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有机废弃物发酵制氢是实现废弃物处理和资源回收最有潜能的技术之一。其中光发酵制氢易受工艺参数如初始pH、有机负荷等的影响,造成发酵系统酸化,抑制光合细菌生长和代谢。本文考察了零价铁作用下的光发酵系统对酸胁迫的响应,研究了零价铁对易酸化系统光发酵制氢的介导作用,明晰了基于零价铁的介导体系对光发酵制氢的强化机理,分析了不同工艺参数下基于零价铁的介导体系强化光发酵制氢的性能差异,并探索了零价铁的回收与再利用。主要研究结果如下:（1）研究了零价铁对酸性发酵环境中玉米秸秆光发酵制氢的介导作用。底物为35 g/L玉米秸秆时,对光发酵制氢促进作用最优的零价铁浓度为200 mg/L。对于逐渐变酸的初始发酵环境（pH为7、6、5和4.5时）,200 mg/L零价铁的添加缓解了系统酸化抑制,提高了氢气生产速率,发酵液中有较少酸残留,产氢量相较于相同条件下的对照组分别提高了42%、44.45%、42.80%和81.30mL。随着玉米秸秆浓度从40 g/L逐渐增加至70 g/L,比产氢量逐渐下降,200 mg/L零价铁的添加促进了还原糖（葡萄糖和木糖）向氢气和小分子酸的转化,玉米秸秆浓度为40、50、60和70 g/L时,比产氢量较对照组分别提高了10.56%、23.04%、32.39%和17.61%。高浓度玉米秸秆降低了零价铁（200 mg/L）对光发酵制氢的促进作用。在底物为10 g TS高浓度玉米秸秆、零价铁浓度为200～1000 mg/L时,粒径700 nm零价铁相较于粒径100 nm和50 nm有更显著的固氮酶活性增强效果和氢气生产促进作用。与低浓度零价铁相比,高浓度的零价铁（1000和1500 mg/L）有效避免了pH急剧下降,释放出更多溶解Fe2+,从而刺激了细菌生长,促进了底物的降解,加速了乙酸和丁酸向氢气的转化。粒径700 nm零价铁在添加浓度1000 mg/L和1500 mg/L时获得了最大比产氢量74.32±3.48 mL/g TS和产氢速率3.31±0.11 mL/g·h TS,较对照组分别提高了92.88%和133.88%。（2）明晰了基于零价铁的介导体系对高浓度玉米秸秆光发酵制氢的强化机理。沸石联合零价铁的介导体系增加了光发酵制氢的氢气生产速率,缓解了发酵液pH值的下降,加速了溶解Fe2+的生成。零价铁和沸石的最佳添加比例为1:30,在初始pH为7,光照强度3000 lx,接种量30%,发酵温度30℃条件下获得产氢量675.36±21.5 mL,比仅添加零价铁提高了15.21%。抗坏血酸联合零价铁的介导体系强化玉米秸秆光发酵制氢的最佳工艺条件为抗坏血酸200 mg/L,零价铁500 mg/L,玉米秸秆67 g/L,初始pH 8。在这些条件下,产氢量达到662.64 mL,比仅添加零价铁提高了14.59%。因为抗坏血酸的还原和螯合作用加速Fe3+的还原和Fe（Ⅱ）（C6H7O6）复合物的形成,缓解了零价铁表面的钝化,促进了更多溶解Fe2+的生成。质量比为1:4的Fe2+-零价铁体系对光合细菌代谢产氢的强化效果最佳,在工艺参数为初始pH 8,温度30℃,光照强度3000 lx,接种量30%时获得最佳产氢量614.67±7.49 mL,比仅添加零价铁提高了13.18%。相较于仅添加零价铁,Fe2+-零价铁体系降低了发酵液pH值,释放了更多溶解Fe2+和Fe3+。（3）研究了零价铁对玉米秸秆和豆渣共底物光发酵制氢的影响。玉米秸秆中混入豆渣可以调节C/N比,提高产氢量和产氢速率。最大产氢量在玉米秸秆和豆渣1:4（碳氮比11.44）时获得,较玉米秸秆发酵提高了102.08%。在共底物（34 g/L）光发酵系统中添加零价铁加速了有机质向生物氢气的转化,零价铁添加的最佳浓度为400 mg/L,产出的氢气量比对照组提高了32.40%。随着共底物浓度从34 g/L递增至62 g/L,比产氢量逐渐下降。400 mg/L零价铁的添加促进了光合细菌胞外聚合物的分泌,缓解了pH值下降,提供了强还原环境,从而提高了不同共底物浓度下的比产氢量。此外,零价铁提升了光发酵制氢的共底物负载能力,在保证比产氢量稳定的同时,共底物负载量从34 g/L提升至55 g/L。（4）探讨了不同工艺参数下基于零价铁的介导体系强化高浓度共底物光发酵制氢的性能差异。在基于零价铁的介导体系中,当零价铁浓度为400 mg/L时,强化共底物制氢的最佳抗坏血酸和Fe2+浓度分别是150 mg/L和100 mg/L。与零价铁体系相比,抗坏血酸-零价铁和Fe2+-零价铁体系提高了初始pH为6、7和9条件下的光发酵制氢,并且获得最高产氢量的初始pH值由8提高至9;提高了不同接种量条件下（10%～40%）的产氢量和最大氢气生产速率,特别是低接种量（10%）时,产氢量和最大产氢速率比零价铁体系分别提高了80.8%和96.4%,52%和84.6%;提高了不同温度（20℃～35℃）条件下的产氢量,且Fe2+-零价铁体系比抗坏血酸-零价铁的促进作用更为显著。（5）以酶水解液为底物,研究了400 mg/L零价铁用于光发酵制氢后,零价铁的回收与再利用。结果表明参与发酵的零价铁被超声波处理并冻干后,可以被循环利用3次。零价铁的循环利用不仅获得了较高产氢量,减少了成本,同时提高了生物利用率。相较于抗坏血酸-零价铁体系,Fe2+-零价铁体系强化光发酵制氢的效果更好。