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不同環境因子對固定化活性污泥降解 不同環境因子對固定化活性污泥降解 不同環境因子對固定化活性污泥降解 不同環境因子對固定化活性污泥降解 DMSO 之影響探討 之影響探討 之影響探討 之影響探討

在文檔中 中 華 大 學 碩 士 論 文 (頁 37-41)

為了解固定化活性污泥分解DMSO之最適生長條件及最佳分解活性條件,針 對各種不同環境因子進行探討之結果如下。

4.2.1 不同起始不同起始不同起始不同起始 pH 對分解能力之影響對分解能力之影響對分解能力之影響對分解能力之影響

根據 Eckenfelder 的研究指出,一般微生物最適合生存的 pH 值範圍大多在 6.0~8.0 之間,大多數的微生物無法生存在 pH 值低於 4.0 或高於 10.0 時之環境 中,當環境 pH 值小於 4.0 時,過多的氫離子(H+)會導致微生物體內酵素蛋白質 的變性,而僅有少數的硫酸鹽氧化菌類可存活。而當 pH 值大於 10.0 時,效果

與一般消毒劑相同,對微生物之存活亦具有毒性。故一般而言,對微生物存活 之最佳 pH 值範圍應介於 6.5~8.0 之間,而稍微偏鹼性的 pH 值對微生物的生長 較佳[Eckenfelder, 1967]。

對固定化活性汙泥進行不同起始 pH 值的實驗結果如 Fig. 8、9 所示。Fig.8 可看出經過 72 小時的降解,pH 5~pH 8.5 間活性污泥的去除效率分別可達到 92.8%、100%以及 71.7%。而 Fig. 9 中 pH 7.0 的組別更在 48 小時即完成降解 DMSO,除 pH 3.0、pH 10 兩組其餘皆在 56 小時降解完成。且發現在初始 pH 5.0 至 8.5 之間的環境下培養,DMSO 的降解速率最為迅速,反應進行約 56 小時內 DMSO 即可達到 90%以上的去除率。

由於緩衝溶液的不同,pH 3.0、5.0、7.0 和 pH8.5、10.0 在水中溶氧量(DO) 差別極大。pH 3.0、5.0、7.0 等組別因緩衝溶液含有大量的檸檬酸(citric acid,分 子式 C6H8O7,又稱枸櫞酸),除在實驗經 24 小時後即有白色混濁產生,長出懸 浮菌體,溶液中檸檬酸含量越多也越顯混濁,導致 DO 迅速下降,甚至到 0 mg/L。

反之含硼酸(boric acid,分子式 H3BO3)的組別 pH 8.5、pH 10,一直到降解實驗 後期才有些微混濁產生,而因硼酸的存在也使活性汙泥顆粒摸起來變得更為有 彈性。

4.2.2 不同碳源含量對分解能力之影響不同碳源含量對分解能力之影響不同碳源含量對分解能力之影響不同碳源含量對分解能力之影響

根據 Yang, et al.的研究指出,在相同環境條件下比較有添加或是沒有添加 50 mg/L 蔗糖的 DMSO 降解。添加蔗糖的部分,DMSO 的 TOC 由 80~84%上升 至 92~95%。額外添加的蔗糖可作為附加碳源程序而提升微生物對毒性有機物

(DMSO)分解能力,並與所謂的共代謝程序相當類似[Rittmann and McCarty, 2001]。依據其研究成果顯示,在此處理程序中,某些化合物沒有被微生物利用 作為能源來生物分解這些化合物。然而,必要的酵素可以在簡單的可生物分解 化合物中產生,如蔗糖,可以用來使某些具有毒性且不容易被自然生物分解的 化合物(如 DMSO)被完整的生物分解。其研究成果顯示,若無另外添加蔗糖作為 碳源,則 DMSO 無法完全的被生物分解去除(80~84%),在添加後,去除效率增 加至 92~95%。由此可知,額外添加蔗糖(sucrose)可以提供生物降解 DMSO 時進 行共代謝所需之碳源[Yang, et al., 2003]。

對固定化活性汙泥進行不同起始碳源(蔗糖)含量的實驗,較低濃度的結果如 Fig. 10、11、12 所示;Fig. 10 可以看出經過 45 小時的降解,蔗糖(sucrose)濃度 在 0~200 mg/L 間活性污泥的去除效率分別為 73%、100%、76%及 79%,蔗糖濃 度為 300 mg/L 則降解較慢僅有 44%。且發現在蔗糖濃度偏高(空心,細線)如 100 mg/L、200 mg/L 及 300mg/L 的初始降解速度均比 0 mg/L 及 50 mg/L 快,但之後 降解速度即漸趨平緩。反之,活性汙泥在蔗糖初始濃度 0~50 mg/L 之間的環境 下培養,DMSO 的去除雖然一開始較為緩慢,但經約 30 小時啟動期後即開始迅 速降解 DMSO,降解速率遠快於蔗糖濃度偏高的組別,反應進行在 50 小時內 DMSO 即可達到 90%以上的去除率。

經過不斷地重複批次降解 DMSO 後,固定化活性汙泥顆粒降解 DMSO 的速 率大幅提升。Fig. 12 為經過三個月馴養之後,所有組別的固定化活性汙泥顆粒 將 100 mg/L 的 DMSO 降解完成皆僅需 12 小時。觀察重覆批次實驗結果可發現,

固定化活性汙泥顆粒經過反覆的降解 DMSO 之後,除了降解完成所需時間隨著 批次增加而縮短,蔗糖濃度多寡對於活性汙泥顆粒降解 DMSO 之影響也越薄 弱,由 Fig. 12、13 可看出在蔗糖濃度為 0~500 mg/L 之間降解速率時間幾乎相同,

僅 12 小時即可將 DMSO 降解完畢。

另外,較高濃度蔗糖的實驗結果如 Fig. 13 所示,固定化活性污泥顆粒經過 持續的馴養後,蔗糖濃度為 0、50、500 mg/L 的組別皆可在 12 小時內將 100 mg/L DMSO 降解完畢,蔗糖濃度 1000 及 1500 mg/L 的組別也能在 28 及 32 小時降解 完成,所有組別的去除率均可達到 100%,且隨著蔗糖濃度越高,降解時間也較 久。由此可知,蔗糖濃度在超過 1000 mg/L 後對於活性污泥降解 DMSO 是有影 響的。

4.2.3 不同接菌量對分解能力之影響不同接菌量對分解能力之影響不同接菌量對分解能力之影響不同接菌量對分解能力之影響

一般而言,活性污泥降解 DMSO 之速率變快有兩種原因:菌體降解活性增 加或菌量增多。不同接菌量降解 DMSO 之重覆批次結果如 Fig. 14、15、16。

由圖可看出降解速率並未如預想之菌量越多降解速率越快。每批次DMSO 降解完成後皆將固定化顆粒集中,並以滅菌過之模擬廢水洗淨顆粒表面,再重 新分裝各30 g到5個三角錐瓶進行下一批次試驗,故各三角錐瓶中菌體顆粒的狀 態及活性應是平均且一致的,因此降解速率的最大影響因素以菌量多寡為主。

由實驗結果可知降解速率約為30 g、45 g快於15 g、60 g,若僅比較15 g、30 g及 45 g三組之降解速率,則能有菌量越多降解速率也越快現象之呈現。探討接菌量 為60 g時降解速率不高之原因,可能因三角錐瓶中置入300 mL模擬廢水及60g菌

體顆粒,僅以120 rpm震盪培養,因空間狹小造成混合不均勻且阻礙質傳,造成 降解速率變慢的主因。反之,若具備足夠的空間及良好的環境條件,則降解速 率將隨著接菌量越多而提高。

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