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部分有機廢水，如畜牧產業或農業廢棄物經厭氧消化後之沼液等通常含有較高的化學需氧量(COD, chemical oxygen demand)。此高濃度COD之主要有機物組成為腐植質(腐植酸與黃酸等)，導致處理不易且有明顯的色度而有潛在放流水超標問題。

腐植質主要由腐黑質 (humin，不溶於弱酸、弱鹼)、腐植酸 (humic acid, HA，不溶於弱酸，可溶於弱鹼)及黃酸 (fulvic acid，可溶於弱酸，不溶於鹼)等三類組成，並由carboxylic group和phenolic group兩大類官能基形成分子量較大的有機物質 (如圖一)。黃酸及腐植酸之結構如圖一顯示，其中腐植酸具有較多phenolic group，其分子量約2,000〜5,000 Da (Dalton)；黃酸則含有較多carboxylic group，其分子量為500〜2,000 Da¹。腐植酸 (HA)是天然有機物(NOM)的一種，具有高分子量和高複雜性，因此腐植質是很難處理的污染物，由於腐植酸的毒性且為於消毒過程中潛在形成致癌性三鹵甲烷的前驅物質之一，而引起了嚴重關注。

圖一 腐植質之結構 (a)carboxylic group、(b)phenolic group、(c)黃酸、(d)腐植酸¹

目前腐植酸常利用化學混凝、高級氧化和生物處理等方法處理，化學混凝主要是透過添加硫酸鋁、氯化鐵或多元氯化鋁進行混凝沉澱，並可降解廢水中腐植質，添加1000 ppm硫酸鋁和氯化鐵可去除43%腐植質；添加1000ppm多元氯化鋁，腐植質去除效率則達54%²。除化學混凝外，高級氧化技術如Fenton技術和臭氧/微氣泡技術也可處理水中腐植質，Fenton技術是利用亞鐵離子與過氧化氫反應產生高氧化能力的氫氧自由基 (•OH)，可處理多種毒性(難生物降解)的有機物質，添加40mM [Fe²⁺] 和160mM [H₂O₂]，腐植質去除效率可達70%以上³。然而化學處理(高級氧化、混凝沉澱等技術)雖能有效去除腐植質，但處理成本較高，也需要考慮藥劑與污泥清運費(如表一)。

為了有效去除腐植質、避免二次污染、並降低處理成本，越來越多的研究著眼於能分解這些物質的微生物。近年來，白腐真菌被應用於廢水生物處理技術，以提升生物的代謝速率，加速污染物的分解，成為主要趨勢之一。白腐真菌擁有木質素分解酵素，能分泌木質素酶和纖維素酶來進行腐植質的降解代謝。其分泌的木質素分解酵素，包含錳過氧化酵素、漆化酵素和木質素過氧化酵素等，特別是錳過氧化酵素不僅能分解木質素，還能處理廢水中的難分解污染物，如腐植酸，對廢水中的木質素分解及廢水脫色也具有一定成效。

工研院水科技組開發的BioNET®生物載體(如圖三)，可將白腐真菌固定於複數個多孔性載體上，並提升優勢菌種組成比例從1.87 %增加達11.04 %，及將反應槽啟動時間從21天縮短成<2天，同時無需額外添加酸液，即可藉由生物脫硫菌與腐植酸的處理系統將環境pH調整至pH 5.5~6.5，腐植酸去除效率達35%以上。此初步結果顯示，透過適當載體應用，可以有效累積功能性之白腐真菌數量，達到去除腐植酸的功能。此技術屬於生物處理技術之一，具有低操作成本的優勢。後續可整合厭氧醱酵系統，除產出綠電沼氣應用優勢外，更可兼顧沼液之處理，達到雙贏之目標。

表一 腐植酸常見處理方法

圖二 白腐真菌的酵素與反應路徑⁵
 

圖三 白腐真菌的固定至BioNET®生物載體

參考文獻

1. Peña-Méndez, E. M., Havel, J., & Patočka. J, J. Appl. Biomed, 2005, 3(1), 13-24.
2. 農委會，畜牧環保主題館，液體廢棄物處理，2009.
     https://kmweb.moa.gov.tw/subject/subject.php?id=24830
3. Jung, H. J., Hong, J. S., & Suh, J. K. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2013, 19(4), 1325-1330.
4. Luo, Z., Wang, D., Zeng, W., & Yang, J. Science of the Total Environment, 2020, 734, 139448.
5. Abdel-Hamid, A. M., Solbiati, J. O., & Cann, I. K. In Advances in applied microbiology, 2013, (Vol. 82, pp. 1-28). Academic Press.

撰寫人：李麗梅
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