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糞金時代來了！台灣畜禽糞便爆量，變廢為寶成永續農業關鍵

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台灣畜牧業高度集中，導致畜禽糞便產量過剩，不僅威脅水土空氣品質，也加劇溫室氣體排放。若能導入先進處理技術與循環經濟，糞便將成為能源與肥料等資源，有望開創永續農業新局。

介紹

台灣是一個島國，屬亞熱帶氣候，高溫高濕1，在管理其農業部門方面面臨著獨特的挑戰。在經濟持續發展和生活水準提高的推動下，這些環境條件與動物性蛋白質需求不斷增加的相互作用，顯著增強了全島的畜牧業生產1。產量的激增，加上牧區土地固有的地理限制1，導致畜牧業養殖區高度集中。因此，產生的大量糞便的管理已成為一個關鍵的環境和公共衛生問題。台灣民眾環保意識的提高進一步凸顯了對當前糞便處理做法進行徹底重新評估和重大改進的必要性1。氣候、經濟成長、土地稀缺和公眾意識等因素的綜合作用呈現出一種複雜的情況，其中實施有效和可持續的牲畜糞便管理策略對於保護台灣的環境和人民的福祉至關重要。

台灣畜牧業：分佈與規模

台灣的畜牧業包含幾個關鍵領域，每個領域都有自己的分佈模式和經營規模。

  • 養豬業：豬肉生產在地理上集中在雲林和屏東六縣，合計佔母豬總數的 50% 以上，其次是台南、彰化、嘉義和高雄4。過去40年，養豬業發生了翻天覆地的變化，養殖場數量銳減99%，母豬存欄量卻增加2.4倍4。目前的趨勢表明，規模化養殖正在持續轉變，大多數養豬場目前平均存欄約 900 頭豬9。 2023年，存欄1000頭以上的規模化養豬場佔豬隻存欄量72%4。台灣也積極努力爭取成為無豬瘟國家，這將大大增強其國際豬肉出口的潛力9。養豬業集中在雲林、屏東等特定地區，養殖規模不斷擴大，糞便生產高度在地化，需要有針對性、規模化的管理方案。實現無病狀態的經濟影響進一步強調了該部門採取無害環境做法的必要性。
  • 家禽業：台灣的蛋雞養殖場主要位於中部和南部地區13。該產業的特點是產量大，每年約有1.8億隻白羽肉雞和1.75億隻彩色肉雞13。日產蛋量也非常高，凸顯了該產業的龐大規模，對台灣畜牧業的整體價值做出了巨大貢獻14。蛋雞養殖場集中在台灣中部和南部地區，顯示這些地區在管理產生的大量家禽糞便方面面臨相當大的挑戰。家禽業的整體規模進一步凸顯了全島糞便管理問題的嚴重性。
  • 乳製品業：台灣乳製品主要產區包括彰化縣復興鄉、屏東縣完丹鄉、台南縣柳營區、雲林縣輪北鄉16。與生豬和家禽業相比，台灣乳製品行業的農場數量較少，每個農場的平均牛群規模約為 222 頭，包括擠奶牛和未出生的牛16。荷斯坦牛是台灣乳牛群中的優勢品種。生產的原乳大部分用於鮮奶消費，其餘則加工成發酵產品或風味奶16。儘管與其他畜牧業相比規模較小，但乳製品行業集中在特定地區，因此需要專注於糞便管理，特別是用水和防止徑流。

牲畜類型

主要地區

主要生產統計資料（最新可用資料）

豬

Yunlin, Pingtung, Tainan, Changhua, Chiayi, Kaohsiung

5,761 個養殖場，531 萬頭生豬（2023 年）11;每個農場平均存欄 940 頭豬11; 72% 的農場生豬數量超過 1,000 頭（2023 年）11

家禽

台灣中部及南部

白肉雞：約 1.8 億/年13;彩色肉雞：約 1.75 億/年13;每年約 80 億顆雞蛋15

乳製品

Changhua, Pingtung, Tainan, Yunlin

566 個農場（2022 年第 2 季）16;每個農場平均 222 頭（2022 年第 2 季）16;液態乳產量約 46 萬公噸（2022 年預計）16

量化問題：台灣的糞便生產

台灣產生的牲畜糞便量龐大，為管理帶來了巨大的挑戰。例如，豬每天產生大量糞便，估計佔其體重的 7.2% 至 7.7%19。對於一個飼養 10,000 頭豬的農場來說，這可能會導致每天產生超過 40 噸糞便19。在全國範圍內，台灣農業每年產生約500萬噸農副產品，其中畜禽糞便佔了大部分19。以台灣估計飼養550萬頭豬計算，豬糞日產量約24,585噸，每天可產生約1,375,000立方公尺沼氣19。如此大量的糞便凸顯了生產過剩問題的嚴重性，也凸顯了透過適當的處理技術回收大量資源的潛力。

過量畜禽糞便的環境後果

台灣畜禽糞便的過度生產對水、土壤和空氣品質造成了多種不利的環境後果，並導致溫室氣體排放。

  • 水質：養豬業是台灣農業的重要組成部分，也是畜牧業造成水污染的主要原因20。據估計，畜牧廢水每日生化需氧量 (BOD) 佔台灣水系總 BOD 的很大比例20。未經處理的養豬廢水含有多種有害物質，包括有機污染物、礦物質和荷爾蒙。如果未經適當處理直接排入河流，這些廢水會導致微生物污染、水質下降以及農田和水生生態系統的污染22 號。此外，牲畜糞便含有大量的營養物質，如氮和磷。如果沼氣不收集用於能源利用，剩餘的副產品直接排放，會嚴重污染河川和大氣19。牲畜糞便中存在的病原體，包括細菌和病毒，也會污染水源，如果處理不當，會對人類和動物健康造成重大風險23。此外，還觀察到地下水受到硝酸鹽污染，特別是在集約化養豬的地區，大規模豬屍體處理事件後進行的研究證明了這一點27 號。
  • 土壤品質：雖然牲畜糞便被認為是富含氮、磷、鉀等營養物質的可再生資源，但現場犁耕、掩埋、堆放或排放等不當處理方式可能會導致這些可重複利用資源的損失，並造成環境污染19。此外，牲畜糞便可能含有銅、鋅和鉻等重金屬，這些重金屬有可能在農田土壤中長期積累，對土壤健康構成風險，並可能進入食物鏈30。抗生素抗性基因的存在大腸桿菌 從養豬場的仔豬中分離出來的細菌也顯示抗生素抗藥性透過施用糞便傳播到土壤的途徑33。
  • 空氣品質：養豬場經常因廢水和異味問題而引起附近居民的投訴，尤其是台灣炎熱潮濕的氣候使情況變得更加嚴重3。豬糞散發的氣味分子包括揮發性硫化物、酚類、吲哚類、揮發性脂肪酸和醯胺類3。此外，集約化養豬場會產生高濃度的顆粒污染物和二氧化碳、氨等氣態污染物3。畜牧廢棄物也是農業溫室氣體排放的最大來源，其中甲烷是一種具有極高全球暖化潛力的氣體，是其主要成分19。
  • 溫室氣體排放：牲畜糞便是甲烷的重要來源，甲烷是一種強效溫室氣體，其升溫潛力約為二氧化碳的 25 倍19。台灣農業部門對全國溫室氣體排放總量做出了貢獻，其中畜牧業在其中發揮了重要作用36。然而，利用牲畜糞便進行沼氣回收不僅可以減少這些排放，還可以將生物質轉化為綠色能源。 19。

台灣目前畜禽糞便管理框架

台灣已經建立了一個由法規、政策和流行技術組成的框架來應對牲畜糞便管理的挑戰。

  • 法規政策：台灣環保署（EPA）專門針對養豬場實施了污水標準，以監管水污染，規定了 BOD、COD 和懸浮固體等參數的最高允許水平20。自2016年以來，農業委員會積極推動豬糞產生的沼氣回用用於發電和污染控制，並與環保署合作鼓勵使用沼液灌溉農田19。為了進一步激勵更好的糞便管理，自2017年起向畜牧養殖戶徵收水污染防治費，鼓勵他們升級污染控制設施並採取符合循環農業原則的做法19。台灣政府也提供財政補貼，旨在升級牲畜飼養、設備和自動化機械，部分目的是為了解決糧食安全和疾病爆發的環境問題48。台灣畜禽糞便回收再利用率已達80%，政府支持建立32個大型處理中心和5000多個臨時堆肥倉，鼓勵農民收集新鮮動物糞便並生產發酵良好的糞便盈利49。為了更了解和管理牲畜污染，政府建立了牲畜地理資料系統，委託國立雲林科技大學利用衛星定位技術建立國內牲畜養殖場位置資料庫，以及相關污染防治設施的信息50。此外，也制定了《農業廢棄物協同處理機構管理規定》，為共享廢棄物處理設施提供監管框架，協助農會籌集資金或建立合作關係。 50。
  • 常見的處理技術與實踐：三級廢水處理系統，由固/液分離器、厭氧發酵槽和好氧發酵槽組成，是台灣豬場廢水處理的主流方法20。堆肥也是一種廣泛採用的將牲畜糞便加工成有機肥料的做法，政府支持堆肥設施的發展19。厭氧消化越來越多地被實施，特別是在大型養豬場，作為生產沼氣用於發電和供熱的一種手段，通常作為現代「循環豬場」的一部分19。固液分離是糞便處理過程中常見的初始步驟，有助於減少固體體積並使剩餘液體更適合後續處理20。處理後的糞便（特別是沼液）的土地施用也被實踐和推廣，作為將養分回收回土壤的一種方法，從而減少對化學肥料的需求19。

全球創新與台灣潛在應用

全球出現了多項牲畜糞便管理創新技術，為台灣提供了應用潛力：

  • 高級厭氧消化：厭氧消化的創新旨在透過優化反應器設計、糞便與其他有機底物的共同消化以及先進的操作策略來提高沼氣產量69。
  • 熱解和氣化：這些熱化學過程將牲畜糞便轉化為生物炭（一種有價值的土壤改良劑，用於固碳和提高土壤肥力）以及生物油和合成氣，可用作再生能源76。
  • 營養回收：先進技術專注於從糞便消化液中提取磷和氮等有價值的養分，生產鳥糞石和硫酸銨等濃縮肥料產品76。
  • 基於藻類的處理：在牲畜廢水中培養微藻提供了一種去除營養物質和生產藻類生物質的可持續方法，這些生物質可以進一步加工成生物能源或高價值產品96。
  • 基於昆蟲的生物轉化：利用昆蟲，特別是黑水虻幼蟲，將牲畜糞便生物轉化為富含蛋白質的昆蟲粉作為動物飼料和營養豐富的殘留物（腐爛）作為肥料，這是一種新興的可持續廢物管理方法76。
  • 薄膜過濾：採用微濾、超濾、奈米濾和逆滲透等薄膜技術可增強固體和液體的分離，濃縮營養物質，並從牲畜糞便流中回收清潔水92。

台灣當前糞便管理的挑戰和局限性

儘管有現有框架，台灣在有效管理牲畜糞便方面仍面臨一些挑戰和限制：

  • 技術壁壘：採用先進的糞便處理技術通常需要專門的技術知識和基礎設施，而這些知識和基礎設施可能並非所有農民都能輕易獲得或負擔得起47。台灣沼氣系統過去的經驗表明，技術需要成熟並因地制宜才能成功47。
  • 經濟壁壘：建立厭氧消化池和養分回收系統等高級處理設施所需的大量資本投資可能對農民（尤其是小規模經營的農民）來說是一個主要障礙47。這些技術的經濟可行性也受到能源價格和回收副產品的市場需求等因素的影響，這些因素可能會波動119。
  • 土地限制：台灣有限的土地面積對建造大型糞便處理設施和處理後的糞便用作肥料提出了相當大的挑戰，特別是在人口稠密的農業地區1。在這種情況下，最大限度地減少土地足跡或生產集中、易於運輸的產品的技術至關重要。
  • 監管和政策挑戰：雖然台灣已經制定了畜牧業環境法規，但確保在大型且多樣化的行業中一致合規和有效執行可能具有挑戰性41。由於經濟問題或缺乏對其好處的認識，產業和社會也可能會抵制採用新的糞便管理做法41。此外，負責農業、環境和能源的不同政府機構可能需要採取更全面和協調的方法，以優化糞便管理政策的整體有效性126。

台灣畜禽糞便管理未來改善建議

為加強台灣畜禽糞便過度產生的管理，提出以下建議：

  • 政策調整：政府應考慮加強和完善現有有關畜禽糞便處理和排放的環境法規，確保更嚴格的執行和合規。實施有針對性的財政獎勵計劃，例如補貼和稅收減免，可以鼓勵各種規模的農民採用先進和永續的糞便處理技術。為農民參與與糞便管理中甲烷減量相關的碳信用交易計劃建立明確的指導方針和支持機制也可能是有益的。應制定政策進一步促進畜禽糞便循環經濟，並強調養分和能源等寶貴資源的回收和再利用。簡化沼氣廠和其他資源回收設施的建立和運作的監管流程也將有助於加速這些技術的採用。
  • 技術升級：需要增加對研究、開發和示範計畫的投資，以適應和優化國際創新的糞便處理技術，以適應台灣的特定農業條件。應優先採用厭氧消化生產沼氣，特別是在牲畜集中的地區，並提供技術和資金支持。支持實施養分回收技術生產濃縮肥料產品、減少水體養分污染也至關重要。應進一步探索基於藻類和昆蟲的生物轉化系統作為糞便處理和資源回收的可持續替代方案的可行性。鼓勵使用固液分離作為預處理步驟可以顯著提高其他糞便處理過程的效率。
  • 產業合作與能力建設：促進政府機構（農業部、環保局）、研究機構、行業利益相關者和農民之間加強合作和知識共享對於推廣糞便管理的最佳實踐和技術進步至關重要。應制定並提供綜合培訓計劃和推廣服務，以教育農民如何操作、維護以及採用先進糞便處理系統的好處。支持建立農業合作社或共享糞便處理設施可以使小型農場獲得先進技術並實現廢物管理的規模經濟。
  • 循環經濟舉措：應努力創建和支持糞便處理副產品的市場，包括沼氣發電、生物炭、回收的養分和昆蟲粉，以提高永續糞便管理實踐的經濟可行性。透過教育、激勵措施和品質標準，促進在農業中使用經過處理的糞便及其衍生物作為有機肥料，可以減少對化學肥料的依賴。探索在其他行業中利用糞便衍生材料的潛力，例如在建築中使用生物炭或作為城市地區的土壤改良劑，可以進一步提高這種資源的價值。

結論

台灣集中地區畜禽糞便過量產生的問題帶來了重大的環境和公共衛生挑戰，需要立即全面關注。雖然台灣已經建立了糞便管理的基礎框架，但畜牧業規模的不斷擴大和環境永續意識的不斷增強，需要轉向更有效和創新的做法。採用先進的能源和養分回收技術，加上策略政策調整和加強跨部門合作，是將牲畜糞便從廢棄物問題轉變為寶貴資源的關鍵。透過採用循環經濟方法，台灣可以減輕畜牧業對環境的影響，保護自然資源，並確保農業部門的長期生存能力。決策者、農民、研究人員和技術提供者的共同努力對於實現台灣牲畜糞便管理的永續未來至關重要。 <ctrl95># 台灣集中地區家畜糞便過量生產分析：當前機制與未來方向

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