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生物脫硝法是目前水體的硝酸氮去除技術, 極具效率具較為經濟可行的處
理方法 。 本論文主要之研究目的在於利用微生物固定化技術及微生物菌
相間之互動關係, 建立共固定化脫硝菌與甲烷菌的混合培養系統, 並應用
此系統於生物脫硝程序上一併去除水中硝酸鹽及殘餘有機物(甲醇)。本研
究首先開發聚乙烯醇(PVA) 磷酸酯包覆菌體的微生物固定化技術。並檢討
影響顆粒之膠體強度及生化活性的固定化條件。當以最適當的條件製得固
定化菌體進行脫硝反應時, 發現其具有高的活性收率(82-85%)及最佳的膠
體強度, 操作穩定性且十分良好。 此外, 以製作固定化顆粒的材料成本
分析評估時, 顯示 PVA磷酸酯化法為一極具經濟效益之微生物固定化技術
。其次在脫硝污泥及甲烷污泥的批式混合培養系統中, 探討兩菌群利用甲
醇作為碳源時, 進行脫硝及甲烷化作用的相互關係特性。結果顯示, 當
硝酸氮或亞硝酸氮存在時, 甲烷化活性受到抑制, 而只當完全脫硝後, 甲
烷生成作用才開始進行。從硝酸氮及亞硝酸氮造成系統之氧化態強弱與其
抑制甲烷化之能力呈相反次序, 以及從Eh-stat試驗中所得之結果推論,
氮氧化物對甲烷化之抑制效應, 並不是完全源於系統中氧化還原電位(Eh)
之提升,同時亦可能歸因於對甲烷化之相關酵素的毒性。再者, 以PVA磷酸
酯膠體同時包覆脫硝污泥及甲烷化污泥,建立兩者菌群的共固定化混合培
養系統。結果顯示, 顆粒具有脫硝及接續地進行甲烷化作用之雙重活性。
增加顆粒的脫硝活性會促使提升甲烷生成活性；然而, 增加顆粒的甲烷化
活性, 則不影響脫硝的進行。系統啟動期間, 以電子顯微鏡觀察顆粒中的
菌群生長及菌相分佈之舉動, 結果發現顆粒外表皆為Hyphomicrobium類似
菌(脫硝菌)濃密地生長, 而顆粒內部則大都是Methanosarcina類似菌(甲
烷菌)。此外, 檢討共固定是化系統在CSTR中的操作特性, 發現當入流水
之M/N比大於2.62時, 亦即在甲醇足以提供完全脫硝之後,甲烷生成作用方
能進行。實驗結果同時顯示, 甲烷生成速率隨著剩餘甲醇負荷的提高而增
加。由所試驗的負荷範圍顯示, 完全去除入流水之硝酸氮及甲醇的最大負
荷可達2.3g NO3-N/l/d。本研究所提出的共固定化脫硝菌與甲烷菌混合培
養系統, 經證實可有效地降低生物脫硝程序中出流的殘餘甲醇, 不僅提升
了傳統生物脫硝程序之處理效率, 亦可節省後續步驟去除有機物的處理成
本。
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