Transcript 書報討論(四) 三段式廢水設備處理養豬廢水 問題在哪裡? 授課教授：黃家勤老師

書報討論(四)
三段式廢水設備處理養豬廢水
問題在哪裡?
授課教授：黃家勤老師
學生：陸宏榮 T09753016
摘要
• 豬糞尿廢水屬高濃度有機廢水，含有大量糞便固體，為配合國
內養豬放流水環保標準，而研發了三段式廢水處理系統，包括
固液分離、厭氣處理與好氣處理及堆肥與污泥處理。
• 放流水中之BOD 與COD 濃度難達到環保法令畜牧業之2000年放
流水標準BOD 80mg/L、COD 250 mg/L之結果，其中約有1/3之農
戶COD之平均值305 mg/L，農戶中有2/3 以上的養豬戶無法達到
250 mg/L 以下之標準，這也是目前養豬業者最感困擾之問題，
因此促成了環保法令之修改，2004年連豬廢水放流水標準COD已
修改為600 mg/L。
• 近十年豬糞尿的問題引起大多數歐洲國家的重視，歐聯的空氣
污染調查書（Air Pollution Protocol for Europe, 1992）中
規定，在2010年要降低17%的氨排放總量，而大氣中氨的主要排
放源即來自農業，佔總排放的80~95% [1]，其中最主要且直接
的為動物的排泄物 。
• 三段式廢水處理對營養鹽之去除率約只有50%，處理後之放流水，
仍含有200∼800 mg/l N與2∼120 mg/l P（荷蘭為防止優養化，
規範地面水體之總氮為2.2 mg/l, 總磷為0.15mg/l），排放於
水體，勢必造成水體的優養化，是另一環保問題。
養豬所造成的環境污染
• 1. 水質污染:有些養豬戶會把豬糞尿的廢水直接排放到河
川中，而豬糞尿中含大量的養分，會造成水體的優養化，
導致藻類大量繁殖，而引起水質缺氧，造成魚群大量死亡
的現象而破壞生態平衡。
• 2. 空氣污染:養豬的糞尿臭味會影響人類的居住環境，妨
礙健康。
• 3. 垃圾污染:病死豬的屍體隨意丟棄而造成環境污染。
• 4.土壤重金屬累積問題:由於作物對銅、鋅之吸收有限，
• 故在現行飼料均有額外添加銅、鋅的情況下，銅、鋅將在
土壤中逐漸累積。
養豬業放流水標準公聽會
•文獻回顧
•民國80年訂定82年實施之化學需氧量400mg/L、生
化需氧量100mg/L、懸浮固體200mg/L 。
•87年實施化學需氧量250mg/L、生化需氧量80mg/L
及懸浮固體150 mg/L 。
•92年11月26日修正放寬養豬業放流水標準化學需
氧量為600mg/L，並維持生化需氧量80mg/L、懸浮
固體150 mg/L 。
•養豬業者多次公開要求本署不管制化學需氧量、
生化需氧量放寬為300mg/L、懸浮固體放寬為
200mg/L至400mg/L 。
農委會養豬頭數調查（2010-1-6)
2000年5月
2001年5月
2002年5月
2003年5月
2004年5月
2005年5月
2006年5月
2007年5月
2008年5月
15 828
14 764
12 931
13 022
13 025
13 463
13 034
12 165
11 271
戶數
7 309 086
7 393 524
6 920 763
6 747 658
6 732 991
7 167 559
7 222 134
6 921 179
6 515 792
頭數.
•早期，我國畜牧生產以小規模兼業經營為
主，並無處理利用上的困擾。
•60年代起，逐漸轉變成大規模的集約飼養
後，帶來大量的畜禽排泄物、死廢畜禽及
廢水，超過環境涵容與復原能力。
•以往在養頭數200頭以上之養豬戶才需具備
三段式廢水處理設施或是其它廢水處理設
備，但是目前法令規定在養頭數20頭以上
之養豬戶即需具備廢水處理設施。
•台灣畜產業的環保糾紛歷程中也是由廢水
問題，到廢棄物問題，再到臭味問題。
台灣養豬廢水處理技術之發展過程
• 1990年至今--以三段式廢水處理設施為主，在
養頭數200頭以上豬場之設置率已高達90%。
• 1996年台灣動物科技研究所研發之分批式養
豬廢水處理系統(SBR)在新竹縣養豬場現場試
驗成功，可以符合2004年放流水標準，系統
已經推廣並仍不斷在改進提升中。
三段式豬糞尿廢水處理方式
• 三段式豬糞尿廢水處理方式包括固液分離、厭氣處理、好
氣處理等三階段
• 固液分離:以採用固液分離機為主，主要目的是將混於尿
水中之豬糞固體加以取出，減輕後續之處理負擔，第一階
段採用網目較大者（約0.5 mm），先行去除較大型之固
體後，第二道再以較小網目（約0.3 mm）進行第二次固
液分離。刮糞設備，將糞尿自動分離，刮出之糞便直接製
成堆肥，因不需以大量水沖洗，因此可達到減少廢水量之
目的。
• 厭氣發酵:採用覆皮式厭氣發酵槽，屬臥置式厭氣發酵槽
之一種，以紅泥膠皮設置水封方式達厭氣處理之目的
• 好氣處理:採用傳統式活性污泥法為主
• 污泥產量:每去除1 公斤的COD 約產生0.623 公斤TS 的污
泥量，產量相當多，堆肥處理也是目前重要處理之一環，
• 惡臭氣體:豬糞尿中污泥之臭味以NH3與H2S為主
固液分離機
良好的厭氣池
操作良好之曝氣池
養豬產業臭味防制
• 畜牧場及堆肥場之臭味，主要來自腐敗飼料、畜
禽體臭、糞便及堆置場所等，主要成分包括硫化
物、氮化物。
• 以往畜牧場及堆肥場的除臭工作除推廣施用除臭
劑或添加除臭物質於飼料
• 水簾式畜禽舍出現後雖克服開放式畜舍臭味容易
外逸的缺點，卻也衍生抽風口必須加裝防塵除臭
設施的問題。
• 92及93年間，研究單位開發噴霧除臭設施
• Ludington等人[3]在實驗室中設計十種糞便處理，
糞便含水率低有助減輕其臭味，加木屑墊料及利
用通風
減少養豬廢水氣味的新方法
• 愛荷華州立大學的微生物專家Alan DiSpirito和同事們分離了
Rhodobacter的紫色菌，發現此菌可以在15℃以上的環境下快速生長
並去除養豬廢水的不良氣味。
• 基改玉米:美國養豬工業食用新飼料的豬隻糞便中的阿摩尼亞和硫化氫
含量明顯降低，臭味問題當然也改善不少(蔡伶觀， 2005)。
• 福建省:豬在鋪著厚厚鋸糠的(席夢思)鋪層裡加了微生物菌種的發酵床。
• 台灣動物科技研究所已經利用硫氧化菌之特性，並結合生物濾床原理，
操作程序簡單，對於溫室氣體的減量及提升畜牧場之沼氣利用率，具
有極正面之意義。
• 農業廢棄物及添加劑應用在墊料養豬及除臭技術:使用稻草、膨發稻草
及兩種疏水性沸石為質材，進行對水的吸附試驗，質材對水分的相對
吸附速率，膨發稻草＝沸石(H3000) > 稻草 > 沸石(H1000)，溼度愈
高愈明顯。不論是稻草或沸石皆可在24 hr內，使氨濃度降低一半以上，
其中沸石H1000更降至原來的1/10，如用於墊料將有助於氨的保存及
臭味的降低。(邱瑞宇，2008)
養豬廢水處理困境
• 三段式廢水處理第三段的標準活性污泥法(維持曝
氣槽的活性污泥量及終沉池的污泥回流量)的操作
不易，故仍有改善的空間。
• 省畜試所的統計數據顯示三段式廢水處理設施的
處理成本，以在養頭數5 000～9 999頭的養豬場
最低僅137元/頭。而以在養頭數1 000頭以下的養
豬場最高為352元/頭。
• 三段式廢水處理設備的投資成本，以年在養平均
頭數而言，仍是以1 000頭以下的養豬場最高為1
696元/頭。而以平均在養頭數29 776頭的企業化
養豬場最低僅318元/頭。
• 。
養豬廢水處理困境
• 有困難的多為中小型養豬戶，其原因主要
為操作技術不足、或設備欠維修所致。
• 屏東縣麟洛鄉的大型養豬場，原本在高雄
縣大樹鄉，民國89年離牧後，遷移到關廟，
之後再遷回麟洛。類似養豬場回遷的案例
相當多，導致高屏溪、東港溪沿岸部分鄉
鎮，養豬頭數比離牧前還要多。
• 除非重新檢討台灣的養豬政策，否則東港
溪離牧，恐怕只是重演一場豬隻大遷移的
遊戲而已。
養豬廢水處理困境2006
• 屏東縣養豬業者的廢水處理設施大多興建十多年，
初估，目前設有廢水處理設施的養豬戶約一千七
百戶，大概有一半以上都發生故障。
• 農業局說，以目前的生產成本和市價，養豬還有
利潤，但如果加上廢水處理設施的運轉電費，利
潤就不高，機器老舊運轉的電費更高，養豬戶幾
乎沒有利潤可言，這是多數養豬戶不想使用廢水
處理設施的原因。
• 大統畜牧公司在屏東縣長治鄉的養豬場設置廢水
處理設備時未考量大雨突增的水量負荷，且未依
規定做好雨水、廢水分流措施。
• 屏東縣萬丹鄉加興村，多數雖然有汙水處理設施，
但為了省電，開機操作的並不多。是否有效處理
廢水，取決於養豬場廢水處理設備開機率。
養豬廢水處理困境2007
• 二仁溪的主要污染源來自於三十六萬人排放的生活廢水，
污染排放量佔四成三，其次為二十七萬頭養豬廢水佔四成，
沿岸五百一十三家列管事業廢水則佔九％。
• 高雄縣境內、全長二十九公里的阿公店溪，是全台嚴重污
染河川第三名，嚴重污染比率為三成九，特別的是，其主
要污染源是三十五萬頭養豬廢水佔六成九，其次為二十四
萬人排放的生活廢水佔兩成五，三百六十家列管事業排放
的廢水則佔三．五％。
• 彰化縣環保局局長陳宏益於4月2日晚上10點率7名稽查人
員於田尾、溪湖、埤頭交界附近的大型養豬場，查獲暗管
偷排管線
• 嘉縣列管排放廢水的事業有三百七十四家，其中養豬業者
多達兩百二十六家
• 水庫的部份，優養等級的水庫有5座，多集中在南部地區。
• 北港溪取代二仁溪成為全台水質污染最嚴重的河川，環保
署水保處處長呂鴻光表示，最主要原因是北港溪上游的養
豬廢水排放，導致氨氮含量高
養豬廢水處理困境2008
• 高屏溪流域飼養二百頭以上養豬場設置廢
水處理設備普及率雖已達90﹪以上，然依
據近年來之調查，現階段養豬場廢水處理
設備處理妥善率仍偏低，以致放流水常有
未符標準情事，而任意排放廢水污染環境
情形亦屢見不鮮。採集18場次放流水樣送
驗；計2場繞流排放廢水，1場廢水收集管
線疏漏，另有1場次豬糞便污泥貯存方式未
符合標準，
• 立法院三讀通過修正水污染防治法，將畜牧業者
違法排放廢汙水的罰款額度，從6萬到60萬元大
幅降低為6千到12萬元。
• 環保團體2008年5月8日 ...原本養豬放流水的
COD標準從82年的400 mg/L加嚴到87年的250
mg/L，因遊說力量而被放寬至92年的600 mg/L，
比82年的標準還要倒退。環保團體表示，也許豬
農生計有困難，但是同情農民、不顧污染，代價
卻由全體國民來埋單。
• 農友在完成廢水處理設施後，以經常生產成本支
付了原來屬於外部的社會成本，生產成本不過增
加了百分之五左右，顯見畜牧污染防治工作，並
非是一個沒有解的難題。
結論
•畜牧污染防治工作的推動有其階段性順序，先是設置
相關處理設施，接著正常操作。目前，國內畜牧業大
多已達第一階段目標，但後續工作的推動除仍亟待試
驗研究機關的開發引進新技術措施。
•買機器:養豬場都受到水污染防治和廢棄物清理法管制，
花錢買機器是一筆經費。還是不合格:能做的都做了，
有時候還是不合格。委託處理:但費用貴得嚇人
•豬糞尿處理場之機械設備很多，往往因疏於保養或電
壓不穩而經常產生故障
•臭味問題:未來應加強畜牧場及堆肥場臭味防治，從畜
禽舍建築改進、畜牧場除臭管理、與各種除臭方法之
應用，來達到減少畜牧廠及堆肥廠臭味污染，改善農
村生活品質。
•落實豬糞變綠金，ㄧ是改良養豬廢水處理系統，二是
農政單位與業者合作機制等
結論
• 水體中的氮素污染越來越嚴重。傳統生物脫氮工藝在廢水
脫氮過程中發揮著重要的作用，但也暴露出成本高、脫氮
效率低等缺點。
• 隨著生物脫氮新技術如亞硝酸型硝化反硝化技術、厭氧氨
氧化技術的發展，生物脫氮新工藝也越來越多的受到研究
者的關注
• 亞硝化脫氮工藝（SHARON）、厭氧氨氧化（Anaerobic
Ammonia Oxidation， ANAMMOX）、亞硝化-厭氧氨氧
化組合工藝（SHARON-ANAMMOX）、全程自養脫氮工
藝（CANON）、限氧自養硝化反硝化（Oxygen Limited
Autotrophic Nitrification Denitrification，簡稱OLAND）、
同步硝化反硝化（Simultaneous Nitrification and
Denitrification，簡稱SND）、短程硝化反硝化（Shortcut
Nitrification and Denitrification）、等。
• 新的生物脫氮工藝相對于傳統脫氮工藝來說，具有明顯的
優勢，如：降低供氧能耗、無需外加碳源、減少反應器容
積、節省運行費用等。
討論
•效果不彰的三段式廢水處理
•養豬的社會成本
•經濟與環保的兩難
展望未來
• 養豬廢水在廢棄處理中會同時產生可以充當燃料的沼氣，其中高達60
～80%的甲烷，以及硫化氫及阿摩尼亞等氣體，但硫化氫及阿摩尼亞
的腐蝕性很強，並需先去除才可利用，否則機械會被腐蝕而造成損害。
目前台灣沒有很有效的脫硫方法，所以養豬戶利用甲烷來發電的比例
並不高，大都直接排放到大氣中。
• 南韓政府已正式啟用豬糞發電場，這座發電廠的能源來自兩千五百頭
豬每天製造的二十公噸的豬糞。這些豬糞可以發電三十千瓦，足夠一
百戶人家使用。
• 台灣也可取經於南韓的經驗及技術朝此目標邁進。我們可以利用生物
技術，利用微生物脫硫的方式來提昇以甲烷當燃料的使用率。
• 在德國境內亦有上千個沼氣廠(biogas plant)的設置，其中不乏由養豬
戶合夥經營，除自用熱能外，尚可出售多餘的電力。
• 如智利，以12萬頭養豬場應用單槽加熱覆蓋式發酵槽，以統進統出管
理系統成功的將豬排泄物化為沼氣。
• 卜蜂集團在泰國以飼養3100頭豬，興建沼氣發電設備，平均每月可節
省23%的電費支出。
• 瑞典更利用有機廢料、污水處理等來生產沼氣，並將沼氣應用在汽車
與火車，作為石油的替代能源。
文獻引用
• 1. Sutton, M.A., C.J. Place, M. Eager, D. Fowler, and R.I. Smith.
1995. Assessment of the magnitude of ammonia emissions in the
United Kingdom. Atmos. Environ. 29:1393–1411.
• 2. 洪嘉謨、郭猛德、邱清選、林財旺、沈韶儀、鄭于烽。1989。豬
糞尿處理與利用。台灣省畜產試驗所30週年所慶論文專輯 pp. 37-42.
• 3. Ludington, A.T., A.T. Sobel and B. Gormal. 1971. Control of odors
through manure management Trans. ASAE 14(4): 771-774
• 4. Bremner, J.M. and Mulvaney, R.L. 1978. Urease activity in soil. In
R.G Burns (ed.) Soil enzymes. pp.149-196.
• 5. Tillman, A.D. and K.S. Sidhu. 1969. Nitrogen metabolism in
ruminants: Rate of ruminal ammonia production and nitrogen
utilization by ruminants—A review. J. Anim. Sci. 28:689–697.