第五組實驗 厭氧生物濾床
組員 4971N001 王羿奇(執筆)
4960N026 王翰偉 4960N010 李奕賢 4960N011 王紹宇 4960N063 張詠峻 4960N065 董家銘 4960N053 李子敬
一、摘要
厭氧生物濾池並非新的技術，且近年來厭氧生物處理技術大約是以 UASB 為 主流，但一些小廠的操作經驗每每發生粒狀化污泥流失的問題。故有人又回頭思 考將厭氧生物濾池應用在小廠，同時在濾床材料上有新的突破。新的材料是高比 重的粒狀多孔性材料，可在反應槽中形成類似 UASB 的粒狀化污泥，但因為比重 較大，故無流失的問題。
初步模廠實驗結果可達到相當於 UASB 的高容積負荷，且因為厭氧生物濾池 可利用於低濃度廢水之厭氧處理，在能源問題受到嚴重關切的現代，厭氧生物濾 池具有相當高的發展潛力
二、原理
此處理槽是由惰性料的侵水床所構成。填充料之惰性表面供細菌附著且因其 低流特性和有效的沉降性而滯留住未附著的污泥。
由於厭氧菌在靜止的環境下生長，會形成相當大的汙泥團塊，也因微生物生 長在固定介質，使處理槽中具有高濃度的污泥和很長的 SRT (污泥停留時間)。因 為污泥是藉由附著和攔截等多重機制得以固定附著，所以可在非常高的水利負荷
三、主要優缺點
優點
¾ 能耗大大降低，而且還可以回收生物能（沼氣）
¾ 具有很高的利用價值 （有效成分甲烷）
¾ 厭氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多
¾ 可以直接用于鍋爐燃燒或發電
¾ 污泥產量很低
¾ 厭氧微生物對好氧微生物不能降解的一些有機物進行降解或部分降解 缺點
¾ 反應速度慢
¾ 低溫時不產生氣體
¾ 低濃度有機物之廢水不易去除
¾ 處理水必須再經好氧處理
¾ 會產生臭氣
四、厭氣反應槽類型 COD 負荷率及去除率之比較
反應槽類型 COD 負荷率 kg/m3．d COD 去除率(%)
接觸法(Contact) 1‐6 80‐95 上流式濾床(Upflow
filter)
1‐10 80‐95
下流式濾 (Downflowfilter)
5‐15 75‐88
流體化床(Fluidized bed) 1‐20 80‐87
污泥床法(UASB) 5‐30 85‐95
五、COD 檢測流程
化學需氧量( Chemical Oxygen Demand 簡稱 COD )，在規定條件下使水樣中 能被氧化的物質氧化所需耗用氧化劑的量，以每升水消耗氧的毫克數表示。
其值表示水中有機物的含量用以反映水體受有機物污染的程度，酸化水樣加 入過量之重鉻酸鉀液迴流煮沸剩餘之重鉻酸鉀，以硫酸亞鐵銨溶液滴定；由消耗 之重鉻酸鉀的量，求得水樣中化學需氧量可用以表示水樣中被氧化有機物之含 量。
BOD5測定需耗時五天，而 COD 測定約三小時即可完成，因此如需迅速測定 獲得水質資料以供分析研判時，COD 測定具有實用價值。
尤其在污染取締工作更有時效性，COD 測定相當廣泛。在污水處理上 COD 常被 用於取代 BOD 值，此外當同時測得 BOD 與 COD 數據後可研判水樣中是否有毒性 或抗生物分解有機物之存在。
重鉻酸鉀迴流法是最廣泛使用之標準檢驗方法，其步驟基本原理如下：首先 水樣先以硫酸試劑酸化並加入催化劑硫酸銀( Ag2SO4 )，加入過量已知濃度重鉻酸 鉀溶液進行迴流加熱程序，此程序使水樣中有機物氧化成 CO2與 H2O，其中重鉻 酸鉀鹽則還原成三價鉻離子，未平衡之一般反應式：
有機物 + Cr2O2‐7 + H+ ─→ 2Cr3+ + CO2 + H2O
過量之重鉻酸鉀鹽則使用硫酸亞鐵銨溶液滴定，採用菲羅琳( Ferroin )指試 劑為滴定終點之顯試劑反應式：
6Fe2+ + Cr2O2‐7 +14H+ ─→ 6Fe2+ + 2Cr3+ + 7H2O
由加入水樣中的 K2Cr2O7量扣除硫酸亞鐵銨容易消耗量可計算出水樣中有 機物氧化過程消耗之 K2Cr2O 量，再換算 COD 值。由蒸餾水及使用器材中含少量 之有機物因此蒸餾水必須同時進行空白實驗。
另外水樣中之無機鹵離子在測定過程中會造成干擾，以 Cl‐ 為例會有以下反 應式：
6Cl‐ + Cr2O2‐7 + 14H+ ─→ 3Cl2 + 2Cr3+ + 7H2O
因 Cl‐ 會消耗 K2Cr2O7而造成誤差，因此為消除干擾可加入硫酸試劑前加入硫 酸汞( HgSO4 )則有下反應出現：
六、水力停留時間
水深高度：30cm 長：15cm 寬：10cm
Q = 5L/d = 5x10‐3m3/d；V = 4500m3
V = 4500m3x10‐6≒0.0045m3
HRT = V/Q=( 0.0045m3/5x10‐3m3/d ) x ( 24hr/1d ) =19.2hr
Q‐So/V = ( 5x103m3/dx700mg/l/0.0045m3 ) x ( 1000L/1m3 ) x ( 1kg /106 ) = 0.777kg．COD/m3‐d
七、實驗結果
4/27
5/4
5/11
5/18
編號 滴定量 COD 去除率
空白 1.4
進流水 0.6 63.744 mg/l
出流水 0.3 37.8 mg/l
編號 滴定量 COD(稀釋 10 倍) 去除率
空白 2.5
進流水 0.8 134.368 mg/l
出流水 0.5 158.08 mg/l
88.23%
編號 滴定量 COD(稀釋 10 倍) 去除率
空白 2.6
進流水 1.8 640 mg/l
出流水 1.5 88 mg/l
86.25%
編號 滴定量 COD 去除率
空白 3
進流水 2.6 298.24 mg/l
出流水 2.7 22.368 mg/l
92.5%
5/23
測氨氮
Mg/NH4=mg/NX1.26 Mg/NH4=mg/NX1.22 測得數據:>0.02ng/1N
水質清澈
編號 滴定量 COD 去除率
空白 1.6
進流水 0.5 820.16 mg/l
出流水 1.4 14.912 mg/l
98%
