實踐循環經濟! 雲林這家養豬場把豬糞化為能源和有機肥

再生能源

近幾年政府大力推動綠色農業,在畜牧產業方面,「豬糞尿」如何循環再利用是一大重點。養豬產生的豬糞尿排泄物,經過汙水處理以及厭氧醱酵的技術後生成「沼液沼渣」和「沼氣」,「沼液沼渣」能提供給農民作為田間肥分使用,「沼氣」則可產生電能出售,作為畜牧場額外收入來源。

集美牧場內的厭氧醱酵設備,收集沼氣的紅泥沼氣袋成行排列,視覺感頗為壯觀。

位於雲林縣麥寮鄉的集美牧場,在兩年前開始投入畜牧場的糞尿再利用,集美牧場負責人林容達爽朗表示,「你們要問什麼,我通通都告訴你們。」從飼養豬隻、排泄物醱酵、提供肥分給農民,通通靠著自己一條龍完成,對於畜牧場綠化經驗,絕不藏私。面對綠色農業的前景,他抱持樂觀態度,也以過來人身分提供諸多寶貴建議。

豬糞尿成田間有機肥,沼氣產電獲得額外收入

把豬隻糞尿汙水進行再利用的步驟,得先經過「固液分離」,將豬毛、石頭顆粒等無法醱酵的廢棄物,與可以醱酵使用的液態區分開來。分離後的排泄液體流入「調整池」,此階段作用在於調節排泄液體進入醱酵槽的速度,穩定醱酵效能。

之後進到「醱酵槽」進行厭氧醱酵,在這個階段當中,會形成「沼氣」及「沼液沼渣」兩個部分,沼氣結合發電相關設備後可拿來發電;而沼液沼渣經過層層過濾後,一部分提供農民作田間肥分,一部分拿來清洗豬舍再利用,其他則是依照汙水程序與標準排放掉。

林容達進一步解釋,不同的豬舍設備,產生出來的沼液沼渣也不盡相同,像是高床式的豬舍,豬糞尿不用透過沖洗,即自動往下收集成堆,所以濃度就會較高;若是一般用水柱沖洗糞便尿的豬舍,水分則會稀釋掉豬糞尿,相對來說濃度就會較低。談到目前的實踐情形,林容達表示,過往集美牧場就會提供豬糞尿給農民田間作肥,現在以沼液沼渣作為肥分的形態,也逐漸和一些農友配合。

預估未來每天每場可生產4600度電能

至於目前粗估沼氣發電量,5,000頭豬隻最終能產生約50瓩(kW)的發電量,1萬頭豬隻發電電量則有100瓩。擁有約5,000頭豬、七個場區的集美牧場,備有四套綠能發電設備,以每場一小時發電量230瓩、每日運作20小時來計算的話(四小時預估為停機休息或是營運檢查時間),預估未來每日每一場可以產生4,600度的電能。

也就是說,若是發電相關設備建置完畢後,集美牧場每日可生產約1萬8,000度的電能。林容達表示,未來產電將統一販售給台灣電力公司,不做場內自行使用。如此一來,畜牧場則不用額外加裝電流轉換設備,也能穩定獲得額外售電收入。

位在雲林縣麥寮鄉的集美牧場頗具規模,估計日後沼氣發電將全數躉售。

沼液沼渣肥分要普及,施用SOP是關鍵

問及發展豬糞尿資源化的過程是否遭遇困難,林容達表示對於畜牧場來說,其實前端的汙水處理以及後續的發電設備並不算太複雜,只要依照流程與運作建議,基本上不會有太大問題。但他坦言,畜牧場產出的沼液沼渣要作為田間肥分使用,最大阻礙其實在於「說服農民」。

他進一步解釋,目前農民使用肥料皆已有「定性定量」的規則,意即每公頃田地應施灑多少肥料都已計算妥當,農民僅需按此規則,基本上作物生長情形都差不了太多。然而沼液沼渣有機肥仍屬推動階段,目前尚無法羅列一套標準規則供農民參考。「現在有些農民都還在媒合,因為沒有定性定量而不放心,即便想要用,也會因為抓不到標準、怕麻煩而遲疑卻步。」林容達直指問題核心。

對農民來說,「方便」和「省成本」是決定使用新產品與否的兩大因素。在推廣階段的沼液沼渣有機肥,目前免費提供給農民試用,暫時在「省成本」這方面達到了農民的需求。不過,若是沒有趕緊累積數據,分析並訂定出標準化的使用SOP,未來推廣也勢必窒礙難行。

林容達表示,農民雖能依據作物成長情況,判斷是否要下多一點肥分,但農民光是基本的田間管理都很吃緊,實在無心慢慢試驗新的沼液沼渣效果如何。

林容達坦言,「如果畜牧場夠大而且真的做起來了,前端的協助都是小事。目前真正需要積極投入的,是農民使用的落實層面,而這部分需要更多農政單位的研究分析以及宣導。」

至於畜牧業者的立場,每日忙於養豬和發電事宜,也無餘裕時間一一和農民溝通推廣,林容達直言,「真的需要學術單位和專業人員幫忙。」包含分析肥分中的氮磷鉀含量、多少面積配比多少肥分、什麼樣的作物建議投入多少肥分等,若能制定一套「施肥標準SOP」,必定能增加不少助力。

再者,雖各方農會也有意願,但因農會本身也需要販售肥料,積極度並沒有那麼高。為了讓綠能農業走得長遠,落實下行到執行基層,會是農政單位接續應著力之處。

一般厭氧醱酵槽的攪拌系統為大型螺旋槳,再伸入攪拌槽運作。為降低成本並方便維修,集美牧場自行規畫系統,在醱酵槽內設置管線,讓汙水流入同時也自行翻攪和循環,不讓重物沉降至底。
集美牧場中的固液分離處理設備。
集美牧場採用三段式廢水處理,圖為場內設備景觀。

有志發展沼氣發電,應審慎評估成本和獲利

林容達對自家牧場發展沼氣發電有問必答,聊起要成功發展綠能的關鍵為何?他斬釘截鐵地回答,「成本,成本真的太高。」首先是金錢方面的成本,以集美牧場為例,200瓩的發電機一臺要價2,000萬,雖然行政院農業委員會以及行政院環境保護署可補助到45%,但整體建置成本依舊可觀。

再來是人力成本,臺灣綠能產業尚屬萌芽階段,前人經驗少,必須投入更多的心力去了解甚至開發。林容達認為,儘管畜牧業者有意願便可投入沼氣發電,但他仍建議,豬隻飼養量至少達5,000頭的規模再投入,無論是管理、研發以及資本上會較有餘裕應對。

在實際操作方面,林容達也給出明確的建議──攪拌。排泄汙水在進到厭氧醱酵槽之後,需要經過約莫十天的時間才會進到下一個階段,在這過程中,重物會沉降,若是未經攪拌的話,接觸醱酵面積就會逐漸下沉至底,醱酵成果也會變得不佳。因此他特別強調,「攪拌,一定要攪拌。」

一般來說,攪拌系統會設計成一個大型的螺旋槳,伸入攪拌槽運作。不過,林容達設想,螺旋槳式的攪拌系統成本相對高昂,再加上設備維修得深入槽內,有諸多不便,於是他設計出符合自己牧場需求的一套攪拌系統,在醱酵槽內設置管線,讓排泄汙水流入的同時也自行翻攪、循環,不讓重物沉降至底。尤其是這套操作系統無須進入槽內,舉凡設定和維修皆可在槽外進行,符合經濟效益,也達到醱酵所需的攪拌條件。

林容達蹲在曝氣池邊,介紹畜牧場如何處理廢水,以及將豬隻糞尿徹底資源化再利用的流程。
集美牧場裡的沼氣發電系統。根據畜牧場豬隻飼養量,估計每日可生產約1萬8,000度的電能。

在管理方面,集美牧場的營運大致上可以分為三大部分。一部分是行政,交由代書負責協助處理綠能執照相關的事宜;一部分專注在醱酵槽體,負責醱酵槽的研究以及設計,再委外給工程廠商執行建造;再來則是發電,這部分就交由發電專業公司,處理發電機、產電轉換系統等所有事項。

講了不少聽來關卡重重的「眉角」,雙手比畫講解排泄汙水流程的林容達仍帶著興奮地口吻說道,「不會啦,我對這個(綠能產業)還是很有信心的,臺灣一定做得起來。」距離畜牧場不遠處有一片蔥綠盎然的牛蒡田,裡頭就施灑了來自集美牧場的沼液沼渣有機肥,林容達放望著場內縝密有序的設備,心中對於綠色農業的前景,始終樂觀以待。

曝氣池。經過厭氧醱酵後的汙水再經過好 氧處理,將裡頭殘餘的有機質再次降解。

原文作者為張煥鵬,本文轉載自《豐年雜誌》。更多精彩內容,請詳見《豐年雜誌》,全文連結<點此>。