有机废废弃物处理与能源资源回收

1有機廢廢棄物處理與能源資源回收陳文卿環境與發展基金會98年4月29日2未來50年人類的十大問題1.ENERGY(能源)2.WATER(水資源)3.FOOD(食物)4.ENVIRONMENT(環境)5.POVERTY(貧窮)6.TERRORISM&WAR(恐佈主義與戰爭)7.DISEASE(疾病)8.EDUCATION(教育)9.DEMOCRACY(民主)10.POPULATION(人口問題)20036.5BillionPeople20508-10BillionPeople資料來源：R.E.Smalley,Energy&NanoTechnologyConference,RiceUniversity,May3,20033全球性主要的環保問題•氣候變遷問題•臭氧層破壞問題•能源短缺問題•資源耗竭問題•萬年毒物問題(重金屬、戴奧辛、化學合成物、核廢料…..)4能源與永續發展的問題•全球約有17~20億人口(大部分在鄉村)沒有普及電力，約有20億人口生活在電力嚴重短缺的地區•全球約有1/3人口仰賴傳統燃料(如薪材及農業殘餘)滿足每天熱氣及烹飪所需•全球最富有與最貧窮人口，能源使用量約相差25倍•全球超過一半溫室氣體由燃燒化石燃料造成5世界能源蘊藏能源嚴重缺乏1.01x1012barrels石油45年1.41x1014m3天然氣65年1.03x1012t煤231年2.08x106t鈾43年6氣候變遷影響•氣溫上昇•異常天候•海水位上昇土地淹沒•糧產驟減•生態系統與生物多樣性破壞7EmissionConcentration8水排泄物9永續發展的關鍵：能源、資源與環境10能源環境資源人自然生態11永續發展≠永遠發展(sustainabledevelopment)千秋萬世，永垂不朽是否可能？落花不是無情物，化作春泥更護花永續發展是一種循環更新，不是無限制的線性成長12『在不妨礙後代子孫追求幸福之前題下，，發展以滿足當代人之需要。』永續發展之原則=追球人本健康與地球永續•不降低生活水準•不破壞環境生態兼顧•現在與未來•人與自然13降低CO2排放，將降低經濟發展?14平均每人能源消費年平均成長率5.0%平均每人用電量年平均成長率6.5%1985-2005年間我國每人能源消費量與用電量變化能源消費＝自產＋進口－出口－國際航運－存貨變動－轉變投入＋轉變產出－損耗及誤差2,6882,9793,2353,5583,8494,0854,4604,7145,0865,3945,7026,0206,3866,6917,1207,7727,8968,3088,7189,1309,4561,9492,0792,2452,3422,4552,5812,7182,8383,0293,1413,2743,4133,5483,7333,9484,1014,3174,4404,6434,7721,80201,0002,0003,0004,0005,0006,0007,0008,0009,00010,000198519861987198819891990199119921993199419951996199719981999200020012002200320042005平均每人用電量〈度/人〉05001,0001,5002,0002,5003,0003,5004,0004,5005,000平均每人能源消費〈公升油當量/人〉平均每人用電量〈度/人〉平均每人能源消費〈公升油當量/人〉150.050.0100.0150.0200.0250.0300.019901991199219931994199519961997199819992000200120022003百萬噸0.002.004.006.008.0010.0012.00噸/人年排放量人均排放我國面臨之挑戰我國過去10年CO2排放量年平均成長率為5.6%噸/人百萬噸年排放量人均排放16我國能源密集度與能源生產力能源生產力：元／公升油當量能源密集度：公升油當量／千元100.0101.9110.9112.4106.4106.7107.7109.1115.5114.2112.1108.0116.4116.8117.1109.3108.0108.3105.3106.5115.59.29.39.49.49.38.78.68.68.58.78.88.98.99.09.29.39.29.59.49.810.075808590951001051101151201985198619871988198919901991199219931994199519961997199819992000200120022003200420058.08.59.09.510.010.5能源生產力能源密集度17產業結構調整困難—CO2與GDP脫鉤不易我國1.001.051.101.151.201.251.301.351.401.451.5019901991199219931994199519961997199819992000GDP與CO2指數(以1990年為1)CO2GDP1.001.502.002.503.003.504.001990199520002005201020152020GDP/CO2(1990年為1)CO2GDPOECD國家我國面臨之挑戰18發電方式與CO2(1)無碳能源–水力、核能、再生能源(2)有碳能源–煤碳、石油、天然氣(3)化石能源之CO2排放量：–煤油天然氣–(煤固定碳含量最高，hydrocarbon中，油之不飽和度高，天然氣為飽和低碳)19我國未來努力方向•提高能源使用效率:降低CO2/GDP比值•節約能源•提高能源使用效率•發展無碳能源(再生能源)•產業結構調整20生質廢棄物主要之處理及再利用方式•非生物性廢棄物–特徵：含水率低、成份較均一性、含有害性比例較高、非生物可分解性–再利用途逕：燃料化(焚化及熱解)、材料化(高分子及纖維質成份)•生物性廢棄物–特徵：含水率高、成份較複雜、非有害性、具生物可分解潛力–再利用途逕：肥料、飼料、能源利用(回收生質氣)21脂肪脂肪蛋白質氨基酸食品‘農牧廢棄物、糞便(生物易分解)(生物難分解)有機廢棄物之分析22廚餘之問題•佔家庭垃圾之20～30%，易腐爛造成惡臭及嚴重污染•油脂成份高(約0.05～0.06%)，污染及阻塞排放水道•濃度高，掩埋時滲出水污染嚴重•含水量約80%，熱值低(HHV:約1,300Kcal，LHV:約800Kcal)不利焚化–浪費能源–爐床溫度無法提昇,影響焚化爐性能–縮短焚化爐使用年限–不完全燃燒,戴奧辛污染之虞•氯鹽含量高(約0.17～0.18%)，焚化時戴奧辛潛在危險•富有機成份，具資源回收再利用價值23廚餘回收目的•廚餘未分離，資源回收工作無法徹底–保持垃圾之乾燥性質，利於後續之機械或人工分類，為推動垃圾「零廢棄、全回收」之重要關鍵。•垃圾不再發臭，保持良好之環境衛生，杜絕病媒感染。•減輕垃圾處理壓力，減少垃圾掩埋場臭味與滲出水之污染問題。•舒緩焚化場廢氣排放污染問題。24(1)併入垃圾處理，送至掩埋場或焚化廠(2)以廚餘破碎機(鐵胃)絞碎排入排水道(3)養豬戶收集作為補充飼料來源(4)製作有機堆肥(5)與水肥、污泥等合併處理，進行厭氣醱酵產生沼氣能源(6)乾燥處理後再利用廚餘之各種可能處理方式25廚餘之再利用方式•由廚餘之組成加工、轉化而得1.飼料：–濕飼(如養豬)–乾飼(如畜禽)2.堆肥：–肥料原料、半成品、調整材、培養土(可與其他有機廢棄物合併再利用)3.能源：–厭氧醱酵(獲得甲烷，污泥乾燥後另可當肥料利用)(可與其他有機廢棄物合併處理)4.其他：液肥26※廚餘破碎機之影響–增加排放水濃度及總污染負荷–油脂堵塞–影響污水處理系統–管路阻塞廚餘破碎機(鐵胃)之處理27每日取廚餘15~20公斤絞碎，濾除後將濾液以早、午、晚三次排入污水管第2天第4天第9天第14天管線流速2.5m/sec0.6~1.0m/sec0.2m/sec以下阻塞流動困難透明壓克力管(1公尺)2吋PVC管(9公尺)污水流入流速觀察段廚餘經鐵胃處理後進入排水管之流速觀察28010,00020,00030,00040,00050,00060,00070,00001/0703/0705/0707/0709/0711/0701/0803/0805/08月份回收量(噸/月)總量堆肥養豬其他全國家戶廚餘回收再利用狀況全年平均：約75%高溫蒸煮養豬；25%堆肥利用29各種廚餘再利用模式規劃家戶及社區自行堆肥興建廚餘堆肥廠標售合格養豬戶改進既有堆肥廠興建厭氧醱酵廠興建液肥廠設置飼料化廠廚餘未來可能採取模式既有模式多元化；因地因時制宜之模式!!30•廢棄物安定化、無害化•揮發性有機物質分解去除等•病源菌控制：連續之高溫醱酵，最高時溫度可達60～70℃，消減病原菌、寄生蟲、蟲卵•減量化：重量、體積減少，水份去除•可與其他廢棄物共同處理•資源回收：肥料、培養土及土壤改良劑廚餘堆肥化之優點31有機廢棄物堆肥化之缺點•需預處理•廢棄物質量減少比例低•環境衛生問題(臭味)•腐熟時間長•佔地面積太大•有機物之腐熟程度不均勻資源化市場通路不穩定(廚餘堆肥若無法利用久置仍易腐敗發霉形成二次污染!!)32•水份問題•雜質問題•塊狀巨型物問題•油、鹽份問題•腐熟問題•污水、臭氣、週遭環境衛生管理=成本、品質、環境與通路問題=與養豬比較之競爭性廚餘堆肥化之困難33廚餘回收配合事項•使用廚餘回收桶或分解式塑膠袋•水份須瀝乾•金屬及塑膠類請取出•大塊果皮及骨頭請勿混入34堆肥醱酵流程圖基質調配一次醱酵二次醱酵空氣水份調整污泥填充材(部份迴流)60-70OC菌源堆肥成品圖4-1、污泥堆肥醱酵流程35廚餘堆肥再利用關鍵課題•分類•前處理(破碎、脫水)•調理(副資材)•醱酵–翻堆–送風–溫度–pH–水份–空氣•成品36廚餘堆肥操作管理•前處理：–水份濾除、副資材、破碎•料源控制：–水分控制、顆粒破碎、雜質控制、成份控制•水分管理：–基質含水率調整(副資材添加)–排出水處理(液肥、污水處理)37•醱酵控制：通風(高度與翻堆頻率)、溫度、時間、水份、pH•產品控制：雜質、產品定位(自用、半成品、有機肥商品…)•污染防治：污水、臭味、週遭環境衛生堆肥醱酵38堆肥化應注意之要項※堆肥製造方面廚餘包裝塑膠袋去除成份之調整溫度、pH之監測攝氧率與CO2釋出率之監測物料體積過大或具結塊性之破除通風與攪拌污水之收集與處理作業場所中脂肪酸、氨氣等臭氣去除39廚餘堆肥之市場通路檢討•符合商品化要求所須代價高(品質、法規、成本等)•自用、土壤改良劑、覆土•供大肥料工廠作中間原料•各種有機廢棄物之共堆肥化及調配•=依需要(市場)再去進行資源化，而非資源化後再找需要40廚餘養豬之優點•消耗量大:每頭黑毛豬之成豬期，每天可消化廚餘約10公斤左右，3000頭豬之養豬場每天可容納約30噸之廚餘，相當於10萬人口之廚餘總產生量。•污染總量之降低:總污染量可削減幾乎達九成以上。•節省餵養成本，飼料成本佔豬隻總生產成本之50~60%左右，總養成成本約可節省則約為飼料節省可以節省飼料成本之總飼養成本可減少約30%~50%左右•廚餘養豬以耐雜食性的黑毛豬為限，肉質較受國人之喜愛，價可較高•廚餘餵豬是最直接了當之資源化，不必擔心產品通路問題41優點•經濟性–減少飼料成本費50%，及總飼養成本30%以上–自廢棄物轉換高級肉蛋白，避免豬與人爭食–農民自發性之經濟行為•環保性–消化率高，1,000頭豬可日處理2~3萬人之廚餘–廚餘中70%以上之有機物可被分解–油脂，粗纖維等之消化率較高–最直接了當之資源化缺點•畜產問題–豬瘟口蹄疫等之感染疑慮–來源不一，成份不易控制–高溫蒸煮麻煩且可能不完全•環保問題–豬糞尿污染問題應克服–收集及前處理設施避免贓亂–豬隻感染疾病之可能性較高，預防措施須做好廚餘養豬之優缺點比較42廚餘養豬注意事項︰※廚餘之處理：塑膠袋，雜物去除，細碎，高溫加熱，補充部分營養成分。※蒸煮條件☆廚餘加熱中心溫度至少應85℃以上☆中心溫度維