堆肥場脫臭技術
一、前言
政府為防止環境污染及安全使用畜禽堆肥,正獎勵推廣畜糞推肥場之設立,鼓勵禽畜糞堆肥化處理製成有機質肥料回歸農地。但堆肥化過程將產生多種成份之臭氣如氨氣(NH3)、三甲胺(CH3)3N)、甲硫醇(CH3SH)及硫化氫(H2S)等。這些臭氣對人畜直接有害,會引起人類生理及心理反應,如食慾降低、嘔吐、肺機能傷害,並對社區發展產生不良的後果,然而脫臭的方法很多種,如藥劑法、稀釋法、火力乾燥法等,雖曾被採用,但或為暫時性,或為不容易達到脫臭效果,或成本太高等缺點。台灣目前已被使用的方法有木屑脫臭法、土壤脫臭法、水洗法、藥劑法等,今就各方法之技術加以說明,並將所需的設備列出,提供業者參考。
二、技術說明
(一)木屑脫臭法
1. 脫臭原理
木屑脫臭的原理為臭氣抽送通過木屑層,臭氣成份如氨氣等由木屑的吸附作用及木屑中水份之溶解等而去除臭味。但木屑吸附臭氣達到飽和狀態時去除臭氣之效率遂降低,必須更換新的木屑。
木屑之特性經分析為:pH6.6、容積重量250kg/m3、有機質99.3%,水分35.5%。另脫臭槽及脫臭時之條件在省畜試所測得結果如下:
(1)雞糞醱酵容積:為4.8m3,相當於32,000隻蛋雞一天的排糞量。
(2)換氣室容積:為13.2m3。
(3)每分鐘臭氣抽送量:4.7m3。
(4)臭氣通過木屑層之速度:7.8mm/秒。
(5)臭氣與木屑接觸時間:128秒。
(6)每小時通過次數:6次,即抽送5分鐘停5分鐘。
(7)脫臭槽面積:10m2。
經在上述條件下所測得脫臭槽脫臭效率如表1,得到相當滿意的去除氨及三甲胺之效果。
表1. 木屑脫臭效率
臭氣成分 | 脫臭前濃度 | 脫臭後濃度 | 脫臭效率 |
ppm | % | ||
氨(NH3) | 20~340 | 0 | 100 |
三甲胺(CH3)3N | 16~200 | 0 | 100 |
硫化氫(H2S) | 0.1以下,測不出 | ─ | ─ |
甲硫醇(CH3SH) | 0.1以下,測不出 | ─ | ─ |
依福森(1988)報告,木屑含水率對氨氣之去除效果有影響;據其報告木屑含水率64%與10%時,以64%去除效果及使用期限之日數較佳。本試驗所用之木屑含水率為35.5%,效果良好,因此木屑必須保持適當的含水率,低於10%時需加以調整。
2. 臭氣發生源之封閉及抽送方法
(1)臭氣發生源的封閉及輸送
因應臭氣污染的對策,首先必須考慮臭氣發生源之封閉,不可外洩,其較經濟的方法是採用塑膠房封閉。由於臭氣產生源頭封閉,塑膠房內充滿臭氣及水份,需在堆肥醱酵槽末端上部設置換氣口,進行換氣,換氣量計算是塑膠房內空間容積乘以每小時10次的換氣量,又如係通風式堆肥醱酵槽需另加計算通風部份通氣量。
(2)換此口及換氣管之設置
在醱酵槽之四週圍以塑膠布密封,在一端設置抽氣用鼓風機,另在距離最長的一端留有新鮮空氣之流入口,抽取臭氣經脫臭槽脫臭。小規模之脫臭設備及流程示意圖如圖1,在開放式大型堆肥舍之脫臭設備在場內加塑膠房密閉,並在末端上方設置一換氣口,強制換氣,另一端則為新鮮空氣流入口。又如在長型醱酵槽(120m)設有二處流入口時,其封閉及換氣口位置如圖2,另僅有一處流入口時如圖3,均是正確的設計。但換氣口與空氣流入口位置相近時,臭氣之輸送不佳,應避免之,如圖4是屬於不正確的設計。
3. 脫臭槽之建造
(1)木屑脫臭槽之形狀
脫臭槽所需面積廣大,可利用畜舍間之空地或邊際土地連結,其形狀可建為四方形、長方形、三角形等均可。
(2)脫臭槽所需面積計算(供木屑及土壤脫臭槽用)脫臭槽之面積由下式計算之:
A=Q/V
A=脫臭槽表面積(m2)
Q=換氣空氣量(m3/分鐘)
=換氣容積(m3)×換氣次數(10次)/60分鐘
V=通過木屑層之風速(2-10mm/秒)
(3)構造及材料
包括槽壁、臭氣抽送管道、卵石、尼龍網、木屑等,底層鋪以卵石架空並裝設臭氣抽送用管道,卵石上層鋪尼龍網,上面填充木屑,脫臭槽內填充木屑之高度為1m,木屑應選鋸木廠之細木屑為宜,含水率35─50%,但含水率太低時脫臭效果不良,應灑水調高含水率。
(4)木屑脫臭界限日數
木屑脫臭材料之使用界限日數,依臭氣之濃度、量之多寡而有差別,一般木屑使用日數,以在木屑表面有臭氣排出時換新。木屑每一公斤乾物質料對氨氣之去除量約為3─5.5公克。
(5)木屑脫臭槽實例介紹(畜試所)
1. 脫臭流程
將堆肥醱酵槽所產生的臭氣源頭,以塑膠布封閉。由醱酵槽上空之中央設置換氣口,以鼓風機抽送臭氣、進入木屑脫臭槽進行脫臭,其脫臭流程示意圖如圖5。
2. 脫臭條件
枸子式堆肥醱酵槽1座60m3(寬1.5m×高1.7m×長24.0m)及臭氣封閉塑膠房231m3(實際換氣容積171m3)、木屑脫臭槽40m3各一式,及抽送用鼓風機一台,2HP,風壓30mm/Aq,風量30m3/min,其現場如圖6。
3. 脫臭效率
堆肥場產生之氨氣,經以木屑脫臭,在經過木屑層之速度每秒10mm,與木屑接觸時間100秒條件下,脫臭後已測不出氨氣,效果良好,如表2。
表2. 木屑脫臭槽之脫臭效率
脫臭前 | 脫臭後 | 脫臭效率 | |||
NH3 | H2S | NH3 | H2S | NH3 | H2S |
ppm | ppm | % | |||
12~45 | ※ | 0 | ※ | 100 | ※ |
※H2S以0.1ppm檢知管測不出反應 |
(二)水洗塔脫臭法(欣達農牧場)
在欣達農牧場雞糞堆肥場設置水洗塔脫臭設備,進行脫臭效果測試,養雞數130,000隻,每日生產糞量約13噸,以橫軸迴轉攪拌機械式製作堆肥,35天醱酵結束,惟醱酵過程中產生高濃度臭氣,已設置完成水洗塔脫臭設備(如圖7),直徑2.0m,高5.0m,其構造包括臭氣輸送用鼓風機25Hp一台,水洗噴霧頭、pp填充物及水洗池2.6m3等,而堆肥舍牆壁全部以鐵質及塑膠布封閉,堆肥舍全部容積3.920m3(寬13.8m,長80m,高3.55m)將其產生的臭氣以鼓風機抽經水洗塔,臭氣與噴霧水滴接觸溶在水中達成脫臭效果。
1. 臭氣輸送之條件
換氣室容積:3.970m3(13.8m×80m×3.6m)
抽氣風速:6m/秒
抽氣風量:342m3/分
抽氣用馬達:25Hp
2. 脫臭效率
測試結果,除硫化氫(H2S)、二甲胺。(CH3)3N、甲硫醇(CH3SH),測不出外,對氨氣(NH3)脫臭前後的濃度及脫臭效率,如表3。脫臭效率由第一天79.5%,至第三天43.8%,且脫臭後氨氣濃度仍有90ppm,效果不佳,至第六天脫臭效率僅為16.7%,較林(1993)報告木屑及土壤脫臭效率100%差。
表3. 水洗塔脫臭效率
水洗日數(天) | 脫臭前氨氣濃度(ppm) | 脫臭後氨氣濃度(ppm) | 脫臭效率(%) |
1 2 3 4 5 6 |
88 163 160 140 110 280 |
18 40 90 55 40 233 |
79.2 75.5 43.8 60.7 63.7 16.7 |
3. 水洗塔水中氨態氮濃度及pH之變化情形
水中氨態氮濃度之變化,由開始之1.4ppm至第4、5、6天則升高為669ppm、668ppm、698ppm呈飽和狀態,其變化情形如表4,因氨在水中呈飽和狀態,故脫臭效率不佳,此由7.1升到9.2,由中性變為鹼性。
表4. 脫臭水洗塔水中氨態氮濃度變化
水洗日數 | NH+4N濃度(ppm) | pH值 |
第0天 1 2 3 4 5 6 |
1.4 310 438 546 669 689 698 |
7.1 ─ ─ ─ ─ ─ 9.2 |
由上測試結果,水洗塔式脫臭設備使用於雞糞堆肥臭氣之脫臭時,因水中氨態氮濃度由開始的1.4ppm,經第1、2、3、4、5、6天後增加為310、438、546、699、689、698ppm,增加快速。對氨氣的脫臭效率,由第1天為79.5%,第3天降為43.8%,脫臭效率較木屑脫臭槽差,宜改用木屑脫臭法。又水洗式脫臭法,因排放水中之氨濃度高達310─698ppm,不可直接排放,需經廢水處理系統處理後,符合國家規定放流水標準始可排放。
(三)噴霧用除臭劑
目前市面上各種噴霧用除臭劑對氨氣之除臭效果進行測試,初步結果說明如下:(如表5)
表5. 各種除臭劑對氨氣(NH3)之除臭效果
名稱 | 施用3分鐘 | 施用1小時 | 施用24小時 |
1. OX劑 2. OZ劑 3. EC劑 4. ON劑 5. SO劑 |
78% 65% 53% 43% 38% |
78% 70% 20% 5% 75% |
77% 64% 20% 10% 80% |
註:各種除臭劑對NH3之除臭效果係與對照組(不噴除臭劑)間差異百分率,% |
1. 噴霧除臭劑種類及說明
(1)OX劑:係由美國出品,其成份為二氧化氯(Chlorine dioxine)─2%,用量為稀釋200倍液,表面噴灑,具有除臭消毒之作用。
(2)OZ劑:係由韓國出品,其成份為二氧化氯(Chlorine dioxine)─5%,用量為稀釋1000倍液,表面噴灑,也具有除臭消毒之作用。
(3)EC劑:係由加拿大出品,其成份為植物花卉所提煉而成,用量為原調配液,直接噴灑,中和分解空氣中之臭味。
(4)ON劑;係由澳洲出品,其成份為40種以上植物所提煉而成,用量為500倍液噴灑,中和空氣中之臭味。
(5)SO劑:係由日本進口,其成份為多種植物花卉及特定無機化合物,用量為10倍液,直接噴灑,中和空氣中之臭味。
三、設備說明
(一)木屑脫臭設備及造價
項目 | 規格 | 數量 | 金額(元) |
塑膠帆布封閉室 木屑脫臭槽 鼓風機及抽送設備 |
231m3 40m3 2Hp |
1式 1式 1式 |
120,000 120,000 60,000 |
合計 | 300,000 |
(二)水洗塔脫臭設備及造價
項目 | 規格 | 數量 | 金額(元) |
鼓風機 抽水泵及噴頭 水塔 |
25Hp 5Hp 直徑2.0m高5.0 |
1 1 1 |
─ ─ ─ |
合計 | 580,000 |
四、相關廠商資料及可供參觀場所
(一)可供參觀場所
場所名稱:台灣省畜產試驗所
地址:台南縣新化鎮牧場112號
電話:06-5911211
設備名稱:木屑脫臭設備
飼料營養雜誌(p.78∼86)─林財旺、九八年七期