畜牧糞尿資源化

畜牧糞尿本質為高有機及含氮物質,現行畜牧業大都以固液分離、厭氧(兼氣)發酵及好氧處理之三段式處理廢水,常因好氧處理程序曝氣,所需電費高,為節省成本而未妥善處理即排放污染河川,且三段式處理設施無法妥善處理氨氮,排入河川消耗水中溶氧,使河川水體污染難以徹底改善。另一方面,對於畜牧業者來說,處理的申請程序過於繁複,難以促使業者積極配合,導致河川水體仍受其排放污染嚴重影響。
水污染防治法於104年2月4日修正公布,分別提高未符合放流水標準及繞流排放之最高罰鍰由新臺幣12萬元及60萬元提高至60萬元及2,000萬元,加上自106年起開始徵收畜牧業水污染防治費,在種種廢水處理成本增加因素下,提供了畜牧糞尿資源化的契機與誘因。比起傳統處理及放流水管理的思維,畜牧糞尿經厭氧發酵後,產生之沼液、沼渣及沼氣皆可視為資源再進行利用,可謂為畜牧糞尿管理的創新作法,二者比較如圖1所示。

圖1、畜牧糞尿管理之創新作法
圖1、畜牧糞尿管理之創新作法

簡介各項畜牧糞尿管理的創新作法如下:

一、沼液、沼渣可作為農地肥分

沼液沼渣施灌車

畜牧糞尿經過厭氧消化後生成之水溶性物質為沼液,固體產物則為沼渣。沼液及沼渣中含有豐富的養分及肥分,可提高植物的抗病蟲害能力,有助於作物吸收、產量增加。另外,依調查資料顯示,養豬一年所獲得的氮肥相當於台肥五號肥料一包,農民使用沼液沼渣作為農地肥分,可減少化學肥料的使用,推動有機農業,節省非常可觀的肥料開支。在國外已有很多實施案例:





  • 歐美國家如荷蘭、瑞典等國將畜牧糞尿厭氧發酵後施灌於農田作為肥料使用,已有數十年之經驗,並由養豬戶與農民簽訂施作合約。
  • 歐盟對於所有的畜牧廢棄物規定必須回歸農田再利用。
  • 英國直接將厭氧發酵後沼液沼渣認定為生物性肥料,可進行商業性買賣,成為有價的肥分。

本署經參考國外經驗及推動情形、我國畜牧業產業現況,同時諮商養豬協會、酪農協會,並與行政院農業委員會協商結果,於104年11月24日修正發布「水污染防治措施及檢測申報管理辦法」,訂定「沼液沼渣農地肥分使用」專章10條,加以推動管理。另於105年10月28日再修「水污染防治措施及檢測申報管理辦法」,擴大沼液沼渣農地肥份使用適用對象及簡化檢測項目與增加管理彈性等內容,共同擴大參與。

生物脫硫設備
發電機

二、產生沼氣作為生質能源

畜牧糞尿厭氧發酵會產生沼氣,其中60%以上是甲烷,屬溫室氣體之一種,依據IPCC2007年報告,其溫室效應造成全球暖化之潛勢為二氧化碳的25倍。因此,沼氣的收集利用,不僅可減少溫室氣體的排放,經不同程度的純化、回收後,可用來發電、熱能及車用燃氣,是較為穩定之生質能源。

以每頭豬每日產生0.1立方公尺沼氣,每0.7立方公尺沼氣產生1度電計算,全國550萬頭豬每日可產生78.7萬度電,一年約2億8,725萬度的電,相當於可供給7萬9,000戶家庭每月用電量。以106年躉購費率為每瓩5.0087元計,畜牧業者透過沼氣發電即可獲得14.38億元之發電利益。

圖2、沼氣再生能源運作
圖2、沼氣再生能源運作

三、沼氣發電可申請碳權抵換

依臺灣大學蘇忠禎教授研究顯示,以飼養9,000頭養豬場使用90瓩發電機為例,計算沼氣發電量,平均每頭豬每年可減少1公噸二氧化碳當量計算,全國550萬頭養豬,藉由發電產生的減碳效益,預估每年減少550萬公噸二氧化碳的碳排量,占全國二氧化碳碳排量每年2.7億公噸的2%。

我國已訂定公布溫室氣體及減量管理法,針對每公噸超額碳量處分罰鍰,亦訂定發布溫室氣體抵換專案管理辦法,明定碳權抵換的方法,加上國際趨勢已朝減碳抵換進行,UNFCCC有畜牧糞尿減碳認證方法與應用實例,在法規的齊備下,畜牧業者申請以畜牧糞尿厭氧發酵後進行沼氣發電之碳權抵換確屬可行方向。

畜牧糞尿直接厭氧發酵後產生之沼液沼渣作為農地的肥分使用,同時產生之沼氣收集純化後則進行發電,可以創造四贏之機制,亦即畜牧業者可以節省廢水處理設施第三段好氧處理之操作經費、無需繳納水污染防治費,無放流水標準適用,亦無需申請水污染防治措施計畫及排放許可證,同時增加沼氣發電與販售碳權之獲益;農民可以減少購買化學肥料之費用及推動有機農業;企業可以投資畜牧業設置沼氣發電設施而取得碳權及綠電,有利其開發;最後畜牧糞尿不排放河川,水體可以變乾淨(如圖3)。

圖3、畜牧糞尿水污染防治管理方式
圖3、畜牧糞尿水污染防治管理方式

四、協助小型畜牧場糞尿資源利用

行政院環境保護署補助地方政府推動設置厭氧發酵及沼氣發電設備處理小型畜牧場畜牧糞尿計畫(如圖4)已於4月中旬下達實施。

全國養2,000頭豬以下的小型畜牧場占93.8%,沒有足夠誘因自行設置厭氧發酵及沼氣發電設備,本署為讓小型畜牧場畜牧糞尿能夠資源化利用,削減排放到河川的污染、清淨空氣的品質,對於中大型畜牧業擴大設置厭氧發酵及沼氣發電設備,來收集處理2,000頭豬以下小型畜牧場的畜牧糞尿,且資源利用率75%以上者,本署將補助地方政府推動,資源利用率高者優先補助。

每增加收集豬隻200頭或牛隻50頭糞尿規模,補助新臺幣(下同)100萬元,協助小型畜牧場收集處理的養豬頭數越多,補助也越多。每案計畫補助金額最高達新臺幣5,000萬元,依縣市財力分級不同,本署最高可補助到3,500萬元。補助計畫已於4月中旬下達地方政府,受理地方政府提出申請,並辦理核定補助事宜,各補助案件至遲應於108年12月31日前完成全部撥款事宜。

圖4、設置厭氧發酵及沼氣發電設備處理小型畜牧場畜牧糞尿計畫示意圖
圖4、設置厭氧發酵及沼氣發電設備處理小型畜牧場畜牧糞尿計畫示意圖

五、畜牧糞尿資源化利用方式

畜牧糞尿資源化利用有三種途徑:一是厭氧發酵沼氣用來發電,沼液沼渣作為農地肥分使用;二是畜牧糞尿依農業事業廢棄物再利用管理辦法進行再利用;三是經處理至符合放流水標準,經水污染防治許可核准後,放流水作為澆灌之水資源利用。畜牧糞尿做資源化利用的部分,不須繳納水污染防治費。

(一) 沼液沼渣農地肥分使用

沼液沼渣依「水污染防治措施及檢測申報管理辦法」之「沼液沼渣農地肥分使用」專章辦理,如圖5。

圖5、沼液沼渣農地肥分使用申請流程
圖5、沼液沼渣農地肥分使用申請流程

(二) 農業事業廢棄物個案再利用

畜牧糞尿或廢水依「農業事業廢棄物再利用管理辦法」之個案再利用許可規定辦理,如圖6。

圖6、農業事業廢棄物個案再利用申請流程
圖6、農業事業廢棄物個案再利用申請流程

(三) 水資源回收

畜牧廢水依水污染防治措施計畫及許可申請審查管理辦法規定申請核准回收使用,如圖7。

圖7、水資源回收申請流程
圖7、水資源回收申請流程

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