全台養豬廢水每年產生量達近5,949萬噸，其廢水仍含有相當高之BOD，未經妥善處理，將成為一棘手的環境問題。為解決養豬廢水問題並同時推廣再生能源之運用，政府推行養豬場沼氣再利用政策，目標於2020年有250萬頭豬投入沼氣發電。目前全台養豬頭數近550萬頭，亦即半數之豬隻需投入此項發電目標，而全台7,329場養豬場中，當中僅467場為養豬頭數達2,000頭以上規模，占不到一成比例，九成以上之養豬戶為小規模飼養。

圖1 沼氣發電流程示意圖。

針對此些小規模養豬場推行低成本模組化設備進行廢水處理與小規模發電成一契機，推行「智慧綠能畜牧沼氣發電系統」開發，系統包含「厭氧醱酵速搭速產沼氣模組」、「智慧型沼氣發電模組」與「智慧雲端監控模組」，降低安裝及維運成本，並透過智慧監控之雲端系統，即時傳達各sensor的監控數值，減少人力管理成本，同時確保模組或系統之穩定操作與最大效能。

圖2 沼氣發電設備配置示意圖。

養豬廢水先通過厭氧醱酵模組，產出之沼氣(Biogas)經除硫系統去除硫化氫，再通入沼氣發電模組發電。厭氧醱酵模組，包含速搭型沼氣醱酵袋、溫度控制系統、攪拌系統、沼氣流量計與脫硫系統。模組可處理之TS濃度達4%，停滯時間為20日，模組出流之沼渣、沼液可以一砂濾池進行處理，沼渣於此乾燥後以肥料方式回收，出流水則再次回送至養豬場原設有之廢水處理系統，以更為有效地降低養豬場廢水之COD與BOD。模組一方面進行廢水處理，另一方面於厭氧處理過程中產生沼氣，經脫硫處理後送入發電機供發電使用。

圖3 畜牧沼氣發電系統質量平衡計算。

發電機規劃以較低功率，符合小規模場域之沼氣產量，維持發電效率，亦降低發電機成本；搭配「智慧雲端監控模組」，透過APP與網頁系統，以簡易之設計介面便於使用者快速上手。

圖4 「智慧綠能畜牧沼氣發電系統」現地照片。

上述之設備現已於台中大里一養豬場落實，並由逢甲大學與合作廠商組成之團隊運行， 於運行過程亦進行固形物添加測試，於設計之操作濃度內，厭氧醱酵模組運行之沼氣產率可達350m³ / 噸VS，沼氣產生速率0.4m³ / m³-day，甲烷濃度均可維持65%以上，模組處理後之廢水，其COD去除率可達90%以上，TS濃度亦僅約0.4%；最終放流水之COD濃度與TS濃度則皆可維持於政府法規上許可的放流標準，且二者之數值皆較未與模組連接前有下降之趨勢，顯示於現有廢水處理系統中增加本模組，穩定調控固形物添加量，不僅可提升產氣效益，亦可提升廢水處理效能。產生之沼氣經脫硫處理後，送入發電機亦可穩定進行運轉，其平均發電度數可達5 kWh，目前該場域持續穩定運作，以做為一示範場域，並持續收集運作數據，供系統優化參考使用。

參考資料

1. 行政院農業委員會 我國養豬場沼氣發電推動規劃

2. 財團法人中央畜產協會 2017台灣養豬統計手冊