第四章 結果與討論
第五節 不同前段 SBR 總循序時間對水解及產氫效率之影響
本節將設計固定後段完全混合式醱酵產氫CSTR 反應槽之HRT，變換前段水 解好氧循序批次反應槽SBR 不同的總循序時間（分別為5、6、8、9、10、12小 時）之詴驗，探討總循序時間有為何時最佳的水解效果，以利後段CSTR 醱酵產 氫反應槽。前段SBR 反應槽控制條件為批次詴驗中最佳水解菌種Bacillus subtilis
（A）菌、最佳進流COD 基質濃度20,000 mg/L以及最佳起始pH 7.0。整個循序 反應過程從基質進流為15 分，接著反應槽攪拌時間分別為4、5、7、8、9、11小
時，在反應時間結束後，停止攪拌沈降30 分，沈降完成後最後為反應過基質抽 離階段為15分，並重複循環操作，直到生物系統穩定，分析水質、產氫量及成份。
在SBR 串聯CSTR 操作方面，為使完全達到分離培養SBR 反應槽串連醱酵產氫 菌反應槽有較佳產氫量，因此前段水解反應槽為主要總循序時間為用於水解反 應，後段醱酵產氫反應槽主要將前段水解反應過後的基質再用於醱酵產氫，其後 段醱酵產氫反應槽控制條件為水力停留時間固定36 小時，以批次詴驗四後段最 佳起始pH 5.25為控制條件。
（一）不同前段SBR總循序時間之比較詴驗
前段水解不同總循序時間之比較詴驗中，在前段 SBR 串聯後段 CSTR 反應 槽，其變換前段不同總循序時間為 5、6、8、9、10、12 小時，固定後段 CSTR 之 HRT 時間為 36 小時，探討前段 SBR 反應槽中何者有較佳總循序時間。由表 4-9 及表 4-10 可看出當前段總循序時間為 5 小時，溶解性 COD 增加率為 18.4
%，後段 CSTR 中每克進流 COD 之產氫量為 1.53 mmole-H2/g-CODin，單位體積 反應槽每天之產氫量 13.5 mmole-H2 /L〃day々當前段總循序時間為 6 小時，溶解 性 COD 增加率為 20.3 %，後段 CSTR 中每克進流 COD 之產氫量為 1.80 mmole-H2/g-CODin，單位體積反應槽每天之產氫量 16.4 mmole-H2 /L〃day々當前 段總循序時間為 8 小時，溶解性 COD 增加率為 29.4%，後段 CSTR 中每克進流 COD 之產氫量為 1.93 mmole-H2/g-CODin，單位體積反應槽每天之產氫量 17.8 mmole-H2/L〃day々當前段總循序時間為 9 小時，溶解性 COD 增加率為 30.8%，
後段 CSTR 中每克進流 COD 之產氫量為 1.99 mmole-H2/g-CODin，單位體積反應 槽每天之產氫量 18.6 mmole-H2 /L〃day々當前段總循序時間為 10 小時，溶解性 COD 增 加 率 為 19.6% ， 後 段 CSTR 中 每 克 進 流 COD 之 產 氫 量 為 1.68 mmole-H2/g-CODin，單位體積反應槽每天之產氫量 15.6 mmole-H2 /L〃day々當前 段總循序時間為 12 小時，溶解性 COD 增加率為 15.4%，後段 CSTR 中每克進 流 COD 之產氫量為 1.34 mmole-H2/g-CODin，單位體積反應槽每天之產氫量 12.4 mmole-H2 /L〃day。
表 4-9 不同前段 SBR 總循序時間對後段醱酵產氫 CSTR 之產氣組成及累積產氫量之
據本研究團隊以洪培營（2009）利用ASBR 及SBR 提升油菜籽粕厭氧產氫可
2.鹼度
由表 4-11 鹼度變化情形可看出，當前段 SBR 水解反應槽之總循序時間 為 9 hr 時，前段 SBR 及後段 CSTR 有較多的鹼度減少率，為 14.1%及 20.0 %，
總鹼度減少率為 31.3%々其次前段 SBR 反應槽之總循序時間為 10 hr，前段 SBR 及後段 CSTR 鹼度減少率為 12.9%及 16.7 %，總鹼度減少率為 27.4%々 最差則是前段 SBR 反應槽之總循序時間為 5 hr，前段 SBR 及後段 CSTR 鹼 度減少率為 10.9%及 14.0 %，總鹼度減少率為 23.4%。
由上述可知，由於當前段 SBR 水解反應槽之總循序時間為 9hr 時有最多 的鹼度減少率，因在 9 hr 時溶解性 COD 增加量達到巔峰，其前段水解反應 槽不產氫，所以前段 SBR 鹼度的消耗量比後段 CSTR 醱酵產氫槽鹼度消耗 量來的較少々此乃因反應中基質經由前段 SBR 反應槽水解所產生的溶解性 COD 被後段 CSTR 醱酵產氫菌反應槽轉換為揮發酸，因而在後段 CSTR 有 大量鹼度的消耗。
3.揮發酸
由表 4-11 可看出，當前段 SBR 水解反應槽其揮發酸增加量約 40 mg/L，
各組揮發酸增加量皆差不多。在後段 CSTR 醱酵產氫槽中則以前段 SBR 應 槽之總循序時間為 9 hr 時，有較多的揮發酸增加量，為 2,160 mg/L々其次以 前段 SBR 反應槽之總循序時間為 10 hr，揮發酸增加量為 2,120 mg/L々最差 以前段 SBR 反應槽之總循序時間為 5 hr，揮發酸增加量為 1,980 mg/L。另一 方面隨著揮發酸的產生，而揮發酸測得丁酸、丙酸及乙酸，乙酸約在 16~19
%，丙酸約在 4~6 %，丁酸約在 46~53 %，以丁酸為主。由文獻 Girbal et al.
（1995）指出，代謝路徑走向生成乙酸和丁酸時，會伴隨氫氣的產生々若代 謝路徑若走向生成甲酸和丙酸時，則會有耗氫的情況發生。而當整個醱酵產 氫效能以代謝產物屬於乙醇醱酵型，則不利於醱酵產氫。當整個醱酵產氫之 代謝產物以丁酸、乙酸為主，也就是屬於丁酸、乙酸醱酵型，則產氫表現較 佳。其雖有丙酸的生成，但產量相對前兩者是偏低的，因此對產氫的影響不
大。而本研究在實驗過程中沒有發現任何醇類的產生，微生物的代謝路徑走
序時間為 5 hr 時，前段 SBR 水解反應槽總固體物及懸浮固體物減少率，為 10.9 %及 14.0 %々後段 CSTR 反應槽總固體物及懸浮固體物減少率，為 18.1
%及 13.2 %。由上述可知，由於花生殼為固體物需要水解的時間較長，當前 段 SBR 水解反應槽之總循序時間越長，總固體物及懸浮固體物減少率就越 會好。
表 4-12 不同前段 SBR 總循序時間對前後反應槽之 TS 及 SS 濃度其變化之影響 情形
SBR總循序 時間(hr)
SBR CSTR 總減少量
TS SS TS SS TS SS 12 進流濃度 11450 8450 7850 6200 11450 8450
出流濃度 7850 6200 6850 5500 6850 5500 減少率(%) 31.4 26.6 12.7 11.3 40.2 34.9 10 進流濃度 11350 8300 7950 6300 11350 8300 出流濃度 7950 6300 7000 5600 7000 5600 減少率(%) 30.0 24.1 11.9 11.1 38.3 32.5 9 進流濃度 11450 8350 8050 6400 11450 8350 出流濃度 8050 6400 7100 5700 7100 5700 減少率(%) 29.7 23.4 11.8 10.9 38.0 31.7 8 進流濃度 11400 8350 8150 6500 11400 8350 出流濃度 8150 6500 7250 5900 7250 5900 減少率(%) 28.5 22.2 11.0 9.2 36.4 29.3 6 進流濃度 11450 8450 8850 6900 11450 8450 出流濃度 8850 6900 7950 6300 7950 6300 減少率(%) 22.7 18.3 10.1 8.70 30.6 25.4 5 進流濃度 11300 8350 9250 7250 11300 8350 出流濃度 9250 7250 8400 6650 8400 6650 減少率(%) 18.1 13.2 9.19 8.28 25.7 20.4