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廢水,顧名思義就是不能再用的水。由各式生產過程產出的廢水,長期以來的思維就是將其處理至合乎放流水標準,再回到環境之中或循環再利用。在淨零碳排的大勢所趨之下,思考的方向亦必須隨之演進,透過零廢棄的循環模式,讓原本得花費大量能源與成本處理的廢水,能成為嶄新的資源支持生產活動,不但可降低企業與產品的碳足跡,更帶來可觀的綠色收益。
 
自民國107年起,經濟部工業局(現產業發展署)展開「沼氣發電產業鏈推動計畫」,由工研院技術團隊執行,結合各類型產業、設備、電機、系統、能源服務等業者,針對國內沼氣發電應用各類問題共同進行診斷,以整合性的平台進行各環節技術串聯與突破,解決以往沼氣發電單打獨鬥、缺乏整體思維的失敗經驗,並為產業帶來全新的商機。
 
112年度沼氣發電場觀摩會是位於嘉義縣溪口鄉的谷全實業公司,從事食品製造加工。該公司是國內最具規模的麵筋製造廠,自1960年代即由日本導入小麥澱粉蛋白技術,並將其發揚光大,國內市面上麵筋、小麥澱粉等相關產品的市占率達40~50%。談到沼氣發電,多半會聯想到畜牧業,而本年度案例則是在食品業導入綠能應用,展現出亮眼的成績。
 
「112年沼氣發電產業鏈推動計畫沼氣發電場觀摩會」,於嘉義縣溪口鄉谷全實業舉辦,展現食品業綠色循環成功案例
「112年沼氣發電產業鏈推動計畫沼氣發電場觀摩會」,於嘉義縣溪口鄉谷全實業舉辦,
展現食品業綠色循環成功案例
 
在麵筋的生產過程中會產生大量的廢水,其組成與畜牧業的廢水不同,含有大量的澱粉微粒,水體更為濃稠,是一種非常「營養」的廢水。傳統上,要使此類廢水達到流放水標準,採用好氧方式進行曝氣處理是最常見的方式,但持續曝氣必須耗費大量電力,同時也產生數量龐大的污泥,以及衍生的廢棄物處理成本。
 
對此,工研院團隊首先以研發的超音波技術,針對澱粉顆粒廢水進行物理性破壞方式粉碎澱粉結塊後,可使粒徑縮小89.6%,同時也提升溶解度,形成更佳的微生物反應環境,經超音波處理後的澱粉顆粒廢水,將送入上流式厭氧污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed; UASB)中處理,能有效增加後續的沼氣產量。其次,以UASB方式進行廢水處理,此過程會產生沼氣,將其純化後以沼氣袋儲存,供麵筋烘乾與發電使用。接下來,進入好氧曝氣處理,原本此過程會產出大量的廢棄污泥,每天大約會產出1公噸的污泥餅,每公噸的清理費用為新台幣6,000元,經導入工研院的超音波技術,可將污泥的結構破壞,形成水解污泥,再導入UASB,經過3個月的實證實驗,可使污泥減量達50~54%,每個月光是廢棄物處理即可節省數萬元。同時,經厭氧處理後的污泥,轉變成為可用於廢水處理的「植種污泥」,能迅速提升水處理系統的效能,具有相當的經濟價值,讓原本的廢棄物成為新興的產品。
 
另一方面,利用污泥循環增產沼氣,可提升沼氣產量約2成,使得谷全每日能產出900立方公尺的沼氣,扣除場內鍋爐自用的300立方公尺,還有600立方公尺沼氣可供利用。對此,工研院團隊針對沼氣成分進行分析,再規劃設計發電單元,打造氣轉電示範系統,每日可產出約900度低碳電力。透過監測系統能掌握沼氣、氧氣、一氧化碳、硫化氫等氣體成分,以優化發電,並可透過雲端方式進行遠端控制與操作。
 
原本是令人頭痛的廢水、污泥,經過循環利用後成為綠金!在此,業者可以將沼氣產出的電力售予台電,目前躉售價格為每度7.0089元,有效創造綠色收入。或者是由工廠自身使用,達到產業減碳的成效,並可申請綠電憑證,以彌補綠能躉售價格與現行購電費用之間的價差,同時加入綠電市場,讓傳產轉身成為循環經濟時代的尖兵。
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