第四章 實驗結果與討論
4.1 不同搖晃培養對於 NTU-1 生物降解及包覆正十六烷能力的影響及改進方
4.1.1 比較往復式及迴旋式培養下 NUT-1 對正十六烷生物復育的效果 . 74
4.1.2.2 篩網孔徑大小為 20 mesh
與4.1.2.1 節的實驗條件相似,但實驗中的篩網大小改為 20 mesh (0.85 mm),
一樣將篩網折成三個角度 (180、90、45 度) 如照片 4.1.2.2-1。探討 20 mesh 不 同折角的篩網置放於反應錐形瓶時,正十六烷生物復育的效果。
(A) (B) (C)
照片4.1.2.2-1 20 mesh 篩網不同折角置放於反應錐形瓶中。(A) 180 °;(B) 90 °;
(C) 45 °。
實驗條件如下:
培養基 pH 值:7 6.8 (滅菌後)
培養基正十六烷濃度:2000 ppmv
培養基體積:100 mL
培養溫度:30℃
培養形式:迴旋式恆溫培養箱
篩網孔徑大小:20 mesh (0.85 mm)
篩網角度:180、90、45°
培養轉速:100 rpm
初始植菌量:5 mL 礦物培養基菌液 (OD600 ≒ 1)
分析時間點:20、32、44、56、68 hr
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圖4.1.2.2-1 為 NTU-1 在迴旋式培養方式下反應錐形瓶中含 20 mesh 不同折 角篩網時培養基酸鹼值的變化、圖4.1.2.2-2 為 NTU-1 生長曲線。由圖 4.1.2.2-1 及圖4.1.2.2-2 可以看出其酸鹼值變化及細胞生長的趨勢皆與上一節 10 mesh 篩網 實驗中的結果很相似,有加入篩網的組別其細胞生長的情形在44 小時以前較沒 有加入篩網的組別好一些。而每組實驗中的培養基酸鹼值皆隨著培養時間的增加 而降低;細胞密度也隨著時間而增加,且在形成細菌結塊後,酸鹼值變化及細胞 生長的趨勢則會開始逐漸變得較緩慢,在第68 小時後,每組實驗培養基酸鹼值 皆降至4 左右而細胞密度約為 0.28 ~ 0.3 g/L。
圖4.1.2.2-3 為 20 mesh 篩網不同折角時之生物降解量曲線,結果同樣顯示出 有加入篩網的實驗組別其正十六烷的生物降解量在第44 小時以前比沒有加入篩 網的組別來得高,尤其以篩網折角45 及 90 度的這兩組更能看出較明顯的差別。
在第44 小時後,由於加入篩網的組別此時形成細菌結塊將未降解之正十六烷包 覆且進入生長平緩期,所以可以看出正十六烷被降解的情形開始減緩,以較慢的 速率持續進行。在第68 小時後,篩網折角為 90 度的正十六烷降解量約達 680 ppmv 與沒加入篩網的組別相近。而篩網折角為 45 及 180 度的組別中則約有 550
~ 600 ppmv 的正十六烷被降解掉,剩下未被降解掉的正十六烷大部分皆被包覆在 細菌結塊顆粒中。
接下來同樣將實驗中的正十六烷生物降解量及包覆量匯集成圖4.1.2.2-4。由 圖4.1.2.2-4 可以看出加入篩網的組別在反應第 44 小時後 NTU-1 即形成細菌結塊 並包覆掉大量的正十六烷,使其移除效果在第44 小時以後即可到達 95%以上。
由4.1.2.1 及 4.2.2.2 節實驗結果顯示,若反應錐形瓶中加入了 10 或是 20 mesh 篩網皆可以使NTU-1 形成細菌結塊的時間提前並包覆大量的烷類,因而正十六 烷在較短的時間內即可大量移除。
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Incubation Time (hr)
Without sieve 45 deg
Cell Density (g/L)
Incubation Time (hr)
Without sieve 45 deg
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Incubation Time (hr)
Without sieve 45 deg
Biodegradation Trapped Hexadecane
n-Hexadecane (ppmv)
Incubation Time (hr) (A) Without sieve
0 12 24 36 48 60 72
Biodegradation Trapped Hexadecane
Incubation Time (hr) (B) 180 deg
Biodegradation Trapped Hexadecane
Incubation Time (hr) (C) 90 deg
Biodegradation Trapped Hexadecane
Incubation Time (hr) (D) 45 deg
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將錐形瓶中含20 mesh 篩網、實驗第 68 小時細菌結塊的情形與沒加入篩網 組別的結塊情形來作比較,以照片4.1.2.2-2 表示。由照片 4.1.2.2-2 可以看出其 細菌結塊的形態與上一節中篩網大小為10 mesh 的組別很相似,其中照片 4.1.2.2-2 (B) 篩網折角為 180 度的細胞結塊呈現 1 ~ 2cm 的圓球狀,其主要形成 原因已於上一節討論過。
而照片4.1.2.2-2 (C)、(D) 篩網折角為 90 及 45 度的實驗組別中可以看到細 胞結塊並不如折角180 度所呈現的圓球狀,而呈現貼附或聚集在篩網上某一端的 情形。主要是因為折角的存在不像沒有折角 (180 度) 的篩網,其可如檔板一樣 的在NTU-1 細胞形成結塊後與顆粒較小的結塊或正十六烷來回的碰撞並容易像 滾雪球一樣的產生圓球狀的結塊;有折角的篩網會因為其角度的關係而阻礙了細 菌結塊形成圓球狀的機會,而由於培養箱旋轉的方向為逆時鐘方向,且實驗中皆 將篩網折角的方向放置朝向左邊,故細菌結塊會呈現聚集於折角開口的下方或是 背向折角開口的上方處。這個情形比10 mesh 篩網折角 90 及 45 度來得明顯,主 要是因為20 mesh 的篩網孔徑較小,所以細菌一旦形成較大的結塊後,就很容易 無法通過篩網的孔洞,此時細菌結塊就會隨著水流及旋轉方向而使左邊的細菌結 塊會較容易聚集在下方的角度開口處,而右邊較大無法通過篩網的細菌結塊則易 卡在上方的背向開口處。
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(A) (B)
(C) (D)
照片4.1.2.2-2 迴旋式培養下 20 mesh 篩網不同折角實驗至第 68 小時的細菌結塊 形態。(A) 沒有加入篩網 (俯視);(B) 篩網折角為 180 度 (俯視);(C) 篩網折角 為90 度 (側視);(D) 篩網折角為 45 度 (俯視)。
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