動、植物性固體廢棄物做成肥料的處理方式簡述

動、植物性固體廢棄物做成肥料的處理方式簡述

  植物性固體廢棄物除了豆類種子(如豆渣)之外的材料，如爛菜葉、水果皮、枯枝敗葉，其中的氮、磷、鉀含量通常不高，但來自於畜牧養殖場的動物性廢棄物，其中的氮、磷、鉀含量通常較高，所以在有些處理植物性廢棄物的方式中會另外添加動物性廢棄物，如雞糞，但要注意來源，是否含有機農法不允許的成份，如抗生素，所以找有機養雞場的雞糞較可靠。豆渣因為氮含量高，性質偏動物性廢棄物。人的糞便不易收集保存，又可能帶人的病菌或寄生蟲，故不建議施用於農作物。植物性廢棄物的主要成份是纖維素，施於土壤中蚯蚓不喜歡吃，微生物也很難分解它，所以可留在土壤中較長時間，有鬆土的功能。有機農法中所說的土壤中的有機(碳)質或固碳量，主要是指纖維素。

  植物性固體廢棄物做成肥料的處理方式有如下數種：

1.直接掩埋，相當於綠肥，藉土壤中的蚯蚓攝食消化或微生物分解成植物可吸收的小分子肥料物質。在我的家庭業餘小規模有機農法中會補充無不良添加物的乾鴿糞，其量比植物性廢棄物少很多，原因如下堆肥的說明。有些人知道植物性固體廢棄物可做為肥料，施用方法卻是丟棄在土壤表面，這是錯誤的做法，因為土壤中的蚯蚓為避免乾死，不會到土壤表面食用廢棄物。在土壤表面的廢棄物會被微生物分解而腐爛發臭，並且會招來蝸牛、馬陸、螞蟻、蚊蟲、蒼蠅、蟑螂、老鼠等無益甚至有害的動物攝食繁殖，造成環境衛生的問題。家庭產生做為肥料的植物性廢棄物宜為「生廚餘」，「熟廚餘」(即剩菜，包括動物性的)因為可能含有多量的調味料，如油、鹽、味精等，不宜做為肥料，丟入廚餘桶送人餵豬即可。蛋殼是動物性固體廢棄物，可掩埋處理，但其成份主要是碳酸鈣，幾無養份。碳酸鈣在土壤中可按被動方式中和土壤的酸性，蛋殼先處理成碎屑粉末再掩埋，中和效果較顯著。土壤的酸性來自於酸雨、酸性澆灌水、或掩埋物產生酸性物質。

2.堆肥：這是常見的處理方式，有專業的廠商在做。為了在堆肥中達到較快速分解原料所需的高溫，通常堆積處理量很大，原料總量數十到數百公噸，堆積厚度1~1.5公尺，單一農場的原料量恐不夠，所以農場或家庭自行做堆肥只是象徵性。堆肥是利用自然產生或另行添加的微生物分解原料成為植物可吸收的小分子物質，處理方式採固態、厭氧，純植物性廢棄物經此方式處理後會偏酸性，但纖維素變酸較慢，也較不酸；可是糖類、澱粉變酸較快，也較酸。為了中和植物性廢棄物在堆肥中產生的酸性，並補充較多的氮、磷、鉀，會在植物性廢棄物原料中添加動物性廢棄物，因為純動物性廢棄物經固態、厭氧分解後會偏鹼性，變鹼較快，也較鹼，所以添加量不大。有一說法是堆肥原料中的C/N(碳氮比)在約20:1較佳，碳相當於植物性廢棄物，氮相當於動物性廢棄物，所以植物性廢棄物的用量比動物性廢棄物的用量大很多。但最佳碳氮比要換算成爛菜葉、水果皮、枯枝敗葉對雞糞的重量比是多少卻很難算，我在家庭業餘小規模有機農法中會用植物性廢棄物粗體積/動物性廢棄物粗體積(我用乾鴿糞)≈5:1~2:1估計。堆肥除了因為原料多，需大場地，另外還有一些問題，如在固態、厭氧的分解過程中會產生臭的微生物代謝中間產物，所以堆肥場地不能在人口稠密的都會區，需在郊外、山上，該處大規模土地的地價也較便宜。另一問題是微生物分解原料的速度還不夠快，所以堆肥需長時間才能熟成，通常需3~6個月。再一問題是堆肥產品是固體，無法施用在農作物正在成長中的菜園，否則會壓壞菜苗，需待收成後下一期栽種前的整地時才補肥。

3.小規模的家庭業餘有機農法中有一法是將植物性廢棄物(有時會添加糖蜜等物質)泡水腐化成液態肥，俗稱雜草液肥或環保酵素，可在農作物成長期中澆灌植物。此法是利用微生物在液態、厭氧的環境中分解原料，會產生臭味，處理時間也長，也可能產生酸性，所以需稀釋後再使用。因為只用植物性廢棄物原料，所以液態肥產品中的氮、磷、鉀含量不高，並且殘渣(主要成份是纖維素)通常丟棄，未加入土壤中鬆土。

4.以植物性廢棄物餵養蚯蚓，蚯蚓的排泄物即肥料，俗稱蚓糞肥。蚯蚓消化原料的速度比微生物分解快多了，而且本無厭氧產生臭味的問題，但原料中常有蚯蚓也不喜歡吃的物質，如纖維素，仍需靠微生物分解，所以在固態、厭氧的環境下稍有異味。此法需添加土壤分散植物性廢棄物原料，以免原料如堆肥般堆積產生高溫傷害蚯蚓，也避免產生惡臭。此法的產品為固體，所以施用方式如同堆肥。我的家庭業餘小規模有機農法採用此法施固體肥，但會參考堆肥的動、植物性廢棄物原料的比例，並採直接掩埋在土壤中餵蚯蚓，所以是1、2、4法的綜合運用。我的做法不會產生臭味，亦不招來無益或有害的動物，詳細做法內容在課程中說明。我也會施用液體肥，會參考3法，方式另行說明。

5.我設計一套動、植物廢棄物液態好氧分解槽，構造簡單，價格應低廉。原料可為單一或混合的，固體原料經粉碎(如用果汁機)或研磨(如用磨豆漿機)液化為「果菜汁」後，在槽中用微生物分解成液態肥，可立即以灌溉的方式施用於農田。因為是好氧分解，速度非常快，堆肥需數月處理，槽中僅需數日，所以可立即處理大量的原料，並且不產生臭味，代價是需用電帶動抽水機和打氣機。設備的規模按原料量可大可小。詳細內容另行說明。

家庭產生的液態肥料施用方法

家庭產生的液態肥料施用方法

  家庭產生的廢水，原則上若沒有清潔劑，如洗髮精、沐浴精、洗面乳、肥皂、香皂、洗碗精、洗衣精等，即可澆灌植物。若有清潔劑，則只得沖廁所。在可澆灌植物的家庭廢水中若有較多的有機物質，則可視為液體肥料，如植物性的洗米水、洗菜水、廢豆漿，動物性的尿、廢牛奶、肉類烹飪前清洗出的血水、夏季沖涼(未用清潔劑)後收集的淋浴水等。液體肥中的有機物質為大分子，植物無法直接吸收，必須先經過蚯蚓消化或微生物分解成小分子物質後，植物才可吸收。液體肥產生後最初為中性，可直接澆灌植物，但通常在家庭中產生後不會立即使用，而會先儲放一段時間，在儲放期間因為微生物的分解而產生酸鹼度的變化，並產生具臭味的代謝中間產物。液體肥即使產生後立即澆灌植物，在土壤中也會因為微生物的作用而產生酸鹼度的變化，影響土質及植物生長。因為液體肥中的有機物質的濃度不同、動植物有機物質在液態靜置厭氧環境下被微生物分解後產生的酸鹼性及強度不同，故施用時應分別留意。原則上，植物性有機物質除豆漿外，在厭氧環境下被微生物分解後產生酸性，但纖維素產生的酸性不強，糖類及澱粉產生的酸性較強。豆漿因為含較多的氮素(蛋白質、胺基酸之類的含氮成份)，性質類似動物性有機物質，在厭氧環境下被微生物分解後產生鹼性。動物性有機物質除牛奶之外，在厭氧環境下被微生物分解後產生鹼性，強度視有機物質的濃度而定。牛奶同時含蛋白質及乳糖，經厭氧醱酵後同時產生酸性與鹼性物質，但酸性物質(如乳酸)較多或較強而呈酸性，優酪乳即為此類產品。為何植物性有機物質在厭氧環境下產生酸性，動物性有機物質在厭氧環境下產生鹼性，在後面補充說明中會解釋。以下分別說明各種家庭液體肥的性質：

一、植物性液體肥

1.洗菜水：通常很稀，主要含已溶及未溶的葉肉組織成份，纖維素含量少，所以放久後酸性仍弱。

2.洗米水：澱粉含量高，放久後呈中到強酸性，不可直接澆灌植物，以免植物產生肥傷。

3.豆漿：氮素含量高，適合做為氮肥，但放久後呈弱到中鹼性，不可直接澆灌植物。

二、動物性液體肥

1.尿：含多量的氮、磷、鉀，是極佳的肥料。尿是經腎臟過濾後的產物，故不應帶病菌。若尿排出時即帶菌，應是腎臟、膀胱或尿道發炎。尿的重要成份是尿素，是高等哺乳動物代謝蛋白質、胺基酸等含氮物質後的廢棄物。尿素本身為中性，但被微生物分解後產生臭氣氨NH₃，部份氨可溶於水呈鹼性，故尿放久後呈中到強鹼性，不可直接澆灌植物。

2.牛奶：氮素含量高，適合做為氮肥，但放久後呈弱到中酸性，不可直接澆灌植物。

3.肉類血水：含氮、磷、鉀，但通常很稀，放久後呈弱到中鹼性，不可直接澆灌植物。

4.淋浴水：含氮、磷，但通常很稀，放久後鹼性仍弱。

  如此眾多不同性質的液體肥在施用時的一個原則：混合使用並加水稀釋，所以酸鹼性不同的液體肥可稍為互相中和及沖淡，加水稀釋後量大又可充分均勻澆遍各處土壤。稀釋倍數以醱酵腐熟的尿原液為例，我試過至少4倍，初試者建議用更高的比例，如8倍。

補充說明(內容牽涉生化學、微生物學、微生物醱酵培養等較深奧的學理，不瞭解無妨)：

1.纖維素及澱粉初步分解後產生的葡萄糖是由碳、氫、氧三種元素組成，不含氮、磷、鉀，所以植物不需纖維素及澱粉。其實植物用水及二氧化碳經光合作用即可自行製造葡萄糖，再進一步聚合成纖維素或澱粉，形成植物體，植物才可長大。纖維素及澱粉在土壤中主要是做為蚯蚓或微生物的食物。纖維素在土壤中蚯蚓不喜歡吃，亦難被微生物分解，可留在土壤中較長時間，具鬆土的功能。

2.喝牛奶的芭樂(蓮霧、…)其實是商業噱頭，因為植物不喝牛奶。牛奶中的重要成份乳蛋白是大分子物質，植物不吃，而是在土壤中被蚯蚓消化或被微生物分解成小分子物質，植物才可吸收。其實任何生物都可用從蛋白質分解成的胺基酸原料或更小的含氮物質合成自己所需的蛋白質，不會攝取別種生物的蛋白質後直接組成自己的體質，所以我們不會吃豬肉長豬肉。

3.我學的是微生物醱酵培養，在我做微生物醱酵培養實驗的過程中，經常發現當培養原料中含易消化的糖類(如葡萄糖)時，此糖類會很快地被微生物消化後產生酸性物質，使得培養液呈酸性，pH值急遽下降，特別的是培養液中的溶解氧氣(Dissolved oxygen, DO)會降到0。我的解釋為微生物原本皆為野生的，在自然環境中憑競爭求生存，當環境中有易消化的糖類，各種生物都會搶食，如何能搶到最多？本來代謝糖類及其他養份皆需消耗氧氣，並且是一段複雜漫長的分解過程，而且氧氣在水中的溶解度僅微量，若皆按照此過程代謝糖類，一定搶不到多量的糖，所以微生物會在因為代謝糖類而耗盡培養液中微量的溶解氧氣後，進入「厭氧(指缺氧、無氧)醱酵」，繼續吸收糖類，但不會產生最終的好氧(指有氧)代謝產物，而是代謝糖類到中途即停頓，產生代謝中間產物。此代謝中間產物通常為有機酸，在微生物細胞內累積過多會傷害細胞，所以要分泌到細胞外，使得培養液呈酸性。微生物大多無法攝取有機酸，所以可攝取有機酸的少數種微生物可好整以暇地享用有機酸。植物的主要成份是纖維素及澱粉，皆為葡萄糖的聚合物，經初步分解後會產生葡萄糖，但纖維素難分解，澱粉易分解。葡萄糖在厭氧醱酵後產生有機酸，所以如前述植物性有機物質在厭氧環境下產生酸性。動物性有機物質的特點是含多量氮素，在好氧代謝後產生氮氧化物，但在厭氧醱酵後產生的代謝中間產物為氨NH₃，部份溶於水後呈鹼性，故如前述動物性有機物質在厭氧環境下產生鹼性。

農牧業動植物廢棄物液態好氧分解槽

農牧業動植物廢棄物液態好氧分解槽

原理：

●當養份同樣充足時，微生物(分解菌)在液態環境中比在固態環境中更容易生長，更快速大量繁殖。

●微生物分解有機物質需氧氣，當氧氣充足，分解速度快，並可達到完全分解，產生無臭味的小分子氧化物；若氧氣不足，分解速度慢，並分解到中途即停頓，產生有臭味的代謝中間產物，如：氨NH₃、硫化氫H₂S…等。

用途：

將農牧業動植物廢棄物液化後，藉多種天然產生或另行添加的微生物在液態好氧的環境下快速分解成液態肥料，以灌溉的方式隨時施用於農田。本方法可取代堆肥，小型的本設備可取代廚餘分解桶。

特點：

●可設置在各種地點，如：農場、畜牧養殖場、果菜市場…等，立即快速處理當地產生的廢棄物。

●操作簡易，一般人無需專業知識皆可操作。

●分解速度較固態厭氧的堆肥方式快速許多，可迅速處理大量廢棄物。

●不排放惡臭。非高溫高壓操作，無安全顧慮。

●動植物廢棄物不論種類，可混合處理，亦可單獨處理(但動物廢棄物單獨處理時可能需足夠稀釋)。原料除動植物廢棄物及水以外，無其他添加物。

主要設備：

分解槽為一高瘦形圓柱狀桶槽，底部為錐形，形狀類似飼料或砂石儲存桶；槽體視需處理的原料量而可大可小，最小型者為家庭用，容量數公升到數十公升，最大型者容量數公噸到數十公噸，可放在拖板車或貨櫃車平台上運送，若最大型桶槽容量仍不足，可設置多套設備分別進料處理；桶槽材質可為白鐵或塑膠；在寒冷地區桶槽外可加覆隔熱棉或內裝加熱水管。液體原料僅裝到桶槽約一半的高度。分解槽配備打氣機及抽水機，以便灌入空氣提供氧氣及帶動液體原料循環流動。打氣機輸出量不大，小馬力者可用。空氣經曝氣環在液體中形成氣泡上升通過液體，到達液面上的空間，經排氣口排放到槽體外。抽水機輸出量不大，小馬力者可用；自槽底抽出液體，送至槽上端，液體經灑液環均勻灑佈在多孔塑膠網盤上，再透過網盤上許多小孔形成液滴，落回液體原料中。液體藉抽水機帶動循環流動的目的有二：一、液體藉循環流動達到混合均勻的效果，可免除大型設備需耗電的大馬力攪拌機；二、液體形成的液滴體積小，表面積大，在通過液面上的空間落回液體原料的過程中，與在液面上的空間中上升的空氣充分接觸，儘量回收即將逸失的空氣中的氧氣，所以打氣機供應的氧氣可儘量充分利用。為避免桶槽中有液體不易流動難以抽出的死角，桶槽的底部設計成錐形。抽水機亦可做為進料用。

附屬設備：

粉碎機(類似果汁機)或研磨機，將原料預先絞碎或磨碎後，經過濾網固液分離除去渣滓，液體(類似果菜汁或豆漿)抽入分解槽中處理。粉碎機或研磨機採連續進料出料操作，故原料量大時，機體不必大。液體的加水量以達到能任意流動的最少量即可。

操作方法：

1.原料經前處理液化後抽入分解槽中至約一半的高度。

2.啟動打氣機及抽水機即開始進行分解。所需的微生物可自然產生或另行添加。微生物開始繁殖並進行分解時溫度會上升。

3.分解快完成時溫度下降，待溫度下降至與外界一致時表示分解完成，即可卸料，最後可留一小部份分解液做為下一批次操作的種菌。分解所需時間視原料、環境、菌種的性質條件而不同。