养猪场猪粪尿处理与利用

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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 20C 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
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。
5
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。
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。
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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。
3. SS：懸浮顆粒>10-3 mm 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。
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5. MLSS：混合液懸浮固體，係活性污泥槽中所含之 微生物量。
• 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。
11
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。
135
6.5
放流水
156
50
16
112
15.0
16
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 2C)、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。
(固液分離機)
(厭氣發酵槽)
(開放式堆肥舍)
(活性污泥池)
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(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)。
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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。
9
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。
400
--
400
1000 頭以上規模
200
--
300
82-86 年
100
400
200
87 年 - 92.11.25
80
250
150
92.11.26 以後
80
600
150
2
二、豬糞尿廢水之理化特性
表 2. 豬糞尿排泄量
排糞量, kg
體重, kg 飲水量, L
限食
任食 排尿量, L
20
5.12
0.43
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。
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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。
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)
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表 5. 污泥成分分析
項目 總 N, % P, % K, % Ca, % Mg, % Zn, ppm Cu, ppm C/N pH
測定值 3.65 8.81 0.32 10.63 1.82 1880 492 6.52 6.75
逕流式 震盪式
13
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。
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(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
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。
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(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。
堆肥發酵微生物活動之溫度上限為 65-80C；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。
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。
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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
(廄肥豬舍肉豬欄)
(廄肥豬舍分娩欄)
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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。
86.3
51.9
BOD, mg/L
59,758
5,093
COD, mg/L
209,152
17,824
SS, mg/L
134,640
2,100
NH3-N, mg/L T-N, g/L
1,120 30.7
4,768 6.4
P2O5, g/L
115.8
--
K2O, g/L
23.9
--
4
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。
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)
1
一、環保法規
表 1. 養豬場放流水標準
實施期間
BOD COD
SS
________ mg/L _______
76-81 年
200-999 頭規模
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。
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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)
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。
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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。
20
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。
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表 4. 各階段之豬糞尿理化性狀之處理效果
階段
COD, mg/L BOD, mg/L SS, mg/L NH3-N, mg/L 透視度, cm
原廢水
10608 4610
5590
220
0.5
固液分離 8160
3300
4550
175
1.5
初沉池
2416
800
220
140
4.0
厭氣發酵 280
90
140
17
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
0.69
2.45
40
5.58
0.71பைடு நூலகம்
0.93
2.65
60
6.04
0.99
1.18
2.85
80
6.50
1.26
1.42
3.05
100
6.96
1.54
1.66
3.26
3
表 3. 豬糞尿之理化性狀
理化性狀
糞
尿
pH
6.50
7.30
TS, g/L
303.4
21.3
VS, g/L
261.9
11.0
VS/TS, %
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。
6
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。
7
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。