(示意圖/圖片來源:envato element)

養豬污水污泥與沼氣發電

豬肉為民眾重要肉食來源,占肉類消費量約50%,養豬業繁榮時期,除了供應優良肉品,也賺取大量外匯,成為國內農業的重要支柱之一,帶動上、中、下游產業發展。豬隻排泄物及其他飼養過程所產生環境污染問題,曾是中南部地區的災難,經過多年的經驗累積,養豬業在環境涵容能力內,產業除了有穩定的規模,同時增加污水污泥處理配備,解決污染問題。

隨著技術發展,養豬廢棄物(豬糞)、污水與廢棄污泥不像過去僅做污染處理,現今更可以進一步作為生質能再次利用。利用厭氧消化產生沼氣是其中一種有效的方法,以一天處理200噸有機廢棄物來說,每天可減少有機物8.4噸化學需氧量(COD),可產生的沼氣為4,000至8,000立方公尺,相當於15,000度電(環境資訊中心,2007)。除了利用厭氧消化產生沼氣外,現今國內外正在研究透過微藻處理污水,不僅解決有機物污染,更富有吸附二氧化碳及產生質油的優點與價值。

養豬廢水中的微藻培養技術

可行光合作用之單細胞藻類又稱為微藻,其快速生長之特性,使微藻所富含之油脂受到關注(油脂產量為陸地植物的10至100倍),因此被期待成為下一階段生質能作物。研究學者不斷尋找微藻種類、環境條件和栽培方法,試圖找出經濟可行性及生質燃料產量最高的方法,其中,Cheng et al. (2019) 於生物資源技術期刊中發表的文章指出,養豬廢水是微藻生長的良好介質。

微藻物種中,山藻屬、小球藻屬具有高耐受程度、高生長速率、高營養回收率之特性,是適合用來處理養豬污水的微藻種類。應用微藻處理養豬廢水產生質燃料的關鍵技術之一,即是控制養豬廢水的污染物濃度、溫度、酸鹼值、以及培養模式,廢水中是否有重金屬、抗生素或特殊激素與細菌,這些因素都會影響微藻培養的結果。以養豬廢水的濃度為例,微藻產量與生產速率、廢水稀釋程度有關,小球藻在5%的廢水培養基中生長得較好,可提高最終生質燃料濃度(1.47g/L),若無稀釋養豬廢水直接養殖,在生質燃料產量表現是最差的。

養豬廢水與一般污水的差別,即是廢水中殘留微量金屬、抗生素與激素,這些物質因無法完全被豬隻吸收,最後透過糞便和尿液排出體外。其中,低量金屬元素(如:鋅)為微藻生長的重要元素,而微量銅、磷也是微藻獲得輔助酶的重要金屬元素,若廢水中殘留過量微藻養殖所需的重金屬,將會產生負面影響。抗生素泛指抗細菌、黴菌劑和濾過性病毒藥品,儘管其目標非藻類,高濃度的抗生素仍然會抑制微藻葉綠體中的核醣體,影響微藻光合作用。殘留於廢水中的激素,則影響微藻的細胞分裂及光合作用,造成產量降低,除此之外,也有研究證實微藻具有降解激素之效果,透過吸附激素進行生物降解。

微藻於養豬廢水之應用

臺灣陽光充足,氣候上相當適合發展微藻養殖(郭致廷,2011),並且發展此技術已有一段時間,若結合養豬廢水養殖微藻,不僅可去除廢水中碳、氮、磷等造成水質優養化之元素,甚至針對養豬廢水中的重金屬、抗生素與激素,皆有處理效益。應用微藻處理養豬污水,生產生質燃料,將是未來值得期待的處理與生產技術。

參考文獻

  1. Cheng, D.C., Ngo, H. H., Guo, W.S., Chang, S.W., Nguyen, D. D., Kumar, S.M. (2019), Microalgae biomass from swine wastewater and its conversion to bioenergy. Bioresource Technology. 275, P109-122.
  2. 郭致廷,2011,藻類生質能源,BioEnergyToday 生質能源趨勢 https://bioenergytoday.net/2011/06/20/algaefuel_01/
  3. 環境資訊中心,豬糞也能變成生質能 https://e-info.org.tw/node/28662
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