蚯蚓處理加速堆肥廚餘去化可行性評估-以臺北市為例

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高定瑋(Ting-wei Kao) 查詢紙本館藏

畢業系所

環境工程研究所在職專班

論文名稱

蚯蚓處理加速堆肥廚餘去化可行性評估-以臺北市為例
(Evaluation of vermicomposting for accelerating kitchen waste decomposition)

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摘要(中)

臺北市環保局於92年12月26日起全面實施廚餘回收，民眾排出廚餘時須依據臺北市「廚餘分類表」先行分類為「養豬廚餘」及「堆肥廚餘」二類再行交付，100年度臺北市環保局每月約收運廚餘量約有5,000多公噸，其中「堆肥廚餘」約佔九成，以臺北市環保局規畫之「堆肥廚餘」處理流程中，於垃圾焚化廠（木柵、北投、內湖垃圾焚化廠）設置「堆肥廚餘暫存專區」主以緩衝及暫時貯存所回收之「堆肥廚餘」以利後續再利用，惟該專區因容量緩衝不足常引發臺北市堆肥廚餘去化危機。
本研究係探討臺北市環保局設置「堆肥廚餘暫存專區」現行「廚餘堆置」模式，評估改以「蚯蚓處理」方式進行處理得否加速「堆肥廚餘暫存專區」之「堆肥廚餘」削減，另以「蚯蚓處理」後之基材性質與臺北市自行堆肥成品比較優劣，並依據「蚯蚓處理」實驗結果評估得否承載臺北市環保局木柵垃圾焚化廠「堆肥廚餘」處理量。
經實驗17日「蚯蚓處理」削減「堆肥廚餘」重量及密度均較「廚餘堆置」高，另比較「蚯蚓處理」後之基材成分，有機質及養分皆有升高情形，惟依據肥料法令及成分性質與臺北市自行堆肥成品比較後，「蚯蚓處理」堆肥後基材未明顯優於臺北市堆肥成品。
「蚯蚓處理」對「堆肥廚餘」雖較「廚餘堆置」削減率來的高，但僅能以單位面積進行削減，木柵垃圾焚化廠「堆肥廚餘暫存專區」以整體空間之進行「堆肥廚餘」翻堆及初步醱酵，其承載消減「堆肥廚餘」量之能力較「蚯蚓處理」為佳。

摘要(英)

In 2003, the Department of Environmental Protection, Taipei City Government initiated the kitchen waste reuse policy. Since then, kitchen wastes collected by the Taipei citizens have been required to be separated into the so-called “hog-feeding kitchen waste” and “compostable kitchen waste” before disposal. However, the amounts of the kitchen wastes collected these years have increased significantly. For example, in 2011 approximately 5,000 tons of kitchen wastes were collected each month in the Taipei City, and as high as 90% of the collected belonged to the compostable kitchen waste. Such massive production of kitchen wastes has become a crisis to the kitchen waste management for the City due to insufficient storage capacity, though there had been temporary storage areas specifically set up for the compostable kitchen waste in each of the three City-owned municipal solid waste incineration plants (MSWP), i.e., the Muzha, Beitou and Neihu plants.
The objectives of this study were to test the performance of vermicomposting on the acceleration of kitchen waste decomposition, and also to assess the possibility of replacing the current practice of kitchen waste composting in the temperate storage area of the MSWP with the vermicomposting approach. In doing so, the product quality of vermicompost was compared with that of the traditional compost in terms of fertilizing values and heavy metal contents. Additionally, the decomposition rate of the monthly input of compostable kitchen waste at the Muzha MSWP using the vermicomposting was simulated and evaluated.
Results of the 17-day experiment showed that compared to the traditional compost pile approach, vermicomposting had higher decomposition rates. However, while organic matter and nutrients increased in the vermicompost, the fertility of it was not superior to that of the compost resulted from the standard process suggested by the Department of Environmental Protection of the Taipei City. With regard to the application, the vermicomposting approach offered better performance than the traditional pile approach, particularly on the surface of earthworm activities. Regardless, given that the Muzha MWSP can utilize the entire 3-D volume of the temporary storage area for compost transformation, the overall volume reduction rate resulted from the traditional compost pile approach would be better than the vermicomposting approach.

關鍵字(中)

★ 堆肥廚餘
★ 蚯蚓處理
★ 堆肥廚餘暫存專區

關鍵字(英)

★ compostable kitchen waste
★ vermicomposting
★ compostable kitchen waste temporary storage area

論文目次

目錄
目次頁次
目錄……………………………………………………………………………............. I
圖目錄…………………………………………………………………………............. IV
表目錄…………………………………………………………………………............. VII

第一章前言……………………………………………………………....................... 1

1-1研究緣起………………………………………………………………... 1
1-2研究目的………………………………………………………………... 2
第二章文獻回顧……………………………………………………………………... 3

2-1臺北市家戶廚餘回收執行現況……………………………..…………... 3
2-1-1廚餘分類方式……………………………...…….…………...….. 3
2-1-2臺北市廚餘基本性質…………………………….......................... 5
2-1-3臺北市廚餘處理流程…………………………….......................... 6
2-1-4臺北市廚餘再利用處理方式…………………………………….. 9
2-2廚餘堆肥再利用…………………………………………………………. 13
2-2-1堆肥微生物分解代謝模式……………………………..………… 14
2-2-2堆肥過程微生物作用及溫度變化………………………..……… 15
2-2-3堆肥處理參數控制…………………………………………..…… 17
2-2-4堆肥處理方法……………………………………………………. 18
2-3蚯蚓處理原理及方法……………………………………………………. 22
2-3-1蚯蚓品種特性……………………………………………………. 23
2-3-2蚯蚓處理條件及方法……………………………………..……… 25
2-4蚯蚓處理有機廢棄物處理研究案例……………………………………. 27
第三章研究方法…………………………………………………………………….. 29

3-1研究架構………………………. ……………………………….……….. 29
3-2研究流程……………………………………………………...….………. 30
3-2-1前置作業……………………………………………….…………. 30
3-2-2實驗流程……………………………………….…………………. 35
3-3檢測方法………………………………………..…….………………….. 39
3-3-1堆肥廚餘實驗前、後重量及體積分析…………………………… 39
3-3-2堆肥廚餘基本性質分析………………….………………………. 39
3-3-3蚯蚓基材之分析……………………….…………………………. 39
3-3-4堆肥槽體溫度、濕度及pH值檢測………………………………. 40
3-3-5蚯蚓質量變化…………………………………………………….. 40
第四章結果與討論………………………………………………………………....... 42

4-1蚯蚓處理環境參數變化………………………......................................... 42
4-1-1溫度、濕度變化…………………………………………............... 42
4-1-2 pH值變化………………………………………………………… 45
4-2蚯蚓處理之蚯蚓質量變化…………………………................................. 47
4-3蚯蚓處理與廚餘堆置之廚餘質量及體積變化……........…..................... 49
4-3-1重量變化………………………………………………………….. 49
4-3-2體積變化………………………………………………………….. 51
4-3-3密度變化………………………………………………………….. 54
4-3-4堆肥廚餘單位面積削減量……………………………………….. 56
4-4蚯蚓處理後基材效益探討……………………..………………………... 58
4-4-1堆肥廚餘基本性質……………………………………………….. 58
4-4-2蚯蚓處理基材實驗前、後成分差異……………………..……...... 59
4-4-3蚯蚓處理後基材性質與臺北市堆肥成品優劣比較…………….. 62
4-5蚯蚓處理法用於木柵垃圾焚化廠堆肥廚餘暫存專區可行性評估……. 66
第五章結論與建議.………………………………………………………………...... 74

5-1結論…………………………………..…………………………………... 74
5-2建議……………………………………..………………………………... 76
參考文獻………………………………………………………………………............. 78
圖目錄
目次頁次
圖2-1 臺北市環保局廚餘處理流程…………………………………………… 8
圖2-2 堆肥廚餘暫存區翻堆配置……………………….………………….… 10
圖2-3 木柵廠自製堆肥成品流程圖…………………………………………… 10
圖2-4 北投廠廚餘前處理試驗設施…………………………………………… 12
圖2-5 堆肥處理過程中微生物作用代謝流程途徑…………………..……..… 13
圖2-6 微生物好氧性代謝……………………………………………………… 14
圖2-7 微生物厭氧性代謝……………………………………………………… 14
圖2-8 堆肥過程中溫度變化、二氧化碳釋放量趨勢圖……………………… 16
圖2-9 堆肥處理流程…………………………………………………………… 21
圖2-10 赤子愛勝蚓(Eisenia foetida)………………………………….…..… 24
圖2-11 大平二號(Eisenia fetida) …………………………………………… 24
圖3-1 研究架構流程圖………………………………………………….……… 29
圖3-2 「普吉蚯蚓養殖場」飼養箱L型箱……………………………………... 31
圖3-3 「普吉蚯蚓養殖場」販售大平二號紅蚯蚓……………………………… 32
圖3-4 破碎後堆廚餘…………………………………………………………… 32
圖3-5 蚯蚓處理基材…………………………………………………………… 33
圖3-6 手持式土壤溫濕度計……………………………………………………. 33
圖3-7 防水pH測試筆…………………………………………………………... 34
圖3-8 電子秤(K1)………………………………………………………………. 34
圖3-9 廚餘堆置實驗初始………………………………………...…………….. 35

圖目錄
目次頁次
圖3-10 蚯蚓處理實驗初始……………………………………………….……… 37
圖3-2 「普吉蚯蚓養殖場」飼養箱L型箱……………………………………... 30
圖3-3 「普吉蚯蚓養殖場」販售大平二號紅蚯蚓……………………………… 31
圖3-6 手持式土壤溫濕度計……………………………………………………. 32
圖3-7 防水pH測試筆…………………………………………………………... 33
圖3-8 電子秤(K1)………………………………………………………………. 33
圖3-9 廚餘堆置實驗初始…………………………………………………….. 34
圖4-1 蚯蚓處理溫度變化圖……………………………………………………. 43
圖4-2 蚯蚓處理濕度變化圖……………………………………………………. 43
圖4-3 蚯蚓處理pH值變化圖…………………………………………………... 45
圖4-4 蚯蚓處理蚯蚓質量變化圖………………………………………………. 48
圖4-5 蚯蚓處理及廚餘堆置重量變化圖……………………………………… 50
圖4-6 蚯蚓處理及廚餘堆置體積變化圖………………………………………. 52
圖4-7 蚯蚓處理及廚餘堆置密度變化圖………………………………………. 55
圖4-8 蚯蚓處理及廚餘堆置單位面積廚餘削減………………………………. 57
圖4-9 蚯蚓處理基材堆肥前、後差異(A)……………………………………… 60
圖4-10 蚯蚓處理基材堆肥前、後差異(B)……………………………………... 60
圖4-11 蚯蚓處理後基材與臺北市堆肥成品差異(A)…………………….……. 64
圖4-12 蚯蚓處理後基材與臺北市堆肥成品差異(B)…………………………… 64
圖4-13 木柵垃圾焚化廠垃圾處理流程…………………………………………. 68

圖目錄
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圖4-14 木柵垃圾焚化廠堆肥廚餘暫存專區結構概略………………………… 69
圖4-15 木柵垃圾焚化廠垃圾傾卸口……………………………………………. 72
圖4-16 木柵垃圾焚化廠堆肥廚餘暫存專區傾卸口…………………………… 72
圖4-17 木柵垃圾焚化廠垃圾貯坑內部情形……………………………………. 73
圖4-18 木柵垃圾焚化廠堆肥廚餘暫存專區翻堆作業………………………… 73

表目錄
目次頁次
表2-1 臺北市家戶廚餘分類表…..……………..………………………………. 4
表2-2 臺北市垃圾性質統計表…..……………..……………………………… 5
表2-3 2011年臺北市木柵垃圾焚化廠垃圾分析結果…..……………………. 6
表2-4 堆肥過程中主要有機物分解情形……..…………………………..……. 16
表2-5 不同有機材料成分分析………..………………………………………... 18
表2-6 堆肥化程序種類…..………………………..……………………………. 21
表3-1 實驗規畫表…..……………..…………………………………….……… 38
表3-2 檢測分析方式及頻率表……..……………………..……………………. 41
表4-1 蚯蚓處理溫、濕度記錄表…..……………..……………………………. 44
表4-2 蚯蚓處理pH值記錄表…..……………………………….………………. 46
表4-3 蚯蚓處理蚯蚓質量記錄表…………..…………………………………... 48
表4-4 蚯蚓處理及廚餘堆置重量記錄表………………………………………. 50
表4-5 蚯蚓處理及廚餘堆置重量削減量及削減率……..……………...……… 51
表4-6 蚯蚓處理及廚餘堆置體積記錄表.………………………..…………… 53
表4-7 蚯蚓處理及廚餘堆置體積削減量及削減率…..……………..…………. 53
表4-8 蚯蚓處理及廚餘堆置密度記錄表…………………………..………….. 55
表4-9 蚯蚓處理及廚餘堆置密度變化量、率…………………………..………. 56
表4-10 蚯蚓處理及廚餘堆置單位面積廚餘削減量記錄表……………………. 57
表4-11 蚯蚓處理基本性質……………………………………………….……… 59
表4-12 蚯蚓處理基材堆肥前、後基本性質…………………………..…………. 61
表4-13 蚯蚓處理後基材與臺北市堆肥成品差異………………………...…….. 65
表4-14 木柵垃圾焚化廠堆肥廚餘暫存專區現況表…………………………… 70

表目錄
目次頁次
表4-15 蚯蚓處理法於木柵廠貯坑堆肥廚餘重量削減計算..………………..…. 70
表4-16 木柵垃圾焚化廠堆肥廚餘進廠統計表…………………………………. 71

參考文獻

參考文獻
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31. Edwards, C., & Steele, J. "Using earthworm systems." Biocycle 38.7, pp.63-64,1997.

指導教授

林居慶(Chu-ching LIn)

審核日期

2013-7-29

推文