第四章 結果與討論
4.2 生物濾床處理合成廢水效率探討
4.2.3 pH8 下之處理效率
在進流廢水酸鹼度為 pH8 之情況下，溫度及水力停留時間兩 者皆會影響水中 COD 之去除率。圖 4.2.3.1、圖 4.2.3.2 及圖 4.2.3.3 顯示在 25℃時向上流式生物濾床 HRT 分別在 6、4 及 2 小時之反 應物濃度剖面圖。圖 4.2.3.6、圖 4.2.3.7、圖 4.2.3.8 為 30℃時向上 流式生物濾床 HRT 分別在 6、4 及 2 小時之反應物濃度剖面圖。
圖 4.2.3.11、圖 4.2.3.12 為 25℃及 HRT 為 6 小時之情況下，進流 基質中之酚分別加量至 200mg/l 及 400mg/l 之反應物濃度剖面圖。
酚在水中的解離度易受 pH 之影響，在鹼性溶液下，水中解離度會
提高。由於本廢水中之 COD 主要為酚所提供，故可預測此處理效 果應為最佳值。
4.2.3.1 溫度為25℃下之物種去除效果
由圖 4.2.3.1、圖 4.2.3.2 及圖 4.2.3.3 中發現，在操作溫度於 25
℃之情況下，濾床內部分區域水中溶氧小於 2mg/l。而由濾床各區 段分解 COD 效率來看，由圖 4.2.3.4 及圖 4.2.3.5 可知 HRT=6 小時 在第二段生物濾床之降解率反而較第一段高，而 HRT=4 及 HRT=2 皆以第一段較高。去除效率方面，HRT=6 小時與 4 小時者之 COD 去除效率分別為 58.7%及 47.5%，而 HRT=2 小時之 COD 去除效率 為 34.4%。
0 50 100 150 200 250 300
0 360
Height of Biofilter(cm)
conc.(mg/l)
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
DO(mg/l)
COD sulfate sulfide phenol DO 圖4.2.3.1 反應物隨高度變化之趨勢圖(25℃,HRT=6小時)
0
Height of Biofilter (cm)
conc.(mg/l)
COD sulfate sulfide phenol DO 圖4.2.3.2 反應物隨高度變化之趨勢圖(25℃,HRT=4小時)
0
Height of Biofilter (cm)
conc.(mg/l)
COD sulfate sulfide phenol DO
圖4.2.3.3 反應物隨高度變化之趨勢圖(25℃,HRT=2小時)
0 5 10 15 20 25 30 35
6hrs 4hrs 2hrs
HRT
COD removal percentage (%)
0-36cm 36-72cm 72-108cm 108-144cm 144-180cm
圖4.2.3.4 不同HRT下濾床各區段之COD去除百分比(25℃,第一段)
0 5 10 15 20 25 30 35 40
6hrs 4hrs 2hrs
HRT
COD removal percentage (%)
0-36cm 36-72cm 72-108cm 108-144cm 144-180cm
圖4.2.3.5 不同HRT下濾床各區段之COD去除百分比(25℃,第二段)
4.2.3.2 溫度為30℃下之物種去除效果
去除效率方面，由圖 4.2.3.6、圖 4.2.3.7 及圖 4.2.3.8 得之，HRT=6 小時與 4 小時者之 COD 去除效率分別為 85.6%及 69%，而 HRT=2 小時之 COD 去除效率為 26.4%。在水中溶氧方面，濾床仍是有部 分為低溶氧區域，而水中溶氧之再次提升，則有助於 COD 降解率。
其中值得一提的是，在 HRT=6 小時下，酚類之降解率為 97.1%，
而水中剩下之 COD 則為硫化物所提供。而 HRT=4 小時下，酚類 之降解率為 82%。以濾床各區段分解 COD 效率來看，由圖 4.2.3.9 及圖 4.2.3.10 可發現在較長之停留時間下，可有較佳之處理效果。
0 50 100 150 200 250 300 350
0 360
Height of Biofilter(cm)
conc.(mg/l)
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
DO(mg/l)
COD sulfate sulfide phenol DO 圖4.2.3.6 反應物隨高度變化之趨勢圖(30℃,HRT=6小時)
0
0 Height of Biofilter (cm) 360
conc.(mg/l)
COD sulfate sulfide phenol DO 圖4.2.3.7 反應物隨高度變化之趨勢圖(30℃,HRT=4小時)
0
Height of Biofilter (cm)
conc.(mg/l)
COD sulfate sulfide phenol DO 圖4.2.3.8 反應物隨高度變化之趨勢圖(30℃,HRT=2小時)
0 10 20 30 40 50 60 70
6hrs 4hrs 2hrs
HRT
COD removal percentage (%)
0-36cm 36-72cm 72-108cm 108-144cm 144-180cm 圖4.2.3.9 不同HRT下濾床各區段之COD去除百分比
(30℃,第一段)
0 5 10 15 20 25 30
6hrs 4hrs 2hrs
HRT
COD removal percentage (%)
0-36cm 36-72cm 72-108cm 108-144cm 144-180cm
圖4.2.3.10 不同HRT下濾床各區段之COD去除百分比
(30℃,第二段) 0.9%(phenol 400mg/l)，1.74%( phenol 400mg/l)。區段分解圖內並未 考慮此點。
Height of Biofilter (cm)
conc.(mg/l)
COD sulfate sulfide phenol DO
圖4.2.3.11反應物隨高度變化之趨勢圖 (25℃,HRT=6小時,phenol=200mg/l)
0
Height of Biofilter (cm)
conc.(mg/l)
COD sulfate sulfide phenol DO
圖4.2.3.12反應物隨高度變化之趨勢圖 (25℃,HRT=6小時,phenol=400mg/l)
0
400mg/l 200mg/l 100mg/l
phenol conc
COD removal percentage(%)
0-36cm 36-72cm 72-108cm 108-144cm 144-180cm
圖4.2.3.13 不同濃度下濾床各區段之COD去除百分比 (25℃,第一段)
0 5 10 15 20 25 30 35 40
400mg/l 200mg/l 100mg/l
phenol conc.
COD removal percentage(%)
0-36cm 36-72cm 72-108cm 108-144cm 144-180cm 圖4.2.3.14 不同濃度下濾床各區段之COD去除百分比
(25℃,第二段)
4.2.4 分結論
由上述之實驗結果得之，生物濾床中溶氧的確為主要限制因 子，而溫度之提升也因溶氧之限制而抑制了生物活性增加之展 現。由許多文獻得之生物處理之最佳酸鹼度為 6~8 左右，由實驗 結果可得之此合成廢水以生物濾床處理所得之最高效率為 pH8。
水力停留時間亦為一影響去除效率之主要因素，由於生物膜是以 基質擴散至生物膜內部而進行降解，而影響擴散作用因子之一即 為時間。故在 HRT=2 之下，因為接觸時間不足，導致去除率偏低。
而 HRT 在 4 及 6 時，因為接觸時間拉長，去除率可達較高之結果。
然而，此生物濾床對本廢水之最高去除率達 86%，仍未能達到當 初預期之效率，其最大因素應在於硫化物之存在。由於水中之 COD 為 phenol 及硫化物所構成，而在最高去除率處，phenol 之去除效 率為 97%，但硫化物之去除率並不明顯。硫化物在本濾床去除率 方面並無明顯趨勢。在濾床高度方面，其具較高降解率之區域大 多在於進水端處至濾床中段。此原因為該處溶氧高且有機負荷 大。依照 Monod equation，基質濃度提升可使得微生物比生長率 提升至一定值。故基質濃度高處之生物活性較大，生物膜較厚，
基質被分解之量亦多。此即為該處之降解率最高之原因。