第一節 結論
本研究主要的目的是 WAS 再能源化利用，是以 WAS 為主要基質，由於 WAS 難以分解，且和反應槽中的生物污泥一樣，爲能有效滯留、濃縮生物污泥，且能 提高反應槽效率，因此尋找一可以生物污泥固定化的高效率再能源化反應槽，以 進行各種條件的厭氧操作，來獲取最佳的操作條件，是本研究的主要目標。
本研究主要目：（1）尋找適合的反應槽（2）尋找適合進行生物固定化之擔 體（3）以人工合成廢水為進流基質，進行單槽式醱酵產氫反應及甲烷化反應比 較研究（4）以黎明廢水廠 WAS 為進流基質，次針對不同操控條件，進行二相式 反應槽 WAS 能源化之比較研究（5）進行厭氧醱酵產氫與甲烷化反應之動力學模 擬。
一、固定化擔體及反應槽型式之選擇
在本研究所選擇的擔體中，以活性碳棉為最佳之固定化擔體，其所得產 氫率分別為 2,246 ml/L．day；反應槽 MLSS 濃度亦以活性碳棉為最高，其濃度 為 10.7 g/L 由於活性碳棉產氫率及生物污泥濃度最高，故選定活性碳棉作為醱 酵產氫反應槽之固定化擔體。爲了提升固定化反應槽之氫氣產率，故重新進行 反應槽設計，結果以氣密活性碳棉 CSTR 反應槽為最佳，其所得產氫率為 5034ml/L．day。
二、兩種型式反應槽之厭氧醱酵產氫及甲烷化反應比較
(一) 在相同的操作條件下，活性碳棉 CSTR 及活性碳粒流體化床兩種反應槽氫氣 產量相當，但活性碳棉 CSTR 反應槽之操作穩定度優於活性碳粒流體化床反 應槽。
(二) 活性碳粒流體化床反應槽之產甲烷效率較活性碳棉 CSTR 反應槽為佳，甲烷 產生量分別為 1,321 ml/L．day 及 417 ml/L．day。
三、WAS 難以產氫之原因
在相同操作條件下，以 WAS 做為進流基質時，發現此兩種型式反應槽皆 不會產生任何氣體。檢測 WAS 後發現：
WAS 在裂解過程中，因 WAS 有較厚的細胞壁，且因 WAS 中含有高濃度 之 TKN（1,439mg/L）及 SO4-2（252.6mg/L），易在醱酵產氫反應中發生秏氫 現象，因此在醱酵產氫階段不產氫；分析反應槽之進出流水 CODs 濃度後發 現，出流水 CODs 濃度高於進流水 CODs 濃度，且揮發酸濃度亦有上升之趨勢。
四、探討兩種型式反應槽在醱酵產氫及產甲烷之最佳操作條件
（一）以合成廢水為基質時，在醱酵產氫試程中，活性碳棉 CSTR 及活性碳粒流 體化床反應槽皆在 HRT＝4hrs 可達到最佳的氫氣產率，分別為 4,633 及 4,018 ml/L．day，約可產生 12.9 及 11.2kcal/L．day 之能量。在甲烷化試程 中，活性碳棉 CSTR 及活性碳粒流體化床反應槽皆在 HRT＝14hrs 可達到 最佳的甲烷產率，分別為 1,477 及 1,666ml/L．day，約可產生 12.8 及 14.5 kcal/L．day 之能量。
（二）當甲烷化反應槽之 HRT 低於 12hrs，反應槽會由甲烷化反應轉為醱酵產氫 進行。
五、不同二相式反應槽組合方式對 WAS 能源化之影響
前段活性碳棉 CSTR 串聯後段活性碳粒 FBR)的產能效率（575 cal/L．day）
約為前段活性碳粒 FBR 串聯後段活性碳棉 CSTR) 產能效率（195 cal/L．day）
的 2.94 倍，傳統無固定化 CSTR 二相式反應槽（產能效率 176cal/L．day），
產生能源效率的 3.25 倍。
六、COD 去除率
（一）以合成廢水為基質之活性碳棉 CSTR 及活性碳粒流體化床反應槽，各試程 中醱酵產氫與甲烷化反應之 COD 去除率隨著水力停留時間的縮短而減少。
（二）醱酵產氫反應以操作條件 HRT=6hrs 時，兩反應槽有最佳的 COD 去除率 為，分別為 18.4 及 18.0％；甲烷化反應以操作條件 HRT=32hrs 時，兩反 應槽有最佳的 COD 去除率為，分別為 41.5 及 47.9 ％。
（三）以 WAS 為基質之各試程中，二相式反應槽之前、後段反應槽之 COD 去除 率均隨有機負荷增加而減少的趨勢。
（四）二相式反應槽之前段產氫活性碳棉 CSTR，當有機負荷為 10g/L．day 時，
有最佳的 COD 去除率為 4.5 %；後段甲烷化活性碳粒流體化床反應槽，當 有機負荷為 0.83 g/L．day 時，有最佳的 COD 去除率為 65.2 %。
七、其他水質指標 （一）鹼度
進流水中所要加入的鹼度隨有機負荷增加而增加。進出流水鹼度減少 量會隨有機負荷增加、進流水濃度增加、水力停留時間的減少而增加。
（二）酸度
活在二相式及單相式醱酵產氫及甲烷化反應槽中，進出流水揮發酸濃 度增加量隨著有機負荷增大（水力停留時間的縮短）而增加。
（三）氨氮及有機氮
在本研究各個試程的研究中，反應槽之出流水氨氮濃度均較進流水氨 氮濃度為高，且出流水氨氮濃度隨有機負荷的提高而提高。出流水有機氮 濃度低於進流水有機氮濃度，且隨有機負荷的提高進出流水有機氮減少量 有逐漸增加的趨勢。
八、生物污泥濃度與菌相 （一）生物污泥濃度
1. 反應槽生物污泥濃度會隨著有機負荷的增加而逐漸增加。
2. 在以合成廢水為基質有機負荷為 60 g/L．day 操作下，活性碳棉 CSTR 反 應槽生物污泥平均濃度最高為 4406 mg/L；活性碳粒流體化床反應槽中污 泥容易因活性碳顆粒間的相互碰撞而脫落，所以菌體較活性碳棉 CSTR 反 應槽容易被沖刷出槽外，因此污泥濃度較少為 2664 mg/L。而傳統無固定 化之 CSTR 污泥濃度僅有 2152 mg/L，顯示活性碳棉的固定化成效良好。
（二）菌相觀察
1.位相差及螢光顯微鏡之菌相觀察
螢光顯微鏡之觀察結果，醱酵產氫反應槽可發現長桿菌呈現淡橘色螢光，
應是 Clostdium 菌屬，當發酵產氫效果好時，如有機負荷 120 g/L．day，
發出淡橘色螢光的面積比例較大；而甲烷化反應槽發現發出藍色螢光的長 桿菌，應是 Methanothix，當甲烷化效果好時，如有機負荷 20 g/L．day，
發出藍色螢光的面積比例較大。
2.掃描式電子顯微鏡（SEM）之觀察
（1）醱酵產氫反應槽在高有機負荷時，菌相主要以圓頭長桿菌為 主，尚存在少部分的球菌；隨著有機負荷的降低，絲狀菌與球菌
數量將提高。
（2）甲烷化反應槽因 pH 控制在中性範圍，菌相顯得較為複雜，
以平頭長桿菌（
Methanothix
）為主，此外還有球菌、短桿菌等雜 菌。（3）以人工合成廢水為基質時，反應槽菌相隨著有機負荷之提 高，菌相會變的較為單一。
（4）以 WAS 為基質時，反應槽菌相隨著有機負荷之提高，菌相 會變的更加複雜。
九、不同試程反應動力學之模擬
本研究利用 Monod equation 來進行動力學之模擬，研究發現如下：
（一）以人工合成廢水為進流基質，在醱酵產氫及甲烷化反應中，活性碳粒流體 化床反應槽 P 與 Ks 皆高於活性碳棉 CSTR 反應槽。
（二）以 WAS 為進流基質之二相式反應槽試驗，前段醱酵產氫活性碳棉 CSTR 反應槽與後段甲烷化活性碳粒流體化床反應槽，兩者 P 值相差不大；前段 醱酵產氫活性碳棉 CSTR 之 Ks 高於活性碳粒流體化床反應槽，代表前段 醱酵產氫活性碳棉 CSTR 反應槽之反應速率受到基質的濃度的掌握影響高 於後段甲烷化活性碳粒流體化床反應槽。
第二節 建議
一、本研究及另一位同學的成果顯示台中市黎明污水廠及福田水資源中心之 WAS 特性相差很大，建議未來研究者可朝向其他污水處理廠的 WAS，進行比較性 之研究。
二、本研究發現台中市黎明污水廠終沉池之 WAS 雖不利於醱酵產氫，但其中含 有相當數量醱酵產氫菌及甲烷形成菌，可以直接和其他基質(如廢酒糟)混合 成為混合機質，以增加產能的利用價值，故未來可朝向複合機質產能方面繼 續研究。
三、本研究證明固定化技術確實能夠有效提升反應槽污泥濃度，增加能源產量，
故未來可再對不同生物擔體之應用做進一步探討。