廚餘處理技術

廚餘從一般垃圾中分類而出，除了使一般垃圾的處理能更加流暢外也能將富 含資源價值的廚餘予以利用，因此回收後的廚餘如何處理亦相當重要，而本節將 概述臺灣（由其是大臺北地區）對於廚餘主要的處理方式，本節將側重於技術層 面，大臺北地區各處理相關設施現況將於第三節說明之。

一、掩埋法及其沼氣發電

以下將簡介掩埋及沼氣生成與應用的方式：

（一）定義

廢棄物產生後除了回收、減量、再利用、再生外，後續處理過程還包含貯存、

清除、中間處理、最終處置等，而焚化殘渣或已無法再利用者將依規定最終處置，

以安定掩埋、衛生掩埋、封閉掩埋、海洋棄置為之，其中又以衛生掩埋為最常見 之處理型態。

垃圾掩埋場係指使用工程方法將廢棄物傾置侷限在特定區域範圍內，並將廢 棄物壓實減少其體積，且在將廢棄物傾倒處理完後每天或適時進行覆土，而此種 方式也是種生物處理法，是利用已存在於土壤之中的微生物，將廢棄物中有機物 質分解，使其體積減少並趨於穩定，為一種廢棄物最終處置的方式之一。

因掩埋的廢棄物在厭氧的環境下，有機物經微生物分解作用將釋出沼氣，沼 氣組成約含有甲烷、二氧化碳、硫化氫等，且其沼氣生產量是隨著垃圾進場量、

掩埋時間增加而日益增長，一般而言，在掩埋場封閉 3 至 5 年沼氣產量將達到最 高峰，接續逐年遞減直至 20 至 30 年後掩埋層中的有機廢棄物完全分解時趨於穩 定（三峽碳中和樂園，2015）。

（二）種類

「一般廢棄物回收清除處理辦法」用詞定義分為安定掩埋法、衛生掩埋法、

封閉掩埋法，安定掩埋法指將具安定性之一般廢棄物置於掩埋場，設有防止地盤 滑動、沉陷及水土保持設施或措施之處理方法，主要處理營建廢棄土、金屬屑、

玻璃屑；衛生掩埋法指將一般廢棄物掩埋於不透水材質或低滲水性土壤，並設有 滲出水、廢氣收集及處理設施、地下水監測裝置之處理方法，多處理生垃圾、無 害性灰渣；封閉掩埋法指將有害垃圾掩埋於以抗壓及雙層不透水材質，並設有阻 止污染物外洩及地下水監測裝置之處理方法，用於處理有害性事業廢棄物及污泥

（張乃斌，2001）。而依掩埋地點則可分為陸域掩埋及水域掩埋兩種，陸域掩埋包 括山谷掩埋、平地掩埋、其他特殊地形掩埋；水域掩埋則包含了內水域掩埋、海 域掩埋，又以陸域掩埋方式居多，而臺灣北部多山地，因此以山谷掩埋為主，南 部多平原則以平地掩埋居多（張益國，2003）。

依掩埋方式區分為傾棄式、三明治式、單體式，傾棄式是將廢棄物直接倒入 5 公尺以上深度的掩埋區後進行壓實；三明治式則是將廢棄物平鋪在掩埋區後進行 覆土壓實作業，每層依序傾倒廢棄物與覆土；單體式為廢棄物侷限在掩埋區，每

日填埋廢棄物後立即覆土，以個別單體進行填埋與覆土作業為目前較常見掩埋方 法（圖 2-2-1-1）（行政院環境保護署，2015）。

圖 2-2-1-1 掩埋方式種類

資料來源：行政院環境保護署（2015）

（三）處理原理

掩埋場廢棄物內含的有機物質經土壤微生物分解轉化後形成沼氣，沼氣為可 燃氣體，在掩埋場內悶燒有爆炸之疑慮，並且沼氣中又以甲烷為主，而甲烷根據 氣候變遷跨國委員會 IPCC 指出其加劇溫室效應之程度為二氧化碳的 24.5 倍（經 濟部能源局，2003），掩埋場之沼氣會隨著裂隙溢散，由此可知如無妥善管理將造 成嚴重的環境與公安危害。

一般掩埋場處理沼氣的方式多為收集後予以燃燒，但此種方法仍會造成溫室 氣體的排放與可利用資源的浪費，陳立中（2008）表示早先因沼氣技術尚未成熟 及石化燃料價格較為低廉，運用沼氣發電方式因此而未受到電力供應者擁護，直 至 1991 年代後期此一發電技術趨於穩定成熟加上善用資源理念受到各方重視後，

國內才開始從事此技術之研發，並於 1999 年 11 月應用於臺北市山豬坑垃圾掩埋 場，隨後有些垃圾掩埋場也應用此技術處理沼氣問題，而沼氣發電係歸為火力發 電類型，是藉由沼氣的燃燒產生高壓熱氣來運轉渦輪機產生電力（沼氣液態化較 為困難，因此僅以氣體方式利用），其流程為沼氣收集儲存於集氣袋，再進行純化 的前處理以去除硫化氫等具腐蝕性氣體，接續導入沼氣引擎發電機產生電力（經 濟部能源報導，2013）。

當垃圾掩埋後，土壤中的微生物開始與垃圾中的有機物質產生反應，依分解 發生過程可分為兩階段四時期，各階段有其環境限制條件（陳世楷等人，1995；

陳勝松，2008；張益國，2003）。

1.好氧階段

在掩埋初期（約掩埋後數十日內）或掩埋場加設通氣設備，由土壤中好氧性 微生物利用夾雜其中的氧氣，在合適的含水條件下將廢棄物中一部分有機物質進 行分解，產生水、二氧化碳、能量並合成較穩定的細胞質。其化學反應式如下：

6（CH2O）X＋5O2→（CH2O）X＋5CO2＋5H2O＋E 2.厭氧階段

當氧氣耗盡時，垃圾層開始進行一系列複雜的厭氧性分解，又可分為酸化期、

甲烷發酵期。酸化期發生於掩埋後約數十日至兩百日內，此時好氧性微生物逐漸 消失改以兼氣性及厭氧性微生物成為優勢，將有機質中的脂肪、蛋白質、碳水化 合物轉換為有機酸及其他中間產物並產生能量。其化學反應式如下：

5（CH2O）X→（CH2O）X＋2CH3COOH＋E

甲烷發酵期則發生在掩埋後兩百至五百日，甲烷生成菌、醋酸菌將前一時期 所產生的有機酸及中間產物等分解成更穩定細胞質、沼氣（甲烷佔多數）、二氧化 碳、能量等最終產物。其化學反應式如下：

CH3COOH→（CH2O）X＋2CH4＋2CO2＋E

在穩定階段（約掩埋五百日之後），廢棄物中較易分解的有機物逐漸被分解而 趨於穩定，一般狀態下，在最初兩年內氣體產量會達高峰，爾後逐年遞減，但其 能持續產氣 10 至 20 年，甚至更為久遠。其典型的氣體變化流程如圖 2-2-1-2：

圖 2-2-1-2 沼氣生成流程圖 資料來源：重繪自陳世楷等人（1995）

（四）適用環境與條件

影響沼氣生成的因素大致可以分為三類，第一類為垃圾本身性質（如：溫度、

濕度、營養鹽、pH 值、毒性物質…）、第二類為微生物影響因子、第三類為環境 影響（郭猛德等人，2012），因此受到不同環境條件及操作管理方式影響下，沼氣 生產因子變數多，此僅列舉與廢棄物中有機質較為相關因子探討。

1.廢棄物成份及其前處理：

廢棄物成份是影響氣體品質與產生率的主要因子，當廢氣物中含有高比例可 分解的有機物質並且加以磨碎處理後，將會提升甲烷產量與提高產氣的速率。

2.pH 值：

當 pH 值介於 6.5 至 8.0 將有助於甲烷的生產，如降至 6.0 以下會對甲烷生成 造成阻礙，而廢氣物中含有硫酸鹽也會降低甲烷的產氣量（陳世楷等人，1995；

陳勝松，2008）。

3.營養分：

張益國（2003）指出碳、氮、磷、硫、鐵等營養物是否均衡與充足也會影響 微生物的代謝（C：N：P：S：Fe=100：10：1：1：0.5），而鄭皆達等人（2004）

則認為 COD：N：P=100：28：6（%，wt/wt）。

4.有毒物質：

廢棄物中如含有重金屬、鹼土金屬、氨、氧氣等達引起危害濃度時，將造成 厭氧程序的阻礙（陳世楷等人，1995）。

（五）優缺點

總體而言，廚餘掩埋之優缺點說明如下：

優點：

1.成為沼氣生成原料，由上所述富含有機物之廚餘為生成沼氣主要來源，

因此無須再額外投入資源，就能利用廢棄物製成可利用資源。

2.所生成之沼氣燃燒後僅轉換成水蒸氣及二氧化碳，與其他石化原料燃燒 產生硫化物相比較為潔淨。

3.沼氣發電因有其經濟價值，使得人們較有意願開發、管理，如：加強污染防 治，避免甲烷隨意逸散造成溫室效應加劇，並可將此資源收集再利用。

4.跟焚化廠焚燒發電相比，沼氣發電其運行及投資成本較為低廉。

缺點：.

1.主要問題為掩埋場土地取得已日益困難。

2.廚餘等有機物常為臭味來源，如未確實覆土也可能成為病媒蚊孳生地。

3.廚餘有機成分及含水量高，污染防治措施如未落實，高濃度有機滲出水 將嚴重污染土壤及地下水。

4.所生成之沼氣為易燃氣體，在無妥善管制下容易造成公安危機。

5.掩埋場並非良好的厭氧設施，沼氣生成係屬於自然現象較無法控制其效 率，且儲存空間使用後就無法再循環使用，也常因底層不透水布受損或頂 層封閉設施不良造成地下水污染與甲烷排放於大氣加劇溫室效應（中興 工程顧問股份有限公司，2013）。

二、焚化法

由環境保護年報（表 2-2-2-1）可知因 1992 年大型焚化廠陸續完工後，以焚化 方式處理垃圾的比例於 2001 年時首次超越了掩埋方式，並在 2003 年達到最高峰，

爾後又受到推廣資源回收影響下逐漸下降，資源回收部分則在施行後逐年上升，

至 2005 年時首次超越衛生掩埋位居第二，2013 年更超越了焚化，成為現今最高比 例的垃圾處理方式。

而家戶廚餘在強制分類以前，依廢棄物清理法內容是將廚餘歸為一般廢棄 物，可依「一般廢棄物貯存清除處理方式及設施標準」來處理（2002 年更名為「一 般廢棄物回收清除處理辦法」），並依據相關規定可作為堆肥或動物飼料，以減少 焚化廠處理負擔並降低掩埋場壓力，但民眾為求便利，多數仍把廚餘當作一般垃 圾丟棄，然而廚餘中的高含水量以及鹽份，許多文獻指出這將不利於焚化進行。

（一）定義

依「垃圾焚化處理設施設置規範」關於焚化處理的名詞解釋為「將垃圾高溫

依「垃圾焚化處理設施設置規範」關於焚化處理的名詞解釋為「將垃圾高溫