試驗設計及流程

一、批次實驗

以批次式試驗(batch-type test)方式進行，以甘蔗渣基質應用於厭氧批次 產氫之可行性，並利用批次試驗具有反應體積小、反應時間短及操作簡易的 特性，以求得最佳產能的操作條件。

(一)試驗流程

本研究批次試驗各試程實驗流程及方法如下:

選擇能源作物紅、白甘蔗渣為基質，以 Bacillus substilus(A)

、

、

1.將蔗渣過濾去除雜質，利用烘乾、破碎方式將甘蔗渣完全破碎。

2.將破碎之蔗渣水溶液，將基質 COD 濃度配置約為 20,000mg/L。

3.配製水解菌/基質比例為 1/3，混合注入 125 ml 的三角錐瓶中，總溶液體 積為100 ml。

4.選出條件最好的基質與水解菌，在水解反應前，加入以 HCl 與 NaOH 將 水解菌種以起始 pH 控制在 5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0，利於進行水 解反應。

5.選出條件最好的基質、水解菌及水解菌種最適合的起始 pH，在水解反 應達最佳時間後，加入以HCl 與 NaOH 將醱酵產氫菌種以起始 pH 控制 在4.5、5.0、5.25、5.5、6.0、6.5、7.0，利於進行產氫反應。

6.以橡皮圔封瓶及加上束帶加強固定，以確保反應的確在厭氧狀態下進行 及不會有漏氣的情況發生。

7.置入恆溫培養箱中培養，溫度控制在 35±0.5℃。

8.每日監測氣體產量及氣體成份分析兩瓶樣品，並求其帄均值々另一樣品

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於後期實 驗前、中、後期三階段分析其水質。

(1)實驗前期水質分析〆實驗初期，尚未置入恆溫培養箱中培養。

(2)實驗中期水質分析〆水解反應達最佳時間。

(2)實驗後期水質分析〆產能停止後，則實驗結束。

(二)試驗設計

1.試驗一〆不同蔗渣種類及水解菌種批次試驗

以紅、白蔗渣為基質，COD 濃度配成 20,000mg/L，以水解菌種/基質溶 液之配比 1/3(總體積＝100ml)，並分析水質中的總 COD、溶解性 COD、揮 發酸等之濃度，以了解蔗渣被水解的效果，進行最佳水解菌種篩選。

表3-4 不同蔗渣種類及水解菌種批次試驗中之控制及操作條件

控制條件 操作條件

1.基質 COD 濃度為 20,000mg/L 不同水解菌及不同的甘蔗品種 2.溫度為 35℃ (1)紅、白甘蔗 Bacillus substilus(A) 3.起始 pH 為 7.0 (2)紅、白甘蔗 Bacillus substilus(B) 4.水解菌及基質配比=1/3 (3)紅、白甘蔗 Bacillus substilus(C)

註:反應總體積=100ml

2.試驗二〆水解菌不同起始 pH 值之批次水解試驗

以所篩選出最好的水解菌與基質，將基質COD 濃度調為 20,000mg/L，，

進行不同起始pH 為 5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0 及 8.5，共計 7 組的水解、

批次試驗。

表3-5 水解菌不同起始 pH 值之水解試驗中之控制及操作條件

控制條件 操作條件

1.基質 COD 濃度為 20,000mg/L 不同起始pH 值 2.溫度為 35℃ pH 值 5.5、6.0、6.5、7.0 3.最佳水解菌種及蔗渣種類 、7.5、8.0、8.5 4.水解菌及基質配比=1/3

註:反應總體積=100mL

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3.試驗三〆不同基質 COD 濃度之批次水解試驗

以最佳水解菌種、最佳起始pH 值，進行不同基質 COD 濃度（10,000、

20,000、30,000 mg/L）之產氫試驗。

表 3-6 基質不同 COD 濃度之批次水解試驗中之控制及操作條件

控制條件 操作條件

1.溫度為 35℃ 不同基質COD 濃度〆

2.最佳水解起始 pH 值 1.基質 COD 濃度為 10,000 mg/L 3.最佳水解菌種及蔗渣種類 2.基質 COD 濃度為 20,000 mg/L 4.水解菌及基質配比=1/3 3.基質 COD 濃度為 30,000 mg/L 註:反應總體積=100mL

4.試驗四〆醱酵產氫菌不同起始 pH 之批次產氫試驗

本試驗預模擬連續流試驗情況，以所篩選出最好的基質與水解菌將先進 行水解反應，待水解效果最好的反應天數時，加入不同起始pH 為 4.5、5.0、

5.25、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5 共計 8 組的產氫試驗。

表 3-7 醱酵產氫菌不同起始 pH 批次試驗中之控制及操作條件

控制條件 操作條件

1.溫度為 35℃ 加入不同起始pH 值的醱酵產氫菌 2.最佳水解起始 pH 值、COD 濃度

pH 值 4.5、5.0、5.25、5.5、

6.0、6.5、7.0、7.5 3.水解效果最佳反應天數

4.基質+水解菌與醱酵產氫菌配比 1/4 註:反應總體積=100mL

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57 中之pH，變化前段SBR 不同進流pH 8.0、7.5、7.0、6.5的操作條件試驗，挑 選出前段SBR之最佳水解pH。

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