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氢能作为一种清洁能源，一直被看作石化燃料最有潜力的替代品。寻求大规模高效廉价的制氢技术是各国研究者共同关注的问题。暗发酵生物制氢技术因具有原料来源广、工艺简单、成本低等优点，已成为国内外研究的热点。与此同时，有研究表明一定强度的磁场能提高细胞酶活性与促进微生物生长，有效提高生物处理效果；与其他强化生物产氢技术（如热处理、酸碱处理）相比，磁场具有能耗低、无污染等特点，因此，开展磁场对暗发酵生物制氢的影响及其作用特性相关的研究具有重大现实意义和应用价值。
本论文先在磁场强化条件下从剩余污泥中富集、筛选出两株产氢优势菌，同时从购买的产氢菌中筛选出两株产氢优势菌。然后通过批处理实验，对所筛选的4株产氢优势菌进行磁场强化下的产氢特性研究。在此基础上，采用连续运行装置，对比研究外加磁场与未加磁场两种体系利用剩余污泥暗发酵葡萄糖产氢的过程特征。最后，以实际餐厨废物为处理对象，探讨了磁场和/或优势菌在餐厨废物暗发酵产氢系统中的强化作用。获得以下结论：
（1）磁场有利于产氢优势菌的选择性富集。在中温37±2℃条件下，以葡萄糖为底物，以城市污水处理厂剩余污泥为种泥，采用自制的外加磁场的暗发酵生物制氢装置培养驯化50天以后，从装置中取污泥样品，通过平板划线分离和纯培养基培养的方式，成功筛选出了7株产氢菌。然后，通过PCR-DGGE分析和16S rRNA序列分析等方法对7株菌进行种属鉴定，确定了7株产氢菌均属于厚壁菌门（Firmicutes）芽孢杆菌属（Bacillus）。最后，根据产氢性能测试结果比较，筛选出2株产氢率较高的产氢优势菌，分别为BH01和BH03。
（2）磁场对不同发酵类型产氢优势菌的强化效能有较大差异，自选的乙醇型发酵优势菌产氢率的增幅是购买的混合酸型发酵优势菌增幅的3-5倍。在优化产氢条件下，反应器中心磁感应强度为 54mT 的外加磁场与未加磁体系相比较，乙醇型发酵优势菌BH01和BH03的发酵葡萄糖产氢率分别提高36%、32%，而混合酸型发酵优势菌阴沟肠杆菌（ Enterobacter cloacae ）和产气肠杆菌（Enterobacter aerogenes）仅分别提高了8%和11%；BH01、BH03、E. cloacae和E. aerogenes 4株优势菌的最大产氢率分别可以达到：1.07、0.86、0.68 和0.67 mol H2/mol葡萄糖。
（3）磁场强化优势菌产氢的作用机制主要是通过增强脱氢酶活性和电子传递链活性来实现，不会影响菌的生长和产氢发酵类型。在优化的产氢条件下，54mT的外加磁场产氢体系与未加磁的体系比较，BH01和BH03的脱氢酶活性分别提高41% 和61%，电子传递链活性分别提高31% 和23%。
（4）用 Gompertz 公式较好地拟合了 4 株优势菌的产氢过程。由 Gompertz参数可知，外加磁场可提升产氢产乙醇优势菌的最大产氢量和最大产氢速率，同时缩短产氢延迟期。在磁场（54mT）作用下，BH01和BH03的最大产氢量分别比未加磁体系提高了38%和39%，同时其产氢延迟期分别缩短了0.4 h和1.2 h。
（5）连续运行两个相同的暗发酵产氢体系，一个外加磁场，称为加磁暗发酵反应器（Magnetic dark fermentation reactor，MDFR）；一个不加磁场，称为未加磁暗发酵反应器（Non-magnetic dark fermentation reactor，NDFR）。当进水有机负荷为2.0 kg COD/(m3·d)时，加磁体系的产氢率和COD平均去除率可达到 0.35 mol H2/mol葡萄糖 和40% ，与未加磁体系相比，分别提高45%和11%。而且，磁场会改变混合微生物的种群结构，对属于厚壁菌门（Firmicutes）的生物群落有明显富集作用。未加磁体系内的微生物群落主要以厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为主，占比分别为40%和30%；而加磁体系的微生物群落中厚壁菌门（Firmicutes）占比升高到65%，拟杆菌门（Bacteroidetes）降至20%左右。
（6）磁场明显提高了两株芽孢杆菌暗发酵实际餐厨废物和剩余污泥混合产氢体系的产氢能力。其中，外加磁场（54 mT）和BH01优势菌联合暗发酵体系产氢率达到93.6 mL/g VS，比不加磁仅加优势菌体系提高了22%，比不加菌仅加磁体系提高了 38%；比不加菌也不加磁体系提高了 44%。实际餐厨废物暗发酵产氢过程中添加优势菌会改变原有材料单独发酵产氢的类型，朝向优势菌的发酵类型转变。
本论文先在磁场强化条件下从剩余污泥中富集、筛选出两株产氢优势菌，同时从购买的产氢菌中筛选出两株产氢优势菌。然后通过批处理实验，对所筛选的4株产氢优势菌进行磁场强化下的产氢特性研究。在此基础上，采用连续运行装置，对比研究外加磁场与未加磁场两种体系利用剩余污泥暗发酵葡萄糖产氢的过程特征。最后，以实际餐厨废物为处理对象，探讨了磁场和/或优势菌在餐厨废物暗发酵产氢系统中的强化作用。获得以下结论：
（1）磁场有利于产氢优势菌的选择性富集。在中温37±2℃条件下，以葡萄糖为底物，以城市污水处理厂剩余污泥为种泥，采用自制的外加磁场的暗发酵生物制氢装置培养驯化50天以后，从装置中取污泥样品，通过平板划线分离和纯培养基培养的方式，成功筛选出了7株产氢菌。然后，通过PCR-DGGE分析和16S rRNA序列分析等方法对7株菌进行种属鉴定，确定了7株产氢菌均属于厚壁菌门（Firmicutes）芽孢杆菌属（Bacillus）。最后，根据产氢性能测试结果比较，筛选出2株产氢率较高的产氢优势菌，分别为BH01和BH03。
（2）磁场对不同发酵类型产氢优势菌的强化效能有较大差异，自选的乙醇型发酵优势菌产氢率的增幅是购买的混合酸型发酵优势菌增幅的3-5倍。在优化产氢条件下，反应器中心磁感应强度为 54mT 的外加磁场与未加磁体系相比较，乙醇型发酵优势菌BH01和BH03的发酵葡萄糖产氢率分别提高36%、32%，而混合酸型发酵优势菌阴沟肠杆菌（ Enterobacter cloacae ）和产气肠杆菌（Enterobacter aerogenes）仅分别提高了8%和11%；BH01、BH03、E. cloacae和E. aerogenes 4株优势菌的最大产氢率分别可以达到：1.07、0.86、0.68 和0.67 mol H2/mol葡萄糖。
（3）磁场强化优势菌产氢的作用机制主要是通过增强脱氢酶活性和电子传递链活性来实现，不会影响菌的生长和产氢发酵类型。在优化的产氢条件下，54mT的外加磁场产氢体系与未加磁的体系比较，BH01和BH03的脱氢酶活性分别提高41% 和61%，电子传递链活性分别提高31% 和23%。
（4）用 Gompertz 公式较好地拟合了 4 株优势菌的产氢过程。由 Gompertz参数可知，外加磁场可提升产氢产乙醇优势菌的最大产氢量和最大产氢速率，同时缩短产氢延迟期。在磁场（54mT）作用下，BH01和BH03的最大产氢量分别比未加磁体系提高了38%和39%，同时其产氢延迟期分别缩短了0.4 h和1.2 h。
（5）连续运行两个相同的暗发酵产氢体系，一个外加磁场，称为加磁暗发酵反应器（Magnetic dark fermentation reactor，MDFR）；一个不加磁场，称为未加磁暗发酵反应器（Non-magnetic dark fermentation reactor，NDFR）。当进水有机负荷为2.0 kg COD/(m3·d)时，加磁体系的产氢率和COD平均去除率可达到 0.35 mol H2/mol葡萄糖 和40% ，与未加磁体系相比，分别提高45%和11%。而且，磁场会改变混合微生物的种群结构，对属于厚壁菌门（Firmicutes）的生物群落有明显富集作用。未加磁体系内的微生物群落主要以厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为主，占比分别为40%和30%；而加磁体系的微生物群落中厚壁菌门（Firmicutes）占比升高到65%，拟杆菌门（Bacteroidetes）降至20%左右。
（6）磁场明显提高了两株芽孢杆菌暗发酵实际餐厨废物和剩余污泥混合产氢体系的产氢能力。其中，外加磁场（54 mT）和BH01优势菌联合暗发酵体系产氢率达到93.6 mL/g VS，比不加磁仅加优势菌体系提高了22%，比不加菌仅加磁体系提高了 38%；比不加菌也不加磁体系提高了 44%。实际餐厨废物暗发酵产氢过程中添加优势菌会改变原有材料单独发酵产氢的类型，朝向优势菌的发酵类型转变。