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標題: 質傳效應影響生物流動床內固定化與懸浮性微生物競爭生長之研究
Effect of Mass Transfer on Competitive Growth between Attached and Suapended Microorganisms in Biological Fluidized Bed Reactor
作者: 黃弘杰
Hung Chieh, Huang
關鍵字: Biological Fluidized Bed Reactor
流動床式反應槽
Biofilm
生物膜
出版社: 環境工程學系
摘要: 本研究主要目的是考量在一流動床式反應槽內,藉由固定化與懸浮性微生物共同生長,探討質傳效應影響固定化與懸浮性微生物競爭生長之情形。基於生物膜內部物質傳輸現象不易由實驗中直接求得,故本研究乃利用數學模式之模擬,分析生物膜內部物質傳輸分佈之情形,藉由流動床式反應槽之操作,反應槽內水位之升降,可否達到將過度生長之生物膜剝離,以免造成堵塞現象。本研究同時分析反應槽內固定化與懸浮性微生物對有機物之競爭、自營菌與異營菌對溶氧之競爭,觀察填充不同粒徑之擔體顆粒時,穩定操作下對系統造成的影響。 研究結果顯示,有機物去除實驗中,有機物去除效率隨著有機負荷之上升而些微下降,去除率分別為82.4%、79.4%及76.4%,而有機負荷分別為0.51 kg COD/m3-day、1.02 kg COD/m3-day及2.04 kg COD/m3-day;凱氏氮轉化率亦隨著有機負荷上升而下降,去除率分別為45%、25%及12.5%。反應槽內懸浮性微生物濃度則隨著有機負荷上升而增加,固定化微生物濃度亦隨著有機負荷上升而增加。經由模式模擬分析可知,由於質傳限制之影響,溶氧於生物膜內之穿透深度約為200μm。異營性微生物大部份均生長於生物膜之外層,自營性微生物則平均生長於生物膜。由於溶氧質傳之限制,因此有機物去除實驗時之凱氏氮轉化率均不高;懸浮性微生物對有機物的去除率乃隨著系統有機負荷增加而上升,分別為16.3%、36.6%及39.08%。 在比較實驗中顯示,使用小型擔體顆粒之系統有機物去除率略微上升;懸浮性微生物濃度亦會增加;凱氏氮轉化率則顯下降。在比較實驗進行過程,由於系統內溶氧濃度較高,因此溶氧之穿透深度較有機物去除實驗時為深;生物膜表面異營性微生物濃度亦較有機物去除實驗時為多;但自營性微生物濃度略顯下降。由於固定化微生物濃度明顯增加之影響,懸浮性微生物對有機物的去除率則顯下降。 在硝化實驗中,系統有機物去除效率並不會隨著系統有機負荷降低而增加,有機物去除率均為91%。凱式氮轉化率亦不會隨著有機負荷降低而增加,但氨氮氧化後所形成之產物,會隨著有機負荷的降低,而由大多數為亞硝酸鹽轉變為硝酸鹽。在生物膜內物質傳輸之情形,當系統有機負荷下降,因此生物膜外層異營性微生物濃度會明顯下降,溶氧穿透深度乃明顯增加許多。在異營性微生物濃度較低情況下,生物膜內自營性微生物濃度明顯增加,以致凱氏氮轉化率增加。在硝化實驗中同時發現,系統內自營性微生物所利用的溶氧量較異營性
URI: http://hdl.handle.net/11455/5666
顯示於類別:環境工程學系所

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