安平水資源回收中心活性污泥系統之反應動力組員：賴慶和、林佑強、許嘉麟、許峻嘉指導老師：黃汝賢老師、周信賢老師

活性污泥系統內之微生物主要為好氧性異營菌，其生化代謝所需之碳源來自於廢水之有機物。活性污泥系統有機物降解之生物反應動力常以 Lawrence and McCarty Kinetics (Monod Kinrtics) 描述，本研究以安平水資源回收中心活性污泥池為對象，研究結果顯示安平水資源回收中心 pH 介於 7.3~7.4 ， COD 介於 35~160 mg/L ，活性污泥曝氣池 MLSS 介於 2700~3700 mg/L ， MLVSS 介於 2000~3000 mg/L ， DO 維持在 3 mg/L 左右， SVI 介於 54~74 之間，實測 SOUR 介於 21~33 mg O2/gVSS d‧ ，動力參數 k值 1.9~2.4 d-1 ， KS 值 62~71 mg COD/L 。

摘要

前言 通常活性污泥系統設計、操作或功能評估參數主要有 : 曝氣槽內的污泥濃度 (MLSS) 、污泥齡、有機負荷率 ( 食微比 ) 、水力停留時間 (HRT) 、曝氣槽內溶氧 (DO) 、污泥容積指標 (SVI)… 等，若能再進一步探求活性污泥之生物反應動力，例如 : 最大比基質利用率 (k) 及半飽和常數 (Ks) ，將有助於系統之操作及處理功能評析。 而生物動力常數 k及 Ks 之探求方法常以批次實驗，由活性污泥系統取出污泥，求得基質濃度隨時間降解的數據，再藉數值方法解析。其方法包括 (1) 微分法 (Lineveawer-Burk Plot) (2) 積分法(Halwachs plot) (3) 非線性迴歸。

安平水資源回收中心 安平水資源回收中心位於台南市運河南端出口右岸，健康路南側，面積約 10.31 公頃，屬二級污泥處理程序，處理流程如下圖所示。設計水量 : 水質 132000 CMD ，水質 pH 7.4 ， COD 290 mg/L ， SS 125 mg/L 。

研究方法

結果討論

結論

實驗過程

1.活性污泥池比攝氧率 圖 1 及圖 2 分別為活性污泥曝氣池水溫在 22.3 ℃ 及 26.6 ℃ ，進行比攝氧率實驗時，溶氧 (DO) 隨時間之變化圖，綜合實驗結果，於活性污泥曝氣池水溫 22.1~22.6 ℃ 時，所求得之活性污泥比攝氧率 (SOUR) 介於 21~24 mg O2 /g VSS-h ，略低於水溫為 25.2~ 27.8 ℃ 時之 28~33 mg O2 /g VSS-h 。

SOUR = 21 mg O2/g VSS-h

y = -0.0163x + 7.4514R2 = 0.99

0123456789

0 50 100 150 200 250 300 350time (sec)

DO (m

g/L)

SOUR = 32 mg O2/g VSS-h

y = -0.0178x + 4.8836R2 = 0.9736

01

23

45

6

0 50 100 150 200time (sec)

DO (m

g/L)

圖 1 活性污泥比攝氧率（ 22.3℃ ） 圖 2 活性污泥比攝氧率（ 26.6℃ ） 2. 活性污泥動力常數 圖 3 為批次降解實驗 COD 濃度隨時間之變化圖，並經非線性迴歸所求得動力常數 k及 Ks 值， COD 難降解之濃度約為 24 mg/L ，而活性污泥曝氣池 26.6℃ 時，所求得之 k值為 2.4 d-1 略高於 22.3℃ 時之 2.1 d-1 ，而 26.6℃ 時，所求得之 Ks 值為 62 mg COD/L ，則略低於 22.3 ℃ 時之 71 mg COD/L ，顯示於較高水溫時，活性污泥有較高之生物活性及較高之親合性。 另以微分法、積分法及非線性迴歸所求得之動力常數整理於表1 中，比較三種方法所求得動力常數 k 及 Ks 得知積分法及非線性迴歸所求得之值較為接近，但微分法所求得之動力常數值差異性較大，此乃因微分法受批次降解過程中最末幾點線性迴歸時權重之影響太大。

圖 3 探求活性污泥生物反應動力常數批次實驗

表 1 微分法、積分法與非線性迴歸動力常數表

1. 安平水資源回收中心活性污泥曝氣池 MLSS 介於 1800 ～ 3300 mg/L ， MLVSS 介於 1080~2310 mg/L ， MLVSS/MLSS = 0.6 ～0.7 ， DO 維持在 3 mg/L 以上， SVI 介於 75~120 之間。2. 安平水資源回收中心活性污泥比攝氧率 (SOUR) 於水溫 22.1~22.6 ℃ 時，介於 21~24 mg O2 /g VSS-h ，略低於水溫為 25.2~ 27.8 ℃時之 28~33 mg O2 /g VSS-h 。3. 以批次降解實驗動力常數求解方法中，積分法與非線性迴歸所求得之值較為接近，但微分法所求得之動力常數值差異較大。 4. 求得活性污泥曝氣池 26.6℃ 時， k值略高於 22.3℃ 者，而 26.6℃ 時， Ks 值則略低於 22.3℃ 者，顯示於較高水溫時，活性污泥有較高之生物活性及較高之親合性。

26.6℃ 22.3℃ 解析法 k Ks k Ks　 (mg COD/mg VSS d)

(mg COD/L)

(mg COD/mg VSS d)

(mg COD/L)

微分法 0.8 8.4 0.7 12積分法 2.3 65 1.9 68

非線性迴歸 2.4 62 2.1 71

初沉池採樣 曝氣池採樣

測 MLSS 及 MLVSS 動力降解測 COD