第三章 研究 研究 研究 研究方法 方法 方法 方法
第一節 試驗材料與設備 試驗材料與設備 試驗材料與設備 試驗材料與設備
第一節 第一節
第一節 試驗材料與設備 試驗材料與設備 試驗材料與設備 試驗材料與設備
一、菌種來源
（一）水解菌種
本研究採用的水解菌種，是新竹食品工業發展研究所生物資源保存及研究中 心(BCRC)所購買 Bacillus 菌種，先進行培養基先行培養，再轉入液體培養基進行 大量培養，作為水解菌種。
表 3-1 水解菌種培養條件及來源
(二)產氫菌種
根據葉明泰(2006)的研究中發現黎明污水處理廠終沉池污泥中含有相當量之 Clostridium 醱酵產氫菌。所以本試驗所使用污水處理廠終沈池底層污泥，經由熱 篩、酸篩將其中甲烷形成菌篩除或抑制，並維持在適合產氫菌生長環境(pH5.25、
溫度 35℃)下以 CSTR 反應槽中進行馴養，作為本試驗的醱酵產氫菌的菌種來源。
菌種 編號 pH 溫度（℃） 來源
Bacillus subtilis(A) 14715 7.0 37 醱酵大豆
表 3-2 產氫菌馴養成份
成份 濃度 廠牌藥品 等級
葡萄糖 10 g/l Roquette 99% up
牛肉汁 1.8 g/l Kento Chemical Exp.
Na2HPO4 11.2 g/l Roquette 98% up
MgCl2 62 mg/l Shimada Exp.
FeCl2 108 mg/l Shimada Exp.
MnCl2 50 mg/l Shimada Exp.
CaCl2 50 mg/l Shimada Exp.
CoCl2 25 mg/l Shimada Exp.
Na2MoO4 25 mg/l Shimada Exp.
KCl 75 mg/l Shimada Exp.
FeSO4 27 mg/l Shimada Exp.
二、基質來源
本研究以黃倩毓(2007)的研究 : 所得的最佳基質－油菜籽粕，作為 ASBR 及 SBR 循序批次產氫試驗的基質來源，分別說明如下:
(一)油菜籽粕
本研究之油菜籽粕取自彰化縣福興鄉木村實業有限公司所進口加拿大、巴基 斯坦等油菜籽粕作為本研究之基質來源之一。油菜籽粕是油菜炸油過後的副產 物，油菜籽粕含油量仍達 35~50%可當作飼料用，為一個良好的能量之來源。
三、試驗設備
（一）循序試驗
本研究以厭氧反應槽ASBR進行循序試驗，其反應槽規格與操作說明如下：
厭氧反應槽(Anaerobic Sequencing Batch Reactor，ASBR)及好氧反應槽 ( Sequencing Batch Reactor，SBR)。本研究所採用之厭氧反應槽(ASBR)及好氧反 應槽( SBR)其主體是由壓克力所製成雙層圓筒狀，外層為循環控溫水層，反應槽
有效體積為 5 公升，直徑為 10cm，高為 50cm，攪拌器動力來源為氣密式馬達，
將活性碳棉剪 2.5cm ×2.5cm ×0.5cm 大小，固定於活性碳棉攪拌支架上(如圖 3-1、
3-2)，使活性碳棉擔體均勻分布在反應槽中。為維持反應槽適當攪拌效果，以轉 速控調器來控制攪拌器轉速。
反應槽底端設有內徑 2.5 公分的圓形排水開口，以作為反應槽內油菜及油菜 籽粕反應沈澱後油菜渣的排出口。而在反應槽頂端有 pH 及 ORP 的回饋控制器;
在溫度控制方面，以恆溫水槽來控制，並確保反應槽能夠在恆溫下(35℃)進行試 驗。在基質進出流方面，距反應槽頂端 16 公分處，設有內徑 0.8 公分的基質進料 口；而距反應槽頂端 12 公分處，設有內徑 0.8 公分的液氣排出口，並架設 T 型管 使氣體與出流水分流，排出之氣體與集氣設備相連，而出流水經由 U 型繞流管排 出，以達到反應槽內部厭氧的狀態其操作示意圖如圖 3-3、3-4。
圖3-1 將活性碳棉介質置於支架後
圖3-2 活性碳棉攪拌架與攪拌馬達
圖3-3 共培養ASBR反應槽之示意圖
圖3-4 分離式反應槽(SBR+CSTR)之示意圖
二、氣體收集裝置
在厭氧醱酵產氫時以氣體收集裝置加以收集，本試驗採用排水集氣法氣體收 集裝置，此集氣收集裝置是由氣體收集管與吐氣瓶所組成。吐氣瓶內填裝有含5
％濃硫酸的飽和食鹽水溶液。每一個完全攪拌式反應槽，各有一組氣體收集管，
每支為1,000 mL。
三、其他設備
（一）進料馬達
1.進料及反應後廢液抽出定量馬達
用於抽取基質桶基質進入 ASBR 反應槽，本研究試驗採用 Master-Flex Tubing Pumping(型號：Cole Parmer Model 7518-00)，轉速範圍在 1 ~ 100 rpm 之間，搭配 Tycon 17 號蠕動管，可將流量控制在 0.06~ 380 mL/min 之間。而廢液抽出主要是 以反應槽內時間控制器來控制，在整個循序反應過後加以把廢液直接排出。
（二）恆溫水槽
主要是作為反應槽溫度控制之用，每組厭氧反應槽均有一部恆溫水槽(型 號：Tungtec Instruments Co.,Ltd; Model SF-72)，容量約 20 公升，可循環控制水 溫，控溫範圍-20~90℃，溫度精度為±0.02℃，並採用 PID 溫度控制，操作時溫 度控制於 35+1℃左右。
（三）酸鹼度與氧化還原控制器
為使試驗之 pH 及 ORP 值能穩定在欲控制之範圍內，本試驗以酸鹼度與氧化 還原控制器（Suntex Instruments Co., Ltd; model PC-330）加以控制，其監控範圍 為 pH 0～14，氧化還原電位控制範圍為-1999～＋1999mV。