2020年05月31日
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沼氣發電,翻轉30年養豬場 新合興牧場,新厭氧技術倍增產氣量

文/李婉婷 圖片提供/祥圃實業股份有限公司

祥圃實業股份有限公司旗下的新合興牧場借助學界最新研發的「HyMeTek二階段高效厭氧醱酵技術」,成功運用於養豬場沼氣發電工程,大幅提升產氣量。

2011年,祥圃實業因公司業務拓展與經營需求,買下位於南投縣草屯鎮的新合興牧場,但接手後發現有諸多狀況亟待解決,林陽山提到,「當年養豬場其實是快30年的老豬舍,不論場地、設備都因太過老舊而出現問題,尤其糞臭味和廢水處理更是困擾周邊住戶,因此公司一接手就規畫要全面改建。」

千頭豬做沼氣發電,每年收入上看百萬

翻新工程第一階段先以改善飼養環境為主,全面建立水簾式豬舍,第二階段則是解決臭味與廢水問題。林陽山表示,廢水處理過程需經過厭氧醱酵,沼氣也隨之而生,沼氣主成分甲烷若不收集利用就會成為溫室氣體,於是沼氣發電的計畫也就由此醞釀。祥圃實業開始與亞洲氫能商討籌建事宜,並得知逢甲大學綠能科技暨生技產業發展研究中心已研發新一代沼氣發電系統──HyMeTek二階段高效厭氧醱酵技術,能有效提升沼氣產量,效能卓越。祥圃實業投入資金,導入新技術建置沼氣發電設備,耗時兩年半時間,新合興牧場不僅解決臭味及廢水困擾,豬糞尿生成的沼氣更轉化為電力躉售給台灣電力公司。

整修竣工後的新合興牧場,豬舍環境整潔明亮,雖豬隻實際飼養量僅1,500多頭,但因新一代厭氧醱酵技術,讓沼氣發電效率大增,每年售電收入將近百萬元。

關於二階段高效厭氧醱酵,林陽山解釋,「廢水進入厭氧醱酵槽後,厭氧醱酵前先有酸化期產出氫氣,此時會儲放於前厭氧醱酵槽,接著再產出甲烷,儲放於主厭氧醱酵槽。」將氫氣與甲烷分兩階段處理,隨後再行脫硫作用,送往發電機轉化為電力使用,整個沼氣發電即完成。事實上新合興牧場登記規模約1,988頭豬,園區內實際飼養約1,500頭豬,數量不算龐大,不過在工業技術研究院中分院與行政院農業委員會畜產試驗所的協助監測下,現行啟用的二階段高效厭氧技術,沼氣產量相較一般三段式廢水處理設備可高出3~5倍、效能也較佳,讓每年售電收入將近百萬元。

新合興牧場的沼氣發電設備雖已竣工,但祥圃實業、逢甲大學、亞洲氫能以及瑞助營造仍秉持研究開發精神持續優化,並希望降低建置成本,讓其他小型養豬場也能應用相關技術。

新合興牧場的二階段高效厭氧醱酵,不經固液分離直接進入厭氧槽攪拌,接著氣體進入脫硫作用,剩餘的沼液沼渣則依序進入初沉池、曝氣池、終沉池後排放。此外,二階段的厭氧槽分別建置前厭氧醱酵槽(產氫)、主厭氧醱酵槽(甲烷),兩者相加的氫烷氣不僅讓能源回收效率更佳,也提高了燃燒效能,再加上客製化設計的攪拌構造,可定時、定速、全方位攪拌,藉此提高產值與效能。新合興牧場新一代沼氣發電設備完工後,目前每年可產約6萬5,000度電躉售台電,全賴產、官、學、研多方合作。

新合興牧場的兩階段厭氧槽分別建置前厭氧醱酵槽(氫氣)、主厭氧醱酵槽(甲烷),兩者相加的氫烷氣讓能源回收效率更佳,再加上客製化設計的攪拌構造,可定時、定速、全方位攪拌,智能化管理。

不過林陽山坦言,「目前試行結果,依數據分析的確與預期效果相近,但還需要持續監測、觀察與調整。」談及二階段新技術可能有的風險時,他說現階段的畜牧場如同實驗室,還需要長時間的實驗與評估,確保流程中的每個細節皆能發揮最大功能。

厭氧醱酵槽細部。

沉砂與排砂裝置。

沼液沼渣回歸農田,致力創造零廢棄

畜牧糞尿經厭氧醱酵後,除了產生沼氣,剩餘的廢水仍含有豐富養分及肥分,亦可作為資源,回歸農田循環再利用,林陽山表示,新合興牧場現正向地方環保機關提出沼液沼渣澆灌再利用的申請,目前已進入審查階段。

牧場現飼養約1,500多頭豬,以每頭豬每日產生20~30公升廢水來看,初估若申請通過,每日約有40~60公噸的沼液沼渣供農地施肥使用,一方面取代化學肥料保護土壤生態,一方面致力做到零汙染、零廢棄的循環經濟。不過,由於環保署規定1公頃農地,只容許1,000~1,500公升廢水量做澆灌,除非能找到大規模農場合作,否則就得多方溝通,加上沼液沼渣澆灌屬新興施肥方式,多數農民對此仍有疑慮,增加申請執行的困難,新合興牧場也在多次碰壁後,才找到沼液沼渣澆灌合作的農園。

脫硫設備,將沼氣中具有腐蝕性的硫化氫去除。

發電機面板

林陽山也透露,與農園合作變數多,加上申請行政程序繁複,目前已有計畫比照飼養牛隻的畜牧場契作牧草模式,正尋覓適合農地預計自種牧草,新鮮草料的膳食纖維可幫助豬隻消化,產出的沼液沼渣亦可自行澆灌利用,省去媒合與溝通成本。生物經濟已是全球發展潮流,加上臺灣養豬業蓬勃,若能善加運用沼氣、沼液、沼渣資源,必將更友善環境、提升產業競爭力,新合興牧場從廢棄資源中成功覓得商機,善盡企業社會責任之餘,也讓人對在地農業循環經濟有了美好藍圖。

祥圃實業旗下的良作工場以觀光工廠概念打造,目前並進行共消化實驗。(攝影/陳建豪)

 

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