第一節 研究背景與動機
經濟的發展與能源的需求是密不可分，目前全球能源需求仍以化石燃 料為主，但隨著全球經濟的發展，消耗了大量的化石燃料等非再生能源。
化石燃料的過度開發導致趨於耗竭，不僅對生態環境造成傷害，且燃燒化 石燃料更會造成空氣污染及酸雨、溫室效應等現象。也因為如此，推廣再 生能源利用已成為國際重視議題及未來各國應遵守的國際公約。
再生能源主要包括太陽能、地熱能、潮汐能、水力能、風力能、海洋 溫差、海浪能及生質能等，目前除傳統水力能已大致被開發殆盡外，其餘 較有發展及應用潛力的為太陽能、風力能及生質能。而其中，生質能是國 際公認最廣泛使用的再生能源，約占世界所有再生能源應用的三分之二。
而在生質能源開發技術中，利用微生物進行厭氧醱酵產能極具發展潛力，
因為不僅能產能且能去除有機廢棄物達到資源化目的。目前主要回收的 biogas 有氫跟甲烷，在產氫方面以厭氧醱酵產氫技術最具有發展潛力；而 在產甲烷方面，則利用傳統厭氧消化反應，有機物經微生物水解、酸化、
甲烷化而生成甲烷氣體。
依據環保署全國事業廢棄物統計資料顯示，台灣地區製酒工廠每年約 有 10 萬公噸的酒糟廢棄物產生，工廠及廢水處理廠每日所產生的污泥超 過10,000 噸。而 McGarty（1964）的研究報告指出，廢棄污泥的處理費，
約佔廢水處理處操作費的40％。這麼大量的廢水廠污泥及酒廠酒糟廢液廢 棄物其處理費用將相當可觀，因此若能利用厭氧生物醱酵及甲烷化反應來 回收生質能源，不僅能夠處理掉廢棄物，且能夠得到再生能源，達到廢棄 物資源化再利用的目的，在未來應具有相當發展潛力。
製酒過程中所產生的酒糟廢液經過篩後，固體部分可製成飼料再利
用，而剩餘廢液雖然經由污水處理系統處理後再排出，但相對的必需支出 相當的處理費用，且處理系統處理後的出流水也會對水體產生很大的負 荷。然而這些所排出的酒糟廢液含有大量的有機物質、碳水化合物以及微 生物生長代謝所需營養源，因此非常適合作為生物產H2及產CH4的重要基 質來源。而國內相關研究結果，純粹以酒糟廢液為基質來厭氧醱酵產氫及 產甲烷，均有不錯的產能效率，因此高濃度的酒糟廢液應非常適合作為厭 氧醱酵產氫及產甲烷之基質。
Lin et al.（2006）研究結果指出黎明廢水廠的廢棄生物污泥無法直接 產H2，但可以有效產CH4以回收能源；而且黎明廠的廢棄生物污泥中含有 相當量的Clostridium之醱酵產氫菌及甲烷菌。因此本研究可以預期如果以 黎明污水處理廠污泥與台中酒廠酒糟廢液當作複合基質會是良好的產能 基質。San et al.（2004）研究以污泥與廚餘為複合基質其產H2效能比單一 基質產H2效能佳，而產H2效能會隨著污泥與廚餘成分比例不同而異。因此 本研究目的主要以批次試驗來先期評估污泥與酒糟作為複合基質用於產 能的可行性；並探討其最佳產能條件（包括：污泥/酒糟混合比、有效的操 作pH方式及磷酸鹽濃度），並以批次試驗結果為基礎，利用固定化技術以 二相式反應槽（前段活性碳棉攪拌式反應槽＋後段活性碳粒流體化反應 槽）進行連續流流試驗，評估其具再能源化的可行性及求得最佳的操作條 件。
第二節 研究目的
本研究主要是以黎明污水處理廠終沈池污泥與台中酒廠米酒製程酒 糟廢液做為複合基質，並評估以此種複合基質之產能（H2+CH4）可行性及 在何種操作條件可以得到最後的產能，本研究的目的如下：
一、以批次試驗評估此種複合基質產能的可行性。
二、以批次試驗求得最佳產能效率之操作條件（包括：不同COD 濃度及 不同污泥/酒糟混合比、不同起始 pH 批次、不同磷酸鹽濃度、及不同 pH 操控方式、不同污泥與酒糟濃度）。
三、利用固定化技術，以二相式連續流反應槽（前段活性碳棉攪拌式反應 槽＋後段活性碳粒流體化反應槽）進行污泥與酒糟複合基質的產能試 驗，並以批次試驗所得到的最佳操作條件為基礎，變動進流基質COD 濃度及HRT 操作條件，以求得連續流操作之最佳產能。