光发酵产氢有显著影响。在底物浓度为2和4 g/180mL时,添加振荡降低了产氢潜能,振荡频率越高,氢气产量越低,在振荡频率为160r·min-1的时候的氢气产量分别是27.68±1.02和41.93·0.40 mL·g-1VS。随着底物浓度的增加,产氢料液的黏度增加,最适的振荡频率也增加。在底物浓度为6,8和10g/180mL时,振荡频率在80,120 和 160r·min-1获得最高的氢气产量,分别是 57.08±0.83,57.62±1.37,62.28±0.84mL·g-1 VS,比静置培养分别增加了18.57%,30.57%和 66.17%。底物浓度为 2,4,6,8 和 10 g/180 mL的最高能量转化效率分别在振荡频率0,0,80,120和160r·min-1时获得,分别是3.02±0.08,3.83±0.07,3.72±0.05,3.75±0.09和4.05±0.05%,振荡显著提高了高浓度秸秆的能量转化效率。(4)在玉米秸秆光发酵产氢体系中添加扰动,发酵液中的pH值和还原糖变化与静置培养基本呈现一样的变化规律。pH值在发酵前期显著下降,而且秸秆浓度越高pH值下降幅度越大。随着发酵的进行,累积的小分子酸被利用,pH值出现缓慢回升;还原糖浓度的变化与氢气生产紧密相关,糖浓度在发酵前期快速下降用于细菌生长和产氢,之后变化幅度变小,最终达到动态平衡。