有機廢棄物經厭氧醱酵後剩餘資材之再利用

 

刊登日期:2018/12/5
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經實驗分析,豬糞經厭氧醱酵後剩餘資材缺乏植物所需之鉀肥,因此無法直接當成肥料使用,必須摻配其他有機資材。摻配之資材經堆肥過程製成肥料後,將此肥料應用於兩種農作物,實驗結果表明,使用此自製肥料確實可提高農作物之生產量。然而除了肥料的應用外,將此剩餘資材製成生質燃料也是目前的趨勢之一,文中列出了歐洲幾個國家,製作廢棄物衍生燃料的相關規範。然而由於豬糞中,銅和鋅的含量偏高,因此在製作成衍生燃料前需先將重金屬去除,文中也一併介紹生物處理法進行重金屬去除的相關技術。
 
本文將從以下大綱,闡述豬糞經厭氧醱酵後剩餘資材之再利用。
‧前言
‧剩餘資材之再利用
 1. 肥料化之應用
  (1) 土壤改質劑之應用
  (2) 有機肥料之應用
 2. 燃料化的應用
‧結語
 
【內文精選】
前言
沼氣(Biogas)發電是一種生物能源生產技術,為一種清潔及環保能源之來源。沼氣發電簡單來說就是利用一些有機廢棄物(如畜牧業之禽/畜糞、家庭廚餘及農業廢棄物等),經過厭氧醱酵(Anaerobic Fermentation)之程序,產生大量的沼氣,此沼氣進而直接作為燃料及發電用的燃料。圖一為產生沼氣之簡易流程圖。厭氧醱酵是指有機廢棄物在無氧的條件,應用微生物的代謝活動,將有機物加以分解與減量的過程。而有機物在進行厭氧醱酵時,除了會產生氣體(甲烷)外,同時也會產生液體(沼液)及固體之剩餘資材,而剩餘資材則必須進一步的進行再利用。
 
圖一、產生沼氣之簡易流程圖
圖一、產生沼氣之簡易流程圖
 
剩餘資材之再利用
本文著重於討論豬糞(Pig Manure)經厭氧醱酵後固體剩餘資材之再利用。雖然都是豬糞,但不同的飼養方式將會產生不同的固體剩餘資材,所以在進行再利用前必須先了解固體剩餘資材包含了那些成分。表一為不同國家的豬糞,經厭氧醱酵後之固體剩餘物的成分分析,由表中可看出,奧地利地區厭氧醱酵後的剩餘資材中,銅及鋅的含量不高,皆小於100 ppm;而在中國及台灣地區的剩餘資材中,銅及鋅的含量則偏高。主要的原因為在豬隻飼料內添加高劑量銅對豬的生長有促進作用,而高劑量的鋅也可促進豬隻之生長並可降低豬隻腹瀉等效果,因此會在豬隻飼料內加入銅及鋅等重金屬;但業者往往擔心飼料中銅及鋅含量不足,常常過度添加,而豬隻並無法吸收這些過量的重金屬,導致部分之重金屬排泄於體外,造成豬糞中之銅及鋅含量偏高。因此厭氧醱酵後殘留固體剩餘資材之應用,還必須要考慮重金屬含量的相關問題。
1. 肥料化之應用
研究表明,厭氧醱酵後之固體剩餘資材含有豐富的有機元素,並包含植物生長所需之營養成分如氮、磷、鉀、腐殖酸等,皆是營養豐富的生物肥料,這些剩餘資材可以當作原料將營養物質返回土壤生態系統中。目前應用最普遍的為將厭氧醱酵後之剩餘資材製作成土壤改質劑及有機肥料。
(2) 有機肥料之應用
以下為本實驗室自製有機肥之一些初步實驗結果。本實驗使用杏鮑菇栽培後之廢棄資材與上述厭氧醱酵後之固體剩餘資材、再加上少些之油棕灰進行摻配,經配比及混料後進行堆肥製程。製作後之肥料成分如表三所示,由表中可看出其氮、磷及鉀之含量分別為3.6%、3.3%、0.9%,符合有機肥肥料品目(品目編號5-11)。而對照組則使用兩種市售有機肥料A及B,其中有機肥料A之氮、磷及鉀之含量分別為2.5%、2.5%、1.3%;有機肥料B之氮、磷及鉀之含量分別為1.5%、0.9%、1.5%。
 
表四為添加不同濃度之自製有機肥及市售有機肥商品A及B,對萵苣及小白菜生育單株重之比較。由表中萵苣單株重之比較可看出,當自製有機肥之濃度提高後,其單株重卻呈現下降的趨勢,反而在0.5%的肥料摻配濃度即可得到最佳之重量15.21 g;而市售之商品A及B皆在摻配濃度1%時有最佳之生育狀況,其單株重可達12.67 g。因此使用自製之有機肥來種植萵苣,不只可以減少肥料之施放,並且可提升約20%之單株重量。在種植小白菜方面,自製有機肥的摻配發現....…以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
表四、添加不同濃度之自製有機肥及市售有機肥商品A及B,對萵苣及小白菜生育單株重之比較
表四、添加不同濃度之自製有機肥及市售有機肥商品A及B,對萵苣及小白菜生育單株重之比較
 
作者:徐銘鍇、孔祥丞/工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」384期,更多資料請見下方附檔。

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