我國畜牧產業之產值每年約新台幣1,600億元（2015~2016年），約占整體農業產值之1/3左右。其中，養豬產業為大宗，每年產值約新台幣700億元，約占畜牧產業之43%，堪稱我國最重要之農業經濟項目。根據中央畜產會之統計資料顯示，2016年我國養豬總場數為7,523場，總養殖頭數約為550萬頭，約30%養殖於小型養豬場（<1,000頭）；46%養殖於中型養豬場（1,000~4,999頭）；24%養殖於大型養豬場（>5,000頭）。
我國相關輔助措施
目前絕大多數養豬場的廢水處理設施其主要設置目的為針對所產出之廢水進行妥善處理，以符合我國畜牧業放流水標準，僅少數大型養殖場設置有沼氣發電再利用之相關設施。考量政府推廣之循環經濟與綠能(Green Energy)發電政策，目前相關主管機關包含農委會、能源局以及環保署等，均擬定相關補助以及政策措施，以提升我國養豬產業沼氣再利用之比例。
1. 農委會
為加速推動我國養豬場利用其廢水處理設施中產生的沼氣進行發電，以獎勵補助方式為主，鼓勵養豬場設置沼氣發電相關設施，獎勵金每頭75元，依豬隻飼養規模，或按其最近一期養豬頭數調查之豬隻在養量列計。另補助非公司組織經營之養豬場，提升其沼氣產生效率及沼氣發電相關設施，包含設置沼氣發電獎勵金、高床設施、沼氣發電相關設備等，可補助30~275萬元不等。
我國常用三段式廢水處理系統
養豬所產生之豬糞尿廢水，其廢水中所含各種污染物質，例如：有機物、懸浮固體物及重金屬等各種水質項目，皆有很高的濃度，若不妥善處理而直接排放，會嚴重污染河川與水資源。目前環境保護署訂定畜牧業廢水排放標準之主要項目為化學需氧量(COD) 600 mg/L、生化需氧量(BOD)80 mg/L及懸浮固體物(SS) 150 mg/L等。
目前國內養豬場的豬糞尿廢水的處理大都採用三段式豬糞尿廢水處理流程，如圖一所示。此處理流程是由農委會畜產試驗所開發，考量國內養豬場常使用大量沖洗水清洗之飼養方式，再配合物理與生物處理方法為主之廢水處理方法。處理程序包括：固液分離、厭氣處理、好氣處理等三階段。
圖一、三段式廢水處理系統示意圖
國內/外先進畜牧沼氣再利用系統
2. 漢寶畜牧場
漢寶畜牧場成立於民國63年，在養豬隻頭數約為4萬隻，有種豬與肉豬兩場區，是彰化縣內第一座由業者自行設置沼氣發電系統之示範場。牧場主人早期購置了厭氣醱酵機，將產生的沼氣作為仔豬保溫燈之燃料，讓需要攝氏30幾度左右恆溫的哺乳期小豬能度過寒冬。後來經工研院輔導設置125 kW的沼氣發電機與水洗純化系統，開始產電自用。
隨著養豬頭數的增加，沼氣發電系統容量不足，牧場主人又新設3台65 kW的微型渦輪發電機，總共投入近2千萬元資金。該發電機具有連續長時間運轉的特性，能提高沼氣的年發電量，經過評估，扣掉運作時機器本身消耗的電力，3台發電機加總可以發電142 kW，預估每年約可產生120萬度電，一年約可省下3百多萬的電費，更可減少72萬8千多公斤CO2的排放量。
此外，牧場主人於民國100年又裝設太陽光電設備，每年產出的電賣給台電公司，其所得金額可補貼牧場營運用，同時太陽光電板亦可隔熱，使豬舍降溫；另外，在豬舍又裝設空調與水簾系統，可確保豬舍維持在攝氏20度的恆溫環境。整個沼氣發電廠概況如圖三所示。
圖三、漢寶畜牧場沼氣發電廠概況(a)三段式廢水處理系統之曝氣池；(b) 新設立沼氣發電機
未來開發方向與重點
中小型養豬場（1,000-4,999頭豬）之規模有限。以目前三段式廢水處理技術之沼氣產量約0.1 m3/頭-天來看，2,500頭規模養殖場沼氣產量約250 m3/d，約可發出375度電/d，相當於1,875元/d（56萬元/年）。上述估算扣除沼氣發電機、管線成本、人事成本、維護成本後，相對經濟效益較低。因此，若要提升中小型規模養豬場之沼氣發電比例，首要目標即為提升沼氣產量，發展高耐用度沼氣發電機，透過高效率沼氣脫硫技術應可提升產電效益並降低設備成本與維護成本。
3. 低成本沼氣發電機組
中小型養豬場可用之發電機組，約20~50 kW。由於我國目前並無沼氣發電機組產業，多仰賴歐、美、日等進口產品（約200萬元左右）。沼氣發電機組以進口方式，其成本相對較高。一完整之沼氣發電機組包含燃氣引擎、發電機、電力轉換器與系統控制器等主要部件。除了燃氣引擎目前尚無國內自主能力外，其餘設備應可透過...…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
作者：張冠甫、陳幸德／工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」372期，更多資料請見下方附檔。