不同起始 pH 之批次產能試驗

一、產能部分

由試驗一結果可得知，複合基質隨著污泥/酒糟比愈低，生物醱酵產能過 程中pH愈容易下降，且後續的甲烷化反應愈不易啟動，因此推論若調整不同 起始pH值，對複合基質產能應該會有不同的影響。本試驗以試驗一所得最佳 產能下其污泥/酒糟混合比（3/2）為基礎，在COD為 10,000 mg/L、磷酸鹽緩 衝溶液7.5g-PO43-/L操作條件下，探討不同起始pH（4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、

7.0、7.5、8.0）其產能變化情形。

由圖4-2（a）H2累積產量圖可看出，各起始pH值初期均有產H2，而第三天 後 各 組 均 停 止 產H2。 當 起 始pH 控 制 在 5.0 時 ， 可 得 到 最 佳 的 產 H2量

（0.24mmole），其次為起始pH 5.5（0.23mmole），再其次為起始pH6.0、pH6.5，

而當pH控制高達 8.0 或低至 4.5，其產H2量（0.13mmole）均為最少。

由圖 4-2（b）CH4累積產量圖可看出，當起始pH控制在 5.5 以上時，在試 驗初期就有CH4產生，而各組中以起始pH愈接近中性者，其起始CH4產率愈大。

而當起始pH控制在 5.5 以下時，必須經過一段遲滯期（約 15 天）才開始逐漸會 有CH4產生，且隨著pH值越低，其遲滯期會越長。最終的產CH4量以起始pH值 愈接近中性者，其CH4產量愈大，當起始pH控制在 7.0 時，可得到最佳的產CH4

量（1.37mmole）其次為起始pH 7.5（1.14mmole）；當起始pH太低時，對產甲烷 是不利的，當起始pH控制在 4.5 時，其產CH4量（0.56mmole）為最少，其次為 起始pH控制在 5.0（0.61mmole）。

總產能以起始pH控制在 7.0（315cal/g-CODin）為最高，其次為起始pH控 制 在 7.5 （ 239cal/g-CODin ）； 而 總 產 能 最 低 為 起 始pH 控 制 在 4.5

（127cal/g-CODin），其次為起始pH控制在 5.0（148cal/g-CODin）。由上述試驗 結果可以確定，本研究之複合基質若用以產能，前段醱酵產氫反應以pH操

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表4-3 不同起始 pH 批次試驗之水質變化情形（試驗二）

#1（pH4.5）4.50 5.45 5.84 10,150 9,450 6,650 34.48 15,800 13,650 12,800 7,750 5,850 4,900 1,420 1,642 1,502

#2（pH5.0）5.00 5.65 5.89 10,000 8,650 6,400 36.00 14,950 13,500 12,700 7,450 5,650 4,850 1,432 1,756 1,496

#3（pH5.5）5.50 5.78 5.95 10,450 9,175 6,850 34.45 15,200 12,750 11,500 7,800 5,450 4,600 1,368 1,678 1,556

#4（pH6.0）6.00 6.21 6.42 10,550 9,250 7,100 32.70 15,450 13,300 11,950 8,150 5,600 4,800 1,412 1,592 1,476

#5（pH6.5）6.50 6.82 6.88 10,250 9,300 6,800 33.66 15,200 13,350 12,750 7,500 5,350 4,650 1,400 1,582 1,482

#6（pH7.0）7.00 6.87 6.96 9,750 8,700 6,250 35.90 15,900 12,550 11,750 7,700 5,200 4,250 1,396 1,520 1,442

#7（pH7.5）7.50 7.45 7.50 10,750 9,200 6,850 36.28 15,850 12,400 12,150 7,750 5,250 4,100 1,408 1,512 1,476

#8（pH8.0）8.00 7.65 7.71 11,000 9,500 7,450 32.27 15,900 13,350 12,200 7,950 5,450 4,750 1,408 1,548 1,492

表4-4 不同起始 pH 批次試驗之氣體累積產能（試驗二）

氣體含率（％） 累積產氣量

（mmole）

累積產能量

（cal）

組別 起始pH

累積產氣量

（ml）

H2 CH4 CO2 H2 CH4 H2 CH4

總能量

（cal）

基質COD

克數（g） cal/CODin cal/CODre

#1（pH4.5） 46.1 6.96 30.50 62.54 0.13 0.56 8.80 120 129 1.02 127 369

#2（pH5.0） 56.8

10.67 26.97 62.36 0.24 0.61 16.6 131 148 1.00 148 411

#3（pH5.5） 79.8 7.32 27.24 65.44 0.23 0.86 16.0 186 202 1.05 194 562

#4（pH6.0） 85.8 6.00 27.79 66.21 0.20 0.94 14.1 204 218 1.06 207 633

#5（pH6.5） 90.3 5.33 26.26 68.42 0.19 0.94 13.2 203 216 1.03 211 627

#6（pH7.0） 142.5 2.92 24.22 72.86 0.16 1.37 11.4 296 307 0.98 315 878

#7（pH7.5） 91.9 4.16 31.26 64.58 0.15 1.14 10.5 246 257 1.08 239 658

#8（pH8.0） 85.6 3.87 28.31 67.82 0.13 0.96 9.10 208 217 1.10 197 611

作於5.0～5.5 之間；而後段甲烷反應 pH 操作在中性（pH 7.0）時，應可以得 到最佳的產能。

二、水質監測部分

由表4-3 水質變化情形可看出，試驗初期起始 pH＜7.0 之組別（＃1～＃5）

其pH 值於試驗中、後期均有緩慢上升的趨勢，而其中以＃1（起始 pH4.5）上 升的幅度最大，其次為組＃2（起始 pH5.0）。在揮發酸濃度部分，由於在試驗 初期階段，基質進行水解酸化反應，因此在中期各組之揮發酸濃度均有上升 的情形，而隨著甲烷化反應的進行，後期水質監測各組揮發酸濃度均有減少。

在 COD 去除率方面，各組去除率約介於 32～36％之間，然而＃6（起始 pH 為7.0）、＃7（起始 pH 為 7.5）產甲烷效能最佳，其 COD 去除率也最佳約為 36％。