厭氧與兼氧微生物薄膜系統生物膠凝功能測試

為證實微生物具備生物膠凝作用達到防止薄膜結垢之功能，將圖 3-1 之厭氧與兼氧微生物薄膜系統之組裝單元進行改裝，於原有兼氧槽中 加裝一個簡單之沈澱槽，為維持穩定之結垢潛能，增設一組CaCl₂加 藥系統，添加Ca⁺²於兼氧槽中。並於兼氧槽中添加厭氧顆粒化污泥（如 圖 4-6所示），厭氧與兼氧微生物薄膜系統生物膠凝試驗組裝單元如 圖 3-2所示，連續操作時，兼氧槽中植入之厭氧顆粒化污泥（如圖 4-6

（右）），透過簡易沈澱槽使顆粒化污泥能長時間滯留於兼氧槽中進 行生物膠凝作用，此生物膠凝作用以測定顆粒化污泥之無機灰份比來 表示。厭氧與兼氧微生物薄膜系統生物防垢試驗進流之COD控制在 12,000 mg/L，Ca⁺²之添加濃度則控制在200 mg/L。

取未添加Ca⁺²之前薄膜出流水200 mL，加入CaCl₂配製成含鈣濃度為 200 mg /L之溶液，使Ca⁺²與CO₃^-2形成CaCO₃顆粒(CaCO₃-particle)；另 取兼氧槽中之SS混合液為生物顆粒(bio-particle)，以0.1N之NaOH與 HCl調整兩者之pH值，在不同pH值下測定溶液中顆粒之界達電位

（zeta potential, ZP），其結果如圖 4-7所示，溶液之pH值介於6～10 之間時，CaCO₃-particle)為正值，表示CaCO_3(s)顆粒帶正電荷，而 bio-particle呈現負值，表示微生物顆粒表面帶負電荷，而兩種顆粒之

ZP值均隨pH值之增加而降低，表示CaCO3(s)顆粒表面所帶之正電荷隨 pH上升，顆粒表面所帶之正電荷減少，相反的，微生物顆粒表面帶 負電荷隨pH上升，顆粒表面所帶之負電荷增加。由圖 4-4（b）顯示 兼氧槽之pH因曝氣之氣提作用，兼氧槽之pH上升至8.6~8.9之間，因 此水中之鈣離子會形成碳酸鈣顆粒，由圖 4-7可知碳酸鈣顆粒帶正電 荷，而微生物膠羽帶負電荷，因此微生物可藉電荷中和作用，將碳酸 鈣顆粒捕捉進生物膠羽中。

厭氧顆粒化污泥於兼氧槽中長期操作後如圖 4-6（b）所示；圖 4-8 為添加於兼氧槽中之顆粒微生物，在不同操作時間下，其無機灰份比 之變化情形，厭氧顆粒化污泥於10/13/03加入兼氧槽中，其初始無機 灰份比值為17％，在兼氧槽中經過29天操作至11/11/03時，兼氧槽中 顆粒污泥之無機灰份比值增高為40％，操作時間延長至11/20/03共38 天後，顆粒污泥之無機灰份比值更增為57％，此結果證實，兼氧槽中 之碳酸鈣顆粒能藉生物膠凝作用被微生物膠羽捕捉。

圖 4-6 曝氣槽中之顆粒化污泥（a）原始厭氧顆粒化污泥（b）曝氣 38 天後之顆粒化污泥

圖 4-7 碳酸鈣顆粒與微生物顆粒在不同 pH 值下界達電位之變化 R² = 0.99

R² = 0.93

-30 -20 -10 0 10 20 30

4 6 8 10 12

pH

● bio-particle

■ CaCO₃-particle

ZP (mV)

10/13/03

10/20/03 11/3/03

11/11/03

11/20/03

0 20 40 60 80 100

10/6/03 10/16/03 10/26/03 11/5/03 11/15/03 11/25/03

Date

As h /S S ra ti o ( % )

seeding date

操作日期

無機灰份含量 (%)

圖 4-8 兼氧槽中顆粒污泥於不同操作時間下無機灰份含量之變化