第四章 結果與討論
第二節 添加丙酸於 MFC 操作之情形
本試驗以 4 g/L 丙酸作為圓筒雙槽式MFC之基質，每批次進行 6 天，每日以三用電 錶進行電壓與電流之監測，並藉由水質分析與揮發酸之檢測，探討添加丙酸對 MFC產電效能之影響。
一、 MFC 操作參數分析
（一） 混合液懸浮固體物濃度（Mixed liquid suspended solid, MLSS）
圖 4-13 為第 0 天至第 6 天 MFC 添加丙酸陽極（厭氧）槽 MLSS 變化之情形，
MLSS 平均濃度為 22,470.0 ± 1,370.0 mg/L；圖 4-14 為 MFC 添加丙酸陰極（好 氧）槽 MLSS 變化之情形，圖中顯示陰極槽 MLSS 平均濃度為 4447.1 ± 108.6 mg/L，結果顯示，MFC 陰、陽極批次反應槽之污泥狀態皆為穩定。
圖 4-13 添加丙酸之陽極槽 MLSS 趨勢圖
圖 4-14 添加丙酸之陰極槽 MLSS 趨勢圖
（二） 酸鹼值（pH）與溫度（Temperature）
為使本研究獲得較佳產電效率，因此使溫度與 pH 維持於穩定範圍內，如圖 4-15 為 MFC 添加丙酸之陽極槽溫度與 pH 變化情形，圖中顯示第 0 天至第 6 天，批次 反應槽內平均 pH 值為 6.3 ± 0.3，溫度平均為 28.2 ± 1.9 ℃；圖 4-16 為 MFC 添加丙 酸之陰極槽溫度與 pH 變化情形，圖中顯示第 0 天至第 6 天，批次反應槽內平均 pH 值為 6.5 ± 0.4，溫度平均為 26.8 ± 0.4 ℃。
圖 4-15 添加丙酸之陽極槽溫度與 pH 變化趨勢圖
圖 4-16 添加丙酸之陰極槽溫度與 pH 變化趨勢圖
（三） 溶氧量（Dissolved Oxygen）
本研究藉由曝氣設備之調整，以維持反應槽內最適合產電之溶氧狀態，從圖 4-17 添加丙酸之 MFC 陰極槽 DO 趨勢圖，可發現本試驗中陰極槽第 0 天至第 6 天 DO 維持在 2.40 ± 0.1 mg/L。
質氧化還原之程度，單位以 mV 表示。本試驗添加丙酸時，MFC 陰陽極 ORP 變化 情形如圖 4-18 所示，陽極槽 ORP 平均為-329.1 ± 22.3 mV；陰極槽 ORP 平均為 323.6 ± 11.1 mV。
圖 4-18 添加丙酸之 ORP 趨勢圖
（五） 溶解性化學需氧量（Soluble Chemical Oxygen Demand, SCOD）
圖 4-19 顯示添加丙酸之陽極槽 SCOD 變化情形，陽極槽 SCOD 第 1 天至第 6 天分 別為 9415.00、8542.00、8244.00、7814.00、7654.00、7485.00 及 6648.00 mg/L，
SCOD 平均值為 7971.7 ± 810.4 mg/L，去除率為 29.39 %；圖 4-20 顯示添加丙酸之 陰極槽 SCOD 變化情形，陰極槽第 1 天至第 6 天分別為 454.60、217.40、179.30、
167.30、160.40、125.00 及 104.30 mg/L，SCOD 平均值為 201.2 ± 108.9 mg/L，去 除率為 77.06 %。
圖 4-19 添加丙酸之陽極槽 SCOD 變化趨勢圖
圖 4-20 添加丙酸之陰極槽 SCOD 變化趨勢圖
二、 MFC 產電情形
（三） 電壓
由圖 4-21 結果顯示，當 MFC 系統中添加濃度 4 g/L 丙酸時，可獲得最大電壓為
圖 4-21 添加丙酸之電壓變化趨勢圖
（四） 電流
添加丙酸之電流變化趨勢如圖 4-22 所示，電流平穩，最大電流為 46.00µA，第 0 天至第 6 天電流變化依序為 35.40、37.00、46.20、43.00、32.00、37.10 及 20.00 µA，平均電流為 35.8 ± 7.8 µA，經結果發現添加丙酸之電流密度可達 0.002 mA/cm2。
圖 4-22 添加丙酸之電流變化趨勢圖
三、 MFC 揮發酸之變化
藉由添加丙酸作為 MFC 基質之試驗，發現微生物代謝產物以丙酸為主，其次是乙 酸。丙酸於第 0 天至第 6 天濃度變化如圖 4-23，分別為 198.530、7097.303、
7759.385、7776.843、7242.170、6801.443 和 6407.545 mg COD/L。
圖 4-23 添加丙酸之丙酸濃度變化趨勢圖
四、 初步結果
於圓筒雙槽式MFC反應槽內，添加濃度4 g/L丙酸，以探討有機酸對於微生物產電 過程與MFC產電效能之影響，並於每日進行MFC水質分析與揮發酸檢測，獲得初 步結果如下：
1. 添加丙酸於 MFC 時，生成丙酸和乙酸兩種代謝產物。
2. 以丙酸作為 MFC 基質時，獲得較大電壓為 437.00 mV，第 0 天至第 6 天 平均電壓為 263.4 ± 135.1 mV。
3. 添加濃度 4 g/L 丙酸時，可獲得最大電流為 46.00µA，第 0 天至第 6 天平
圖 4-24 添加丙酸之揮發酸及醇類濃度變化趨勢圖
第三節 添加丁酸於 MFC 操作之情形
本試驗以 4 g/L 丁酸作為圓筒雙槽式MFC之基質，每批次進行 6 天，每日以三用電 錶進行電壓與電流之監測，並藉由水質分析與揮發酸之檢測，探討添加丁酸對 MFC產電效能之影響。
一、 MFC 操作參數分析
（一） 混合液懸浮固體物濃度（Mixed liquid suspended solid, MLSS）
圖 4-25 為第 0 天至第 6 天 MFC 添加丁酸陽極（厭氧）槽 MLSS 變化之情形，
MLSS 平均濃度為 24,310 ±1,133.3 mg/L；圖 4-26 為 MFC 添加丁酸陰極（好氧）
槽 MLSS 變化之情形，圖中顯示陰極槽 MLSS 平均濃度為 4,539 ± 196.6 mg/L，結 果顯示，MFC 陰、陽極批次反應槽之污泥狀態皆為穩定。
圖 4-25 添加丁酸之陽極槽 MLSS 趨勢圖
圖 4-26 添加丁酸之陰極槽 MLSS 趨勢圖
（二） 酸鹼值（pH）與溫度（Temperature）
為使本研究獲得較佳產電效率，因此使溫度與 pH 維持於穩定範圍內，如圖 4-27 為 MFC 添加丁酸之陽極槽溫度與 pH 變化情形，圖中顯示第 0 天至第 6 天，批次 反應槽內平均 pH 值為 6.4 ± 0.5，溫度平均為 27.0 ± 0.4 ℃；圖 4-28 為 MFC 添加丁 酸之陰極槽溫度與 pH 變化情形，圖中顯示第 0 天至第 6 天，批次反應槽內平均 pH 值為 6.4 ± 0.4，溫度平均為 26.5 ± 0.4 ℃。
圖 4-27 添加丁酸之陽極槽溫度與 pH 變化趨勢圖
圖 4-28 添加丁酸之陰極槽溫度與 pH 變化趨勢圖
（三） 溶氧量（Dissolved Oxygen）
本研究藉由曝氣設備之調整，以維持反應槽內最適合產電之溶氧狀態，從圖 4-29 添加丁酸之 MFC 陰極槽 DO 趨勢圖，可發現本試驗中陰極槽第 0 天至第 6 天 DO 維持在 2.60 ± 0.2 mg/L。
質氧化還原之程度，單位以 mV 表示。本試驗添加丁酸時，MFC 陰陽極 ORP 變化 情形如圖 4-30 所示，陽極槽 ORP 平均為-342.9 ± 23.2 mV；陰極槽 ORP 平均為 336.6 ± 14.9 mV。
圖 4-30 添加丁酸之 ORP 趨勢圖
（五） 溶解性化學需氧量（Soluble Chemical Oxygen Demand, SCOD）
圖 4-31 顯示添加丁酸之陽極槽 SCOD 變化情形，陽極槽 SCOD 第 1 天至第 6 天分 別為 8614.00、7452.00、7215.00、6482.00、6348.00、6018.00 及 5814.00 mg/L，
COD 平均值為 6845.1 ± 904.6 mg/L，去除率為 32.51 %；圖 4-32 顯示添加丁酸之 陰極槽 SCOD 變化情形，陰極槽第 1 天至第 6 天分別為 449.40、245.00、221.00、
186.00、174.00、132.60 及 100.10 mg/L，SCOD 平均值為 215.4 ± 105.8 mg/L，去 除率為 77.73%。
圖 4-31 添加丁酸之陽極槽 SCOD 變化趨勢圖
圖 4-32 添加丁酸之陰極槽 SCOD 變化趨勢圖
二、 MFC 產電情形
（一） 電壓
由圖 4-33 結果顯示，當 MFC 系統中添加濃度 4 g/L 丁酸時，可獲得最大電壓為
圖 4-33 添加丁酸之電壓變化趨勢圖
（二） 電流
添加丁酸之電流變化趨勢如圖 4-34 所示，電流平穩，最大電流為 47.40µA，第 0 天至第 6 天電流變化依序為 23.00、27.30、47.40、19.50、11.50、14.00 及 0.70 µA，平均電流為 20.5 ± 13.6 µA，經結果發現添加丁酸之電流密度可達 0.002 mA/cm2。
圖 4-34 添加丁酸之電流變化趨勢圖
三、 MFC 揮發酸之變化
藉由添加丁酸作為 MFC 基質之試驗，發現微生物代謝產物以丁酸為主。丁酸於第 0 天 至 第 6 天 濃 度 變 化 如 圖 4-35 ， 分 別 為 6560.712 、 6667.705 、 6389.033 、 5976.303、5957.396 和、5665.043 和 5428.325 mg COD/L。
圖 4-35 添加丁酸之丁酸濃度變化趨勢圖
四、 初步結果
於圓筒雙槽式MFC反應槽內，添加濃度4 g/L丁酸，以探討有機酸對於微生物產電 過程與MFC產電效能之影響，並於每日進行MFC水質分析與揮發酸檢測，獲得初 步結果如下：
1. 添加丁酸於 MFC 時，主要生成丁酸一種代謝產物。
2. 以丁酸作為 MFC 基質時，獲得較大電壓為 343.6.00mV，第 0 天至第 6 天平均電壓為 154.8.3 ± 89.7 mV。
圖 4-36 添加丁酸之揮發酸及醇類濃度變化趨勢圖
第四節 添加戊酸於 MFC 操作之情形
本試驗以 4 g/L 戊酸作為圓筒雙槽式MFC之基質，每批次進行 6 天，每日以三用電 錶進行電壓與電流之監測，並藉由水質分析與揮發酸之檢測，探討添加戊酸對 MFC產電效能之影響。
一、 MFC 操作參數分析
（一） 混合液懸浮固體物濃度（Mixed liquid suspended solid, MLSS）
圖 4-37 為第 0 天至第 6 天 MFC 添加戊酸陽極（厭氧）槽 MLSS 變化之情形，
MLSS 平均濃度為 23908.3±526.7 mg/L；圖 4-38 為 MFC 添加戊酸陰極（好氧）槽 MLSS 變化之情形，圖中顯示陰極槽 MLSS 平均濃度為 4465.6±137.0 mg/L，結果 顯示，MFC 陰、陽極批次反應槽之污泥狀態皆為穩定。
圖 4-37 添加戊酸之陽極槽 MLSS 趨勢圖
圖 4-38 添加戊酸之陰極槽 MLSS 趨勢圖
（二） 酸鹼值（pH）與溫度（Temperature）
為使本研究獲得較佳產電效率，因此使溫度與 pH 維持於穩定範圍內，如圖 4-39 為 MFC 添加戊酸之陽極槽溫度與 pH 變化情形，圖中顯示第 0 天至第 6 天，批次 反應槽內平均 pH 值為 6.4±0.6，溫度平均為 27±0.6 ℃；圖 4-40 為 MFC 添加戊酸 之陰極槽溫度與 pH 變化情形，圖中顯示第 0 天至第 6 天，批次反應槽內平均 pH 值為 6.5±0.4，溫度平均為 26.6±0.2 ℃。
圖 4-39 添加戊酸之陽極槽溫度與 pH 變化趨勢圖
圖 4-40 添加戊酸之陰極槽溫度與 pH 變化趨勢圖
（三） 溶氧量（Dissolved Oxygen）
本研究藉由曝氣設備之調整，以維持反應槽內最適合產電之溶氧狀態，從圖 4-41 添加戊酸之 MFC 陰極槽 DO 趨勢圖，可發現本試驗中陰極槽第 0 天至第 6 天 DO 維持在 2.3±0.1 mg/L。
質氧化還原之程度，單位以 mV 表示。本試驗添加戊酸時，MFC 陰陽極 ORP 變化 情形如圖 4-42 所示，陽極槽 ORP 平均為-332±13.4 mV；陰極槽 ORP 平均為 336.3±22.4 mV。
圖 4-42 添加戊酸之 ORP 趨勢圖
（五） 溶解性化學需氧量（Soluble Chemical Oxygen Demand, SCOD）
圖 4-43 顯示添加戊酸之陽極槽 SCOD 變化情形，陽極槽 SCOD 第 1 天至第 6 天分 別為 8214.00、6042.00、5924.00、5624.00、5248.00、5128.00 及 4857.00 mg/L，
SCOD 平均值為 5862.4 ± 1038.6 mg/L，去除率為 40.87%；圖 4-44 顯示添加戊酸之 陰極槽 SCOD 變化情形，陰極槽第 1 天至第 6 天分別為 448.00、317.00、294.00、
264.00、230.00、185.00 及 153.00 mg/L，SCOD 平均值為 270.1±90.3 mg/L，去除 率為 65.85%。
圖 4-43 添加戊酸之陽極槽 SCOD 變化趨勢圖
圖 4-44 添加戊酸之陰極槽 SCOD 變化趨勢圖
二、 MFC 產電情形
（一） 電壓
由圖 4-45 結果顯示，當 MFC 系統中添加濃度 4 g/L 戊酸時，可獲得最大電壓為
圖 4-45 添加戊酸之電壓變化趨勢圖
（二） 電流
添加戊酸之電流變化趨勢如圖 4-46 所示，電流平穩，最大電流為 32.7µA，第 0 天 至第 6 天電流變化依序為 22.0、20.8、32.7、9.2、2.8、1.7 及 3.1 µA，平均電流為 13.2±11.2 µA，經結果發現添加戊酸之電流密度可達 0.001 mA/cm2。
圖 4-46 添加戊酸之電流變化趨勢圖
三、 MFC 揮發酸之變化
藉由添加戊酸作為 MFC 基質之試驗，發現微生物代謝產物以戊酸為主，其次是戊 酸。戊酸於第 0 天至第 6 天濃度變化如圖 4-47，分別為 5343、4739、3994、
3743、3649、 3655 和 3218 mg COD/L。
圖 4-47 添加戊酸之戊酸濃度變化趨勢圖
四、 初步結果
於圓筒雙槽式MFC反應槽內，添加濃度4 g/L戊酸，以探討醱酵產物對於微生物產 電過程與MFC產電效能之影響，並於每日進行MFC水質分析與揮發酸檢測，獲得 初步結果如下：
5. 添加戊酸於 MFC 時，生成戊酸和戊酸兩種代謝產物。
6. 以戊酸作為 MFC 基質時，獲得較大電壓為 218.0 mV，第 0 天至第 6 天平 均電壓為 99.6±60.6 mV。
7. 添加濃度 4 g/L 戊酸時，可獲得最大電流為 32.7µA，第 0 天至第 6 天平均
圖 4-48 添加戊酸之揮發酸及醇類濃度變化趨勢圖
五、 綜合比較結果
綜合上述四個小節，可獲得乙酸、丙酸、丁酸及戊酸結果之比較，包含陽極槽與 陰極槽的 MLSS、溫度、pH、ORP、SCOD、電壓、電流，以及添加不同 MFC 中 揮發酸與醇類之變化，彙整如下：
（一） 陽極槽 MLSS
添加乙酸 MLSS 平均濃度為 22,785 ± 2152.6 mg/L；添加丙酸 MLSS 平均濃度為
添加乙酸 MLSS 平均濃度為 22,785 ± 2152.6 mg/L；添加丙酸 MLSS 平均濃度為