生質有機污泥乾式厭氧醱酵能源化利用：材料世界網

生質有機污泥一直是環境工程中的一大難題，但是在國外，許多案例已將生質有機污泥視為生質物資源，以厭氧醱酵技術將其能源回收利用。工研院近年來投入開發乾式厭氧醱酵技術，其可用於處理固態生質物料源，將其轉化成沼氣以作為能源利用，殘餘的沼渣用於有機堆肥。

本文將從以下大綱，以乾式厭氧醱酵技術為核心，提出一個可以將民生、農業與畜牧污泥能源與資源化的處理方案。

‧生質有機污泥特性與處理困難

‧乾式厭氧醱酵技術

‧應用乾式厭氧醱酵處理生質有機污泥實例

‧工研院乾式厭氧醱酵處理生質有機污泥能源化策略

‧結語

【內文精選】

乾式厭氧醱酵技術

厭氧醱酵可大量降解生質廢棄物，可以用於生質有機污泥能源化處理製程。但過去厭氧生物技術多用於處理廢水有機污染之用，有機廢棄物通常先經過固液分離，僅針對液體部分（總固體(TS)濃度低於1 wt.%）進行濕式低濃度厭氧醱酵處理；固體部份（總固體濃度可高達5~15 wt.%以上）則以曬乾後委外處理。這種濕式低濃度厭氧醱酵程序，主要目標是使廢水可達放流水標準，因此並不考慮將所有有機廢棄物投入厭氧醱酵程序，故沼氣產量無法最大化。分離後的固渣受限於事業廢棄物處置規範，難以做資源化再利用。

因此，為擴大沼氣產生來源，減少廢水產生，並針對有機污泥等生質廢棄物妥善有效利用，乾式厭氧醱酵技術具有發展利基。顧名思義，乾式厭氧醱酵是在含水量較低的環境下進行厭氧醱酵（圖一），可處理總固體濃度高達15 wt.%以上之有機廢棄物。因為固含量高，不能像濕式厭氧醱酵一樣採用攪拌、循環水流等，來提供增加質傳效率。因此，乾式醱酵的生物反應速率較濕式醱酵效率差，但是因為乾式厭氧醱酵系統含水量低，濃度遠高於濕式系統，所以在單位反應器的整體產氣效率上反而略高於濕式系統。依據工研院應用乾式厭氧醱酵系統處理生廚餘廢棄物的經驗，單位反應器產氣速率可達到5 m³-biogas/m³/day的高速率。

應用乾式厭氧醱酵處理生質有機污泥實例

德國Strabag的Linde-KCA Process（圖三）與比利時OWS的DRANCO Process（圖四）也都是可用於生質有機污泥處理的乾式厭氧醱酵程序。Linde-KCA已於Radeberg的污水處理廠有一個15,000 MT/year的實際案例。而日本Kurita與Fuji Clean公司計畫採用DRANCO Process於Ayagawa建置日本最大的乾式厭氧消化槽，該計畫於2015年啟動，於2018年完工開始運轉，處理量達23,000噸/年。

圖三、Linde-KCA乾式厭氧醱酵系統

工研院乾式厭氧醱酵處理生質有機污泥能源化策略

針對前述有關生質有機污泥的特性，本文提出一個可以回收減量生質有機污泥的能/資源化處理方案，處理流程如圖五所示。本策略的技術核心為利用乾式厭氧醱酵將生質有機污泥中可生物分解的有機物轉化為沼氣，沼氣中的甲烷成分可進一步用於發電或產熱，回收利用其中的生質能源。最後再將生質有機污泥中難分解無害的殘餘，轉化為有機堆肥。而生質有機污泥的蛋白質含量所含的氮，在厭氧中會降解為氨氮，因為濃度高也具有回收價值。