臺灣博碩士論文加值系統

隨著國民生活水平與消費能力的提升，所產生之廢棄物也隨之增加，其處理思維更是近年來關注的焦點。近年來政府積極倡導資源零廢棄的理念，將廢棄物達到資源能源化之目的，其中廚餘為高有機質之物質，具有再利用之潛力，但廚餘在目前國內一般廢棄物中仍然佔有30-40%，沒能有效處理，導致焚化爐效益降低、環境的髒亂、病媒蚊的孳生等二次為害。因此需尋找對環境衝擊較小且具有經濟價值的處理模式，達到資源零廢棄之目標。
本研究綜合實驗及調查，從環境的衝擊、垃圾處理系統、污水處理系統的影響和家庭使用成本之角度，深入探討廚餘絞碎機(Food waste disposal, FWD)處理模式在台北推行之可行性。研究結果顯示，使用廚餘絞碎機後未發現堵塞之情形，且與未使用FWD的管線比較發現，油脂殘留量較少，因廚餘絞碎機可將廚餘粉碎為粒徑< 5 mm之顆粒，附著於管壁內的油垢，將會受到較大的衝擊隨之排出，因此使用此處理模式將有利於管內沉積物的排出。
另外使用FWD時可有效的將廚餘從垃圾中分離出來，當使用率達50 %時，將可減少249.88 ton/ day的生活垃圾，減少每日焚燒成本22.61萬元/day，在使用廚餘絞碎機後，提升整體的低位發熱量，但垃圾減量多，整體評估下來如果普及率達50%時，每天將增加收益5,000元；在污水增加量上面，台北市污水處理廠剩餘的餘裕量為348,663 m3/d，使用率達100%時，將會增加24,708 m3/d 之生活污水，因此FWD的推廣將不會超出污水處理廠可容納之污水量；在污水有機物濃度增量的部分，使用率韃100％時，將不會造成八里污水廠對有機物處理的負擔；內湖污水廠與迪化污水廠，透過調和池進行調和，亦符合污水處理廠設計之標準。
使用廚餘絞碎機後，雖然會提高污泥處理成本，但相對的提高了沼氣的產量，因此推算下來，使用率50％時，八里污水廠可增加2.16萬元/day；內湖、迪化污水處理場可增加5.4萬元/day。廚餘經由下水道排放至污水處理廠，將受到污水的稀釋作用，提升水體中的有機成分，提高污水處理場的處理效能，也不會受到廚餘中油脂成分的影響，還能夠提高沼氣的產能。對於安裝FWD之家庭每月增加的水電費各別為，新台幣3.09元/人-月 與5.1元/人-月，將不會造成使用者的負擔。
關鍵詞：廚餘再利用、廚餘絞碎機、污水處理系統

With the upgrading of national living level and consumption capability, the amount of wastes also increases; hence, waste treatment is the concern in recent years. Currently, the government in Taiwan has actively initiated the concept of zero waste of resources and tries to transform the waste into energy. Among others, food waste is highly organic material which can be reused. However, at present, food waste is still 30-40% among general waste in Taiwan. It cannot be effectively treated and it leads to low effectiveness of incinerators, dirtiness and mess, and breeding of mosquitos. Thus, the treatment which has less impact on environment and economic value is required to accomplish the goal of zero waste of resources.
This study combined experiment and investigation, from the perspectives of impact on environment, effects of waste treatment system and sewage treatment system and domestic use cost, to probe into the feasibility of treatment model of Food Waste Disposal (FWD) in Taipei. According to the results, after the use of FWD, there is no obstruction. In comparison to pipes without FWD, the remains of oil are fewer since FWD can smash food waste into particles with diameter < 5 mm. Grease on the wall of the pipes will be emitted by the force. Thus, the treatment model will enhance the emission of sediment in the pipes.
In addition, FWD can effectively separate food waste from trash. When use rate reaches 50 %, FWD can reduce 249.88 ton/ day of living trash and lower daily burning cost 226,100 NTD/day. After using FWD, the overall low-level heating is increased, and the amount of trash is reduced. In general, if the prevalence rate reaches 50%, daily benefit will be added by 5,000 NTD. As to the increase of sewage, in Taipei City, remained capacity of sewage treatment plants is 348,663 m3/d. When use rate of FWD reaches 100%, living sewage is increased by 24,708 m3/d. Therefore, the implementation of FWD will not exceed the capacity in sewage treatment plants. As to the increase of concentration of organic materials in sewage, when the use rate of FWD is 100%, it will not cause the burden of organic material treatment in Bali Sewage Treatment Plant. Neihu Sewage Treatment Plant and Dihua Sewage Treatment Plant are processed by blended pool, and it matches the design standard of sewage treatment plants.
After using FWD, mud processing cost increases; however, the output of marsh gas is also increased. Therefore, with the use rate of 50%, Bali Sewage Treatment Plant can increase 21,600NTD/day; Neihu Sewage Treatment Plant and Dihua Sewage Treatment Plant can increase 54,000NTD/day. By sanitary sewer, food waste is emitted to sewage treatment plant, and is watered down by sewage, thus increasing the organic components in water and enhancing the efficacy of sewage treatment plant. The use of FWD is not affected by oil in food waste, and can increase the output of marsh gas. For the families installed with FWD, the monthly increased water and electricity bills are 3.09NTD/person-month and 5.1NTD/person-month, which is not a burden for users.

Keywords: Reuse of food waste, Food Waste Disposal, Sewage treatment system

總目錄
摘要………………………………………………………………………………I
表目錄…………………………………………………………………………VI
圖目錄……………………………………………………………………….VIII
第一章前言……………………………………………………………………..1
1.1 研究緣起……………………………………………………………..1
1.1.1龐大的廚餘廢棄物…………………………………………1
1.1.2廚餘回收現況與困難………………………………………1
1.1.3解決方式……………………………………………………2
1.2 研究目的 2
第二章文獻回顧 4
2.1 國內外廚餘處理現況…………….……………………………………4
2.1.1 廚餘養豬 4
2.1.2 飼料養雞 5
2.1.3 廚餘堆肥化處理與好氧處理 5
2.1.4 廚餘好氧泥漿處理系統 5
2.1.5 廚餘厭氧消化與厭氧共同消化處理 6
2.1.6 廚餘絞碎機處理系統 9
2.2 台北市垃圾處理系統 10
2.2.1台北市垃圾物理特點 10
2.2.2台北市的廚餘回收概況 14
2.3 台北市污水處理系統 16
2.3.1都會區下水道普及率 16
2.3.2台北市污水特性 17
2.4 臺北市垃圾處理場概況…………………………………………….22
2.4.1 臺北市政府環境保護局內湖垃圾焚化廠……………………22
2.4.2 臺北市政府環境保護局木柵垃圾焚化廠…………………..23
2.4.3 臺北市政府環境保護局北投垃圾焚化廠…………………..24
2.4.4 焚化流程圖…………………………………………………..27
2.5 臺北市污水處理場概況………………………………….…………27
2.5.1 新北市八里污水處理廠………………………………………27
2.5.2 台北市內湖污水處理廠……………………………………..29
2.5.3 台北市迪化污水處理廠……………………………………..30
第三章研究步驟與方法…………………………………………..…………..32
3.1 實驗架構………………………………………………….………….32
3.2 實驗設備…………………………………………….………………33
3.3 實驗流程規劃………………………………………………………..34
3.3.1 廚餘特性成分分析………………………………………...…..34
3.3.2 廚房管線傳輸模擬…………………………………………….34
3.3.3 廚餘厭氧消化………………………………………….…….36
3.4 分析總表……………………………………………………………..37
3.5 分析方法……………………………………………………………..37
3.5.1 總固體物(TS)及揮發性固體物(VS)測定方法……………….37
3.5.2 化學需氧量(COD)分析……………………………………….38
3.5.3 酸鹼度(pH)…………………………………………………….38
3.5.4 氧化還原電位(ORP)…………………………………………..39
3.5.5 導電度(EC)…………………………………………………….39
3.5.6 鹽度(SAL)…………………………………………………..…39
3.5.7 正磷酸鹽……………………………………………………….39
3.5.8 總磷…………………………………………………………….40
第四章結果與討論 …………………………………………………………..43
4.1 廚餘絞碎機對台北市垃圾處理系統之影響評估 43
4.1.1 廚餘絞碎機對垃圾減量的影響……………………………….43
4.1.2廚餘絞碎機對垃圾處理費用的影響 44
4.1.3廚餘絞碎機對垃圾物理性質的影響 45
4.2 廚餘絞碎機對台北市污水處理系統之影響評估 47
4.2.1廚餘特性分析 47
4.2.2廚餘絞碎機對家戶管線之影響 51
4.2.3廚餘絞碎機普及率對污水處理系統的影響 56
4.2.3.1廚餘絞碎機對台北市污水量之影響…………………..56
4.2.3.2廚餘絞碎機對台北市污水水質之影響………………..58
4.2.3.3廚餘絞碎機對台北市污泥量之影響…………………..66
4.2.3.4廚餘有機物厭氧消化可行性評估……………………..69
4.3 廚餘絞碎機對家戶的應用成本 …………………………………….75
4.3.1 用戶水費增量 75
4.3.2 用戶電費增量 76
第五章結論與建議 …………………………………………………………..77
5.1 結論 77
5.2 建議 78
參考文獻 ………………………………………………...79
附錄一 台北市垃圾組成分析概況…………………...………………………83

表目錄
表2-1 各年度廚餘回收總量及實際回收率統計表 ............................ 15
表2-2台北市污水處理廠設計量 ......................................................... 18
表2-3 台北市2011年各污水處理場水質變化 .................................. 19
表3-1廚餘絞碎機評估試驗設備 .......................33
表3-2各類厭氧數及水質分析技術 .......................37
表4-1單位收運成本資料 .......................43
表4-2廚餘絞碎機不同使用率下台北市的焚燒成本 ......................... 44
表4-3不同使用率下台北市垃圾的三成分變化與焚燒產電收益 .... 46
表4-4台中市廚餘特性分析總表 ......................................................... 49
表4-5各縣市廚餘特性比較總表 ......................................................... 50
表4-6台中市廚餘破碎前後之水質參數比較 ..................................... 50
表4-7未使用FWD與使用FWD管線沉積物重量比較表 ............... 56
表4-8廚餘絞碎機普及率對污水增加量比較表 57
表4-9使用廚餘絞碎機後有機質排放增量 ......................................... 58
表4-10使用廚餘絞碎機後不同使用率的有機物排放增量............... 59
表4-11使用廚餘絞碎機後不同使用率的有機物濃度增量 ............... 59
表4-12八里污水廠設計水質與實際水質 ........................................... 60
表4-13使用廚餘絞碎機後不同使用率對有機物含量變化-八里污水廠表............................................................61
表4-14使用廚餘絞碎機後不同使用率的有機物濃度變化-八里污水廠 ................................................................................................................ 61
表4-15內湖污水廠設計水質與實際水質 ........................................... 62
表4-16使用廚餘絞碎機後不同使用率對有機物含量變化-內湖污水廠 ................................................................................................................ 63
表4-17使用廚餘絞碎機後不同使用率的有機物濃度變化-內湖污水廠 ................................................................................................................ 63
表4-18迪化污水廠設計水質與實際水質 ........................................... 64
表4-19使用廚餘絞碎機後不同使用率對有機物含量變化-迪化污水廠 ................................................................................................................ 65
表4-20使用廚餘絞碎機後不同使用率的有機物濃度變化-迪化污水廠 ................................................................................................................ 65
表4-21不同使用率污泥量的變化-八里污水廠 ................................. 67
表4-22不同使用率污泥量的變化-內湖污水廠 ................................. 67
表4-23不同使用率污泥量的變化-迪化污水廠 ................................. 67
表4-24污泥處理費用及產電收益分析-八里污水廠 ......................... 68
表4-25污泥處理費用及產電收益分析-內湖、迪化污水廠 ............. 69
表4-26各國廚餘絞碎機使用情形 ....................................................... 75
表4-27台灣水費計價方式 ................................................................... 75
表4-28台灣電費計價方式 ................................................................... 76

圖目錄
圖2-1廚餘生質能源示範模場及台灣厭氧消化廠 ................................ ….8
圖2-2台北市垃圾組成結構變化圖 ............................................................. 12
圖2-3台北市廚餘處理率與未處理率比較 ................................................. 14
圖2-4台北市下水道接管率統計圖 ............................................................. 17
圖2-5台北市2011年各污水處理場污水進水量變化，(a)八里污水處理場；(b)內湖污水處理場；(c)迪化污水處理場……..…….……………….21
圖2-6台北市2011年各污水處理場污水BOD值變化，(a)八里污水處理場；(b)內湖污水處理場；(c)迪化污水處理場……………………………21
圖2-7台北市2011年各污水處理場污水SS值變化，(a)八里污水處理廠；(b)內湖污水處理廠；(c)迪化污水處理廠 ................................................... 21
圖2-8 八里污水處理廠平面配置圖……………………………...………28
圖2-9 內湖污水處理廠平面配置圖…………………………...…………29
圖2-10迪化污水處理廠平面配置圖……………………………… ……..31
圖3-1實驗架構流程……………………………………………..………32
圖3-2管線模擬示意圖…………………………………………………..34
圖3-3廚餘絞碎機模擬實廠…………..…………………………………35
圖3-4厭氧消化反應槽示意……………………………………..………36
圖4-1廚餘絞碎機在不同普及率下台北市的垃圾總量………………….442
圖4-2廚餘絞碎機在不同普及率下台北市節省的焚燒成本…………….45
圖4-3廚餘絞碎機在不同普及率下台北市垃圾的三成分變化 ……..…45
圖4-4管線模擬示意圖 .......................................................................... ..….51
圖4-5廚房管線模擬情形: ............................................................................ 52
圖4-6使用廚餘絞碎機流動模擬情形 ......................................................... 53
圖4-7未使用廚餘絞碎機流動模擬情形 ..................................................... 54
圖4-8乾燥管線之情形比較(左) 未經過FWD之廚房管線(右) 經過FWD之廚房管線 .................................................................................................... 55
圖4-9廚餘絞碎機普及率與剩餘處理能力比較圖 ..................................... 57
圖4-10不同普及率下有機物濃度之趨勢-八里污水廠 ............................. 61
圖4-11不同普及率下有機物濃度之趨勢-內湖污水廠 ............................. 63
圖4-12不同普及率下有機物濃度之趨勢-迪化污水廠 ............................. 65
圖4-13 厭氧消化反應槽示意圖 ................................................................. 71
圖4-14廚餘厭氧消化pH變化趨勢圖 ........................................................ 72
圖4-15廚餘厭氧消化ORP變化趨勢圖 ..................................................... 73
圖4-15每克VS廚餘能產生的沼氣產量趨勢圖 ....................................... 74

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