各種厭氧產氫反應槽之探討

1.上流式厭氧污泥床反應槽(upflow anaerobic sludge blanket reactor，UASB) 上流式厭氧污泥床的技術在1970年代初期由荷蘭開發成功，此處理程序 是在槽底置入大量污泥，經水流迴流作用膨脹為形成一高濃度的汙泥毯

（Sludge Blanket），具快速消化廢水中有機物之特性，而廢水由底部的分配 器流進反應槽內，槽頂並設置三相分離做固、液、氣分離。其具有以下特色〆 1.生物污泥濃度高、接觸面積大，2.物質傳輸效應快。Chang & Lin（2004）

操作UASB六個月，反應槽操作在 35℃、pH為6.7，HRT控制在24、20、16、

12、10、8、6、以及4小時。該研究進行之UASB反應槽可以維持高量且穩定 的生物濃度 6.6-7.1g/L。在HRT為8小時之試程，biogas中氫氣的比例佔42.4%。

氫氣產率（0.28L H2/h/L）與氫氣產量（1.5 mmol H2/mol Sucrose）皆為HRT 為8小時之試程為最佳，同時在此研究中有觀察到產氫顆粒化污泥的形成，

容易聚集成塊狀，因此造成甲烷菌容易生長的環境。

2.污泥迴流式反應槽(Sludge recycling reactor)

是運用循環馬達快速迴流出流水迴流作用使反應槽中的污泥，而膨脹成 一污泥床體々於厭氧或好氧情況下，藉著大量污泥顆粒床體來消化廢水中之 有機物。不同上流式厭氧污泥床之處在於污泥迴流式反應槽水流迴流速度極 快，使污泥得以全速迴流，也因為水流迴流速度較反應槽強，使得污泥易被 打散而不易凝聚成污泥團。

3.傳統無攪拌式反應槽(Non-mixing conventional reactor)

此為應用最早、最簡單之廢水處理反應槽，此種反應槽無任何攪拌，僅

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為簡單pH值及溫度控制，此種反應槽往往會因為污泥沈積於下層及浮渣累 聚於上層，使得反應槽中之有效體積減少甚多，且因無攪拌之結果，產生中 間代謝物（揮發性有機酸及還原性物質累積）抑制作用，因此厭氧生物污泥 活性甚低，基於上述兩個原因，此種反應槽一般需要較長水力停留時間及較 大的反應槽來進行有機物分解。已有許多研究使用傳統無攪拌式反應槽進行 厭氧產氫的相關研究（Yokoi et al., 1995々Lay & Noike, 1999々Lee, Miyahara

& Noike, 2001）。

4.完全混合式反應槽（Completely flow strirred tank reactor, CSTR）

由於傳統無攪拌式反應槽之有效體積及污泥活性甚低，必頇以增加廢水 在反應槽中之停留時間來提高處理效率，因此使得反應槽體積過大，為改善 這項缺點發展出以充分攪拌之方式來進行，即為完全混合式反應槽。連續流 攪拌反應器(CSTR)為最普遍被用於生物產氫的反應槽形式（Li & Fang, 2007），其具有容易操作及良好的質傳效果等特點，此外完全攪拌特性，亦 可降低液相中的溶氫，且對反應槽內pH值及溫度的控制也較具有效率。Lay

（2000）利用控制不同的磁攪拌轉速（從100至700RPM），發現其產氫速率 增加兩倍餘。近幾年來已有許多學者使用完全混合式反應槽進行厭氧生物產 氫的相關研究，已獲得相當多的產氫成果（陳晉照，2001々林明正，2000々 Lay & Noike, 1999々Mizuno, Dinsdale, Hawkes, Hawkes & Noike, 2000）。

5.柱圔流式反應槽(Plug flow reactor)

柱圔流式反應槽為一長條型橫臥於地面之反應槽，由於進流基質（進流 廢水）如柱圔一般由反應槽一端流入，再由另一端流出（林明瑞，1989）。

因為反應槽呈長條型之槽體結構，具有槽體分格、菌群分相及充分分解基質 之作用，且操作簡易等優點。此種反應槽一般為中溫型或不控制溫度的方式 操作（以反應槽自身產生之能量來維持），這種中溫型反應槽之去除效率計 有固液分離、沈澱去除、有機分解等，其中固液分離、沈澱分離作用佔相當

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比例，一般處理效率可以達到80%以上。

6.厭氧循序批次反應槽（Anaerobic Sequencing Batch Reactor）

(A)SBR 法是一種半連續-間歇式反應槽，它與傳統的曝氣池不同。進流

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