【循環經濟】豬糞變綠電,環境更輕鬆,豬農笑呵呵

2017 年 04 月 14 日 | 文/ 林慧貞 攝影/ 黃世澤 繪圖/ 柯皓翔 首圖提供/ 農委會

位於嘉義縣義竹鄉的張林素梅畜牧場二場養了一萬隻豬,以往到這個時節,飼主常常接到左右鄰居投訴,因為冬天溫度低,養豬排泄不易發酵淨化,惡臭瀰漫空氣,不過,去年畜牧場和台灣再生能源公司合作,設置沼氣發電裝置,原本討人厭的糞尿,一夕變成生財綠電,如今走進養豬場幾乎聞不到屎尿味,再也不用怕環保局來查了。

台灣飼養500多萬頭豬,如何處理養豬廢水是一大問題。

台灣每年要處理6千萬噸養豬廢水

沼氣發電是近年台灣備受矚目的環保發電方式,相較於風力和太陽能發電,沼氣來源相對穩定,不必看老天爺臉色,還能供應尖峰時段用電,許多養豬大國早已開發數年,丹麥更在40年前就開始研究,沼氣不只來自豬的排泄物,還包括牛羊雞糞、廚餘、動物屍體等等,在細菌分解有機物的過程中,會釋出甲烷、二氧化碳、硫化氫等氣體,也就是沼氣的主要物質。

其中甲烷造成的溫室效應,是二氧化碳20倍以上,但如果經過純化,甲烷就是很好的熱能來源,熱值相當於天然氣,除了可以保溫,導入發電機組後就能成為日常所需電力,沼氣發電原理即是將豬的排泄物厭氧發酵(隔絕氧氣),把其中產生的氣體導入發電機組。

農委會配合行政院政策,設定今年要有100萬頭豬發電,2020年更提升至250萬頭,佔全國一半豬隻量,也就是每兩隻豬,就有一隻可以發電,依發酵系統的差異,每頭豬每天可發0.1~0.3度電,保守估計,250萬頭豬全年產生9125萬度電,可供應2萬5400個住家全年使用。

根據農委會統計,每頭豬每日產出的廢水約30公升,全台一天就要處理 16 萬 4,886 公噸,一年高達 6,018 萬公噸,加上經濟部調整躉購費率,從每度3.9211元,提升到5.0087元,養豬和能源業者都摩拳擦掌投入市場。

新型攪拌功能,糞尿不需固液分離

每年張林素梅畜牧場都為了污水排放傷透腦筋,去年台灣再生能源公司主動找上門,提出沼氣發電概念,雙方一拍即合,由能源公司全額投資,賣電給台電,畜牧場唯一要做的事就是讓豬排泄糞便,還可額外獲得4%售電所得。

來到張林素梅畜牧場入口,遠遠就看到高聳的脫硫塔,爬上梯子到高點往下望,數個池子裝載著泥狀、液狀和咖啡色的水,20多年前農委會曾推行過沼氣發電,但當時技術不成熟,沒有配備脫硫設備,導致發電機組被硫化氫腐蝕故障,而且採用傳統固液分離法,分離好再將固體排泄物集中到堆肥室發酵,過程中臭氣熏天。經過這幾年發展,新型沼氣發電機組已經能克服上述問題,效率更加倍。

脫硫塔是沼氣發電中重要的設備,可以避免機械被腐蝕。(圖片提供/農委會)

台灣再生能源股份有限公司副總經理王榮哲解釋,公司從德國引進的新型機組有攪拌功能,排泄物不需經固液分離,只要先引到濃縮池攪拌、初步沈澱,機器會自動抽取底部濃度比較高的糞泥到厭氧發酵槽,利用「兼氧菌」和「厭氧菌」處理可生物降解的物質,得出沼氣。其餘上層液體則溢流至養豬場原有三段式處理槽,淨化後符合放流水標準排出。

傳統沼氣發電會讓排泄物中的有機物降低,連帶沼氣量也比較少,發電效率低,王榮哲說,「以前一天只能發電四小時,我們免去分離手續直接入槽,一天可以發電24小時!」此機組的發電效率達40.5%。

除了發電,沼氣產生的熱氣也會拿去保溫厭氧發酵槽,維持在最適合厭氧菌的溫度,或者拿去保溫剛生出來的小豬,整體能源效率可達90.1%。

此外,他補充,沼氣中甲烷約佔60%,二氧化碳約40%,甲烷的溫室效應為二氧化碳25倍,張林素梅畜牧場飼養9950頭豬,約有三分之一的豬隻排泄物供給沼氣發電,約可減少1萬7525公噸二氧化碳排放量。

豬糞變黃金,擺脫被環保局關注的壓力

今年經濟部能源局大舉調升沼氣發電躉購電價費率,從每度3.9211元,提升到5.0087元,張林素梅的發電機組全年可運轉7500小時,產生97.5萬度電,總計賣給台電收益共488萬,建置成本為3000萬,最快六年可回本。

對豬農來說,發電效益可能是其次,最重要的是可以擺脫年年被環保局關注的壓力,張林素梅畜牧場負責人張重興說,冬天比較冷,發酵成果差,以往每到冬天都要花更大的空間處理豬糞尿,用很多水稀釋,「希望用沼氣發電可以好好處理廢水。」

發電後的產物也很搶手,糞泥經厭氧發酵,會形成比較固態的沼渣,以及液態的沼液,目前台肥有意收購沼渣製成有機肥,沼液則可當液肥,但沼渣含水率必須低於70%,若以張林素梅畜牧場的飼養和發電模式,含水率約68%;厭氧發酵後的糞泥,還有大約2、30%有機物,已有石化公司表達收購意願,利用其中的微生物分解石化廢水。

經過淨化後的沼渣、沼液符合標準後可以灌溉農田。(圖片提供/農委會)

高床飼養增加發電效率

不過想吃到這塊餅,農民養豬習慣也得同時改變,現有大型豬場的沼氣發電主要取下層三分之一濃度較高的排泄物,因此糞尿中含水量越低,能源業者越愛,只是目前台灣飼養豬隻用水量普遍過多。

國外不像台灣頻繁清洗豬舍,水分較少發電效率高,台灣豬農為了減少豬舍臭味,每天都噴灑大量的水,每頭豬一天就要用掉40公斤水,稀釋掉可取用的高濃度糞泥,需花更多時間沈澱。

若想降低用水量,平常就要注意豬的清潔,例如用高床式飼養,運用條狀的地板材質,讓豬隻的排泄物自然落下,不用每天沖洗,降低環境中的水份,或是設「豬廁所」,讓豬到固定的地方大便,避免在糞尿中打滾髒了身體,更進階一點,可以仿效國外普遍設置的自動化刮糞設施,配合高床飼養,讓糞便短暫沈澱後直接當沼氣發電原料。

長久以來,養豬場是許多人避之唯恐不及的擾鄰設施,糞尿污染河川層出不窮,地方政府只能消極地不核發新廠申請,若能透過沼氣發電,同時改變養豬習慣,可望為台灣養豬業找到兩全其美的平衡點。