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堆肥化原理 |
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堆肥化是利用微生物繁殖、代謝而消耗有機質的作用,將廚餘中不安定的有機成份分解,最終製成肥料或土壤改良劑。堆肥在好氧狀態下,微生物快速繁殖,將大量的碳水化合物氧化成二氧化碳及水分;微生物活動所產生的熱量,使堆肥溫度上升,同時將水分蒸發,達到減量及乾燥之目的。微生物在繁殖過程中需要自基質中獲取養分,其中主要為碳源與氮源,微生物是將碳源轉換成二氧化碳,故使基質中之碳源含量逐漸減少,致基質中碳/氮比將逐漸降低,至某一程度則不易再下降。堆肥化過程中水分逐漸蒸發,材料之理化性質亦將改變,外觀呈蓬鬆狀且臭味消除,達到腐熟及適於施作之條件。 |
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廚餘堆肥化的目的 |
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廚餘堆肥化最主要的目的是將廚餘穩定化,並保存可利用之有機物質,因此廚餘堆肥化有以下功能:
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廚餘安定化、無害化。 |
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將揮發性有機物質分解。 |
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病源菌控制:醱酵過程中最高溫度可達60~70℃,具有消滅病原菌、寄生蟲、蟲卵等功能。 |
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減量化:將廚餘之重量、體積減少,並降低水分。 |
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可結合其他有機廢棄物共同處理。 |
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資源回收:廚餘經堆肥化後可製成肥料、培養土及土壤改良劑等。 |
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廚餘堆肥流程及操作控制條件 |
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廚餘堆肥之流程如下圖所示:
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有機物堆肥醱酵最理想之含水率約65%。但是一般清潔隊所收集之家戶廚餘,含水率大多為80%以上,因此必須先作水分調整以利於堆肥醱酵。可以有兩種方式: |
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機械壓榨脫水
可以降低含水量,但是所脫除之污水必須收集另作處理。若廚餘堆肥場設在掩埋場區,則可以與掩埋場之污水合併處理。否則作液肥醱酵利用亦不失為良好方式。 |
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添加副資材以調水分
可以利用如木屑、稻殼、乾茶葉,或其他乾鬆之有機物來作調整。木屑等有機物在此稱為堆肥醱酵之副資材(或調整材) ,另可扮演良好的質傳功能,利於氧氣傳輸及二氧化碳與水分之釋出。如果木屑、稻殼等物質不易取得,也可以利用腐熟之堆肥當作副資材。 |
此外,目前也有採密閉式利用加熱管或送入熱空氣等乾燥脫水之方式,雖也可達到降低含水率之效果,但是能源耗費不貲,故不建議採行。
傳統堆肥方式製作有機肥,從原料控制調配,到醱酵條件控制,及成品管理,有多項應注意事項,說明如下: |
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原料控制 |
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製程控制:廚餘進場後應立即處理,以免堆積而腐爛發臭。 |
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雜物剔除:雜物太多不僅影響堆肥成品品質且可能導致機械故障,故應先剔除雜物。 |
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避免太大之顆粒:大顆粒分解速度慢且不均勻,應儘量攪碎成細小顆粒以利醱酵作用進行。 |
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堅硬及長纖維之物質應切碎:如椰子殼等體積大且堅硬之物質,除不易分解,且會造成機械損壞。 |
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副資材混合均勻:應依廚餘之含水量,調配適當之副資材量。廚餘經調整後之含水量以達60~65%最佳。簡單的測試方法是,以手握不滴水為原則。 |
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副資材之選用:選用價廉、易取得、吸水性良好且不含有害成份之材料,副資材之添加量計算方式如下:
以1000公斤含水率85%之廚餘為例,若要達到含水率65%之醱酵條件,且取含水率20%之木屑混合,則需添加444公斤木屑。堆肥副資材來源,可將公園或路樹修剪後之樹枝,經破碎至1~2mm之粒徑,再經乾燥後,即可作為廚餘堆肥之副資材。以堆肥場本身所產生之腐熟成品,亦可作為副資材。 |
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另須注意的是,若目的在於調整水分,則以吸水性良好的木屑最好,且粒徑越細小越佳。而若廚餘性質較黏稠易結塊,則稻殼咖啡渣等較理想,木屑亦不宜太細。木屑來源可以取自巨大廢棄物破碎廠之產出物。 |
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醱酵條件控制 |
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水分控制:廚餘堆肥醱酵之水分應調整至60~65%左右,醱酵過程中,水分將逐漸降低。若溫度高,水分散失快而導致太乾燥時,則需添加適量水分,達到充分醱酵目的。 |
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時間:第一段醱酵至少應維持30天以上,否則無法達到腐熟的要求;第二段靜堆須維持10-30天左右較理想,因此堆肥場必須有足夠的堆肥空間。 |
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溫度:若操作良好,堆肥溫度高達60℃以上,並可維持約10天左右,再逐漸下降至常溫。高溫可殺滅病源菌、蟲卵外,並能將水分逐漸脫除(約可達40%以下),此為堆肥充分醱酵的極重要指標。溫度若無法上昇,可能有以下原因:
a. |
堆置高度不足(堆肥高度至少應1公尺以上),且堆肥量若太少溫度不易蓄積。醱酵槽內堆置高度須平均,避免送風時因阻力不均,造成死角。 |
b. |
翻堆太頻繁,或送風量太大,以致熱量逸散,熱量無法蓄積,堆肥無法提高溫度,不易腐熟。 |
c. |
水分太高,氧氣傳達不易,醱酵不良致溫度無法上升。 |
d. |
堆積高度過高,通風不良,堆肥內部將成為厭氧狀態,造成惡臭且不易腐熟,將堆肥高度維持1~1.5公尺為理想操作條件。 |
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醱酵操作要項:溫度上昇係堆肥醱酵的自然結果,強行藉由外部供應熱能使之達60℃以上之高溫,僅能快速脫除水分,對堆肥並無太大實質功效,且若仰賴外來熱能去除水分,所耗費之能源甚大,不符經濟效益。 |
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送風量:足夠的空氣量是供應堆肥微生物醱酵作用的必要條件,送風量不足或不均勻,微生物無法獲足夠氧氣以進行有機物分解;送風量若太大,則易將熱量快速帶出,使溫度不易上昇,不利於醱酵。 |
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送風可以山貓定期翻堆方式,初期翻堆頻率宜高,後期可較低。一般堆肥場無法精確控制空氣量,宜以臭味是否蓄積、溫度上升及及水分脫除等情況來研判送風量是否適當。若以通風管送風方式則不易均勻,且易堵塞。除非風量夠大且送風管定期清理,送風位置亦隨時機動調整,否則效果欠佳。 |
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作業設施:台灣地區夏季高溫多雨,因此堆肥區應設置遮雨棚,以防止大雨將堆肥沖離或增加含水率。堆肥醱酵初期也應避免陽光直接曝曬,造成水分蒸發過速,而影響醱酵作用。 |
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滲出水處理:廚餘堆肥初期,滲出水將大量釋出,可使用副資材吸附或送至腐熟區調整水分等方式處理。或另作液肥醱酵。 |
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堆肥場規劃:傳統堆肥處理方式,需30~40天以上,才能使堆肥達到完全腐熟之目的。廚餘堆肥場規劃時,應先考慮作業空間。以每日處理5噸之廚餘堆肥場為例,將廚餘與副資材或腐熟堆肥混合後,總體積量約達7立方米。若腐熟期為40日,將累積280立方米之堆肥;若堆積高度平均為1米,則需280平方米之堆肥面積,再加上前處理及後段腐熟及篩選、包裝空間等,總面積最少需660平方米(約200坪)。因此,空間規劃、車輛動線、污水處理、臭氣處理等,皆應詳加規劃。 |
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翻堆方式比較:為了使廚餘中有機物充分分解,必須定期將所有材料翻堆攪拌混合。常用之翻堆設備有械走道式翻堆機及小山貓人工翻堆等2種。 |
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靜堆腐熟區 |
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堆肥經第一次醱酵後,應將之移至腐熟區靜堆處理。廚餘堆肥經第一次醱酵,已去除大部份有機質,靜置約10天經後熟階段的堆肥,含水率可下降到35~40%。 |
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成品篩選:廚餘堆肥成品內若含有無法腐爛塑膠或大型顆粒狀物質,將影響堆肥之使用,須以篩網將雜物去除,以獲得品質均勻之成品 |
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廚餘堆肥作業污染防治 |
廚餘堆肥時間長達數十天,若操作不良容易造成污水、臭味污染及週遭民眾抗議。廚餘堆肥作業污染防治,包括下列數項:
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廚餘堆肥作業初期,如副資材不足,會產生大量之滲出水。應將滲出水收集,妥善處理後再排放;亦可將滲出水返送至後腐熟區做水分調整,使堆肥完全腐熟並達到污水處理之目的。 |
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廚餘醱酵過程容易產生臭味,添加足夠之副資材及送風量可減少臭味產生。如臭味會影響附近居民,應設置密閉廠房,並做適當之臭味處理。 |
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堆肥簡易腐熟度鑑定法 |
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未腐熟有機肥將於土壤中再次酵,醱酵期間將降低土壤中原有氮肥及氧氣,同時產生高溫及二氧化碳,對植物根部會造成傷害,形成肥傷等現象,因此堆肥需經腐熟安定後,再加以利用。堆肥腐熟度檢測方法如下:
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感官鑑定法
在堆肥場依序做簡略判定腐熟狀況。
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外觀:質地細緻無大團塊狀物。 |
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手感:用手緊握,放開不會結成一團也不粘手。 |
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嗅感:用手抓一把,略近鼻孔,嗅不到濃氨味,也嗅不到糞臭味。 |
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氣體與臭味鑑定法
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測定游離氨濃度:堆肥300g裝於20×33cmPE袋,放在室溫下,約一小時後,伸入氨氣檢知管測定袋內游離氨濃度小於15ppm(最好的狀況為小於5ppm)。 |
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氣體發生試驗:堆肥300g裝於20×33cmPE袋,放在室溫下,一天後袋子仍不鼓起。 |
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發臭試驗:在100ml試管內裝入約30ml堆肥,再放入蒸餾水30ml,然後加蓋,於室溫(或35℃恆溫箱中)一天後取出,聞不到氨臭和糞臭。 |
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發芽試驗法
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堆肥5g與100g 60℃溫水共混,放在60℃溫浴中保溫三小時後,用多層紗布過濾,取得濾液供試。 |
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取濾紙兩張,置於9cm培養皿內,加入5ml供試濾液,然後在濾紙上約等距離放入40粒清梗白菜種子(發芽率95%以上者)。 |
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將已播種之培養皿移入25℃植物培養箱中培養三天,然後取出記錄正常發芽之種子數。另外用尺概略量取每粒正常發芽之根長。 |
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發芽試驗設有對照組,以煮沸後放冷之自來水為對照溶液。 |
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廚餘堆肥場品質管理系統之建立 |
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為維持堆肥場之永續營運,包括原料控制、操作管理、機械設施維護與成品品質管理,皆應保持良好狀態。建議各堆肥場進行以下之管理。
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建立基本資料
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場區位置 |
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設置概況 |
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場區配置圖 |
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操作流程圖 |
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主要設備清單 |
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設備操作保養記錄 |
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建立標準操作程序
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操作程序 |
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各單元操作參數:如進料量、副資材添加比例範圍、水份控制範圍、原料調整比例、翻堆高度、翻堆頻率、移除搬運頻率、溫度控制等 |
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機械設被定期保養與故障原因分析與排除對策 |
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建立機械 |
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定期監測記錄(溫度、pH、翻堆次數等) |
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操作日誌表
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每日進料量記錄 |
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廚餘量、副資材量(類別)、其他添加劑量記錄 |
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成品產生量記錄 |
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固肥、液肥產生量記錄 |
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成品檢測記錄 |
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成品販售(或兌換量) 記錄 |
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定期監測記錄 |
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故障或維修記錄 |
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其他事件記錄 |
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廚餘堆肥化成功之關鍵 |
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整體而言,廚餘堆肥成功之主要關鍵在於「水」、「空氣」與「時間」。為使操作人員易於操作廚餘堆肥場,提供以下口訣:「實在做,時間夠;去水分,除臭味;通風好,少煩惱」。簡略說明如下:
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實在做,時間夠
實在做是指依自然之原理進行堆肥醱酵,不必刻意添加特殊藥劑或菌種,也不必另外加熱以提昇溫度。有機質之生物醱酵分解必須經過多項複雜的步驟,並配合多種微生物發揮功能,因此足夠的分解時間是第一要務。第一段之醱酵最少必須有30天以上的時間,第二階段之靜堆也必須有10~30天之時間。 |
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去水分,除臭味
水分為影響堆肥醱酵成功與否之關鍵。若能從入料以至醱酵階段皆控制好水分,則微生物醱酵之進行大抵無問題。水分若控制得宜,較不會有滲出水及臭味外逸之問題,也是保持週遭良好環境衛生之關鍵。 |
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通風好,沒煩惱
良好的通風可以確保好氧分解之進行。通風不足將造成厭氧分解,且水分不易去除而有腐爛的惡臭發生。因此藉由鼓風機等通風設備或經由定期翻堆,將可得到品質較佳之堆肥。 |
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