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一滴水用三次 缺水也不怕

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一滴水用三次 缺水也不怕

圖片來源:王建棟

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一滴水用三次 缺水也不怕

天下雜誌621期

四月二十二日是世界地球日,然而全球正面臨水資源短缺風險。解決當務之急,台灣企業正積極發展再生水與節水技術,不但符合循環經濟概念,更將帶來龐大商機。

走進桃園蘆竹的水資源回收中心,冒著深棕色泡沫的水,散發著淡淡臭味。但經過多道過濾處理程序之後,原本偏黃的水變得無味透明,可用在沖廁所、植物澆灌,或是工業冷卻水等用途。

這樣的廢水回收再利用,在世界、在台灣,正成為常態。

世界經濟論壇(WEF)最新發布的《全球風險報告》,將水資源危機列為未來十年頭號風險。氣候變遷帶來的降雨異常造成全球性衝擊,而對河流短急的台灣來說,挑戰又更嚴峻。根據氣象局統計,台灣去年十二月至今年二月的累積雨量為六十年來第二低,曾文水庫儲水量已低於三成,缺水是迫切危機。

因此,生活污水要再生。工研院材料與化工研究所研究員余嘉誠說,工研院自主研發出的奈濾膜(NF)技術,過濾掉二價以上的鈣鎂離子、碳酸根離子,把硬水變成軟水,讓原本髒臭的洗衣、洗碗等生活污水,變成清澈中水(再生水)。

目前工研院在蘆竹的模廠,每天可產出一百噸再生水,未來希望把技術拓展到更多污水處理廠。

工業用水則不斷回收再用。台積電是貫徹省水再用的常勝軍,透過減少用水和使用再生水,台積電每天的回收水量是自來水用量的二.五倍,造就每滴水重複使用三.五次,廢水回收利用率高達八七.四%,去年的回收水總量,相當於三座寶二水庫的蓄水量。

「去年底我發現台北下雨日數變少,幾乎每天都可跑步,」愛運動的水利署長賴建信引述氣象資料說,氣候變遷改變了台灣上空氣壓,年初幾波鋒面都剛好擦過石門水庫集水區,雨沒下在需要的地方。降雨天數減少,讓乾旱期的二至五月供水情況更為嚴峻。

兩年前大旱,竹科水價飆 40倍

賴建信表示,每年冬天要進入旱期前,水利署都會成立緊急水情應變小組,估算未來半年用水情境,根據不同的降雨狀況預估,擬訂各種應變計劃,石門水庫就有八套不同劇本。

兩年前的大旱讓人記憶猶新。二○一五年二月,全台已有八個縣市進入二階限水,在竹科甚至有人願意出每度水五百元的天價,水價飆漲四十倍,全因廠商需水孔急。

避免缺水惡夢再現,水不能浪費,用愈多將愈貴。台灣「節水三法」已全數到位,包括今年底前上路的「自來水法」修正案,規定馬桶、洗衣機等十一項產品必須要有省水標章才准販售,年節約水量達六三○萬噸,以及「水利法」修正案,將對用水大戶開徵耗水費。

再生水則成大商機,根據一五年公布的「再生水資源發展條例」,將工業或生活廢水經過處理後回收再利用,目標是到了三一年時,再生水產量可以達到一三二CMD(公噸/日),是目前的二.五倍,以補足新增工業用水需求。

台積電 一滴水用 3.5次

賴建信說,全球再生水產業預估每年產值達千億美元,在中東與非洲地區每年更有高達一○%成長率。「好比幫企業多創造一支水龍頭,」賴建信強調,不僅是需用水企業可使用再生水,發展水技術更有行銷全球的潛能。

節水已成企業必修課。台積電就累積了十數年經驗,將工廠用水透過回收處理系統循環再利用,一滴水平均使用三.五次。

台積電廠務處資深處長莊子壽說,針對製程產生的三十六種廢水,台積電逐年開發出二十種廢水回收處理系統。「最新目標是從混雜廢水中將污染物取出,同時達到回收水與資源活化,達成『從搖籃到搖籃』的循環經濟,」他說。

莊子壽表示,台積電去年花在節水與廢水回收的預算就高達五十七億元,未來南科擴廠也承諾將使用再生水。然而,台積在南科園區測試工業放流再生水處理,操作成本每噸高達三十五元以上,若無更多配套減免措施,恐怕難有誘因吸引更多廠商投入使用再生水。

中鋼未雨綢繆,積極節水

除了高科技產業,傳產龍頭中鋼也積極節水。

中鋼○九年開始在高雄小港廠投資五.六億元,建立全球鋼廠規模最大的工業廢水純化場,將製程與冷卻產生的廢水,以超過濾、逆滲透與離子交換樹脂,回收處理成逆滲透水與除礦水,每日循環水量高達七五○萬噸,整體循環用水回收率達九八.三%。

中鋼公用設施處處長張家騏指出,純化場每天可產出一萬三五○○噸純化水,佔每日用水的十分之一。除了廠內用水循環,中鋼未來也將使用更多都市污水再生水。去年八月簽約的高雄鳳山溪都市污水處理廠,明年起,每日可供應二.五萬噸再生水,其中二.四萬噸都會到臨海工業區的中鋼與中鋼鋁業作為製程用水。

引入再生水,自來水用量大幅減少。至一八年底,中鋼每噸粗鋼耗用新水用量將從現行的四.八噸降為四.二噸;一九年後更將降為三.四噸;至二一年,中鋼製程用水會有超過一半來自再生水。

「鋼鐵業產製過程相當依賴水,在氣候變遷的大環境下,為降低單一水源的風險,找到多元水資源是必走的路,」張家騏說。

工業節水與廢水處理商機龐大,台灣又有豐富經驗,吸引各國來台取經。

工研院材料與化工研究所水科技組組長梁德明,鑽研水處理技術近三十年,講到工研院的水技術如數家珍。他指出,目前最普遍的技術就是RO逆滲透,但這已經是發展成熟的紅海。「台灣的機會在其他更節省能源、更環保的水再生技術,」他說。

工研院在蘆竹污水廠的奈濾膜模廠,每天可把一百噸的生活污水處理成可澆灌、沖廁所的再生水。

工研院技術 讓新加坡找上門

從最早的生物處理、薄膜處理、電透析水再生,到自行開發創新的濾膜,工研院的廢水處理回收技術不斷精進,運用自行開發的膜材與工序,讓再生水的成本比起用國外進口的RO器材省下至少三成。

例如使用特殊材料聚合加工的奈米纖維濾膜,搭配複合層電荷,因此只需低電壓操作進行水處理過濾,還能客製化調整濾膜材料,可有效分別去除水中鈉、鈣、鎂等離子達九九%以上,節省廢水處理成本三至五成,已技術移轉給新長豐公司。

工研院甚至吸引了新加坡的目光。梁德明說,幾年前因應新加坡政府要加嚴工業區的排水標準,公共事務局官員派人來工研院參訪。「新加坡工業區大多以半導體與石化業為主,同時有這兩大產業,又有廢水處理實績的國家也沒幾個,他們很自然想到台灣,」他說。

二○一四年,半導體大廠美光科技的新加坡工廠要處理含氫氟酸廢水,全世界只有兩個團隊有能力投標:一個是全球水處理龍頭、荷蘭的DHV工程顧問集團,另一個就是工研院梁德明的團隊。

後來由工研院、台灣水之源企業與新加坡森特瑞公司合組的團隊得標。

水之源企業董事長周珊珊曾在工研院服務二十多年,她接受《天下》訪問表示,台灣團隊得標主因是台灣處理半導體業含氟廢水已有二十年經驗,技術純熟,已找出最理想的操作條件。

「傳統的沈澱法會產生大量污泥,但水之源的流體化床結晶技術比較成熟,可以減少污泥五至七成,」她說。而處理後的氟化鈣結晶還能再利用,變成煉鋼的助鎔劑,符合循環經濟原則。

同樣結合水再生與循環經濟的技術,位於桃園中壢。

走進中原大學薄膜技術研發中心副主任莊清榮教授的實驗室,可看到機器正在處理污濁的原水,排出來的是清澈純水。機器上還連接著熱水管線,由樓頂的太陽能板加熱。

中原大學薄膜中心莊清榮教授展示台灣廠商自製的鐵氟龍薄膜,用來做薄膜蒸餾取得再生水技術。

蒸餾過濾:廢熱×薄膜技術

莊清榮解釋,蒸餾過濾的再生水技術,有點類似Gore-Tex吸濕排汗原理,特製的鐵氟龍薄膜讓水分子通過,但雜質無法通過,再把蒸餾過的純水蒐集起來,完成水再生。

去年他的團隊就得標水利署為期一年的研究計劃,結合再生能源與再生水技術,在台北市迪化污水廠,設立每日可處理○.二公噸的試驗模廠,以太陽能板加熱原水進行蒸餾過濾。

莊清榮說,一般使用RO逆滲透很耗電,因為要加壓至五十大氣壓以上,平均要用二至三度電才能產出一度再生水,而且RO膜被全球幾家大廠壟斷,價格昂貴。但使用蒸餾過濾所需的電比RO少很多,台灣廠商又能自製薄膜,整體操作成本可以降低三成,他期待這技術未來可用在更多生活污水處理廠。

他強調,蒸餾過濾適合用在原本製程就會產出廢熱的工廠,例如焚化爐、化工廠、煉鋼廠等等。在產出再生水同時,又不多耗損能源,事半功倍,符合循環經濟概念。

莊清榮認為蒸餾過濾是台灣很有發展機會的再生水技術。他指著一根美國製造的蒸餾過濾用管,「這一小支就要七萬多元,」他說,已經有不少台灣企業要跟中原大學技術合作,生產台灣自主研發的濾材。

任何人的生活與產業都無法離開水。台灣用水量有超過七成屬農業用水,生活用水不到兩成,工業用水只佔九%。製造業打頭陣節水與開發再生水的努力,成果就能如此亮眼,其他部門若也能見賢思齊,台灣將不用再擔心缺水。

不論是節水、工業廢水處理還是生活污水再生,台灣企業積極發展再生水與節水技術,不僅節省資源愛地球,還有商機可外銷全世界,將成未來產業亮點。

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