最佳水解菌種批次試驗

稻殼因為含有豐富的纖維素，使得醱酵產氫菌難以利用，但纖維素若先經水 解菌分解反應後，基質可被加以利用達到很好的產氫效果。所以本試驗選用稻殼 做為本研究基質，在以新竹食品工業發展研究所生物資源保存及研究中心

(Bioresource Collection and Research Center，BCRC)所購買3株35℃的水解 菌為菌種(Bacillus subtilis (A)、Bacillus subtilis (B)、Bacillus subtilis (C))，了解何 種水解菌種能有效水解農業廢棄物基質。

在產氫反應過程中，把水解菌加入反應血清瓶，水解菌將固體基質先轉成較

小的分子，此階段因水解反應使溶解性COD增加。因此本研究中衡量水解反應效 果好壞，主要是以溶解性COD的增加量作為判斷的依據。而產氫反應效果好壞，

除直接以產氫率的高低作判斷的依據，也可以利用溶解性COD去除率及揮發酸增 加量來作衡量的依據。本文以下，就上述標準作為衡量的指標。

本試驗一是將稻殼搭配3種35℃的水解菌種，每一組2次重覆試驗，基質之COD 濃度配成20,000mg/L，培養箱溫度控制在35℃，以水解菌種/稻殼水溶液之配比 為1/3(總體積＝100 ml)作為基礎進行試驗，並每隔3天分析反應瓶中的總COD、

溶解性COD、揮發酸等濃度之變化，試驗結果以溶解性COD 增加率及去除率、揮 發酸增加率為篩選標準，了解稻殼被水解的效果，加以篩選出最佳水解菌種。

從圖4-1 可以看出稻殼搭配水解菌種的總COD 反應變化，試驗前19天總COD 殘存率(C/Co)快速下降，第20天之後三組總COD變化趨於平緩下降速度變慢，

Bacillus(A)第25天之後總COD 逐漸穩定，而Bacillus(B)及Bacillus(C)則是在第19 及23天之後漸趨穩定。

圖4-1 各種水解菌種分解稻殼試驗之總COD 濃度變化圖

由圖4-2稻殼搭配水解菌種的溶解性COD 反應變化，稻殼因為被水解菌分解

成較小的分子所以初期的溶解性COD是增加的，而溶解性COD往上增加到試驗第6 天就停不再增加，從試驗第7天開始溶解性COD濃度開始下降，Bacillus(A)第24 天之後溶解性COD濃度減少趨勢漸趨平緩，而Bacillus(B)及Bacillus(C)則是在 第23及22天之後漸趨平緩。

圖4-2 各種水解菌種分解稻殼試驗之溶解性COD濃度變化圖

從圖4-3稻殼被水解菌種分解後，所產出的揮發酸反應變化情形，可看出試 驗前期各組揮發酸都是大量增加，Bacillus (A)在第21天時達到平穩穩定，

Bacillus (B)及Bacillus (C)則是在第25及23天開始平緩。

由試驗結果我們可以得知稻殼搭配Bacillus subtilis (A)時有最好的水解 效果。其總 COD 去除率為 32.2％、溶解性 COD 增加率為 34.3％、溶解性 COD 去 除率為 53.9％、揮發酸濃度增加量為 2440mg/L。Bacillus subtilis (B)總 COD 去除率為 27.0％、溶解性 COD 增加率為 26.4％、溶解性 COD 去除率為 41.6％、

揮發酸濃度增加量為 1870mg/L。Bacillus subtilis (C)總 COD 去除率為 20.5％、

溶解性 COD 增加率為 21.8％、溶解性 COD 去除率為 31.2％、揮發酸濃度增加量 為 1275mg/L。在溶解性增加量最多可以利於醱酵產氫菌所利用提高產氫效果，所 以本研究將利用Bacillus subtilis(A)作為後續研究的水解菌種。

圖4-3 各種水解菌種分解稻殼試驗之揮發酸濃度變化圖