发酵法生物制氢技术，以生物质为原料进行可再生能源物质—氢气的生产，符合可持续发展战略的要求，是解决环境污染和能源需求问题的重要途径之一，已成为世界各国竞相开发的高新技术，具有广阔的应用前景。基于目前国际上对生物制氢工艺的研究现状，研究和开发高效、稳定、易于调控的工艺形式，对加速发酵法生物制氢工艺的产业化有着重要的推动作用。本研究采用颗粒活性炭作为生物载体，通过连续流实验，对生物载体强化的完全混合生物制氢反应器的运行特性、不同有机废水产酸发酵类型的产氢能力、运行稳定性以及乙醇型发酵的具体调控策略进行了深入研究。这些研究对进一步提高系统的产氢能力，加速发酵法生物制氢技术的产业化进程具有重要意义。 利用颗粒活性炭的吸附性能自固定经曝气培养驯化的生活污水排放沟底泥，形成生物强化的载体，结合连续流搅拌槽式反应器，开发完全混合生物膜法生物制氢工艺形式。在长期连续流运行过程中，获得不同产酸发酵类型的生态位及产氢能力。 在无搅拌的情况下，生物载体颗粒沉积在反应器底部，尽管系统pH值在4.4左右，仍有产甲烷菌存在并进行旺盛的生命活动，消耗产氢产酸发酵细菌产生的氢气。采取降低系统pH值至3.7，快速恢复了系统的产氢能力。降低pH值可有效抑制厌氧产酸发酵过程中出现的产甲烷菌群，加速产氢反应器的启动。通过适当的预处理措施及运行控制对策可实现直接利用产甲烷厌氧污泥作为生物制氢反应器的接种污泥。 通过模拟实际工程运行中的冲击负荷，将COD有机负荷从正常运行时的40kg/(m3·d)降低到12kg/(m3·d)，运行5d后，提升到28kg/(m3·d)。尽管负荷剧烈波动，系统内的pH值虽然一度下降至3.0，但是当系统恢复正常的底物供应时，系统pH值即恢复至4.5左右，氢气含量从17％上升到48％，产气量增加30％。这不仅表明了完全混合生物膜发酵制氢反应器良好的缓冲性能及运行稳定性，而且为生物制氢反应器的快速启动和稳定运行提供高效、简便的调控策略。 反应器运行不同时期厌氧活性污泥样品的DGGE的DNA指纹图谱显示，微生物群落经历了明显的演替过程，群落结构和优势种群数量具有时序动态性，微生物多样性呈现出协同变化的特征。在演替过程中，微生物多样性增加后又逐渐降低，群落结构之间的相似性逐渐升高，演替速度由快速到缓慢，优势种群经历了动态演替过程，最终形成特定群落构成的顶级群落。 在反应器初期运行阶段，先降低负荷至原负荷的25％～30％，在此基础上将负荷提高3～5倍，通过低负荷运行的选择过程，能够有效加速乙醇型发酵的形成，提高反应器的产氢效率。 在一定有机负荷范围内，有机底物发酵速率为主要限制因素，产气率随负荷增加而升高；当负荷达到一定水平后，物质的传质速率成为主要限制因素，并由此导致产气率下降。因此有机负荷应控制在恒速产气负荷区，完全混合生物膜发酵制氢系统应将有机负荷控制在40～56kgCOD/m3·d。