以三段式反應槽提升稻殼產氫與產甲烷之可行性研究

Hydrogen Production and Methanogenesis of Rice Husk Conducted in Three-Stage Reactors

台灣每年產生大量的稻殼廢棄物，本研究將利用稻殼作為基質，進行一連串的水解、醱酵產氫及甲烷反應等三段連續流反應槽試驗，以評估稻殼之厭氧產氫、產甲烷的可行性。研究結果顯示：在連續流試驗中，水解（sequencing batch reactor, SBR）串聯醱酵產氫（continuously stirred tank reactor, CSTR）之二段式反應槽之產氫率為3.31 mmole H2/g-CODin遠高於ASBR共培養反應槽之產氫率，為1.81mmole H2/g-CODin。在二段式分離培養反應槽中，前段SBR水解操控於pH 7.0左右，總循序時間為6hr；後段醱酵產氫CSTR反應槽，操控於pH5.0-5.5，HRT為18hr，有最佳的產氫效率，達19.8mmole-H2/L‧day，每克CODin的氫氣產量達1.47mmoleH2/g-CODin。以第二段醱酵產氫反應槽之後的出流水作為甲烷化流體化床反應槽的基質，進行烷化反應，則單位體積反應槽每天產量可達4620cal/L‧day及535cal/g-CODin以上，比光合產氫柱塞流式反應槽（861cal/L‧day及131cal/g-CODin）與光合產氫完全混合式反應槽（253cal/L‧day及51.8cal/g-CODin）為佳。以甲烷化流體化床反應槽為第三段反應槽，整體而言，甲烷化反應槽以pH控制在7.0，溫度在35oC，迴流流量為1,000ml/min有最佳甲烷產率，就每克進流COD甲烷產率而言，以HRT為24hr、進流COD濃度為10,000 mg/L時，為最佳之每克進流COD甲烷產率，為0.911 mmole- CH4 / g-CODin；就單位體積甲烷產率而言，以HRT為6 hr、進流COD濃度為30,000 mg/L時，為最佳之單位體積甲烷產率，為65.3 mmole- CH4 / L‧day。