• 沒有找到結果。

結合厭氧菌和紫色不含硫光合細菌產氫之研究

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "結合厭氧菌和紫色不含硫光合細菌產氫之研究"

Copied!
14
0
0

加載中.... (立即查看全文)

全文

(1)

1 中華民國九十九年十一月十二、十三日

結合厭氧菌和紫色不含硫光合細菌產氫之研究

蔡明諺,國立中興大學環境工程系學生 李季眉,國立中興大學環境工程系教授 計劃編號:NSC 96-2221-E-005-026-MY3

摘要

溫室效應日益嚴重,回歸源頭乃由於化石燃料過度的使用,造成有限資源逐 漸減少,且在燃燒的過程會釋放出 COx、NOx、SOx、CxHx、煤煙、飛灰、焦 油液滴與其他有機化合物,對環境造成很大的衝擊,因此發展替代性再生能源已 成為迫切的課題。

「氫氣」是一種乾淨且熱值很高的能源(122 KJ/g),若採用生物的方式產 生氫氣,利用有機廢棄物(廢水)作為基質,不但可處理污染物,且同時可以獲 取能源,更可以達到淨二氧化碳零排放等多重利益。現今具有產氫能力的微生物 有綠藻、藍綠細菌、紫色不含硫光合細菌和厭氧菌等,本研究所使用的微生物分 別為:厭氧菌和紫色不含硫光合細菌(Rhodopseudomonas plaustris WP3-5),由 於厭氧菌和紫色不含硫光合細菌各有不同的產氫條件,若能夠有效結合這兩種微 生物,必能提升產氫量及產氫率,對於未來氫能源發展上有很大的助益。本研究 以米飯類的廚餘作為基質,供給厭氧菌暗醱酵產氫,富含有機酸的出流水直接供 給、或經 UV 滅菌燈或固液分離系統處理後,再作為紫色不含硫光合細菌的基質 進行光合產氫,以達連續產氫的目的。

實驗以串聯的理念同時操作所有單元,監測水質參數並觀察光合反應槽產氫 的情形。結果顯示加入固液分離系統於暗醱酵反應槽和光合反應槽之間,對於光 合產氫而言,固液分離系統能明顯攔阻雜菌進入光合反應槽,若控制合適的質基 負荷率,最大產氣率可達 19.0 mL/L-hr,最大氫氣百分比為 81.0%,平均產氫率 為 8.4 mL-H2/L-hr。

關鍵字:厭氧菌、紫色不含硫光合細菌、生物產氫

一、前言

由於全球經濟的快速發展,造成能源的使用量大幅度的增加,尤其是化石燃 料的消耗量更是驚人,可是化石燃料是有限的,不可能取之不盡,此外,使用化 石能源還會造成煤煙、飛灰、焦油液滴和其他有機化合物等空氣污染物,更重要 的是還會產生二氧化碳和其他溫室氣體,造成全球暖化及氣候變遷等負面影響。

因此,開發研究替代性的再生能源已變成相當重要的課題!

「氫氣」在燃料發展的過程中最具潛力,在經濟和環境上都是有益的,相較 於已知的其他燃料,每單位重能產生最大的能量(122 KJ/g),且可以傳統的方 法運輸供給家庭或工業使用(Das, 2009),但是地球上並沒有天然的氫氣型態燃 料,而是存在於化合物中,像是水或是碳氫化合物,必需經由化學轉換才能獲得

(2)

氫氣。雖然目前產生氫氣的方法有很多種,但相較於利用熱化學和電化學等方法 來產氫,生物產氫的過程對環境更為友善,且耗的能量也較小(Uyar et al., 2008)。 生物產氫乃是利用微生物的代謝作用轉換有機物或水來產生氫氣。現今發現 具有產氫能力的微生物有:綠藻、藍綠細菌、(紫色不含硫)光合細菌和厭氧醱 酵菌等。其中藍綠細菌和光合細菌能以太陽光作為能源,以有機物作電子供給 者,利用固氮酵素-氫酵素系統產生氫氣,而厭氧菌能利用醱酵作用將有機物分 解代謝,在酸化的過程中同時產生氫氣。

目前生物產氫醱酵技術多以醣類和澱粉為主要的碳源,但醣類和澱粉的成本 較高,且會與糧食作物相互競爭,不符合永續經營的理念(Li et al., 2007)。根據 林氏(2007)的研究指出廚餘是暗醱酵產氫很好的基質,不但量多且容易取得(行 政院環保署網站,2009)。因此本研究選擇廚餘作為暗醱酵產氫時的基質,不但 可以達到有機固體廢棄物的減量,且同時可回收能源再利用。此外,暗醱酵產氫 的液態產物中含有豐富的有機酸,恰巧可作為紫色不含硫光合菌產氫時的電子供 給者,若串聯此兩階段反應,不但可以有效的處理廢水(廢棄物),同時可回收 能源,使得資源更效的利用。

二、研究方法 1、菌種來源

厭氧菌是取自台中某都市污水場氧化渠底泥,經過高溫100℃煮沸20分鐘的 熱篩處理,直接當作植種源使用。紫色不含硫光合菌Rhodopseudomonas palustris WP3-5則是自某養豬廠廢水中所分離篩選而來(涂良君,1999)。

2、厭氧暗醱酵出流水直接進行光合產氫試驗

本試驗廚餘取自某國民小學營養午餐之廚餘,其主要成分為米飯類,屬於含 高碳水化合物的廚餘,本實驗以其作為基質來源,以厭氧醱酵細菌來產生氫氣。

篩選過的廚餘以一定比例與水混合後,以果汁機打碎成漿體並放置於冰箱的基質 桶中(20升),基質會以攪拌機攪拌以確保基質的均質性,在植種源方面,為能 更接近實場上之應用,本實驗的植種源不經增殖培養,經過熱篩處理後直接使 用。暗醱酵反應槽的有效體積為2公升,以磁石攪拌(200 rpm),控制廚餘基質 之sCOD≒20000 mg/L並以蠕動幫浦進流,在找出較合適的暗醱酵產氫的條件 後,其沉澱槽的上澄液(暗醱酵出流上澄液)會直接串聯光合反應槽使用(圖1)。

光合反應槽是一個高69 cm,直徑8 cm,有效體積為2.5 L,以磁石攪拌的CSTR 圓柱光合反應槽,HRT控制在4天,提供四盞100W的鎢絲燈炮(Philips AS100)

作為光合菌之能量來源,平均照度為6000 lux。在反應槽架設前,槽體與管線皆 需滅菌,槽體是以180℃乾熱滅菌3小時,管線及其他附件則以121℃溼熱滅菌45 分鐘,待其冷卻後於無菌操作台中完成組裝。光合反應槽所使用的菌株為紫色不 含硫光合細菌Rhodopseudomonas palustris WP3-5,在進流暗醱酵出流上澄液前,

(3)

3 中華民國九十九年十一月十二、十三日

需先進行槽體中菌體的預培養,將已增殖過的菌液250 mL接種至反應槽中,反應 槽中已裝有2 L的Rhodospirillaceae培養液(含醋酸鈉1000 mg/L)(倒培養液和接 種皆於無菌操作台中完成),在平均光照約6000 lux,溫度範圍控制在28~35℃下 培養,在培養5日後開始進流暗醱酵出流上澄液。待穩定操作後,生物氣體(biogas)

以鳥型瓶排水集氣收集,並採取反應槽瓶頂空間之氣體樣品作氣體組成分析,且 在採取氣體樣品的同時採取水樣作分析。

圖1 暗醱酵產氫反應槽串聯光合產氫反應槽示意圖

3、厭氧暗醱酵出流水經 UV 滅菌燈處理後進行光合產氫試驗

由於光合反應槽是純菌的系統,若是直接串聯暗醱酵反應槽勢必會受到其他 厭氧菌的污染,進而影響光合菌的生長及產氫。王氏(2005)利用人工的合成基 質供厭氧醱酵菌使用產氫,其出流水若是經過一個 UV 滅菌燈滅菌後再供給光合 菌使用產氫,光合反應槽的操作試程可由 120 hr 提升至 336 hr。因此本實驗將加 入 UV 滅菌燈於暗醱酵反應槽和光合反應槽之間,暗醱酵出流上澄液會先經過一 市售的 UV 滅菌燈(Water Quality AQUA PRO Ultraviolet Water Sterilizer)再進 入光合反應槽,觀察是否對於光合產氫有助益。

4、厭氧暗醱酵出流水經固液分離系統處理後進行光合產氫試驗

本研究架設了一固液分離系統於暗醱酵反應槽和光合反應槽之間,固液分離 系統中所使用的固液分離膜是由 25 片孔徑大小為 0.03μm 圓盤式的膜片所組 成,膜的材質為 polyvinylidene fluoride(PVDF),每片的表面積為 0.014 ㎡,膜 片的間距為 7 mm。膜組沉浸於有效體積為 15.5 升的反應槽中,膜組會串聯一脈 衝式幫浦抽取。抽取出的產液會以一反應槽承接再供給光合反應槽使用,觀察光 合產氫的情形(圖 2)。

(4)

5、分析方法

試驗中監測的項目包括 MLSS、pH、有機酸濃度和氣體組成分析。以下是各 監測項目的分析方法與所使用的儀器及方法。

(1) MLSS(mixed liquor suspended solid)

MLSS 的測定方法是根據 standard method 修正後而得。方法如下:

(a) 將實驗用之A與B蒸發皿先置入103~105℃之烘箱中至少烘乾一小時,之後放入 乾燥箱中冷卻,使溼度及重量平衡後,稱得a及b重。

(b) 取10 mL之水樣置入蒸發皿A中。

(c) 在取20 mL之水樣以0.2µm之Nylon濾膜過濾,取濾液10 mL至入蒸發皿B中。

(d) 將A與B置入103~105℃之烘箱中烘乾,放入乾燥箱冷卻,稱重得a’和b’。

(e) MLSS=[(a’-a)-(b’-b)] ×1000/10(g /L)

圖2 加入固液分離系統之暗醱酵產氫反應槽串聯光合產氫反應槽示意圖 (2) pH 值

pH 則是在採得樣本後,以 pH meter(WTW inoLab pH/ION LEVEL2)量測。

(3)有機酸濃度

有機酸濃度是以氣相層析儀(GC-FID, HP6890, USA)進行分析。操作條件如 下:注射溫度為 250℃,烘箱之初始條件為 60℃,5 分鐘,之後每分鐘升溫 15℃,

持續 8 分鐘,最終以 180℃持續 3 分鐘。偵測器溫度為 250℃。使用之層析管柱 為 Agilent, DB-WAXERT, 30 m, 1.0 μm, 0.35 mm ID, USA。

(4)產氫量

氫氣濃度是以氣相層析儀(GC-TCD, HP6890, USA)進行分析。操作如下:注 射溫度為 60℃,烘箱之初始條件為 40℃ 1 分鐘,之後每分鐘升溫 15℃,持續 1 分鐘,最終以 60℃持續 4 分鐘。偵測器溫度為 150℃。使用之層析管柱為不鏽鋼 材質,型號為 Carbooxen-100。

(5)

5 中華民國九十九年十一月十二、十三日

三、結果與討論

1、厭氧暗醱酵出流水直接進行光合產氫試驗

在直接串聯光合反應槽試程操作之前,為了要知道若進流人工合成廢水,在 相同的 HRT 操作之下,能夠獲取多少的氫氣,並以此作為後續光合產氫的對照 組。人工合成廢水是參照光合菌培養基,並以林氏(2002)研究出之最佳產氫混 合酸比例(乙酸=280 mg/L,丙酸=99 mg/L,丁酸=1200 mg/L)作其碳源,以 200 mg/L 的 glutamate 作其氮源,配製好後以滅菌釜溼熱滅菌,操作在 HRT=4 天的 情況下連續進流。平均產氣率為 10.4 mL/L-hr,平均氫氣百分比為 73.4%,以此 數據作為後續利用不滅菌的出流水作為光合產氫基質產氫情形的對照組。

在以暗醱酵出流水直接進行產氫的試程中,溫度和pH 變動不大,溫度介於 30~31℃,pH 介於 7.2~8.0 之間。圖 3 為其產氣率、氫氣百分比和 MLSS 隨時間 變化的情形,在產氫方面,產氣率和氫氣百分比在 24 hr 後皆持續下降,在 45 hr 後即不再產氣,累積產氣量為 218 mL/L,最高的氫氣百分比為 61.0%。造成產氫 無法持續的原因可能為光合反應槽已受到暗醱酵出流水中的雜菌污染,所以即使 試程後期不再產氣,MLSS 仍持續上升。若觀察光合反應槽所呈現出來的顏色,

可看出若受到污染的光合反應槽,其顏色會從鮮紅色變成黑紫色。

圖3 直接供給暗醱酵出流水之光合反應槽MLSS、產氣率和氫氣百分比隨時間變 化圖

表1所示為暗醱酵出流水和光合反應槽內的各項水質參數,暗醱酵出流水進 入反應槽內後, pH從平均6.1升到平均7.5,若觀察有機酸的濃度變化,皆有減少 的情形,若以乙酸和丁酸為例,其去除率分別為73.4%和66.7%。在暗醱酵出流水 中的氨氮濃度很低,平均為4.4 mg/L,不會造成光合菌產氫上的抑制(郁揆民,

2003),此結果與呂氏(2009)的結果相同。

MLSS(g/L)

MLSS

(6)

表1 暗醱酵出流水與光合反應槽各項平均水質參數

暗醱酵出流水 光合反應槽 去除率

pH 6.1 7.5 ─

氨氮(mg/L) 4.4 ─ ─

乙醇(mg/L) 91.2 151.3 ─ 乙酸(mg/L) 211.4 56.3 73.4%

丙酸(mg/L) 24.4 5.3 78.3%

異丁酸(mg/L) 29.8 11.4 61.8%

丁酸(mg/L) 193.2 64.3 66.7%

戊酸(mg/L) 7.4 1.8 75.3%

2、厭氧暗醱酵出流水經 UV 滅菌燈處理後進行光合產氫試驗

在直接將暗醱酵出流水供給光合反應槽的試驗中發現,造成後期不產氣的原 因可能是受到出流水中雜菌的污染,使得光合菌無法在光合反應槽中成為優勢 種,因此裝置一UV滅菌燈於暗醱酵反應槽和光合反應槽之間。

此試程將其沉澱槽上澄液(暗醱酵出流水)經UV滅菌燈處理後再供給光合 反應槽使用,HRT=4天,採連續流方式進流,整個試程溫度介於27.5~31℃之間(平 均為28.9℃), pH介於5.3~7.0之間(平均為6.1)。圖4為其產氣率、氫氣百分比和 MLSS隨時間變化的情形,在產氫方面,產氣率和氫氣百分比在92 hr後皆持續下 降,在142 hr後即不再產氣,累積產氣量為1651.2 mL/L,最高的氫氣百分比為 52.5%。若觀察累積氣量的變化(圖未顯示)可以發現有67 hr左右的遲滯期,造 成此遲滯的原因可能為 pH,圖5和圖6分別為經UV滅菌燈暗醱酵出流水和光合反 應槽內pH和有機酸濃度變化的情形,在67 hr之前經UV滅菌燈的暗醱酵出流水 pH很低(平均為5.2),進而影響到光合反應槽的pH,從開始的7.0掉到5.3,造成 光合菌產氫的遲滯,在67 hr之後,隨著經UV滅菌燈的暗醱酵出流水pH的上升,

再加上光合菌已慢慢適應此pH值,在92 hr時有產氣率的高峰值,而後似乎暗醱 酵出流水中的固體物慢慢累積在UV滅菌裝置之中,使得UV穿透力降低,造成雜 菌在光合反應槽累積(MLSS有上升的趨勢)(圖4),進而抑制產氫。

表2所示為經UV滅菌燈之暗醱酵出流水和光合反應槽內的各項水質參數,暗 醱酵出流水進入反應槽內後, pH從平均5.6升到平均6.1,若觀察有機酸的濃度變 化,皆有減少的情形,若以乙酸和丁酸為例,其去除率分別為75.8%和68.5%。

(7)

7 中華民國九十九年十一月十二、十三日

圖4 裝置一UV滅菌燈之光合反應槽MLSS、產氣率和氫氣百分比隨時間變化圖

圖5 經UV滅菌燈的暗醱酵出流水pH、乙醇和有機酸濃度隨時間變化圖 67 hr

MLSS(g/L)

MLSS

(8)

圖6 裝置一UV滅菌燈之光合反應槽pH、乙醇和有機酸濃度隨時間變化圖

表2 經UV滅菌燈的暗醱酵出流水與光合反應槽之各項平均水質參數 經UV滅菌燈的暗醱酵出流水 光合反應槽 去除率

pH 5.6 6.1 ─

sCOD(mg/L) 25631 14178 44.7%

乙醇(mg/L) 213.0 88.0 58.7%

乙酸(mg/L) 2531.8 612.2 75.8%

丙酸(mg/L) 284.4 118.6 58.3%

異丁酸(mg/L) 195.8 38.3 80.4%

丁酸(mg/L) 1351.6 425.9 68.5%

戊酸(mg/L) 18.0 4.7 73.8%

3、厭氧暗醱酵出流水經固液分離系統處理後進行光合產氫試驗

在利用UV滅菌燈處理暗醱酵出流水並供給光合反應槽使用的試驗中,發現 暗醱酵出流水的懸浮固體物對於UV滅菌燈的影響很大,降低滅菌燈的效力,為 了去除掉懸浮固體物的影響,將以一固液分離系統取代UV滅菌燈和沉澱槽,將

67 hr

(9)

9 中華民國九十九年十一月十二、十三日

其產液供給光合反應槽使用進行光合產氫。

利用固液分離產液進行光合產氫的試程進行了二次。表3為第一次運作之光 合反應槽和相對應的固液分離槽產液各項平均水質參數。整個試程溫度介於30℃

~35℃之間(平均值為32.2℃),從表中可以觀察到固液分離的產液進入光合反應 槽後pH有上升的現象,有機酸濃度也同樣有減少的情形,但相較於前幾次的試 程(表1和表2),有機酸的去除率有較差的情況,以乙酸和丁酸為例,其去除率 分別為9.7%和13.4%,造成此現象的原因可能是固分離槽產液的有機酸濃度過 高,再加上水力停留時間過短使得有機酸不斷累積pH也持續下降(圖7),抑制 了光合菌的生長(圖8)。

表3 第一次運作固液分離槽產液與光合反應槽之各項平均水質參數 第一次固液分離槽產液 光合反應槽 去除率

pH 5.6 6.2 ─

sCOD(mg/L) 25901 15368 40.7%

乙醇(mg/L) 452.1 172.0 62.0%

乙酸(mg/L) 1122.0 1013.6 9.7%

丙酸(mg/L) 151.5 123.3 18.6%

異丁酸(mg/L) 107.4 76.6 28.6%

丁酸(mg/L) 3355.9 2906.0 13.4%

戊酸(mg/L) 32.2 27.6 14.3%

由於供給光合反應槽的固液分離產液有機酸濃度過高,使得在整個試程中 MLSS皆偏低,平均只有0.38 g/L,若以人工合成廢水供給光合反應槽使用,在相 同的水力停留時間下,平均的MLSS為0.66 g/L,顯示的確有酸抑制的問題。在產 氫方面,產氣率在操作穩定進出流後的23小時達到最高(8.0 mL/L-hr),隨後快 速下降,而氫氣百分比也是在第23 hr時達最高(43.6%),之後便隨時間持續的 下降,造成此原因可能也來自於有機酸濃度過高所導致,Argun(2008)也指出 當有機酸濃度高於2350 mg/L時,會造成光合菌產氫的抑制。

(10)

圖7 第一次利用固液分離槽產液之光合反應槽pH、乙醇濃度和有機酸濃度隨時 間變化圖

圖8 第一次利用固液分離槽產液之光合反應槽MLSS、產氣率和氫氣百分比隨時 間變化圖

MLSS(g/L)

MLSS

(11)

11 中華民國九十九年十一月十二、十三日

為了解決酸抑制的問題,將連續進流基質改變成間歇性進流基質,以26.0 mL/hr的流量進流15分鐘停止30分鐘的方式操作以降低基質負荷率,在固液分離 產液的濃定穩定的狀態下,基質負荷率應會降為第一次試程的三分之一。圖9為 降低基質負荷率後MLSS、產氣率和氫氣百分比隨時間變化的情形。在降低基質 負荷率後產氣率和氫氣百分比皆有明顯提升的現象,產氣率於操作196 hr後才降 至10 mL/L-hr以下,整個試程平均氫氣百分比為73%,相較於第一次操作(產氣 率皆低於10 mL/L-hr且氫氣百分比皆低於47%),第二次操作能獲取更多的氫氣。

此試程平均的MLSS為0.83 g/L,這可能與產氣率持續下降有關,在以人工合成廢 水供給光合反應槽產氫的試驗中發現MLSS大約在0.56~0.63 g/L時有較佳的產氫 率,而MLSS大於0.63 g/L產氫率有下降的情形。呂氏(2009)同樣以人工合成廢 水供光合反應槽產氫,在MLSS約0.6 g/L時有最大的產氫率。此試程MLSS大多高 於0.63 g/L,可能造成光遮蔽的問題,使得產氫量持續下降。除此之外,由於本 試驗所使用的光源為鎢絲燈炮,光的強度也有可能成為限制因子之一。

圖9 第二次利用固液分離槽產液之光合反應槽MLSS、產氣率和氫氣百分比隨時 間變化圖

在水質參數方面,表4為第二次運作固液分離槽產液與光合反應槽之各項平 均水質參數,整個試程溫度介於29.5℃~31.5℃之間(平均值為30.8℃),產液進 入光合反應槽後pH一樣有上升的情形,有機酸皆有被利用,在去除率方面,以 乙酸和丁酸為例,去除率分別為57.3%和55.4%,比第一次運作時的去除率高(表 3)。有機酸的濃度變化在整個試程中有緩緩下降的趨勢(圖10),且就單一酸 而言,整個試程皆無超過1000 mg/L,對於光合細菌不會有抑制產氫的情形。

MLSS(g/L)

MLSS

(12)

表4 第二次運作固液分離槽產液與光合反應槽之各項平均水質參數 第二次固液分離槽產液 光合反應槽 去除率

pH 6.1 7.3 ─

sCOD(mg/L) 25525 13315 47.8%

乙醇(mg/L) 9.4 18.0 ─ 乙酸(mg/L) 748.0 319.3 57.3%

丙酸(mg/L) 28.8 8.0 72.3%

異丁酸(mg/L) 106.0 41.8 60.6%

丁酸(mg/L) 1107.2 493.7 55.4%

圖10 第二次利用固液分離槽產液之光合反應槽pH、乙醇濃度和有機酸濃度隨時 間變化圖

本實驗的目的在於評估不同程序對於光合產氫的影響,進而連續產氫。表5 為以人工合成廢水或以暗醱酵出流水作基質串聯不同程序之光合反應槽產氫的 情形,最大產氣率之最佳結果是串聯UV滅菌燈,可達164.6 mL/hr-L,但若觀察 產氣率的變化、氫氣百分比和MLSS的變化(圖4),產氣率的高峰值是發生在pH 劇變之後,隨後快速的下降,且氫氣百分比大約為50%,再加上MLSS持續上升,

(13)

13 中華民國九十九年十一月十二、十三日

推測造成此高峰值應該是厭氧產氫菌與光合細菌同時作用造成短時間產氣率大 增。在平均產氣率方面,扣除掉串聯UV滅菌燈的結果,以直接串聯為最高,但 若比較平均氫氣百分比,直接串聯的結果並非最好,相較於其他試程,第二次串 聯固液分離系統能有較佳的產氫結果,不管在產氣率和氫氣百分比皆接近以人工 合成廢水進行光合產氫的結果,甚至有較佳的情形,能達到此結果的原因為固液 分離系統能夠攔阻雜菌進入光合反應槽內,且藉由控制基質負荷率避免酸抑制的 問題,再加上暗醱酵出流水中可能含有能幫助光合產氫的基質存在,使得產氫情 形較佳。

表5 以人工合成廢水或以暗醱酵出流水作基質串聯不同程序之光合反應槽產氫 的情形

串聯不同的程序的光合反 應槽

最大產氣率 (mL/hr-L)

最大氫氣 百分比(%)

平均產氣率 (mL/hr-L)

平均氫氣 百分比(%) 供給人工合成廢水 14.0 77.0 10.4 73.4

直接串聯 29.0 61.0 12.0 37.0 串聯UV滅菌燈 164.6 52.5 ─ ─ 第一次串聯固液分離系統 8.0 43.6 4.2 32.0 第二次串聯固液分離系統 19.0 81.0 11.5 73.0

四、結論

在結合厭氧菌和紫色不含硫光合細菌產氫的實驗中,評估不同程序對於光合 產氫的影響,比較直接供給暗醱酵出流水、串聯UV滅菌燈和串聯固液分離系統 對於光合反應槽的影響,結果顯示UV滅菌燈因暗醱酵出流水中懸浮固體物的濃 度過高,無法達到預期減菌的效果。相較於其他程序,固液分離系統能明顯攔阻 雜菌進入光合反應槽,若控制合適的質基負荷率,最大產氣率可達19.0 mL/L-hr,

最大氫氣百分比為81.0%,平均產氫率為8.4 mL-H2/L-hr。

五、誌謝

本研究承國科會之經費補助(NSC 96-2221-E-005-026-MY3),並承李季眉教 授細心地指導以及實驗室成員與親友給予之鼓勵,使本文得以順利完成,在此致 由衷之謝忱。

(14)

六、參考文獻

1. Das, D., “Advances in Biohydrogen Production Processes : An Approach Towards Commercialization,” International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 34, pp.

7349-7357 (2009).

2. Uyar, B., I. Eroglu, M. Yucel, and U. Gunduz, “Photofermentative Hydrogen Production from Volatile Fatty Acids Present in Dark Fermentation Effluents,”

International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 34, pp. 4517-4523 (2008).

3. Li, C., and, H.H.P. Fang, “Fermentative Hydrogen Production from Wastewater and Solid Wastes by Mixed Culture,” Critical Reviews in Environmental Science and Technology, Vol. 37, pp. 1-39 (2007).

4. 林建勝, “以生質能源程序探討廚餘厭氧氫發酵之研究”,碩士論文,國立成 功大學環境工程研究所,台南市(2007)。

5. 行政院環保署網站,http://www.epa.gov.tw/。

6. 涂良君,“產氫光合作用細菌之分離與篩選”,碩士論文,國立中興大學環境 工程研究所,台中市(1999)。

7. 王炳南, “厭氧醱酵產氫與光合產氫之反應槽串聯可行性評估”,碩士論文,

國立中興大學環境工程研究所,台中市(2005)。

8. 林瑤玓, “紫色不含硫光合作用細菌於連續流產氫之研究”,碩士論文,國立 中興大學環境工程研究所,台中市(2002)。

9. 郁揆民,“紫色不含硫光合作用細菌產氫限制因子之研究”,碩士論文,國立 中興大學環境工程研究所,台中市(2003)。

10. 呂碧芬, “紫色不含硫光合細菌與藍綠細菌共培養產氫可行性之評估”,碩 士論文,國立中興大學環境工程研究所,台中市(2009)。

11. Argun, H., F. Kargi, and I.K. Kapdan, “Light Fermentation of Dark Fermentation Effluent for Bio-hydrogen Production by Different Rhodobacter Species at Different Initial Volatile Fatty Acid(VFA) Concentrations,” Interational Journal of Hydrogen Energy, Vol. 33, pp. 7405-7412 (2008).

參考文獻

相關文件

在做法 4 中,想一想:電解質濃度的大小與溶液的導電度

自抗生素發現至現在這 50 年稱為所謂的傳統抗生素時期(classical antibiotic

(2002)曾推算 CMP 廢水應含有約 3 mg/L 之銅金屬。爾後 Stanley and Ogden (2003)曾以死菌或活菌對 Copper(Ⅱ)進 行吸附,而以活菌吸附效率較死菌微佳,經 Cu-CMP

狼尾草(Pennisetum purpureum)為本國主要之青芻料之一,是以兩個高產狼尾草 A146 與

The scientists selected three different kinds of light named primary light with specific wavelength as sources to compare with the test lamp.. 5 Different

下列何種細菌為嫌氣菌,易存在於低酸性肉類罐頭食品中?(A)沙門氏菌(B)黴菌(C)酵母菌(D).

而在後續甲烷化反應試驗方面,以前段經厭氧醱酵產氫後之出流水為進流基 質。在厭氧光合產氫微生物方面,以光合作用產氫細菌中產氫能力最好的菌株 Rhodopseudomonas palustris

Dionysiou, Synthesis of anatase nanostructured TiO2 particles at low temperature using ionic liquid for photocatalysis.. Catalysis