第四章 結果與討論 結果與討論 結果與討論 結果與討論
第五節 固定 固定 固定與未固定化 固定 與未固定化 與未固定化 與未固定化產氫比較試驗 產氫比較試驗 產氫比較試驗 產氫比較試驗
根據葉明泰（2006）研究指出，以氣密式CSTR反應系統並以活性碳棉作為 固定化擔體，產氫率為5,034 ml/L‧day，比無固定化擔體之氣密式CSTR反應系 統佳(2,246 ml/L‧day)，顯示以活性碳棉作固定化介質可快速的累積高濃度之菌 體量，因此本研究以此活性碳棉作為共培養ASBR反應槽及分離式反應槽SBR+
CSTR的固定化介質。故本試驗是以厭氧反應槽(Anaerobic Sequencing Batch Reactor，ASBR)及好氧反應槽( Sequencing Batch Reactor，SBR)，分為有及未填 充活性碳棉的固定化及未固定化反應槽進行比較試驗。
(一) 固定及未固定化以不同(A)SBR 組合系統比較試驗
本試驗分別為以：共培養 ASBR 反應槽及分離式反應槽 SBR+CSTR，進行固 定化及未固定化之比較試驗。由圖 4-8 及表 4-20 可以得知，當總循序時間為 12hr 時，在共培養 ASBR 反應槽方面，以固定化共培養 ASBR 反應槽，有較佳的每天 產氫率為 65.9 mmole-H2 /day 及單位體積每天產氫率為 13.2 mmole-H2 /L．day；
較差為未固定化共培養 ASBR 反應槽，每天產氫率為 51.3 mmole-H2 /day 及單位 體積每天產氫率為 10.3 mmole-H2 /L．day。而在分離式反應槽 SBR+CSTR 方面，
以固定化分離式反應槽 SBR +CSTR 循序時間+HRT 為 12+24hr，有較佳的每天產 氫率為 142 mmole-H2 /day 及單位體積每天產氫率為 23.7 mmole-H2 /L．day；較差 為未固定化分離式反應槽 SBR+CSTR，每天產氫率為 107 mmole-H2 /day 及單位 體積每天產氫率為 17.8 mmole-H2 /L．day。
由上述可知，有添加活性碳棉可有效的蓄積菌體，因此含有固定化介質反應
0 SBR+CSTR 總循序時間+HRT 為 12+24hr，前段 SBR 水解反應槽以固定化分別 有較佳的 COD 及其溶解性 COD 去除率分別為 6.14 及 8.12%；後段 CSTR 醱酵 產氫反應槽 COD 及其溶解性 COD 去除率分別為 7.32 及 10.4%。較差為未固定 化前段 SBR 水解反應槽，其 COD 及其溶解性 COD 去除率，分別為 5.38 及
表 4-21 固定及未固定化共培養及分離式反應槽 SBR+
表 4-21 固定及未固定化共培養及分離式反應槽 SBR+CSTR
而在不同的總循序時間+HRT 如 6+24hr 或 24+24hr 都以固定化反應槽之去除 率較未固定化反應槽之 COD 去除率較佳。由上述可知，不論在共培養 ASBR 反 應槽及分離式(前段：SBR 反應槽；後段：CSTR 醱酵產氫反應槽)，都均以含有 固定化介質的 COD 去除率及溶解性 COD 去除率比未含有固定化介質 COD 去除 率及溶解性 COD 去除率來的較佳，而在前段 SBR 水解反應槽有添加活性碳棉作 為固定化介質其水解效果越好，油菜籽粕經過 SBR 反應槽水解後，其水解過後 的細小分子基質產物更容易被 CSTR 醱酵產氫菌所加以轉化為揮發酸，所以後段 CSTR 有較佳的 COD 去除效率。
2.鹼度
由表 4-22 鹼度變化量情形可以看出，當總循序時間為 12hr 時，以固定化共 培養 ASBR 反應槽有較多的鹼度減少量為 16.6%；而未固定化共培養 ASBR 反應 槽有較少的鹼度減少量為 10.2%。而在分離式反應槽 SBR +CSTR 部份，總循序 時間+HRT 為 12+24hr 以固定化及未固定化反應槽互相比較的結果，固定化反應 槽以前段 SBR 水解反應槽以有較多的鹼度減少量，為 8.91%；後段 CSTR 醱酵產 氫反應槽鹼度減少量為 9.31%。而未固定化反應槽，前段 SBR 水解反應槽之鹼度 減少量為 3.91%；後段 CSTR 醱酵產氫反應槽之鹼度減少量為 5.76%。而在總鹼 度減少量分別為 17.4 及 9.45%。而在不同的總循序時間+HRT 如 6+24hr 或 24+24hr 都以固定化反應槽之鹼度減少量較未固定化反應槽之減少量來得多。
由上述可知，前段 SBR 反應槽出流水的鹼度隨著基質被水解，後段 CSTR 醱酵產氫反應槽有有大量的鹼度消耗的情形，且含有固定化介質能夠有效的作為 水解菌的擔體，其前段 SBR 水解反應槽達到中性適合前段 SBR 水解反應槽水解 菜籽粕固形物最佳中性(pH 7.0)值範圍，加快水解速率；緊接在後段 CSTR 醱酵 產氫反應槽產生較多的揮發酸，而使鹼度消耗較多。而前段 SBR 水解固定化反 應槽較未固定化鹼度減少量來的較佳，而總鹼度消耗量固定化也較未含有固定化 鹼度消耗量來的多。
表 4-22 固定及未固定化共培養反應槽及分離式反應槽 SBR+CSTR 之進出流水鹼
3. 揮發酸
由表 4-22 揮發酸濃度變化情形可明顯看出，當總循序時間為 12hr 時，以固 定化共培養 ASBR 反應槽有較多的揮發酸增加量為 2,960 mg/L；在未固定化共培 養 ASBR 反應槽有較少的揮發酸增加量為 2,720 mg/L。而分離式反應槽 SBR +CSTR 部份以固定化及未固定化的分離式反應槽 SBR+CSTR，當總循序時間 +HRT 為 12+24hr，以固定化前段 SBR 水解反應槽揮發酸增加量為 50 mg/L；後 段 CSTR 醱酵產氫反應槽揮發酸增加量為 3,120 mg/L。未固定化前段 SBR 水解反 應槽的揮發酸增加量較少，其揮發酸增加量為 40 mg/L；後段 CSTR 醱酵產氫反 應槽揮發酸增加量為 3,000 mg/L。而前段 SBR 有固定及未固定者在總揮發酸增加 量分別為 3,170 及 3,040 mg/L。而在不同的總循序時間+HRT 如 6+24hr 或 24+24hr 都以固定化反應槽之揮發酸增加量較未固定化反應槽之增加量來得多。
由上述可知，含有固定化介質比未含有固定化介質者，揮發酸濃度增加量來 的多，水解、產氫也較好。也顯示了油菜籽粕基質經由前段 SBR 反應槽水解後，
很快的被後段 CSTR 醱酵產氫菌所分解利用酸化產生大量揮發酸，而前段 SBR 水解反應槽因不產氫所以揮發酸增加量比後段 CSTR 醱酵產氫反應槽來的少很 多。
4.總固體物、懸浮固體物
由表 4-23 可看出，當總循序時間為 12hr 時，以固定化共培養 ASBR 反應槽 有較大的總固體物及懸浮固體物減少量，分別為 14.4 及 12.1%。未固定化共培養 ASBR 反應槽有較少的的總固體物及懸浮固體物減少量，分別為 13.7 及 11.1 %。
而在分離式反應槽 SBR +CSTR 部份以固定化及未固定化分離式反應槽 SBR+
CSTR 總循序時間+HRT 為 12+24hr，以固定化前段 SBR 水解反應槽有較多的總 固體物及懸浮固體物減少量，分別為 14.8 及 12.1 %；後段 CSTR 醱酵產氫反應槽 總固體物及懸浮固體物減少量，分別為 12.4 及 9.72 %。總固體物及懸浮固體物減 少量較少為未固定化前段 SBR 水解反應槽總固體物及懸浮固體物減少量，分別 為 12.2 及 10.6 %；後段 CSTR 醱酵產氫反應槽總固體物及懸浮固體物減少量，
表 4-23 固定及未固定化共培養反應槽及分離式反應槽 SBR+CSTR 組合進出流水
分別為 10.1 及 8.08 %。而在總固體物及懸浮固體物減少量分別為 25.3、20.6 %及 20.9、17.8 %。而在不同的總循序時間+HRT 如 6+24hr 或 24+24hr 都以固定化反 應槽之總固體物及懸浮固體物減少量較未固定化反應槽之減少量來得多。
由上述可知，含有固定化介質比未含有固定化介質總固體物及懸浮固體物減 少量來的多，且基質經由含有固定化介質作為水解菌擔體前段 SBR 水解反應槽 水解後，很快的被後段 CSTR 醱酵產氫菌所分解利用酸化產生揮發酸，而有效的 被醱酵產氫微生物分解利用，所以含有固定化介質前段 SBR 水解反應槽其總固 體物及懸浮固體物減少量均比後段 CSTR 醱酵產氫反應槽的總固體物及懸浮固體 物減少量來的較多。