不同起始醱酵產氫 pH 之醱酵產氫試驗

根據葉明泰（2006）的研究中發現，醱酵產氫菌在 pH5.0-5.5 有最佳的 生長環境，因此預估起始 pH 5.0、5.25、5.5 會有極佳的產氫率。此試驗四 將模擬連續流兩段式反應槽分離培養的情形，以本研究一、二、三實驗結果 取得最佳水解條件後作為本試驗基礎，水解最佳條件分別為Bacillus subtilis (C)菌，pH 為 7.5、COD 濃度為 20,000mg/L，最佳反應天數為五天，在水解 反應最佳反應天數後加入醱酵產氫菌，再調整為不同pH 值，進行醱酵產 H2

試驗。

一、不同起始醱酵產氫 pH 之批次產氫效率之影響

由圖 4-7 可看出 pH 5.25 組在加入醱酵產氫菌後反應第六天停止反應，

其產氫效果最佳，有33.1mL 的累積產氫量々其次為 pH 5.5 組，在反應後第 5 天停止產氣反應，有 29.0mL 累積產氫量々最差為 pH 7.5 組，產氣在反應

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調整起始pH 為 4.5、5.0、5.25、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5 共八組，封瓶後灌 入氮氣使其厭氧。圖4-8 及表 4-5 可以看出，當封瓶後馬上使其厭氧，能使

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78 5000-5600 mg/L，反應過後的懸浮固體介於 4400-3400mg/L。在 pH 5.25 時

0

Volatile acid (mg/L)

水解反應 ^{醱酵產氫反應}

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有最佳的去除率為30.2%，其次為 pH 5.5，去除率為 28.4%々最差的是起始 pH7.5，去除率為 21.0%。各組總固體及懸浮固體減少量都隨產氫效率增加 而增加。

表4-7 不同起始醱酵產氫 pH 的批次試驗之總固體物、懸浮固體的變化情形

組別

TS 總固體物(mg/l) SS 懸浮固體(mg/l) 前期 中期 後期 去除

率(%)

前期 中期 後期 去除率 (%) 第0 天 第 5 天 第 13 天 第 0 天 第 5 天 第 13 天

4.50 8920 7480 7230 18.9 5140 4070 4020 21.8 5.00 9010 7560 6720 25.4 5480 4440 3990 27.2 5.25 8760 7270 6270 28.4 5030 3990 3510 30.2 5.50 8710 7220 6440 26.1 5290 4280 3790 28.4 6.00 9130 7570 7190 21.2 5380 4270 3960 26.4 6.50 8870 7410 7050 20.5 5070 4030 3780 25.4 7.00 8630 7120 6980 19.1 5570 4480 4310 22.6 7.50 9320 7710 7690 17.5 5190 4210 4100 21.0

三、產氫效率 pH 值校正迴歸

本研究為探討醱酵產氫反應 pH 值對每克進流 COD 產氫率之影響，遂以 計算 pH 值之迴歸係數θpH,每克進流 COD 產氫率值表示，若θpH,每克進流 COD 產氫率值越 接近 1，表示該試驗受反應 pH 值的影響越小，θpH 每克進流 COD 產氫率值距 1 越遠，

表示該試驗受 pH 值的影響越大。由試驗結果得知，以 pH 5.25 的組別每克 進流基質產氫為最佳，故以 pH 5.25 為基礎 pH。

Y pH〆在任何操作pH 值下之每克進流 COD 產氫率（mmol-H2/g-CODin）。

Y5.25〆在pH=5.25 組別時之每克進流 COD 產氫率（mmol-H2/g-CODin）。

θpH^{，每克進流}COD^產氫率〆不同pH 值下，每克進流 COD 產氫率之校正係數。

(1)當 pH≧5.25

以(YpH/Y5.25)=θpH ^每克進流COD^產氫率(pH-5.25)來作迴歸，兩邊取對數可得

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lnYpH–lnY5.25=（pH–5.25）lnθpH^{，每克進流}COD^產氫率

（2）當 pH＜5.25

以（YpH/Y5.25）=θpH, ^每克進流COD^產氫率（5.25-pH）

來作迴歸，兩邊取對數可得 lnYpH–lnY5.25=（5.25–pH）lnθpH^{，每克進流}COD^產氫率

各反應pH 值相對於 pH 5.25 之 θpH, ^每克進流COD^產氫率如表4-8 列，並求出 θpH ^每克

進流COD^產氫率之總pH 值校正係數，可求得 pH 值迴歸係數為 0.312，迴歸式如式

（15） 所示〆

YpH,^每克進流COD^產氫率 =Y5.25, ^每克進流COD^產氫率×0.312^{│pH-5.25│} （式 15）

表4-8 後段不同操作起始 pH 值下，反應瓶中 YpH與pH 校正係數 θ pH 4.5 5.0 5.25 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 pH 迴歸係數 θ YpH 0.34 0.58 0.83 0.75 0.41 0.32 0.19 0.11 0.312

若 θpH, ^每克進流COD^產氫率值越接近 1，表示該試驗受反應 pH 值的影響越小，

θpH,^每克進流COD^產氫率值距 1 越遠，表示該試驗受 pH 值的影響越大。再者，由黃 倩毓（2008）油菜籽粕試驗結果得知，油菜籽粕 pH 值迴歸係數為 0.198々 謝孟宏（2010）稻殼試驗結果得知，稻殼 pH 值迴歸係數為 0.319。顯示蔗 渣在後段醱酵產氫過程受pH 影響較小於油菜籽粕，約與稻殼相當。

由圖 4-10 研究結果顯示，後段不同起始醱酵產氫 pH 反應過程中的 pH 與每日產氫量結果得知，當pH 值為 6.0-7.5 時，產氣量明顯偏低，因醱酵產 氫菌在pH 較高時，產氫反應就受到了明顯的抑制。在本研究結果得知醱酵 產氫菌Clostridium 以 pH 5.25 為最佳產氫效果，隨著偏離 pH 5.25 越遠，產 氫效果逐漸變差。綜合上述研究結果，我們可以得知甘蔗渣在後段不同起始 醱酵產氫 pH 試驗中，以起始 pH 5.25 有最佳的產氫效率為 0.83 mmole H2/g-CODin，所以後續連續流試驗中厭氧醱酵產氫完全攪拌式反應槽（CSTR）

81 的水解菌液，所以其的 SCOD 起始值為 13,000mg/L，比蔗渣基質加入經過 離心方式清洗的水解菌液的6350mg/L 來得高々但以增加率而言，A 組與 B