臺灣博碩士論文加值系統

本研究利用回分批式（Sequential Batch Reactor, SBR）反應程序，進料不同產業廢水廠污泥，以兩相式於35℃下探討廢棄污泥中的有機物厭氧消化之產氣效率，第一階段為產氫反應槽（槽體積1.2升，反應體積0.8升）進行污泥厭氧產氫，第二階段為產甲烷反應槽（槽體積1.2升，反應體積1升）基質來源為第一階段排出之有機物污泥，進行污泥厭氧產甲烷，菌種先以熱篩處理再植入進行產氫及甲烷測試及馴養。實驗第一部分為低濃度污泥係來自生活污水廠，控制進流污泥濃度TS=1％，進行三試程HRT分別為32、40及48小時；第二部分為取污水廠、食品廠、麵粉廠、啤酒廠污泥，控制進流污泥濃度TS=2％。由實驗結果得知，低濃度污泥pH介於6-7之間，ORP約-200 mv，於短HRT（32小時）有較佳的產氫狀況。經過加熱前處理的污泥其最佳的氫氣濃度為0.36％，產氫效率以每日投入的負荷計算平均產氫率為0.0652mmol/L/day，產氫量為0.079 mmole H2/g-TCOD，生活污水處理廠之水解污泥基質，廢棄污泥的TVS/TS約在49％~52％間，可供利用產氫基質有限，因此低濃度污泥實驗中氫氣回收量皆不大。
四個污水廠的污泥經厭氧消化後，其產氫速率範圍約在0.5~8mlH2/hr，產氫濃度的變動範圍在0.2~1％，污水廠、食品廠、麵粉廠、啤酒廠污泥產氫速率分別為0.0875 mmol/L/day、0.0626 mmol/L/day、0.2049 mmol/L/day、0.0701 mmol/L/day，結果發現產氫速率不規則，顯示氫氣幾乎是在短時間被釋放出來，以麵粉廠污泥的單位基質產氫量為0.082mmolH2/gCOD比其他三廠的高，但污水廠回分批次產生氫氣的次數較多，產氫速率也維持在一定範圍，進行回歸後最大產氫率和最大氫氣產量有相同的趨勢，為麵粉廠污泥＞污水廠污泥＞啤酒廠污泥＞食品廠污泥。四個污水廠污泥產甲烷結果，甲烷濃度最高為污水廠污泥77.1％，甲烷產率最高為麵粉廠污泥154.3mL-CH4/L-reactor/day，四個污水廠污泥COD去除率介於15~30％之間，甲烷回收率可達到50~70％，在污泥厭氧消化中以麵粉廠污泥產氫及產甲烷是較具有潛力的。

摘 要 II
Abstract III
目 錄 V
表 目 錄 VII
圖 目 錄 VIII
第一章 前言 1
1-1研究緣起 1
1-2研究目的 2
第二章 文獻回顧 3
2-1 污泥 3
2-1-1污泥的組成 3
2-1-2污泥的處置 4
2-1-3污泥再利用 5
2-2氫氣和甲烷氣價值及利用 6
2-2-1生物產氫之現況及回顧 6
2-2-2厭氧醱酵化學式 7
2-3污泥厭氧消化之機制 9
2-3-1厭氧性分解系統 9
2-3-2厭氧產氫微生物 9
2-3-3厭氧代謝機制 11
2-4厭氧消化控制因素 14
2-4-1 pH值 14
2-4-2鹼度 15
2-4-3揮發酸 16
2-4-4溫度 17
2-4-5氧化還原電位 17
2-4-6水力停留時間 18
2-5厭氧消化槽 18
第三章 研究設備與方法 19
3-1研究設計流程 19
3-2實驗材料 21
3-2-1有機污泥來源 21
3-2-2污泥取樣及取樣點 21
3-2-3產氫菌製備與基質前處理 22
3-3實驗方法 24
3-4 實驗設備 28
3-5實驗分析項目 30
3-5-1分析項目及方法 30
3-5-2分析儀器及設定 30
3-6反應槽污泥分解時間變化 32
第四章 結果與討論 34
4-1污泥前處理 34
4-2低濃度污泥實驗 41
4-2-1產氫濃度、速率與水力停留時間之關係 41
4-2-2揮發酸與水力停留時間之變化 46
4-2-3 COD及TVS利用率變化 48
4-3不同來源有機污泥厭氧消化比較 51
4-3-1 有機污泥pH、氧化還原電位及鹼度變化 53
4-3-2 有機污泥與產氫速率之關係 57
4-3-3 有機污泥揮發酸與產氫之關係 62
4-3-4 有機污泥與產氫槽之產能比較 64
4-4不同來源有機污泥厭氧產甲烷比較 66
4-4-1四個污水廠污泥加熱與甲烷產率之關係 66
4-4-2四個污水廠揮發酸與鹼度之關係 72
4-4-3四個污水廠COD去除率和甲烷回收率 75
4-5相關研究結果比較 78
4-5-1污泥一系列研究結果 78
4-5-2反應槽污泥分解與時間變化 82
第五章 結論與建議 83
5-1結論 83
5-2建議 84
參考文獻 85
附錄一 分析方法 89

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