第四章 結果與討論
第三節 不同 pH 之甲烷產率比較試驗
本試驗是以甲烷化流體化床反應槽搭配經水解醱酵產氫之稻殼廢 水，進行七組不同pH 的試驗，分別將甲烷化流體化床反應槽中的 pH 控制 在5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5 及 8.0，比較在何種 pH 下會有較佳的甲烷 產率。
(一)甲烷產率比較
由圖4-3 與表 4-5 知道，甲烷化流體化床反應槽在不同 pH 連續流操作 之甲烷產率變化情形可看出，單位體積甲烷產率（mmole- CH4 / L．day）
隨著pH 的高低而有所不同，當反應槽 pH 為 7.0 時，流體化床反應槽之甲 烷產率為最高，為33.7 mmole- CH4 / L．day，其次為 pH 6.5 及 7.5，單位 體積反應槽每天甲烷產率有30.1 及 30.9 mmole- CH4 / L．day，最差為 pH 5.0，單位體積反應槽每天產率有 16.5 mmole- CH4 / L．day；，因此發現當 pH 偏離中性時，甲烷產率也逐漸下降；由表 4-5 發現每克進流 COD 之甲 烷產率（mmole- CH4 /g- CODin）也是在pH 7.0 時為最高，可達 0.92 mmole- CH4 /g- CODin；其次為pH 6.5 及 7.5，每克進流 COD 之甲烷產率分別為 0.84 及 0.83 mmole- CH4 /g- CODin，最差為pH 5.0，每克進流 COD 之甲烷 產率，可達0.46 mmole- CH4 /g- CODin。在每克去除COD 甲烷產率方面，
由表4-6 亦可看出，當 pH 為 7.0 時，有最佳每克去除 COD 甲烷產率 3.08 mmole- CH4 /g- CODre；其次為pH 操作在 6.5 及 7.5，每克去除 COD 甲烷產 率3.03 及 3.01 mmole- CH4 /g- CODre；而最差的為當pH 操作在 5.0 時，每
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的產率，所以推估甲烷化流體化床反應槽處理經水解醱酵之稻殼廢水在pH 7.0 的狀態下，可以最有效的將基質利用於產甲烷上。
(二)水質分析 1.COD濃度變化
由表4-6可發現，在pH7.0時可達到最佳的COD去除率，接下來隨著pH 的升高或下降，COD去除率也逐漸下降，其中當HRT為24 hr時，COD去除 率可達33.7%；其次為pH為6.5及7.5時，COD去除率達27.8及28.3%；當pH 為5.0時，COD去除率18.8%為最差。這是因為pH 7.0是反應槽中的甲烷菌 最適合的生長溫度，所以當pH越接近7.0，每克COD基質轉成甲烷的比例 增加，轉成甲烷後將可有效去除COD，因此COD去除率得以增加。
2.揮發酸
由表4-6 可發現，當 pH 為 7.0 時，有最佳的揮發酸減少量，減少量可 達280 mg/L；其次為當 pH 為 6.5 及 7.5 時，揮發酸減少量達 210 及 250 mg/L；最差為當 pH 為 5.0，揮發酸減少量為 102 mg/L。由上述實驗結果 得知，揮發酸的消耗量在pH 7.0 時為最高，隨著 pH 偏離 7.0 越多，揮發 酸的消耗量也逐漸減少。
3.鹼度
由表4-6可發現，當pH為7.0時，有最佳的鹼度增加量，增加量可達420 mg-CaCO3/L；其次為當pH為6.5及7.5時，鹼度增加量達389及398 mg- CaCO3/L；最差為當pH為5.0，鹼度增加量為203 mg-CaCO3/L。由上述實驗 結果得知，鹼度的增加量與揮發酸的消耗量呈現正比的趨勢，所以在pH 7.0 時為最高，隨著pH偏離7.0越多，鹼度的增加量也逐漸減少。
4.懸浮固體物(SS)
由表4-6可發現，當pH為7.0時有最佳的SS去除率，去除率可達32.1%；
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pH值之校正係數θ pH 每克進流COD產甲烷率值表示，若θ pH 每克進流COD產甲烷率值越接近1，
表示該試驗受反應pH值的影響越小，θ pH 每克進流COD產甲烷率值距1越遠，表示該 試驗受pH值的影響越大。再者由試驗結果得知，以pH 7.0的組別每克進流 基質甲烷產率為最佳，故以pH 7.0為基礎pH。
(1)當pH≧7.0
以(YpH/Y7.0)=θ pH 每克進流COD甲烷產率(pH-7.0)來作迴歸，兩邊取對數可得 lnYpH–lnY7.0=（pH – 7.0）lnθ pH，每克進流COD甲烷產率
(2)當pH＜7.0
以(YpH/Y7.0)=θ pH 每克進流COD甲烷產率(7.0-pH)來作迴歸，兩邊取對數可得 lnYpH – lnY7.0=（7.0–pH）lnθ pH，每克進流COD甲烷產率
由於pH、YpH與Y7.0均為已知，可代入求取反應槽中之θpH每克進流COD甲烷產率
值。在每克進流COD甲烷產率方面，以下列方式計算求出，
每克進流COD甲烷產率公式 YpH,稻殼廢水=Y7.0,稻殼廢水×0.771│pH-7.0│ (4-3) pH : pH值
YpH：在任何pH值下之每克進流COD甲烷產率（mmol-CH4/g-CODin）。
Y7.0：在pH=7.0組別時之每克進流COD甲烷產率（mmol-CH4/g-CODin）。
θpH.每克進流COD甲烷產率：不同pH值下，每克進流COD甲烷產率之溫度校正係數。
由迴歸之後可以得到pH校正係數稻殼廢水為0.771。
在單位體積反應槽之甲烷產率方面，以下列方式計算求出，
單位體積反應槽之甲烷產率公式 YpH,稻殼廢水=Y7.0,稻殼廢水×0.770│pH-7.0│ (4-4) pH : pH值
YpH：在任何pH值下之單位體積反應槽甲烷產率（mmole- CH4 / L．day）。
Y7.0：在pH=7.0組別時之單位體積反應槽甲烷產率（mmole- CH4 / L．day）。
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θpH.單位體積反應槽甲烷產率：不同pH值下，單位體積反應槽甲烷產率之溫度校正係數。
由迴歸之後可以得到pH 校正係數稻殼廢水為0.770。
表4-7 稻殼廢水不同操作pH值下，反應槽中YpH與pH校正係數θ pH 6.0 6.5 7.0 7.5 pH校正係數θ 每克進流COD
之甲烷產率 YpH 0.709 0.808 0.920 0.808 0.771 單位體積反應槽
之甲烷產率 YpH 25.9 29.6 33.7 29.6 0.770