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由于化石能源的消耗,全球的环境问题变得异常突出,气候的多变性以及温室效应都不可忽视,因此新能源的开发是如今全球每一个工业化国家都迫切希望的。氢能作为一种无污染且又能带来巨大能量(122kJ/g)收益的新能源引起了全世界的关注。厌氧生物制氢技术凭借着其利用废水作为有机底物,发酵生产氢气,可有效地减少对环境的污染。为了能够推动生物制氢技术在工业化的发展,对于制氢工艺的优化如今也变得越来越重要,无论是菌种的筛选、反应器的优化、发酵代谢条件的强化都是亟待研究的方面。为了研究固定化技术对于生物制氢工艺的影响,本文以连续流槽式CSTR反应器作为反应装置,以糖蜜废水作为有机发酵底物,对悬浮生长和固定化强化的活性污泥生物制氢系统进行比较。在悬浮生长的生物制氢系统中,研究发现,容积负荷的冲击会对反应器内部污泥生物量造成极大的影响,当控制水力停留时间HRT=4h时,生物量MLVSS从14.48g/L降低至了7.86gm。伴随着污泥流失生物量的减少,反应器内部的代谢速率受到了抑制,产氢能力也只有1.9624L/d。而当确定HRT=6h,温度35℃,有机负荷OLR=16kgCOD·m-3·d-1之后,反应器进入了持续稳定的乙醇型发酵阶段,此时在pH值=4.0-4.5,氧化还原电位ORP=-430mV,最高产氢量可达6.258L/d,反应器内部的化学需氧量COD去除率最高达到30%。在固定化生物制氢系统的对比中,试验选用了活性炭颗粒、沸石颗粒、生物瓷环三种不同的固定化载体对活性污泥进行强化。固定化技术对于生物制氢工艺最大的优点就是利用固定化载体的吸附能力与物理性质有效地改善了反应器内部混合菌种对于生物制氢优势环境的适应能力,从强化产氢菌生长代谢能力上对发酵制氢系统起到了优化。研究表明：在控制HRT=4h,有机负荷OLR=36kgCOD·m-3·d-1的情况下,固定化系统能够持续高效的产氢,生物量MLVSS也不会因容积负荷的增加造成反应器内部的污泥流失；此外,根据不同固定化载体的物理特性,还能进行多方面的再次优化。在活性炭颗粒固定化制氢系统中,活性炭颗粒可以有效的改善负荷冲击对于CSTR反应器带来的影响,并且利用活性炭的耐酸性质,改善酸化环境对于产氢菌代谢生长的抑制作用。研究发现在温度为35℃,水力停留时间(HRT)为4h,进水COD为6000mg/L时,其最大产氢量可达到12.06L/d；此外,反应器内部的耐酸性能良好,pH值最低可达3.42,而且在载体颗粒物的作用下,生物量活性保持良好,COD去除率也可高达40%。在沸石颗粒固定化系统中,利用沸石的耐热耐酸性,还能够给固定化发酵制氢工艺带来高温发酵的制氢收益。研究发现：控制温度35℃,水力停留时间(HRT)=4h, pH=3.6-3.8,OLR=36kgCOD·m-3·d-1的情况下,最大产氢量为10.81L/d；而控制温度700C,最大制氢量可达12.39L/d。沸石颗粒有效地改善了温度对于反应器内部发酵平衡的影响,还利用其耐热的物理性质,在保护原嗜温产氢菌生长的基础上,促进了嗜热产氢菌的生长。在生物瓷环固定化制氢系统中,生物瓷环凭借其大规格、高吸附耐热性以及强大的净水性能是最受关注的一种载体。试验的结果也证明了这一点,在控制温度为35℃,HRT=3h,有机负荷OLR=48kgCOD·m-3·d-1的情况下,反应器还能够进行乙醇型发酵,产氢量为13.48L/d；而在HRT=4h,OLR=36kgCOD·m-3·d-1的操控条件下,产氢量为17.16L/d,相比其他两种载体,生物瓷环固定化技术能够提供更高的吸附能力增强污泥的抗冲击能力,并且利用其耐酸耐热的能力,可以在pH=3.60,温度=70℃的情况下继续优化反应器的产氢能力,最高产氢量达18.96L/d,COD去除率也高达50%。