第四章 結果與討論
第五節 不同溫度之甲烷產率比較試驗
本試驗是以甲烷化流體化床反應槽處理經水解醱酵產氫之稻殼廢 水，進行四組不同溫度的試驗，分別將甲烷化流體化床反應槽中的溫度控
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制在25、30、35 及 40 ℃，比較在何種溫度下會有較佳的甲烷產率。
(一)甲烷產率比較
由圖4-5 知道，甲烷化流體化床反應槽在不同溫度連續流操作之甲烷 產量變化情形可看出，單位體積反應槽每天甲烷產率（mmole- CH4 / L．
day）隨著溫度的高低而有所不同，當反應槽溫度為 35℃時，流體化床反 應槽之甲烷產率為最高，為37.4mmole- CH4 / L．day；其次是溫度為 30℃，
單位體積反應槽每天甲烷產率有23.3 mmole- CH4 / L．day；最差是溫度為 25℃，單位體積反應槽每天甲烷產率有7.25 mmole- CH4 / L．day，以 35℃
為最高，溫度越偏離35℃，甲烷產率也逐漸下降；由表 4-12 發現每克進 流COD 之甲烷產率（mmole- CH4 /g- CODin）也是在溫度為35℃時為最高，
每克進流COD 之甲烷產率為最佳，可達 1.03 mmole- CH4 /g- CODin；其次 是溫度為30℃，每克進流 COD 之甲烷產率可達 0.63 mmole- CH4 /g- CODin；最差是溫度為 25℃，每克進流COD 之甲烷產率，可達 0.20 mmole- CH4 /g- CODin。在每克去除COD 甲烷產率方面；由表 4-9 亦可看出，當溫 度為35℃時，有最佳每克去除 COD 甲烷產率 3.05 mmole- CH4 /g- CODre； 其次是溫度為30℃時，每克去除 COD 甲烷產率 2.91 mmole- CH4 /g- CODre； 而最差是溫度為 25℃時，每克去除COD 甲烷產率 2.53 mmole- CH4 /g- CODre。
綜合上述實驗結果，當溫度控制在35℃時，不管是單位體積反應槽的 甲烷產率、每克進流COD 之甲烷產率或每克去除 COD 之甲烷產率都可達到最 佳的產率，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溫 度為35℃的狀態下，可以最有效的將基質利用於產甲烷上。
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達430 mg-CaCO3/L；其次為當溫度為30℃時，鹼度增加量達280 mg- CaCO3/L；最差為當溫度為25℃時，鹼度增加量為80 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 溫度為35℃時為最高，隨著溫度偏離35℃越多，鹼度的增加量也逐漸減少。
4.懸浮固體物(SS)
由表4-13可發現，當溫度為35℃時有最佳的SS去除率，去除率可達 33.9%；其次為當溫度為30℃時，SS去除率達22.7%；最差為當溫度為25℃
時，SS去除率為7.93%。由上述實驗結果得知，因為甲烷菌為嗜中溫菌，
35℃最接近中溫，所以懸浮固體物的去除率在35℃時為最高，隨著溫度偏 離35℃越多，懸浮固體物的去除率也逐漸減少。
（三）產甲烷效率溫度校正係數
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 Y溫度,稻殼廢水=Y35℃,稻殼廢水×0.834│溫度 - 35℃│ (4-7) 溫度: 溫度值(℃)
Y溫度：在何操作溫度值下之每克進流COD甲烷產率（mmol-CH4/g-CODin）。
Y35℃：在溫度35℃組別時之每克進流COD甲烷產率（mmol-CH4/g-CODin）。
Θ溫度.每克進流COD甲烷產率：不同溫度下，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溫度校正係數稻殼廢水為0.834。
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 Y溫度,稻殼廢水=Y35℃,稻殼廢水×0.836│溫度 - 35℃│ (4-8) 溫度: 溫度值(℃)
Y溫度：在何操作溫度下之單位體積反應槽甲烷產率（mmole- CH4 / L．day）。
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Y35℃：在溫度35℃組別時之單位體積反應槽甲烷產率（mmole- CH4 / L．
day）。
Θ溫度.單位體積反應槽甲烷產率：不同溫度下，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溫度校正係數稻殼廢水為0.836。
表4-14 稻殼廢水不同操作溫度下，反應槽中Y溫度與溫度校正係數θ 25℃ 30℃ 35℃ 40℃ 溫度校正係數θ 每克進流COD
之甲烷產率 Y溫度 0.168 0.416 1.03 0.416 0.834 單位體積反應槽
之甲烷產率 Y溫度 6.24 15.3 37.4 15.3 0.836
第六節 不同迴流流量之甲烷產量比較試驗
本試驗是以甲烷化流體化床反應槽處理經水解醱酵產氫之稻殼廢水，
進行兩組不同迴流流量的試驗，分別將厭氧流體化床反應槽中的迴流流量 控制在650 及 1000 ml/min，比較在何種迴流流量下會有較佳的甲烷產率。
(一)甲烷產率比較
由圖4-6 知道，厭氧流體化床反應槽在不同迴流流量連續流操作之甲 烷產量變化情形可看出，單位體積反應槽每天甲烷產率（mmole- CH4 / L．
day）隨著迴流流量的高低而有所不同，當反應槽迴流流量為 1000 ml/min 時，流體化床反應槽之甲烷產率為較高，為43.7mmole- CH4 / L．day，其 次是迴流流量為650 ml/min，單位體積反應槽每天甲烷產率有 34.9 mmole-
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CH4 / L．day，因此發現在實驗範圍內，流體化床反應槽隨著迴流流量的 下降，甲烷產率也跟著下降；由表4-15 得知，反應槽之每克進流 COD 之 甲烷產率（mmole- CH4 /g- CODin）也是在迴流流量為1000 ml/min 較高，
每克進流COD 之甲烷產率為較佳，可達 1.06 mmole- CH4 /g- CODin；而以 迴流流量為650 ml/min 時，每克進流 COD 之甲烷產率可達 0.90 mmole- CH4 /g- CODin。在每克去除COD 甲烷產率方面，由表 4-15 亦可看出，當 迴流流量較高時，有最佳每克去除COD 甲烷產率 3.02 mmole- CH4 /g- CODre；而以迴流流量較低時，每克去除COD 甲烷產率 2.99 mmole- CH4 /g- CODre。
綜合上述實驗結果，在實驗範圍內，迴流流量愈快時，整個反應槽的 床體傳輸效果較好，使得反應槽內的甲烷化反應更為完全，所以消耗的基 質愈多，獲得甲烷產量也就愈高，而單位基質之甲烷產率也越高。
圖4-6 甲烷化流體化床反應槽於不同迴流流量下，
每天單位體積反應槽甲烷產率之比較圖
91 量為1000 ml/min時，COD去除率較佳，為35.0%；而以迴流速率為650 ml/min時，COD去除率較差，為30.2%。這代表著當迴流流量越快時，每
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由表4-16 可發現，當迴流流量為 1000 ml/min 時，有較佳的揮發酸減 少量，減少量可達350 mg/L；而較差為當迴流流量為 650 ml/min 時，揮發 酸減少量為300 mg/L。由上述實驗結果得知，揮發酸的消耗量在迴流流量 為1000 ml/min 時為較高，隨著迴流流量的降低，揮發酸的消耗量也相對 減少。
3.鹼度
由表4-16 可發現，當迴流流量為1000 ml/min時，有較佳的鹼度增加 量，增加量為490 mg-CaCO3/L；而當迴流流量為1000 ml/min時，鹼度增加 量達430 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，所以在迴流流量為1000 ml/min時有較高的鹼度增加 量，隨著迴流流量的降低，鹼度的增加量也逐漸減少。
4.懸浮固體物(SS)
由表4-16可發現，當迴流流量為1000 ml/min時有較佳的SS去除率，去 除率為36.1%；而為當迴流流量為650 ml/min時，SS去除率為31.9%。由上 述實驗結果得知，當迴流流量下降時，懸浮固體物的去除率也逐漸減少。
（三）產甲烷效率迴流流量校正係數
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 Y迴流流量,稻殼廢水=Y1000,稻殼廢水×0.999│1000-迴流流量 │ (4-7) 迴流流量: 迴流流量值(ml/min)
Y迴流速率：在何操作迴流流量值下之每克進流COD甲烷產率
（mmol-CH4/g-CODin）。
Y1000：迴流流量1000 ml/min組別時之每克進流COD甲烷產率
（mmol-CH4/g-CODin）。
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Θ迴流流量.每克進流COD甲烷產率：不同迴流流量下，每克進流COD甲烷產率之迴流流 量校正係數。
由迴歸之後可以得到迴流流量校正係數稻殼廢水為0.999。
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 Y迴流流量,稻殼廢水=Y1000,稻殼廢水×0.999│1000-迴流流量│ (4-8) 迴流流量: 迴流流量值(ml/min)
Y迴流流量：在何操作迴流流量下之單位體積反應槽甲烷產率（mmole- CH4 / L．day）。
Y1000：在迴流流量1000 ml/min組別時之單位體積反應槽甲烷產率（mmole- CH4 / L．day）。
Θml/min.單位體積反應槽甲烷產率：不同ml/min下，單位體積反應槽甲烷產率之ml/min校
正係數。
由迴歸之後可以得到迴流流量校正係數稻殼廢水為0.999。
表4-17 稻殼廢水不同操作迴流流量下，反應槽中Y迴流流量與迴流流量校正係 數θ
300 650 1000 迴流流量 校正係數θ 每克進流COD
之甲烷產量 Y迴流流量 0.526 0.747 1.06 0.999 單位體積反應槽
之甲烷產量 Y迴流流量 21.7 30.8 43.7 0.999
每克進流COD甲烷產率（mmole- CH4 / g-CODin）=
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有機負荷(kg-COD / m3 . day)-0.051× 0.999│1000-迴流流量│× 0.834│溫度 - 35℃│× 0.771│pH-7.0│
單位體積反應槽甲烷產率（mmole- CH4 / L．day）=
有機負荷(kg-COD / m3 . day)1.049 × 0.999│1000-迴流流量│× 0.836│溫度 - 35℃│
×0.771│pH-7.0│
將本研究中其中一組實驗數據帶入以上兩組產能公式，選用有機負荷 為20.4 kg/m3.day、迴流流量為650 ml/min、溫度為35℃及pH為7.0的組別，
將以上操作條件分別帶入以上兩組公式，可得每克進流COD甲烷產率為 0.80 mmole- CH4 / g-CODin，單位體積反應槽甲烷產率為16.5 mmole- CH4 / L．day，兩組數據都有落在實驗範圍內，代表以上兩組公式具有相當的可 性度。