不同起始醱酵產氫 pH 之醱酵產氫詴驗

根據葉明泰（2006）的研究中發現，醱酵產氫菌在pH5.0-5.5有最佳的生長環 境，因此預估起始pH 5.0、5.25、5.5皆有極佳的產氫率，而本詴驗整合一、二、

三實驗結果取得最佳水解條件後作為本詴驗基礎，水解最佳條件分別為Bacillus subtilis（A）菌，pH 為7.0、COD 濃度為20,000 mg/L，最佳反應天數為五天，在 最佳反應天數後加入醱酵產氫菌，再調整為不同pH 值（pH 4.5、5.0、5.25、5.5、

6.0、6.5、7.0、7.5），但於加入醱酵產氫菌封瓶後，並對瓶內充N₂ 使呈厭氧狀態，

進行醱酵產H₂詴驗。而產氫反應效果好壞，直接以產氫率的高低及揮發酸的增加 量作判斷的依據，就上述標準作為衡量的指標。由圖4-7可看出pH 5.25組有65.8 mL產氫量為最高々其次為pH 5.5組有61.5 mL產氫量々最差為pH 7.5組只有 11.3mL 產氫量々以每克進流COD 之產氫率高低來比較，以pH 5.25組有最佳的產氫率，

就受到了明顯的抑制。在本研究結果得知醱酵產氫菌Clostridium 以pH 5.25為最

lnY_pH^{，每克進流}_COD^產氫率–lnY_5.25^{，每克進流}_COD^產氫率=（5.25–pH）lnθ_pH^{，每克進流}_COD^產氫率 各反應pH值相對於pH 5.25之θ_pH^{，每克進流}_COD^產氫率如表4-6列，並求出θ_pH^{，每克進流}_COD^產

氫率之總pH值校正係數，可求得pH值校正係數為0.415，關係式如式（4-2）所示〆 Y_pH，每克進流COD^產氫率=Y_5.25，每克進流COD^產氫率×0.415^{│pH-5.25│} （4-2）

表 4-7 不同起始醱酵產氫 pH 值下，反應瓶中 Y_pH與校正係數θ pH 4.5 5.0 5.25 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 pH校正係數θ Y_pH 0.29 0.45 0.60 0.56 0.38 0.25 0.14 0.10 0.415

若θ_pH^{，每克進流}_COD^產氫率值越接近1，表示該詴驗受反應pH 值的影響越小，θ_pH^，每克

進流COD^產氫率值距1越遠，表示該詴驗受pH值的影響越大。再者，由黃倩毓（2008）

油菜籽粕詴驗結果得知，油菜籽粕pH值校正係數為0.198々謝孟宏（2010）稻殼 詴驗結果得知，稻殼pH 值校正係數為0.319。顯示花生殼組在醱酵產氫過程受pH 影響較小於油菜籽粕組以及稻殼組。

表 4-8 不同起始醱酵產氫 pH 詴驗之氣體組成及累積產氫量

起始 pH 總產氣量 (mL)

氣體含率 (%)

產氣量 (mL)

每克基質 之產氫量 mmole H₂/g-COD_in H₂ CO₂ H₂ CO₂

4.50 31.0 41.4 58.6 2.53 3.57 0.285 5.00 34.8 43.1 56.9 15.0 19.8 0.320 5.25 65.8 43.8 56.2 28.8 37.0 0.604 5.50 61.5 43.6 56.4 26.8 34.7 0.565 6.00 41.6 43.8 56.2 18.2 23.4 0.382 6.50 26.7 42.9 57.1 11.5 15.2 0.245 7.00 14.7 43.1 56.9 6.34 8.36 0.135 7.50 11.3 42.2 57.8 4.77 6.53 0.104

註〆加入的基質量 2.4 g-COD。起始基質濃度/污泥濃度 S₀/X₀範圍 28.8~29.6。

由表4-8 及圖4-8 研究結果顯示，不同起始醱酵產氫pH 組反應過程中的pH 與每日產氫量結果得知，當起始pH 值為7.5的時候，產氫量明顯偏低，因為起始 pH 值控制的太高，使產氫菌無法發揮作用，造成產氫停止。所以當起始pH 值 高於7.5 的時候，會因為太高的pH 會對產氫造成影響，因醱酵產氫菌在pH 較高 時，產氫反應就受到了明顯的抑制。在本研究結果得知醱酵產氫菌Clostridium 以 pH 5.25 為最佳產氫效果，隨著偏離pH 5.25 越遠，產氫效果逐漸變差，而本研 究室所馴養醱酵產氫菌在pH 5.0-5.5有不錯的醱酵產氫效果。綜合上述研究結果，

我們可以得知花生殼在後段不同起始醱酵產氫pH 詴驗中，以起始pH 5.25有最佳 的產氫效率為0.60 mmole H₂/g-COD_in，所以後續連續流詴驗中厭氧醱酵產氫完全 攪拌式反應槽（CSTR）將醱酵產氫菌控制在起始pH 5.25為基礎。

第二部份 連續流詴驗

本部分研究主要是好氧循序批次反應槽（Sequencing Batch Reactor，SBR）

串聯厭氧醱酵產氫完全攪拌式反應槽（CSTR）來進行各種詴驗，並依照批次產 氫詴驗的最佳操作條件結果，進行一系列的連續流產氫詴驗，以求出在不同前段 總循序時間、不同後段HRT、不同前後段起始pH、不同進流水COD 濃度，以求 出最佳不同操作程序組合操作條件，作為最佳的厭氧產氫操作條件。