養豬場廢水生質能探討與厭氧醱酵模場案例分析

 

刊登日期:2017/12/5
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傳統畜牧廢水採三段式處理,是以符合當時之環保放流水標準為目標。如今,現代循環經濟之思維則以應充分回收畜牧廢水中豐富之能、資源為新概念。本研究利用屏東縣一養豬場進行模場試驗,以經固液分離後之液體,調配分離之固形物達TS 5%為試驗濃度,進流廢水量400 L/d;酸化及醱酵槽溫度均維持在高溫55˚C;水力停留時間在酸化及醱酵槽分別為2.5及10天。體積負荷約為5.23 kg VS/m3-day,TCOD、SS、VSS之去除率分別為48.77%、43.93%及50.61%,平均日產氣量為5.88 m3/d,比產氣率為1.47 m3/m3-d,醱酵槽中總氮(TN)、總磷(TP)濃度分別約為1,500 mg/L、1,000 mg/L,是沼液沼渣回歸農地時,其肥力價值最主要之考量。

設備與方法
2. 模場試驗設計
利用屏科大研究團隊現有之兩相式厭氧醱酵系統(酸化槽1,000 L、醱酵槽4,000 L),吊運至測試現場進行試驗,其流程示意圖及平面配置圖如圖一及圖二所示。移動式厭氧醱酵系統之水解酸化槽溫度維持在高溫55˚C,水力停留時間為2.5天;甲烷醱酵槽溫度維持在高溫55˚C,水力停留時間為10天。進料基質之調配,依據固形物目標TS濃度5%調配經固液分離後之豬糞與廢水比例,取豬糞80 kg(假設TS = 25%)並加入廢水調配至400 L,經過破碎、研磨後製成每日之進料基質,採半連續式進料(每週進料5天,每天進料一次)。

圖一、移動式厭氧醱酵系統流程示意圖
圖一、移動式厭氧醱酵系統流程示意圖

結果與討論
1. 進料基質成分分析
在試驗模場吊運至養豬場之前(2016/10/07)進行一次採樣,分別針對現有三段式固液分離後之固體及液體進行採樣與分析,同時也針對作為植種之厭氧池污泥(以手動排出收集)進行取樣,分析結果如表三所示。由固液分離機所分離出之固體物濃度高達25%以上,其中超過92%為有機成分,代表可被微生物分解,具產氣貢獻之潛勢。經固液分離機分離後之液體,由於一般養豬戶之沖洗豬舍習慣,水量大濃度低,縱使總COD達到14,820 mg/L,但對於投資厭氧反應槽之設備進行產氣發電之目的而言濃度仍偏低。針對作為植種之厭氧池污泥,雖然VSS/SS只有61%,可能未排泥,但根據本研究團隊其他試驗之結果發現,該牧場之厭氧污泥活性頗佳。

3. 實驗室分析結果
本試驗數據統計區間為2016/11/08~2017/03/20,但農曆新年停止進料(1/26~2/2),整體試驗期間結果如表五所示,三倍水力停留時間後之穩定數據統計如表六所示。試驗之進料方式係在畜牧場內取固液分離後之液體(廢水)混合固液分離後固體(豬糞),進料濃度依據固形物目標TS濃度5%調配成每日400 L之進流量(廢水:豬糞=320 L:80 kg),體積負荷約為5.8 kg VS/m3-day,酸化槽水力停留時間為2.5天、醱酵槽水力停留時間為10天,兩槽溫度皆控制在55˚C,進料濃度約為112 g COD/L,操作結果如圖五至圖九所示。

圖五、SS與VSS變化圖
圖五、SS與VSS變化圖

由圖五與圖六可知, 整個操作期間進料SS濃度平均約為5.6%、VSS濃度平均約為5.2%、VSS/SS平均為0.93,顯示進料基質之豬糞中絕大部分為有機成分。VSS/SS由進料→酸化槽→醱酵槽之為0.93→0.91→0.81,顯示有機懸浮固體物…...以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

作者:郭文健/國立屏東科技大學;鄭幸雄/國立成功大學
★本文節錄自「工業材料雜誌」372期,更多資料請見下方附檔。


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