臺灣博碩士論文加值系統

本研究主要目的為針對廢棄活性污泥進行三種不同前處理水解技術(鹼、厭氧時間與界面活性劑)，搭配超音波之探討，並比較水解產物產氣之特性，期能縮短後續厭氧消化所需的時間，提昇厭氧產氣之效率。
實驗結果發現廢棄活性污泥經前處理水解處理後，其SCOD之溶出於pH 12時，每單位污泥之有機物溶出量為0.91 gSCOD/gTSS，而pH 11、厭氧反應7天之溶出量為1.08 gSCOD/gTSS，界面活性劑SDS 0.5 g/g(扣除本身值)時，溶出量為1.15 gSCOD/gTSS。
超音波水解於震盪30分鐘之最佳效果為1.04 gSCOD/gTSS，鹼併同超音波水解，最佳溶出條件為pH12、震盪時間30分鐘，其溶出量為1.08 gSCOD/gTSS。
超音波水解性能效益方面，最佳效益為鹼、厭氧2天併同超音波震盪30分鐘與界面活性劑反應5分鐘併同超音波震盪30分鐘，溶出量分別為1.58與1.12gSCOD/gTSS，且成本分別為11.7與14.5(元/kg)。

The focus of this study was to investigate hydrolysis of waste activated sludge. The ultrasonic hydrolysis was studied in order to assess its benefit on anaerobic digest time and gas production efficiency.
The experiment results discovered that the released SCOD of waste activated sludge was 0.91 gSCOD/gTSS under the condition of pH 12. In addition, after 7 days anaerobic, the released SCOD was 1.08 gSCOD/gTSS.
It was 1.04 gSCOD/gTSS after ultrasonic hydrolysis of 30 min. Combining pH 12 with ultrasonic hydrolysis of 30 min, it is 1.08 gSCOD/gTSS.
The optimum condition was alkaline, anaerobic 2 day and sonication 30 min, the released SCOD was 1.58 gSCOD/gTSS and the cost was 11.7 (dollar/ kg) .

總目錄
中文摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 X
目錄
第一章 前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的 1
1.3 研究內容 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 污泥物理水解技術 3
2.1.1熱水解技術 3
2.1.2超音波水解技術 5
2.2 污泥化學水解技術 9
2.2.1鹼水解技術 9
2.2.2界面活性劑水解技術 11
2.3 污泥生物水解技術 12
2.3.1酵素水解技術 12
2.3.2微生物水解技術 13
2.4 整合性水解技術 15
2.4.1物理與化學整合性水解技術 15
第三章 研究方法與設備 17
3.1 研究方法 17
3.1.1 研究架構 17
3.2 水解實驗 20
3.2.1鹼水解實驗 20
3.2.2厭氧水解 20
3.2.3界面活性劑水解 20
3.2.4超音波水解 21
3.3 水解產物產氣實驗 23
3.4 實驗材料 26
3.5 分析方法與設備 26
3.6 各水解技術之成本分析 28
第四章 結果與討論 30
4.1 廢棄活性污泥前處理水解之特性 30
4.1.1 鹼水解 30
4.1.2 厭氧水解 34
4.1.3 界面活性劑水解 54
4.1.4 前處理水解性能分析 59
4.2 廢棄活性污泥超音波水解之特性 62
4.2.1 鹼併同超音波水解 66
4.2.2 厭氧併同超音波水解 71
4.2.3 界面活性劑併同超音波水解 88
4.2.4超音波水解性能分析 93
4.3 廢棄活性污泥水解產物產氣之特性 97
4.3.1累積產氣量 97
4.4 超音波水解效益分析 103
4.4.1前處理水解與超音波水解最佳效果比較 103
第五章 結論與建議 106
5.1 結論 106
5.2 建議 108
參考文獻 109

表目錄
表3.1實驗規劃表 19
表3.2營養鹽儲備液之配製 24
表4.1鹼水解之SCOD增加量 32
表4.2厭氧反應時間之TSS、VSS、SCOD變化量 35
表4.3厭氧反應時間之TSS、VSS、SCOD變化量 37
表4.4鹼加厭氧反應時間之SCOD增加量 41
表4.5鹼加厭氧反應時間之TSS、SCOD兩者變化影響 41
表4.6厭氧反應天數併同pH 9之TSS、VSS、SCOD變化量 50
表4.7厭氧反應天數併同pH 10之TSS、VSS、SCOD變化量 50
表4.8厭氧反應天數併同pH 11之TSS、VSS、SCOD變化量 51
表4.9厭氧反應天數併同pH 12之TSS、VSS、SCOD變化量 51
表4.10不同界面活性劑濃度之SCOD濃度 54
表4.11界面活性劑濃度(扣除本身值)之SCOD濃度 54
表4.12反應時間與界面活性劑濃度之SCOD增加變化 57
表4.13前處理水解最佳效果之操作條件 60
表4.14前處理水解單位污泥之有機物溶出量 61
表4.16超音波震盪時間之TSS、VSS、SCOD變化量 64
表4.17 pH 9併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 67
表4.18 pH 10併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 68
表4.19 pH 11併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 68
表4.20 pH 12併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 69
表4.21 厭氧1天併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 72
表4.22 厭氧2天併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 73
表4.23 厭氧3天併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 73
表4.24 厭氧5天併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 74
表4.25 厭氧7天併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 74
表4.26 厭氧1天併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 77
表4.27 厭氧2天併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 77
表4.28 厭氧3天併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 78
表4.29 厭氧1天併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 80
表4.30 厭氧2天併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 80
表4.31 厭氧3天併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 81
表4.32 厭氧1天併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 83
表4.33 厭氧2天併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 83
表4.34 厭氧3天併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 84
表4.35 厭氧1天併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 86
表4.36 厭氧2天併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 86
表4.37厭氧3天併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 87
表4.38 SDS 0.1 g/g併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 90
表4.39 SDS 0.2 g/g併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 90
表4.40 SDS 0.3 g/g併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 91
表4.41 SDS 0.5 g/g併同超音波之TSS、VSS、SCOD、Es、power變化量 91
表4.38超音波水解最佳效果之操作條件 94
表4.39超音波水解單位污泥之有機物溶出量 96
表4.40界面活性劑濃度 0.1 g/g之產氣量 97
表4.41界面活性劑濃度 0.2 g/g之產氣量 99
表4.42界面活性劑濃度 0.5 g/g之產氣量 101
表4.43各水解技術之效益 105

圖目錄
圖2.1超音波不同之頻率範圍 6
圖2.2比能量對SCOD增加之影響 8
圖2.3比較SCOD釋放在不同能量輸入和TS含量 9
圖2.4傳統式及改良式之好氧消化流程比較圖 13
圖2.5整合性好氧污泥水解減量系統示意圖 14
圖2.6整合性厭氧污泥水解減量系統示意圖 15
圖2.7超音波震盪30分期間不同pH對SCOD之影響 16
圖3.1研究流程圖 18
圖3.2生化甲烷產能操作流程圖 25
圖3.3產氣實驗裝置 26
圖3.4化學前處理實驗裝置 27
圖3.5超音波前處理實驗裝置 27
圖4.1鹼水解之SCOD濃度 31
圖4.2鹼水解之NaOH劑量當量數 31
圖4.3鹼水解之SCOD增加量 33
圖4.4厭氧反應時間之TSS、VSS、SCOD濃度 35
圖4.5厭氧反應時間之TSS、VSS、SCOD變化量 36
圖4.6厭氧反應時間之TSS、VSS、SCOD濃度 37
圖4.7厭氧反應時間之TSS、VSS、SCOD變化量 38
圖4.8鹼加厭氧反應時間之SCOD濃度 40
圖4.9鹼加厭氧反應時間之SCOD增加量 42
圖4.10未調整pH併同厭氧反應時間之TSS、SCOD濃度 43
圖4.11 pH 9併同厭氧反應時間之TSS、SCOD濃度 43
圖4.12 pH 10併同厭氧反應時間之TSS、SCOD濃度 44
圖4.13 pH 11併同厭氧反應時間之TSS、SCOD濃度 44
圖4.14 pH 12併同厭氧反應時間之TSS、SCOD濃度 45
圖4.15厭氧反應天數併同pH 9之TSS、VSS、SCOD濃度 46
圖4.16厭氧天數併同pH 9之NaOH劑量當量數 46
圖4.17厭氧反應天數併同pH 10之TSS、VSS、SCOD濃度 47
圖4.18厭氧天數併同pH 10之NaOH劑量當量數 47
圖4.19厭氧反應天數併同pH 11之TSS、VSS、SCOD濃度 48
圖4.20厭氧天數併同pH 11之NaOH劑量當量數 48
圖4.21厭氧反應天數併同pH 12之TSS、VSS、SCOD濃度 49
圖4.22厭氧天數併同pH 12之NaOH劑量當量數 49
圖4.23厭氧反應天數併同pH 9之TSS、VSS、SCOD變化量 52
圖4.24厭氧反應天數併同pH 10之TSS、VSS、SCOD變化量 52
圖4.25厭氧反應天數併同pH 11之TSS、VSS、SCOD變化量 53
圖4.26厭氧反應天數併同pH 12之TSS、VSS、SCOD變化量 53
圖4.27不同界面活性劑濃度之SCOD濃度 55
圖4.28界面活性劑濃度(扣除本身值)之SCOD濃度 56
圖4.29反應天數與界面活性劑濃度對SCOD之影響 58
圖4.30反應天數與界面活性劑濃度對SCOD之變化量 58
圖4.31超音波震盪時間之TSS、VSS、SCOD濃度 63
圖4.32超音波比能量之TSS、VSS、SCOD濃度 63
圖4.33超音波震盪時間對TSS、VSS、SCOD之變化量 65
圖4.34鹼併同超音波之SCOD濃度 66
圖4.35鹼併同超音波之SCOD增加量 70
圖4.36厭氧反應天數併同超音波之SCOD濃度 71
圖4.37厭氧反應天數併同超音波之SCOD增加量 75
圖4.38厭氧天數加pH 9經超音波水解之SCOD濃度 76
圖4.39厭氧天數加pH 9經超音波水解之SCOD增加量 78
圖4.40厭氧天數加pH 10經超音波水解之SCOD濃度 79
圖4.41厭氧天數加pH 10經超音波水解之SCOD溶出增加量 81
圖4.42厭氧天數加pH 11經超音波水解之SCOD濃度 82
圖4.43厭氧天數加pH 11經超音波水解之SCOD增加量 84
圖4.44厭氧天數加pH 12經超音波水解之SCOD濃度 85
圖4.45厭氧天數加pH 12經超音波水解之SCOD增加量 87
圖4.46 SDS濃度併同超音波時間之SCOD濃度 88
圖4.48 SDS濃度併同超音波時間之SCOD增加量(扣除本身值) 92
圖4.49 SDS 0.1 g/g用不同基質濃度對產氣之影響 98
圖4.50 SDS 0.2 g/g用不同基質濃度對產氣之影響 100
圖4.51 SDS 0.5 g/g用不同基質濃度對產氣之影響 102

參考文獻
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