污水處理廠沼氣發電簡介

污水廠簡介

污水廠為水污染處理重要過程,典型污水處理廠常包含前處理、一級、二級及三級處理,主要利用物理、化學及生物處理法處理工業廢水及生活污水,以降低污染物對環境及生態危害,典型處理程序如圖1 [1]。廢水首先經由欄污柵去除大型固體物後,進入一級處理流程,通常包含加藥沉澱等物理化學處理流程,去除水中懸浮固體物、膠體或重金屬。廢水進入二級生物化學處理反應池,根據不同性質廢水所採取的處理方法亦不相同,主要為厭氧型生物濾池或好氧型曝氣池等。厭氧型生物濾池為微生物於缺乏氧氣環境中,進行生物降解的一系列過程,包含水解、酸化及甲烷化等程序 (圖2)。好氧曝氣池通入大量空氣促進好氧細菌生長並將有機物作為食物,微生物大量增長後形成污泥狀懸浮物。此時將污水引入第二沉澱池,將細菌和其他微生物為主的污泥沉降[2]。運作良好的污水處理廠,處理後的污水可達到與清水相近的水質。

 

 

圖1 八里污水處理廠污水流程圖 [1]。

註:1.陸上放流管 2.匯合井 3.攔污柵 4.曝氣沈砂池 5.砂水分離器 6.分水井 7.初級沈澱池 8.污泥注入泵 9.污泥濃縮槽、10.海洋放流抽水站 11.初次污泥消化槽 12.二次污泥消化槽 13.熱交換器 14.過剩瓦斯燃燒塔 15.瓦斯貯存槽 16.瓦斯柴油發電機 17.污泥循環泵 18.加氯模型池 19.加氯機房 20.污泥貯槽 21.污泥脫水機

 

厭氧消化代謝途徑[3]。

沼氣發電

沼氣發電為利用燃燒沼氣釋放出熱能,推動發電機以產生電力。污水處理廠之沼氣來源主要由厭氧消化程序所產生,沼氣組成主要為甲烷、二氧化碳及少量硫化氫等氣體。沼氣中甲烷(CH4)含量約50~80﹪之間,所含的熱值約5,000~8000 kcal/m3。沼氣發電進入發電設備前,需先經過純化程序以保護管線與後端設備不被侵蝕。純化後沼氣即可作為發電設備之燃料。沼氣發電由於沼氣可由各種有機物經厭氧消化產生,因此料源供應穩定可作為穩定生質能來源並改善甲烷溫室氣體對地球的危害。

 

台灣污水廠沼氣發電現況

目前台灣污水廠沼氣發電並不普遍,大多污水處理廠仍將產生之沼氣直接燃燒或直接排放造成溫室氣體逸散。國內沼氣發電以畜牧業為主,包含永興豫畜牧場、陳榮興畜牧場、後壁鄉養豬場、彰化芳苑鄉漢寶牧場、新化畜產試驗所、海埔畜殖場、四林畜殖場等。依據中央社100年4月16日報導農委會推動養豬政策調整方案,曾推廣717家養豬戶使用小型沼氣發電機,然而,目前僅少數用戶仍在使用,最大原因在於後續維修及保養不易,顯示國內沼氣發電產業鏈仍未完善。目前政府為提高沼氣發電設置意願,經濟部於再生能源發展條例中訂定生質能沼氣發電躉購費率,已於103 年將再生能源發展條例中具厭氣消化設備之生質能沼氣發電躉購費率提升至 3.2511 元/度。此外,經濟部能源局自 102 年起,展開四年「沼氣發電系統推廣計畫」,偕同各縣市政府推廣沼氣發電系統。經濟部未來將持續推動農牧廢棄物、廢(污)水處理廠之沼氣發電,預計 2030 年將完成開發沼氣發電總裝置容量達26 MW 以上 [4]。

 

參考文獻:

[1] 臺北市政府工務局衛生下水道工程處,八里污水處理廠簡介,2013。

[2] 季允中,加藥沉澱等物理化學處理流程,中華工程期刊,005期,11-18頁,2013。

[3] Kashyap D, Dadhich K, Sharma S, Biomethanation under psychrophilic conditions: a review, Bioresource technology, 87:147-53, 2003.

[4] 經濟部能源局。

 

作者介紹

黃柄橓
為逢甲大學綠能中心博士後研究員 專長:1.光催化產氫技術 2.能源政策分析研究