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豬糞尿處理與利用

豬糞尿處理與利用. 養豬場汙染源：水、空氣、噪音與動物屍體等 明瞭糞尿處理程序之目的 善盡避免製造公害之職責 有效利用資源. ( anaerobic digester). 一、環保法規. 表 1. 養豬場放流水標準. 二、豬糞尿廢水之理化特性. 表 2. 豬糞尿排泄量. 表 3. 豬糞尿之理化性狀. 減廢方法. 1. 改變餵飼方法：肉豬前期採任飼，後期採限飼，增重雖略緩，但可減少飼料浪費、提高屠體品質、減少排泄量。多段式飼糧較三段式者能減少 N 5%、P 4% 之排泄量。

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豬糞尿處理與利用

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Presentation Transcript

  1. 豬糞尿處理與利用 • 養豬場汙染源：水、空氣、噪音與動物屍體等 • 明瞭糞尿處理程序之目的 • 善盡避免製造公害之職責 • 有效利用資源 (anaerobic digester)

  2. 一、環保法規 表 1. 養豬場放流水標準

  3. 二、豬糞尿廢水之理化特性 表 2. 豬糞尿排泄量

  4. 表 3. 豬糞尿之理化性狀

  5. 減廢方法 • 1. 改變餵飼方法：肉豬前期採任飼，後期採限飼，增重雖略緩，但可減少飼料浪費、提高屠體品質、減少排泄量。多段式飼糧較三段式者能減少 N 5%、P 4% 之排泄量。 • 2. 改變飼料配方：利用植酸酶能改進 P 消化率與減少 N 排泄 27%。使用合成胺基酸可減少豬糞 2% 蛋白質及 24% 氮排泄。

  6. 減廢方法(續) • 3. 改進現場設施與管理：改善豬舍屋頂及其周圍之雨水收集、排水系統，不使雨水混入處理系統；設法聚集飲水器之溢流水。日常管理作業，應先盡量清除豬糞，再用水沖洗豬舍。 • 4. 改建豬舍：使豬糞尿先在豬舍內分離，利用機械清除糞便，尿液因落差聚集於尿坑內。

  7. 三、豬舍規劃與廢水處理 • 民國 67-81 年間，豬糞尿僅需經固液分離與水力停留時間(HRT)之厭氣發酵法處理，即可達畜牧業放流水標準。82-86 年間，放流水標準趨嚴，則在固液分離與厭氣發酵法後，增加活性污泥法處理，可達放流水標準。自 87 年起，環保署再度提高放流水標準，需再增加處理步驟，始能達放流標準。 • 除規劃新豬舍可通盤考量糞尿收集與處理方式，以達省力方便、經濟有效且能合乎環保要求之設計外，部分老舊豬舍改善程度較有限。

  8. 豬舍型式與糞尿收集 • A. 平面豬舍：多以水泥或磚塊砌成者，需大量用水清除豬糞尿，廢水量龐大，後續處理較困難複雜。可先由使用雨尿分溝設計與避免飲水器之水溢流，以減少後續處理設施容積。

  9. 豬舍型式與糞尿收集(續) • B. 高床豬舍：高床下糞尿坑上方適當距離應設置抽氣孔，以減少舍內有害臭氣。可裝設箱式沖水裝置或豬欄下方採斜溝及括糞板或輸送帶以清除糞尿，處理方式較簡易，但高床豬舍建造費用較高。

  10. 豬舍型式與糞尿收集(續) • C. 墊料豬舍(廄肥豬舍)：利用墊料與糞尿混合物製造堆肥。 (廄肥豬舍肉豬欄) (廄肥豬舍分娩欄)

  11. 四、廢水處理法 • (一)物理處理法：篩除、沉砂、調整、混合、沉澱。 • (二)化學處理法：中和、吸附、離子交換、氧化還原、混凝。 • (三)生物處理法：厭氣、好氣；豬糞尿中之 TS、VS 皆可為微生物利用。 • 二級處理：去除溶解有機物，如生物處理法。 • 三級處理(高級處理)：脫氮、脫磷、脫色、脫臭。 • 1. 水生植物淨化處理法(浮萍類、滿江紅、布袋蓮、藻類等)。 • 2. 理化處理法：成本較高，(1)物理處理：薄膜處理(透析)、活性炭吸附、氣提法；(2)化學處理：離子交換、氧化作用、電解。

  12. 五、三段式廢水處理程序 • 主要包括固液分離及固形物製造堆肥、厭氣發酵、活性污泥或氧化渠法三項處理步驟。 (固液分離機) (厭氣發酵槽) (開放式堆肥舍) (活性污泥池)

  13. (一)固液分離 • 主要功能 • 減少厭氣發酵產生之浮渣 • 減少處理量 • 固形物回收率高時，可減少糞尿廢水之 BOD 及 SS 負荷量，繼而縮減處理設施佔地面積或規模。 • 固液分離機有旋轉式、震盪式、逕流式等機型，篩網孔隙為 0.5 mm(豬糞平均粒徑為 665 mm)。 逕流式 震盪式

  14. 選用之固液分離機應具下列特性 • 1. 單位時間內作業量高。 • 2. 乾物質回收率高(逕流式固液分離機約可清除 25% 乾物質)。 • 3. 分離後之固形物含水率低(一般為 85%，配合擠壓機可降至70% 以下)。 • 4. 所需動力少。 • 5. 故障少。

  15. (二)厭氣發酵 • 厭氣發酵為在缺氧狀態下，微生物將構造複雜之有機物分解為簡單物質，並產生 CH4、CO2 等。 • 此法處理豬糞尿廢水之優點有： • 污泥產生量少 • 可回收有用能源(沼氣) • 可承受較高之有機負荷 • 處理後廢水穩定性高 • 發酵過程中微生物所需營養分少 • 不需供氧 • 可殺死寄生蟲卵及殺死或抑制病原體。 • 缺點則有：受氣溫範圍限制、沼氣細菌生長緩慢、處理時間較長。

  16. 表 4. 各階段之豬糞尿理化性狀之處理效果

  17. 厭氣發酵可分成為：酸生成、甲烷化二主要階段。厭氣發酵可分成為：酸生成、甲烷化二主要階段。 • 第一階段利用兼氣與厭氣菌將蛋白質、醣類、脂肪轉化為有機酸(乙酸、丙酸、丁酸等)、醇類及新菌體細胞。 • 第二階段以絕對厭氧甲烷菌將有機酸、醇類轉變成 CH4、CO2。 • 影響厭氣發酵之因子有：溫度(中溫菌為主，重視溫度穩定 2C)、pH、有毒物質(重金屬、抗生素、消毒劑)、攪拌混合、污泥迴流控制與沼氣產量等。

  18. 覆皮式厭氣發酵槽之覆皮採用聯合工業研究所研發之紅泥膠皮(red mud plastic, RMP)為材料，其設計建造應考慮： • 1. 糞尿與水比例應適當(3:1)。 • 2. 設置沉砂池，流速 15-30 cm/秒，HRT 30-60秒。 • 3. 發酵槽採前後槽設計；前槽為酸化期(HRT 0.5-2日)，大部分為 CO2，並無 CH4，可直接排放。產生之污泥可抽取至沉澱槽或濾床。 • 4. 發酵槽後槽為甲烷化階段(HRT 2-7日)，前槽之懸浮液溢流至後槽；宜分置多槽。 • 5. 採用恆壓裝置；不直接利用厭氣槽產生之CH4，將之經簡易恆壓裝置導入沼氣儲存袋，保持厭氣槽覆皮一定程度隆起。

  19. (三)活性污泥法 • 活性污泥法(activated sludge process, ASP)利用好氣微生物吸附、分解、處理廢水中之可溶性及微小懸浮物質等。 • 活性污泥組成：由細菌類、真菌類、原生動物與原蟲類等組合成之羽狀混合培養體。 • 在氧化完全之ASP 時，原蟲類中之輪蟲為優勢微生物，故可作為水質穩定之生物指標。 • 活性污泥特性：強氧化力、吸附凝集、原生動物捕食細菌、淨化水質。

  20. ASP 系統含五項基本單元操作 • 1. 初沉池：廢水略經沉澱，濾除部分非活性污泥，可避免影響曝氣池 SV30 沉降觀察正確性。 • 2. 曝氣池：HRT 約 1.5 日，有效水容積約為一日廢水量之 1.5 倍。須有供氣裝置，以充分均勻混合廢水，不產生沉澱，提供微生物足量氧氣。因藉活性微生物(活性污泥)淨化處理廢水，池中必須保持一定量微生物，常以池中之 MLSS作為活性污泥量指標。每日需測定一次SV30，以估算MLSS 濃度。正常曝氣池水流均勻、水色呈淡褐色、泡沫稀少、有土臭或黴臭味、SV30 為 20-25%。

  21. ASP 系統含五項基本單元操作(續) • 3. 終沉池：主要功能為凝聚微生物繼而沉澱下降，以獲得乾淨上澄液，故需足夠之 HRT(至少 3-4 小時)。為有利於污泥聚集，池下端應建成角錐形，抽取之沉澱污泥迴流至曝氣池。需設置擋流板(防止浮渣外溢)與溢流堰。 • 4. 迴流污泥：為使曝氣池保持一定數量之混合液懸浮固體(即微生物)，需將終沉池之污泥抽回曝氣池。當曝氣池之 SV30 (MLSS>2,500 mg/L)大於 25% 時，終沉池沉澱污泥部分迴流至曝氣池、部分捨棄。當曝氣池 SV30小於 20% (MLSS<2,000 mg/L)時，終沉池沉澱污泥全部迴流至曝氣池。

  22. ASP 系統含五項基本單元操作(續) • 5. 排泥：曝氣池內進行生物氧化過程之微生物約將半數營養分轉變為賴以生存之能量，另一半則用於繁殖新污泥，而增加曝氣池污泥量。為維持曝氣池內微生物濃度不變，常將此污泥增殖量排除之。

  23. 六、堆肥製造 • 新鮮豬糞含肥料三要素雖高，但有惡臭、病原菌、寄生蟲卵、雜草種子等，且運送不便，直接施用於農田時，其所含有機物經自然界微生物分解作用會產生對作物之有害氣體、熱等。製造堆肥主要目的即為避免上述不良影響，進行堆肥發酵，達到堆肥化或腐熟目的。 • 影響堆肥製造過程中微生物活動之主要因素為：溫度、水分、氧氣、pH、營養分等；製造堆肥時，應將上述因素控制在正常狀態下，期使好氣微生物將豬糞尿分解發酵為簡單無機物(水、CO2、氮、硝酸等)、中間分解產物、菌體及代謝產物，而構成腐熟物質。

  24. 堆肥過程 • 製造過程主要分成二步驟： • 調節含水率(60-70%) • 堆積發酵 • 堆肥發酵微生物活動之溫度上限為 65-80C；當豬糞中添加稻草等材料堆積發酵時，醣類最先被分解產熱，使堆積物溫度升高，一般微生物活動轉弱，耐高溫之纖維分解菌開始活躍。 • 以厭氣菌分解堆積有機物時，每日僅分解約 0.2%，然好氣菌之分解力則為其 10 倍以上，故堆肥堆積應有適當送風(均勻通氣 50 L/分/m3堆肥容積)，且應避免外壁散熱太快。

  25. 調整材及堆肥化 • 添加木屑或粗糠，具有改善豬糞尿半流動狀態之物理性、消除惡臭、改善通氣與微生物生活環境、促進堆肥化等優點，但彼等因含不易分解之木質素或纖維素，致延長堆肥分解時間。如添加易被分解且含高能量之物質如油脂時，則可助長微生物繁殖，加速堆肥化。將已發酵完成之堆肥摻入新鮮豬糞中，亦有促進堆肥化效果。 • 良好之堆肥發酵條件尚須調整原料營養分；豬糞缺 C，應加粗糠、木屑、蔗渣等調整材，將 C/N 調整至 20:1。製作堆肥時，適當之堆肥堆積高度為 1.5 m。製作堆肥約需 40-60 日。

  26. 七、污泥收集與處理 • 本項作業於廢水處理上為極重要之一環，其作業成本佔總費用 25-50%。廢水處理系統應於厭氣發酵槽前槽、好氣處理之終沉池裝設污泥馬達或污泥排出管，排出剩餘污泥，以保持良好處理效率。 • 若隨意排放污泥會造成二次公害，故需經適當處置；可設置污泥濃縮池、污泥曬乾床或污泥脫水機予以處置之。 (污泥脫水機)

  27. 表 5. 污泥成分分析

  28. 附註 • 1. BOD：於喜氣狀況下，微生物分解有機質，至呈穩定狀態時所需之總氧量，為有機物含量之指標。 • BOD5 為在 20C 培養 5 天之滴定氧量，相當於微生物消耗之碳源。 • UOD 即為最終 BOD，相當於微生物消耗之碳源及氮源。 • 2. COD：水或廢水中之有機物質完全氧化成 CO2與H2O 所需之氧氣量 • 3. SS：懸浮顆粒>10-3mm 者，為廢水處理管制項目之一。 • 4. HRT：水力停留時間，廢水停留於槽內時間，即槽容積除以每日廢水量。

  29. 5. MLSS：混合液懸浮固體，係活性污泥槽中所含之微生物量。 • 6. SV30：污泥量(sludge volume)沉降率，表示將自曝氣池流入終沉池之混合液靜置 30 分鐘後，其懸浮固體之沈降百分比。 • 7. F/M：有機負荷，或謂曝氣池中混合液之食微比。為一日流入曝氣池內之有機物量(BOD5 kg/日)與 MLSS 之比值。此值為食物量(BOD)與微生物數(活性污泥)間之平衡關係。傳統式 ASP之 F/M 約為 0.10-0.35。

  30. 參考資料 • 洪嘉謨、郭猛德。2001。第九章 豬糞尿處理與資源化。畜牧要覽-養豬篇(增修版)，第 327-394 頁，中國畜牧學會。

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