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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。 |
| ‧ |
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。 |
| ‧ |
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。 |
| ‧ |
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。 |
| ‧ |
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。 |
| ‧ |
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：
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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。 |
| ‧ |
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。 |
| ‧ |
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。 |
| ‧ |
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。 |
| ‧ |
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。 |
| ‧ |
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。 |
| ‧ |
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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