第四章 結果與討論
第四節 不同前處理之 WAS 能源化之產能比較
一、黎明廠 WAS 先經不同前處理，先後植入兩種菌種之產氣批次試驗 由前節試驗中證實，黎明污水處理廠之 WAS 能源化效果優於福田水資 源中心之 WAS，且將反應進行至甲烷化階段，方可回收足夠的能源，因此 WAS 的能源化作用必需將反應進行至甲烷化階段；本次試驗取自黎明污水 處理廠之 WAS，先進行各種不同的前處理進行試驗，包括酸化、鹼化、加 熱、冷凍與過氧化氫等，再先後植入醱酵產氫與產甲烷菌進行產氣批次試 驗，以瞭解何種前處理方式會有最高的再生能源產出。
試驗結果如圖 9 所示，未加入 WAS 的對照組前 72 小時會有大量產氣，
氣體組成為氫氣與二氧化碳，共可產生 13.4 ml（7.7 ml-H2）的氣體；其 餘以 WAS 為基質的組別，前 72 小時累積產氣量均小於未加入 WAS 的控制 組，其中以加鹼處理有最高的氣體產量達 10.5 ml（4.0 ml-H2）；其次為 加酸、冷凍與過氧化氫處理，分別有 8.4～8.7 ml（3.0～3.2 ml-H2）的 累積氣體量；最差的為原始未處理與加酸處理組別，累積氣體量均為 6.3ml
（2.3、2.4 ml-H2）。當反應進行至 72 小時後，未加入 WAS 對照組停止產 氣，經過加熱與冷凍處理後之組別，遲滯約 2 天（反應開始後 7 天）後會 開始產氣；而過氧化氫處理之組別大約在遲滯 3 天（反應開始後 8 天）後，
逐漸開始大量產氣；加酸處理組別則約遲滯 7 天（反應開始後 12 天）後 有微量的氣體產生；加鹼處理組別則與未加入 WAS 的對照組一樣，再也無 產氣的發生。
反應過程中過氧化氫處理組別有最高累積產氣量達 65.2 ml，共可回 收氫氣 3.2ml 與甲烷 25.4ml，總反應可產生 229.7 cal（18.8 cal/g-CODin）
的能源；其次為加熱與冷凍處理，加熱處理組別累積可產生氫氣 2.4ml 與 甲烷 22.5 ml，共可產生 202.0 cal（16.5 cal/g-CODin）的能源；冷凍 處理累積可得氫氣 3.0 ml 與甲烷 22.2 ml，201.3 cal（16.5 cal/g-CODin）
能源；更次之的為加酸處理組別，由於其甲烷化階段只有微量產氣，因此 共有氫氣 3.2 ml 與甲烷 2.0 ml，可回收能源 26.2 cal（2.1 cal/g-CODin）；
加鹼處理組別後段無產氣，所以只有前段的氫氣 4.0 ml，回收能源 11.1 cal
（0.9 cal/g-CODin）產能均比；而原始未處理 WAS 部分則有氫氣 2.3ml 與甲烷 19.7 ml，可回收能源 192.6 cal（15.8 cal/g-CODin）。
加熱、冷凍與過氧化氫處理的 WAS 組別可產出的能源均比原始未處理
處理組別共有氫氣 4.7 ml 與甲烷 19.9 ml 產生，共可產生能源 196.1 cal
（17.5 cal/g-CODin）；但仍以過氧化氫處理 WAS 的組別有最高的能源化 效果，共可產出氫氣 4.2 ml 與甲烷 33.3 ml，可回收能源達 310.5 cal（27.6 cal/g-CODin）；其次為冷凍與加熱處理組別，冷凍處理可產出氫氣 4.4ml 與甲烷 30.1 ml，可回收 281.3cal（25.1 cal/g-CODin）能源；加熱處理 部分則可產生氫氣 3.9 ml 與甲烷 28.9 ml，可回收 272.1cal（24.3 cal /g-CODin）能源；最差的為曝氣處理組別，可產生氫氣 4.4 ml 與甲烷 16.3 ml，可回收能源 161.2 cal（14.4 cal/g-CODin）。
可看出過氧化氫、冷凍與加熱處理等前處理，均可有效提高能源化的
表 4-17 經不同前處理方式之黎明廠 WAS 批次試驗之產氣及氣體組成分析（產氫期 0～72 小時）
表 4-19 經不同前處理方式之黎明廠 WAS 之批次試驗初、中、後期水質監測表
試驗組別 反應初期 反應中期 反應後期 COD 去除率（％）
5.25 6.11 6.42
663 581 510
對照組
pH 值變化 SS 變化（mg/L）
COD 變化（mg/L） 829 350 166
79.9
5.25 6.71 6.44
9026 7736 5993
原始未處理
pH 值變化 SS 變化（mg/L）
COD 變化（mg/L） 12200 9736 7236
40.6
5.25 6.63 6.74
9026 8083 6103
加熱處理
pH 值變化 SS 變化（mg/L）
COD 變化（mg/L） 12200 9985 7775
36.2
5.25 5.85 6.36
9026 7340 5736
加酸處理
pH 值變化 SS 變化（mg/L）
COD 變化（mg/L） 12200 10400 7532
38.2
5.25 5.44 5.71
9026 8873 7086
加鹼處理
pH 值變化 SS 變化（mg/L）
COD 變化（mg/L） 12200 9047 8093
33.6
5.25 6.74 6.41
9026 7033 4873
冷凍處理
pH 值變化 SS 變化（mg/L）
COD 變化（mg/L） 12200 9724 7071
42.0
5.25 6.03 6.57
9026 7344 5383
過氧化氫處理 pH 值變化 SS 變化（mg/L）
COD 變化（mg/L） 12200 9985 5986
50.9
表 4-20 經不同前處理方式之黎明廠 WAS 產氣批次再驗證批次試驗的氣體組成分析（產氫期 0～72 小時）
表 4-22 黎明污水處理廠 WAS 不同前處理方式批次再試驗之初、中、後期水質監測表
試驗組別 反應初期 反應中期 反應後期 COD 去除率（％）
5.25 6.11 6.42
548 581 510
對照組
pH 值變化
SS 變化（mg/L）
COD 變化（mg/L） 829 350 166
79.9
5.25 6.71 6.44
6439 5043 3993
原始未處理
pH 值變化
SS 變化（mg/L）
COD 變化（mg/L） 11200 8357 6348
43.3
5.25 6.63 6.74
6439 5332 4129
曝氣處理
pH 值變化
SS 變化（mg/L）
COD 變化（mg/L） 11200 8051 5943
46.9
5.25 5.85 6.36
6439 5240 4036
加熱處理
pH 值變化
SS 變化（mg/L）
COD 變化（mg/L） 11200 8454 6825
39.0
5.25 6.11 6.42
6439 4998 3650
冷凍處理
pH 值變化
SS 變化（mg/L）
COD 變化（mg/L） 11200 8173 6186
44.7
5.25 6.74 6.41
6439 5205 3953
過氧化氫處理
pH 值變化
SS 變化（mg/L）
COD 變化（mg/L） 11200 7703 6173
44.9
三、結果與討論
由以上可得，經加熱、冷凍與過氧化氫等前處理後的 WAS 均可有效的 提高能源化的效果，其中以過氧化氫處理的效果最佳，與原始未處理的組 別相比，最高可提高 36.8％的能源產出；而經過曝氣、加鹼與加酸處理的 組別則無法有效提高能源化效果，其能源的產生量均低於原始未處理 WAS 的能源產生量。
本研究決定採用最佳的能源化前處理組別，即將 WAS 經過氧化氫處理 進行後續研究，並進行試驗以瞭解何種過氧化氫加藥量會有最佳的能源化 效果。