第四章 結果與討論
第五節 不同濃度過氧化氫處理後之產能比較
一、經不同濃度過氧化氫處理後之黎明廠 WAS，先後植入兩種菌種的產能 批次試驗
由上節的試驗中得知，利用過氧化氫作前處理的組別會有最佳的產能 效率，仍不知過氧化氫加藥量對能源化反應有何影響，因此本次試驗目的 為探討以何過氧化氫加藥量，會有最佳的產能效率。
試驗結果如圖 4-11 所示，產氫時期以控制組（未加入 WAS）的產氫量 最高，可達 7.4ml-H2；其次為未加入 H2O2處理之 WAS 組可產生 6.7 ml-H2； 而加入 0.18 g-H2O2/L 處理之 WAS 組可產生 5.3 ml-H2；再其次為 0.35、0.7 g-H2O2/L 組可產生 2.3、2.4 ml-H2，最低的為加入 1.0、1.7 g-H2O2/L 組 0.9～1.1 ml-H2，可發現產氣量隨著加藥量的提升而減少的趨勢。
後期的甲烷化反應中發現，則以加入 0.7 g-H2O2/L 的組別有最佳的累 積產氣，可達 32.7 ml-CH4；而加入 0.35、1.0 g-H2O2/L 的組別，可產生 26.2 ml-CH4、27.2 ml-CH4，此時加入 0.35～1.0 g-H2O2/L 組別的累積產 氣量，已經加入超越了未加入 H2O2組，加入 0.18 g-H2O2/L 組的產氣量（此 二組前期產氣量最高），顯示過氧化氫加藥量的確有助於 WAS 的裂解，以 利後段甲烷化產能反應；而 0.18 g-H2O2/L 組的產氣曲線與未加入 H2O2的組 別相當類似，顯示出加入微量的過氧化氫，並無法達到 WAS 裂解的效果，
因此總產氣（能）量均不如加入 0.35～1.0 g-H2O2/L 進行前處理的產能效 果。
總反應而言，以加入 0.7 g-H2O2/L 組別有最高的能源化效果，可獲得 氫氣 2.4 ml 與甲烷 32.7 ml，可產生 311cal（23.5 cal/g-CODin）的能 量，其次為加入 1.0 g-H2O2/L 組，可產生氫氣 0.6 ml 與甲烷 27.2 ml，共 可產生 252.7cal（19.1 cal/g-CODin）的能量，與加入 0.35 g- H2O2/L 組 相似，可產生 251.2 cal 能量，更其次為加入 0.18 g-H2O2/L 組，可產生 239.0 cal 能量，均高於原始未加入過氧化氫的組別，可回收能量 200.9 cal，但加入 1.7 g-H2O2/L 與 2.4 g-H2O2/L 的組別則因為延遲時間太長，
分別只有 151.1 cal 與 79.2 cal 的能量產出，低於原始未加入過氧化氫 的組別，顯示加入大量的過氧化氫進行前處理，不僅無法提升產能效率，
更會抑制微生物的生長，導致整體的能源化效果不彰。
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 5 10 15 20 25 30
反應時間(Day)
累積產氣量(ml)
未加入WAS對照組
WAS+過氧化氫0.0g/L
WAS+過氧化氫 0.17g/L
WAS+過氧化氫0.3g/L
WAS+過氧化氫0.7g/L
WAS+過氧化氫1.0g/L
WAS+過氧化氫1.7g/L
WAS+過氧化氫2.4g/L
圖 4-11 經不同濃度過氧化氫處理後之黎明廠 WAS 的批次試驗累積產氣圖
（植種：醱酵產氫菌與甲烷菌）
表 4-23 經不同濃度過氧化氫處理後之黎明廠 WAS 的批次試驗之氣體組成分析（產氫期 0～72hrs）
試驗組別
二氧化碳含率
（％）
氫氣含率（％） 累積最高產氣量 (0～72hrs)(ml)
累積最高產氫氣 量(0～72hrs)(ml)
累積產能量(0～
72hrs)(cal)
ORP 對照組
43.6 56.4 13.2 7.4 20.5 -105
WAS＋0.0g-H2O2/L
63.2 31.5 20.5 6.7 18.5 -119
WAS＋0.18g-H2O2/L
62.5 37.5 14.2 5.3 14.7 -96
WAS＋0.35g-H2O2/L
63.5 36.5 6.4 2.3 6.4 -91
WAS＋0.7g-H2O2/L
61.6 38.4 6.4 2.4 6.6 -87
WAS＋1.0g-H2O2/L
64.3 35.7 1.8 0.6 1.6 -85
WAS＋1.7g-H2O2/L
62.1 37.9 3.3 1.3 3.6 -69
WAS＋2.4g-H2O2/L
64.4 35.6 2.5 0.9 2.5 -70
註：本試驗之各組 CH4含率均為 0％
表 4-24 經不同濃度過氧化氫處理後之黎明廠 WAS 的批次試驗之氣體組成分析（甲烷期 4～28 天）
57.8 42.2 43.7 18.4 200.9 15.2 36.4
WAS＋0.18g-H2O2/L
57.0 43.0 55 23.6 239.0 18.1 45.2
WAS＋0.35g-H2O2/L
58.9 41.1 63.7 26.2 251.2 19.0 43.7
WAS＋0.7g-H2O2/L
57.4 42.6 76.9 32.7 311.0 23.5 55.8
WAS＋1.0g-H2O2/L
57.6 42.4 64.2 27.2 252.7 19.1 46.7
WAS＋1.7g-H2O2/L
56.9 43.1 37.3 16.0 151.1 11.4 27.0
WAS＋2.4g-H2O2/L
58.3 41.7 19.8 8.3 79.2 6.0 16.2
註：本試驗之各組 H2含率均為 0％
表 4-25 經不同濃度過氧化氫處理後之黎明廠 WAS 的批次試驗之初、中、後期水質監測表
試驗組別 反應初期（0hr） 反應中期（60hrs） 反應後期（120hrs） COD 去除率（％）
pH 值變化 5.25 5.93 6.27
SS 變化（mg/L） 540 581 521
對照組
COD 變化（mg/L） 911 328 133
85.4
pH 值變化 5.25 6.53 6.87
SS 變化（mg/L） 6926 5335 4042
WAS＋
0.0ml-H2O2/L
COD 變化（mg/L） 13200 10010 7690
41.7
pH 值變化 5.25 6.41 6.77
SS 變化（mg/L） 6926 5032 4122
WAS＋
0.18g-H2O2/L
COD 變化（mg/L） 13200 9973 7920
40.0
pH 值變化 5.25 5.89 6.81
SS 變化（mg/L） 6926 5307 3980
WAS＋
0.35g-H2O2/L
COD 變化（mg/L） 13200 11390 7458
43.5
pH 值變化 5.25 6.31 6.79
SS 變化（mg/L） 6926 5129 4447
WAS＋
0.7g-H2O2/L
COD 變化（mg/L） 13200 10238 7640
42.1
pH 值變化 5.25 6.29 7.03
SS 變化（mg/L） 6926 5290 4960
WAS＋
1.0g-H2O2/L
COD 變化（mg/L） 13200 10379 7793
40.9
pH 值變化 5.25 6.29 6.87
SS 變化（mg/L） 6926 5936 4408
WAS＋
1.7g-H2O2/L
COD 變化（mg/L） 13200 9730 7650
42.1
pH 值變化 5.25 6.54 7.20
SS 變化（mg/L） 6926 6048 4893
WAS＋
2.4g-H2O2/L
COD 變化（mg/L） 13200 10984 8304
37.1
二、結果與討論
因此推論，加入微量（0.18 g-H2O2/L）的 H2O2，對整體反應而言，由 於無法有效的提高 ORP 值（ORP=-96 mV），對整體醱酵反應並無太大影響，
其表現會與未加入過氧化氫的情形類似；加入越多量的 H2O2（1.7～2.5 g-H2O2/L），會造成較高的 ORP，會抑制甲烷化反應，使得遲滯時間增長，
以加入 2.5 g-H2O2/L 的組別為例，其遲滯時間相當的長，反應時間必需拉 長至 21 天後，才開始有甲烷氣逐漸累積的現象，加入適量的過氧化氫 0.35
～1.0g-H2O2/L 則有助於能源化效果，可有效提高能源回收，其中以加入 0.75g-H2O2/L 有最佳的能源化效果，較原始未加入過氧化氫之 WAS 組約可 提高 35％的能源產出。
第二部分 二相式連續流反應槽試驗
本研究在完成第一部份的批次試驗後，得知以黎明污水處理廠之 WAS 進行能源回收效率較佳，且以先經前段醱酵產氫菌的水解、醱酸處理有助 於後段甲烷化反應的產能，各種前處理方法中，又以每升 WAS 加入 0.7g-H2O2
會有最佳產能效果，故設計二相式完全攪拌式連續流反應槽（二相式 CSTR），以每升 WAS 中加入 0.7g-H2O2為進流基質，前段為醱酵產氫槽，pH 值控制為 5.25（pH 值維持在此之目的，為抑制甲烷菌及其他耗氫菌，如 硫酸鹽還原菌之反應），水力停留時間為 8～24 小時；再者，以前段反應 槽之出流水為後段甲烷化槽之進流水，pH 值控制為 7.0，水力停留時間為 8～16 天，本研究即以此二相式完全攪拌式反應槽進行不同水力停留時間 之變換，以求取最佳的 WAS 能源化效應。