能源短缺和环境污染已成为制约人类经济发展和社会进步的两大全球性的难题。及早进行能源消费结构转型，实现能源的可持续发展，已得到国际社会的共识。作为化石能源的替代品，氢气以其清洁、高效、可再生的特性日益受到世人的关注，并引发了世界范围内研究氢能的热潮。有机废水发酵法生物制氢具有回收能源和净化环境的双重功效，成为近年来的研究热点。利用厌氧发酵微生物代谢作用制取氢气的过程中普遍存在着产物抑制，使得发酵法生物制氢的产氢能力遇到瓶颈，难以有所突破。因此，研究产氢发酵系统中存在的产物抑制，开发出能够快速、有效的解除抑制的技术手段，将提高发酵法生物制氢工艺的产氢速率，优化产氢系统，实现长期稳定产氢的目的，达到环境效益与经济效益的统一。　　本文以乙醇型发酵的代表菌株——高效产氢发酵细菌 E.Harbinese B49为研究对象，考察了产氢发酵过程中液相末端产物——乙酸和乙醇，对底物利用、细胞增殖和产物合成的影响。外加乙酸对E. harbinese B49的产氢抑制作用显著。外加乙酸为20mmol/L（液相产物中为34mmol/L）最大产氢速率和比产氢率均下降约30％。通过对实验数据的分析和拟合，建立了E. harbinese B49的非竞争产物抑制模型，对乙酸和乙醇的抑制强度进行了量化和比较。利用剂量——反应曲线获得乙酸和乙醇的半抑制常数分别为62mmol/L和154mmol/L。通过对产物抑制的研究，确定了去除乙酸，解除“发酵障碍”，提高乙醇型发酵产氢能力的工程策略。　　为寻找从发酵液中高效分离乙酸的方法，利用商品电渗析器对实际发酵液进行分离试验获得了理想的分离效果，证实了双极膜电渗析技术从发酵液中分离乙酸的可行性。根据研究需要自行设计制作小型双极膜电渗析器进行发酵液中乙酸分离特性研究，考察了电渗析过程中浓缩室、淡化室的乙酸浓度、乙酸收率、葡萄糖扩散、pH、乙醇浓度、电流效率等参数的变化情况。确定以发酵液的pH值为电渗析分离操作的控制点能够成功实现对发酵液中乙酸浓度的调控和对葡萄糖的回收。构建的双极膜电渗析工艺能够快速有效的分离乙酸，提高发酵液的pH值，并能够有效回收残余的葡萄糖。　　将双极膜电渗析工艺作为分离单元与发酵法生物制氢工艺相耦合，构建了产氢发酵与产物分离耦合制氢工艺。耦合工艺与传统发酵工艺的间歇产氢对比研究表明从发酵液中分离乙酸对E. harbinese B49的生长繁殖和产氢发酵的促进作用。耦合制氢工艺能够解除乙酸的抑制，提高产氢能力，增加系统稳定性。从发酵体系中分离出的乙酸越多，解除产氢抑制作用越明显，对产氢能力的提高越显著。根据E. harbinese B49可能的产氢发酵代谢途径进行代谢通量分析也表明解除乙酸抑制与促进产氢能力提高的内在机制，乙酸的产量与氢气产量成正相关，因此，对乙酸进行分离，解除乙酸抑制，是提高产氢量最直接、有效的方法。结合耦合制氢工艺的运行特点，通过耦合制氢工艺的补料产氢试验，探讨了运行模式对耦合工艺提高产氢效能的影响，表明连续运行模式下产氢能力将获得进一步的提升。对耦合工艺的连续运行模式及其生物反应的动力学模型进行了研究，明确耦合工艺的匹配参数和动力学参数。为耦合工艺的连续运行模式提供相关的工艺设计参数。