厭氧與兼氧微生物薄膜系統功能長期穩定性測試

將取自實廠UASB顆粒化厭氧污泥（處理食品廢水），經果汁機分別 植入圖 3-1之厭氧槽、兼氧槽與薄膜槽中，並以葡萄糖為基質，進行 長達6個月之生物穩定性實驗，於實驗期間採集厭氧槽進流水、厭氧 槽出流水與薄膜出流水（membrane effluent）進行COD分析（厭氧槽 進、出流水以5A濾紙過濾），厭氧與兼氧微生物薄膜系統穩定性實 驗結果如圖 4-3所示，橫座標為操作時間，主縱座標為厭氧進流水之 COD濃度，次縱座標為厭氧出流水與薄膜出流水之COD濃度，如圖 4-3所示，厭氧槽進流水COD濃度介於12,000～18,000 mg/L 之間，厭 氧槽出流水COD濃度介於1,000～2,100 mg/L之間，薄膜出流水之COD 濃度則介於50～70 mg/L之間，實驗結果顯示，在長達180天之連續操 作中，薄膜出流水能穩定維持COD在70 mg/L以下，顯示厭氧與兼氧 薄膜生物處理系統運轉功能穩定。

0

6/28/03 8/7/03 9/16/03 10/26/03 12/5/03 1/14/04

Date

Anaerobic influent CODs (mg/L

0

Anaerobic and membrnae effluen CODs (mg/L) anaerobic influent anaerobic effluent membrane effluent

操作日期

厭氧與薄膜出流水COD （mg/L)

厭氧進流水COD (mg/L)

●厭氧進流水 ○厭氧出流水 ^■薄膜出流水

圖 4-3 厭氧與兼氧微生物薄膜系統各單元COD隨操作時間之變化

為確認微生物在厭氧槽與兼氧槽所處之環境條件，針對厭氧槽出流水 區之pH與ORP，兼氧槽槽中之pH、DO與ORP進行例行性監測，其結 果如圖 4-4所示，由圖 4-4(a)顯示厭氧槽之pH穩定維持在7.3～7.6之 間，ORP則維持在-220 ～ -320 mV之間，雖然ORP值略有變動，但 仍屬絕對厭氧環境；兼氧氣槽中DO控制在2～4mg/L之間，應可滿足 兼氧微生物代謝所需，兼氧槽中首先必須注意pH值的變化，因厭氣 槽出流水中含有1,500～2,000 mg/L as NaHCO3之碳酸氫鹼度，在兼氧 槽曝氣過程所產生氣提作用，將過量溶存於水中之CO2氣提出去，而 使水中之pH值升高，由圖 4-4(b)顯示兼氧槽之pH由厭氧出流水介於 7.3～7.6之間上升至8.6～8.9之間，約提昇1-1.5個單位。兼氧槽中ORP 之變化非常大，雖然兼氧槽水中DO達2～4mg/L，但ORP值仍介於-10

～-120 mV之間，顯示兼氧槽中仍有旺盛之還原反應在進行。

經連續操作兩個月後之污泥，重新測定微生物在環境轉化下之活性變 化情形；為證實厭氧槽中之污泥，在好氧環境下仍具備好氧代謝功 能，從厭氧槽頂部取出5.5克之污泥，置入1 L之血清瓶中，並加入適 量基質後持續曝氣，並測定初始與不同時間下之殘餘COD（以5A濾 紙過濾），稱為喜氣分解試驗；為證實兼氧槽中之微生物仍具備厭氧 甲烷化之功能，從兼氧槽中取出8.3克之污泥置入血清瓶中，並加入 適量醋酸基質後，密封並以磁石攪拌，以鳥型瓶加入1 N之NaOH收集

甲烷氣體量，稱為厭氣甲烷試驗，實驗結果如圖 4-5所示，厭氧槽污 泥之喜氣分解試驗初始（零小時）COD濃度為3,374 mg/L，曝氣反應 26小時後，COD降解至1,693 mg/L，曝氣46小時後，殘餘COD降至995 mg/L；兼氧污泥厭氣甲烷試驗初始COD為2,260 mg/L，反應22小時之 產氣量為212 mL，反應63小時試驗終止，產氣量為670 mL，換算成 甲烷菌代謝之COD分解量為1,900 mg/L，此實驗結果顯示，厭氧與兼 氧微生物薄膜系統中之微生物，經兩個月操作反覆變換環境條件下，

微生物仍具氧化與還原有機物之功能，厭氧槽污泥在好氧環境中微生 物之活性為0.23 g CODrem/gSS-day，兼氧槽中污泥在厭氧環境下，其 甲烷化之活性為0.09 g CODrem/gSS-day。

圖 4-4 厭氧與兼氧微生物薄膜系統 pH/ORP/DO 隨操作時間之變化

0

初始COD: 2260 mg/L

圖 4-5 厭氧槽與兼氧槽污泥環境轉換後對 COD 殘餘與甲烷產量之變化