第四章 結果與討論
第三節 不同水解菌/醱酵產氫菌配比之批次產氫試驗
本節將利用：水解菌 Bacillus substilus(A)，起始 pH 值為 5.25，在以預估可能 較佳混合菌液/基質配比=1/3，進行不同水解菌/醱酵產氫菌配比 (0/6、1/5、
1/4、1/3、2/3、2/2，共 6 組)之厭氧產氫效率試驗。
一、不同水解菌/醱酵產氫菌配比批次產氫效率之影響 由表 4-6 中可以得知，在水解菌/醱酵產氫菌配比為 1/4 時，有最佳的產氫
量，為 37.5ml，產氫率為 0.77 mmole H2/g-CODin。其次為 1/3 有產氫量 32.6 ml，
產氫率有 0.67 mmole H2/g-CODin；再其次為 1/5 有產氫量 24.5 ml，產氫率有 0.49 mmole H2/g-CODin；而產氫最差的配比為 0/6，產氫率為 0.26 mmole H2/g-CODin 最少，推估為沒有加入水解菌所以產氫效果不好，所以基質加入水解菌的確可以 提升產氫的效率。當配比為 1/4 時，有最好的產氫效果，而配比過多或過少時，
產氫量皆明顯下滑，由此可見，維持在最適合的水解菌/醱酵產氫菌配比為 1/4 時，能有效的提升產氫效率。
由圖 4-6 可以看出，各組在一開始都有產氫反應，水解菌/醱酵產氫菌在配 比 1/4 一開始產氫就大幅上升到試驗第 7 天才漸漸停止，第八天產氫停止，試驗 到第 9 天結束。配比 1/3 在前 5 天產氫量與 1/4 差不多，可是第 6 天之後就停止 產氫，直到試驗結束，而在整組試驗中，產氫量最差的為 0/6 配比，第 5 天就停 止產氫，產氫量只有 12.7mL。
由上述試驗可知，因為沒有加入水解菌所以產氫效果不佳，而有加入水解菌 的其他各組，的確有增加醱酵產氫的效果，所以稻殼基質加入水解菌的確可以提 升產氫的效率。但水解菌量/醱酵產氫菌的配比過多，會使產氫量逐漸減少，因 為水解菌量太多導致產氫菌量變少無法提高產氫效能，所以造成了產氫率下降的 影響。
在反應總體積=100ml(混合菌液/基質=1/3)( 混合菌液/基質=25ml/75ml)，
不同水解菌/醱酵產氫菌配比，0/6 為(0.00ml/25ml)、1/5 為(4.10ml/20.9ml)、
1/4 為(5.00ml/20.0ml)、1/3 為(6.20ml/18.8ml)、2/3 為(10.0ml/15.0ml)、2/2
為(12.5ml/12.5ml)，因此以 Bacillus substilus (A)之所測得 MLSS 作為菌種量，以 下列計算出反應瓶(100ml)中每單位體積所需的水解菌 MLSS。歸納出水解菌/醱酵 產氫菌配比為 1/4(5ml/20ml)，水解菌 MLSS 最適濃度為 50mg/L，水解菌比例高 於此時，因較多水解菌會和醱酵產氫菌生長競爭，反而抑制醱酵產氫反應之進 行，因而產氫量減少；但當水解菌太少時，會因水解菌量不足，而無法有效分解 基質，所以水解菌/醱酵產氫菌配比在 1/4 時，可以得到最好的產氫效率。
水解菌量=水解菌原始 MLSS 濃度 1000mg/L×最佳水解菌量 0.005L=5mg (式 4-2) 單位體積 mg/L=5mg/0.1L=50mg/L (式 4-3)
圖4-6 不同水解菌/醱酵產氫菌配比試驗之累積產氫圖 二、不同水解菌/醱酵產氫菌配比產氫試驗之水質變化
由試驗結果可得知 S0/X0，在基質來源提供方面，稻殼為主要的基質，而混合 菌液僅帶來了少量溶解性基質；在菌種提供方面，主要以混合菌液所測得(水解 菌/醱酵產氫菌)MLSS 作為菌種量，剩下的混合菌液(水解菌+醱酵產氫菌)之 SCOD 值為有殘留的培養基質所以和稻殼基質合併列，為基質用以計算 F/M，可得 F/M 為 0.49。由表 4-7 水質變化可以得知，初期 pH 值一開始因為水解酸化反應，所 以 pH 都是降低的，反應結束的 pH 值都介於 4.32-4.56 之間，產氫最佳的 1/4 這
組反應結束 pH 值為 4.36。
總 COD 去除率，去除率介於 1.19-8.30％之間，去除率最好的配比為 1/4，有 8.30
％，而且產氫率也是最佳的為 0.77 mmole H2/g-CODin。溶解性 COD 增加量的部分 介於 2.93-6.27％，溶解性 COD 增加率最好的是配比為 1/4，有 6.27％的增加率，
而產氫率越好的溶解性 COD 增加率越多。所以溶解性 COD 增加的越多，可使產氫 菌得以利用這些基質而提升產氫效率。
由表 4-8 可看出，在配比為 1/4 時有最佳的總固體物及懸浮固體物去除率，
為 37.9 及 55.2%；其次為配比 1/3，去除率為 30.1 及 50.35。
表 4-9 揮發酸的濃度增加量介於 190-680 mg/L，隨著產氫量增加，揮發酸的 增加濃度也是較多的，所以產氫率好的相對的揮發酸濃度增加的也越多。鹼度各 組初期大約在 480-650 mg-CaCO3/L，消耗最多的為 1/4，鹼度減少了 410 mg-CaCO3/L。綜合上述，結果可以得知，在稻殼基質搭配不同水解菌/醱酵產氫菌，
在配比 1/4 時有最佳的產氫率 0.77 mmole H2/g-CODin，所以本研究將利用水解菌 /醱酵產氫菌配比 1/4 作為後續研究的基礎。
表4-6 不同水解菌/醱酵產氫菌配比的批次試驗之氣體組成及累積產氫量
表4-8 不同水解菌/醱酵產氫菌配比之批次產氫試驗的總固體物、懸浮固體水質變化情形