油菜及油菜籽粕之厌氧产氢可行性研究-台中教育大学.DOC

油菜及油菜籽粕之厭氧產氫可行性研究 台中教育大學環境教育研究所 頁數：226頁 畢業時間：97/07 研究生：黃倩毓 指導教授：林明瑞 博士 摘要 由於油短缺，價格飆漲，生質能源將逐漸成為世界各國能源技術發展及應用的主流未來全球及國內能源發展趨勢，Bacillus 3株、Clostridium 2株)，從5株水解菌種中找出能有效分解能源作物之菌種pH值為何及反應過程pH值為何?在何種水解菌/醱酵產氫菌配比?在何種混合菌液/基質配比?在何種不同溫度下，可以獲得最佳的能源作物基質之水解及醱酵產氫效率。 其研究結果顯示，在油菜籽粕、大豆、豆粕、甘蔗、葵花籽粕基質等能源作物中，以油菜籽粕作為基質有最佳的產氫率，達到1.14 mmole H2/g-CODin。由新竹食品工業發展研究所生物資源保存及研究中心(BCRC)取得5株水解菌中，以Bacillus subtilis(A)菌的水解油菜籽粕基質效果最好，以油菜籽粕被Bacillus subtilis(A)菌分解時，溶解性COD增加率為55.7％、揮發酸濃度增加量為2000 mg/L有最好的水解效果。其次為Bacillus subtilis(B)菌分解油菜籽粕基質，溶解性COD增加率為54.3％、溶解性COD去除率為80.1％、揮發酸濃度增加量為1720 mg/L。 油菜及油菜籽粕最佳的產氫起始pH值為5.0，反應過程pH值若低於4.5以下或pH值高於6.0，產氫反應就受到了明顯的抑制；在最佳pH控制條件下，油菜籽粕為基質有最佳產氫率為1.13 mmole H2/g-CODin，以油菜為基質其最佳產氫率為0.432 mmole H2/g-CODin。pH值對每克進流COD產氫率之影響，油菜公式YpH,油菜 =Y5.0,油菜×0.2051│pH-5.0│；油菜籽粕公式YpH,油菜籽粕=Y5.0,油菜籽粕×0.1981│pH-5.0│； 根據多元迴歸式，產氫率油菜基質是與溶解性COD增加量成正比，而油菜籽粕基質是與溶解性COD去除率成正比。 以油菜為基質時，Bacillus subtilis(A)為水解菌，水解菌/醱酵產氫菌配比為1/4，混合菌液/基質配比為1/3，於35℃下培養，當基質COD濃度為10,000mg/L時，有最佳的產氫率為0.679 mmole H2/g-CODin。以油菜籽粕為基質時，在和油菜為基質組相同培養條件下，當基質COD濃度為20,000mg/L時，有最佳的產氫率1.14 mmole H2/g-CODin。 而由Gompertz eqution 迴歸分析結果，r2 平均約為0.95，顯示本研究操作方式確實適合模擬厭氧醱酵產氫反應。本研究之菌相主要以Clostridium及Bacillus為主，在螢光顯微鏡下， Clostridium 菌群會發出淡橘色螢光，而Bacillus subtilis(A)單獨培養時，無螢光反應，但在厭氧環境下，和Clostridium 菌及共培養時，Bacillus subtilis(A)會發出淡藍色營光。 本研究利用油菜及油菜籽粕基質批次產氫試驗結果和過去文獻利用能源作物產能比較，本研究產能效果算是不錯的，且油菜及油菜籽粕價格便宜容易取得，所以利用油菜及油菜籽粕基質來產氫是可行的。 關鍵字:水解、厭氧醱酵產氫、水解菌、油菜、油菜籽粕、能源作物 A feasible study on anaerobic hydrogen production of rape and rape-seed dreg Abstract As a result of the shortage and high price of oil,biomass energy will gradually become the main stream of all kinds of energy development technologies in the world.The technology of anaerobic fermentative hydrogensis is the most potential and one of the critical biomass energy technologies.To face the trend of energy development in the world and in our nation,the Council of Agriculture, Executive Yuan pushed ahead with growing energy crops.To use the agricultural waste as energy crop is the focus of energy production