廚餘厭氧消化作用是應用微生物的作用與轉換，配合適當的環境因子，將廚餘 中的各種有機物轉化為包括氫氣及甲烷等能資源的作用。厭氧消化反應除具污染物 分解的功能外，相較於其它處理程序，於密閉環境下較不會有臭味問題產生，生質 氣體並可回收為能源應用。消化後之殘渣已穩定化，可進行後續有機堆肥製造。出 流之沼液亦可作為植物液肥，或利用薄膜處理轉為氮磷原料，將氣、固、液產物充 份利用，是全面性的解決方案，也是有機廢棄物處理與轉換為生質能源的應用典範。
厭氧消化可分為四個理論階段包括水解、酸化、乙酸化與甲烷化。在厭氧狀態 下，大部分有機碳將轉換成甲烷(CH4) 及二氧化碳 (CO2)，而有機物中某些含硫及氮 的有機成分將轉化為硫化氫(H2S) 與氨氣 (NH3)。一般而言，厭氧消化槽所產生的沼 氣組成約為 ：甲烷55~70%、二氧化碳 30~45% 及約 0.2~0.5% 之硫化氫，視進料基 質成分而比例略有差異。此外亦含有水氣，其含量視系統操作溫度而定。厭氧消化 有機廢棄物產生的生質氣體中有65% 為甲烷氣，含有 5,400~6,000 Kcal/M3的熱能，
對能源缺乏的臺灣，以長遠的能源政策而言，有機廢棄物轉化為生質能源具有其重 要的意義。
近幾年來，國際上不論是一般都市有機廢棄物、農業廢棄物或污泥等，考量再 生能源比例的提升或循環經濟的推動，皆以設置厭氧處理系統，獲得生質能源為主 要的有機廢棄物處理方式( 包括單一或共同處理等 )。以德國為例，依據提送 IEA Bioenergy Task 37 的國家報告 (2019)，目前已設置超過一萬座以上的有機廢棄物處理 廠，產生之生質氣體可供應全國能源的12.9%，充份顯示出「轉廢為能」的潛力 (IEA Bioenergy Task 37, 2019)。因此，德國、法國、丹麥、日本及韓國等厭氧生質氣體廠 (Biogas plant) 均將食品廢棄物、廚餘、禽畜糞便與污水廠生物污泥等有機廢棄物列 入廠商收集與厭氧處理的目標，並針對各類有機物特性設置共消化(co-digestion) 處
(一) 廚餘厭氧消化關鍵議題分析
從基質性質考量，整體廚餘厭氧消化處理涉及前處理階段、反應槽選擇、操作 參數等，技術篩選流程及考量因素，如圖6 所示。
圖6 廚餘厭氧消化技術篩選考量因素 參考資料：中興工程顧問股份有限公司 (2016)
國際上厭氧消化系統的與選擇，主要依操作溫度、反應槽組與進料濃度等加以 區分與設計，其區分依據與優缺點如下說明。
1. 依操作溫度區分，有中溫與高溫兩種厭氧消化方式。
【中溫厭氧消化】(30~40℃)
• 優點：設置費用低、操作簡單
• 缺點：消化較不完全、沼渣液利用有環境衛生疑慮
【高溫厭氧消化】(55~65℃)
• 優點： 消化較完全、沼渣殘留量低、反應快速、沼渣液滅菌完全，再利 用時之衛生考量佳
• 缺點：建造成本較高(保溫)、操作技術較高 2. 依反應槽組區分，有單相式與雙相式兩種。
有機資源循環再利用及案例
【單相式】
• 優點：操作簡單、設備費較低
• 缺點：生物系統較不穩定、產氣量較低
【雙相式】(酸化槽+甲烷槽)
• 優點：系統較穩定、產氣量較高
• 缺點：操作較複雜、設置費用較高 3. 依進料基質區分，有濕式與乾式兩種。
【濕式】(CSTR)
• 適用對象：濕式(TS 10%以下)基質
• 關鍵技術：攪拌混合
• 發酵液需另沉澱分離沼渣與沼液
• 技術成熟普遍
【乾式】(厭氧堆肥)
• 適用對象：乾式(TS 20%以上)基質
• 關鍵技術：進料前處理混合與淋洗液迴流方式
• 沼渣直接肥料利用 進一步之比較分析如表3。
表 3 濕式與乾式厭氧消化系統優缺點比較
系統別 溼式 乾式
含固率(TS％) 一般在6％~15％ 一般在20％~40％