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1 投稿類別 : 工程技術類篇名 : 作者 : 劉珈寧私立華盛頓高中高三 8 班指導老師 : 賴昶安老師

2 壹前言一研究動機春雷不響水只能撐到 5 月今年颱風少學者 : 明年一定缺水限水 4 月擴及板新桃苗中彰彰雲地層下陷加劇高鐵局急監測等新聞, 均顯示台灣為全球第 18 大缺水國, 比中東國家還缺水之現象而報載每日 350 萬噸污水入海因應抗旱高市污水廠供回收水又要限水了? 應積極推動中水利用 120 年水再生目標每日 120 萬噸等, 則顯示污水如能妥善處理後回收再利用, 將可使其變黃金二研究大綱及方法本文將分別針對水再生利用之概念必要性用途潛勢可行性等資料, 進行彙整及探討, 最後則提出相關結論及建議貳正文一水再生利用之概念水再生利用是指將使用過的水, 有計畫地加以引導儲存或處理後, 再度使用的作法均稱之, 惟通常僅限於非飲用水與台灣同屬海島型國家的日本, 將供飲用的自來水稱為上水, 將使用過的污廢水稱為下水, 而將使用過再利用的水稱為中水, 國內有學者將中水定義為生活污水經處理後達到一定的水質標準, 可在一定範圍內重復使用, 這些經處理設施凈化處理後的水 ( 杜政榮等,2005, 註 1) 中水水質介於自來水( 上水 ) 與污水 ( 下水 ) 之間, 可使用於非飲用及不與身體接觸用水, 惟在某些地區, 水再生已被實際運用到飲用水的階段, 如新加坡等供水系統如包括自來水 ( 上水 ) 與中水來源者, 稱為中水道二元供水系統透過中水道二元供水系統處理過的再生水, 可作為廁所沖洗農牧灌溉道路清潔及抑制揚塵汽車沖洗景觀水池親水設施及冷卻設備補充等用途經濟部水利署亦指出再生水利用供水系統的設置較適用對象為集合式住宅學校等 ( 節約用水資訊網, 註 2) ( 一 ) 集合式住宅 1. 設有污水下水道區域 : 僅收集生活雜排水至再生處理設施處理後, 作為再生水使用 ; 再生水經再生水高架槽送到使用端, 使用後則排入公共污水下水道, 如 1

3 圖一所示示圖一設有污水下下水道區域域的集合式住宅再生水水回收系統統 ( 註 3) 2. 無污水下下水道區域 : 污水經污污水處理設設備處理後, 作為再生生水使用 : 再生水經再生水高高架槽送到到使用端 ; 使用過後之生活雜排水, 則送至污污水處理設設備再處理之, 如此循環再再利用, 如圖圖二所示圖二無污水下下水道區域的集合式住住宅再生水回收系統 ( 註 3) ( 二 ) 學校學校再生水回收收系統應該該據當地是否否設置污水水下水道決定定對於設設有公共污水下水水道區域的學學校, 只需需收集較乾淨淨之雜排水, 經處理後後作為再生生水 ; 其餘部份則可直接排入入公共污水水下水道, 如圖三所示示 2

4 圖三設有污污水下水道區域的學校校再生水回收系統 ( 註 3) 二污水水再生利用用之必要性台灣水環環境條件不佳, 年平均均雨量是世界界的 2.5 倍, 但人口稠稠密, 每人人每年所分配配降雨量, 尚不及世界界平均值的的六分之一, 屬於嚴重重缺水之國國家, 被列為為第 18 位缺缺水國, 可用用水源實屬屬缺乏依台台灣地區水資資源開發綱綱領計畫, 民國 110 年以後, 台灣灣地區總用用水量不超過 200 億噸 ( 經濟部水水利署, 註 4), 如圖四四所示, 其中以河川取取水為最大大宗, 每年達 110 億噸 ( 佔 55%); 其次則為水水庫調節之 50 億噸 ( 佔 25%); 最少少則為地下下水源之 40 億噸 ( 佔 20%) 多元化化水源發展 ( 如圖五 ) 已成為我國未未來水資源源經營管理之之既定政策策與重點課題 ( 謝明昌, 註 5), 然近年來, 因氣候變遷遷溫室效效應環保意意識抬頭及及民意高漲等等因素影響, 使得水資資源取得困難難包括現在在蓋水庫或或興建水利設設施已不太太容易, 如美美濃水庫之之緩建 ; 使用用地下水則則會造成地層層下陷, 如高速鐵路在在彰化和雲雲林沿線持續續之地層下下陷 ; 海水淡淡化雖是一一種對策, 但耗用能量量及成本過高高, 通常使使用於離島或或地面水源源極度缺乏地地區水再再生利用之主主要水源為為生活污水及及工業廢水, 具水量穩穩定優點, 尤其旱季期期時, 水庫庫及河川水源源不足, 再生水仍可維維持穩定供供應, 在美國國日本新加坡皆已已將其納入入重要供水來來源再者, 經濟部考量強強化在環境境保育及提升升水資源利利用效率原則則下, 目前前已成立水再再生利用推推動小組, 並以民國 120 年再生生水供應量量達每日 1200 萬噸為目標 ( 經濟部, 註 6), 其主要再生生水水源為為來自國內污污水下水道道系統都市市污水處理理廠之放流水水相較於工工業廢水或河河川流水, 具水量穩定定水質單單純等優點, 若能善用用回收水再利利用技術, 進一步淨化化污水處理廠廠放流水, 作為區域水水源, 將可達達到供水多多元化提高高水資源經經濟效益等優優點 3

5 單位 : 億噸圖四民國 110 年後台灣地區區總需水量量及水資源利用示意圖圖 ( 註 4) 圖五多元化化水源發展示意圖 ( 註 5) 三污水水再生利用用之用途國內專家家學者對於生生活污水再再生利用方面, 已有相相當多之研究究, 如下下水再處理後後可提供為為都市雜用 ( 歐陽嶠暉,1991, 註 7) 處理理水回收再利利用, 可分分為農業灌溉溉水工業用用水都市雜雜用水休閒娛樂用水水及其它地下水涵養用用水等 ( 陳永永輝等, 1997, 註 8) 回收再利利用可用於於污水廠操作作用水廠區雜用水及及工業用水水等 ( 張添晉等,2000, 註 9) 等由上述文文獻知, 生活活污水處理理後之再生利利用, 除可可作為廠區利利用外, 廠外使用則分分成生活次次級利用工工業利用農業利用及及環境保育育利用等四大大類型 ( 一 ) 生活次級利利用生活次級利用包包括沖廁景觀澆灌灌灑水抑抑制揚塵洗洗車街道道或地板清洗等日常生活用用水量中, 僅廁所沖洗洗就佔 35% %, 如能將其其改用為再再生水, 4

6 其省水效益將極為可觀生活次級利用案例主要集中於新市鎮及機關學校等 1. 淡海新市鎮及高雄新市鎮等市鎮開發計畫, 均規劃設置中水道系統, 其預定再利用於廁所用水消防用水綠帶樹木用水公園綠地用水人工湖噴水池等淡海新市鎮每天計畫再利用水量達 65,000 噸, 高雄新市鎮每天計畫再利用水量約 20,000~33,500 噸 2. 雲林科技大學於 86 年設置國內第一套校區中水道二元供水系統, 將再生水供校園景觀灑水人工湖補充水消防用水污水處理廠操作用水及宿舍沖洗馬桶用水等該校回收水使用量佔總用水量之 25~35%, 每年可節省自來水水量約 25,000~30,000 噸 3. 行政院環保署曾於年輔導執行生活污水處理回收使用場所多處, 其基本資料如表一表一行政院環保署輔導執行生活污水處理回收使用場所之基本資料 ( 註 10) 場所名稱再生用途再生水量中水中水 ( 噸 / 日 ) 回收率使用率東華大學綠地澆灌沖廁景觀湖泊 % 41.70% 金門技術學院綠地澆灌沖廁景觀湖泊其他 ( 生活 ) 用水 % 44.60% 暨南國際大學綠地澆灌沖廁景觀湖泊 % 50% 高雄第一科技大學綠地澆灌 % 49.60% 澎湖監獄綠地澆灌沖廁景觀湖泊社區取水 % 79.20% 屏東科技大學綠地澆灌沖廁景觀湖泊欄舍清洗 % 33.33% 海洋大學綠地澆灌沖廁 % 31.60% 桃園榮民之家綠地澆灌沖廁清洗 % 47.70% 澎湖科技大學綠地澆灌沖廁 % 61.80% 註 : 中水回收率 : 中水使用量 / 污水處理量之比例中水使用率 : 中水使用量 / 全區用水量比例 ( 二 ) 工業利用工業用水依其用途可概分為製程用水鍋爐用水及冷卻用水放流水回收再利用於工業用途中, 以冷卻用水最普遍, 可節省大量之工業用水量國內工業利用案例目前均止於計畫階段, 如高雄市政府預定與中鋼公司合作, 回收鳳山溪污水處理廠放流水為高爐用水 5

7 ( 三 ) 農業利用下水處理水量穩定, 經處理後若轉移為灌溉用水, 而原農業灌溉用水轉移為生活或工業用水, 將可充分發揮水資源利用 ( 邱仁杰等,2004, 註 11) 污水再生利用於農業利用上, 國外已有相當多之成功實例, 如以色列農業賴以維生之滴灌系統國內目前則有金門地區因種植小麥與高粱, 大量抽取地下水灌溉, 導致地下水位每年下降 20 公分, 故計畫回收污水處理廠放流水, 灌溉農田, 兼可補注地下水源 ( 四 ) 環境保育利用環境保育利用包括地下水補注河川生態保育及間接飲用等用途 1. 地下水補注 : 因過量抽取地下水, 而導致地層下陷海水入滲或地下水源不足之區域, 可以人工方式填補地下水層國內近年盛行之人工濕地, 除可淨化水質外, 亦可達補注地下水目的 2. 河川生態保育 : 通常以增加河川流量為目標如環保署 97 年起積極推動之河川及海洋水質維護改善計畫, 即是將污水處理廠放流水回送至鄰近河川, 包括高雄市曹公圳屏東縣萬年溪新北市中港大排新北市大漢溪桃園縣老街溪等 3. 間接飲用 : 目前新加坡已有將再生水注入水庫, 並與原水混合後處理成為飲用水案例惟台灣污水處理廠欲達成此項要求, 需耗費巨資, 且恐民眾接受度不高, 故多採海水淡化為飲用水源四污水再生利用之潛勢依據內政部營建署統計 ( 註 12), 截至 101 年 8 月止, 國內已完成 46 座污水處理廠, 每天可處理水量約 362 萬噸, 實際處理水量約 309 萬噸 ( 相當於 2.2 座石岡壩水庫的有效蓄水量 ) 然由於缺少良好之水再生利用對策, 前述污水處理廠放流水目前最後均流入海裡, 珍貴的淡水被視同廢棄物丟棄, 令人扼腕以國內最大的新北市八里污水處理廠 ( 每天可處理約 150 萬噸污水 ) 及高雄市中區污水處理廠 ( 每天可處理約 80 萬噸污水 ) 為例, 若能妥善處理及回收使用, 將可其視為都市水庫, 並依需要調度為灌溉用水或工業次級用水, 創造生活污水循環使用的永續價值五污水再生利用之可行性 6

8 ( 一 ) 政府大力推動目前經濟部已成立水再生利用推動小組 ( 註 6), 由經濟部次長召集, 小組成員由行政院環保署國科會內政部營建署台灣自來水公司經濟部工業局加工出口區管理局國營會水利署等跨部會單位代表及相關專家學者組成再者, 近年來營建署於各縣市積極推動污水下水道建設, 將可使再生水水源不虞匱乏, 且可減少污水排放量提升放流水水質, 有助於河川水質保育 ( 二 ) 技術可行生活污水經處理後, 已可作為非接觸性再生水, 供洗滌廁所冷卻澆花街道清洗等使用近年因回收技術之進步, 使得再生水水質提升且處理成本降低, 對推廣水再生利用有相當大助益如新加坡將處理後的水稱為新生水 (NewWater), 可喝可用, 甚至做為瓶裝水, 外銷至中東及非洲另外瑞典首都斯德哥爾摩, 將 99% 污水均予再利用, 甚至提煉出生質沼氣磷電熱能等可販售資源, 造就新一波的綠能產業 ( 三 ) 經濟可行污水再生利用, 在水資源應用具有重要地位, 並且帶來經濟價值 1. 提供新水源 : 回收水可就近利用, 減少長距離送水成本 2. 减少自來水用量 : 降低淨水廠投資費用 3. 减少污水排放量 : 降低河川治理費用 4. 降低再生水開發成本 : 大量使用再生水時, 可節省其生產成本參結論一國內生活污水量相當可觀, 如果可以收集處理後, 再加以利用, 相信缺水狀況將遠離臺灣二污水如回收作為生活次級利用工業利用及農業利用等, 將有較多之自來水源, 限水機率降低, 也不會再發生農田限耕新聞, 效益眾多 7

9 三回收水之去向亦應重視如能將消防栓水源改用回收水, 並於其附近設置回收水取水站, 開放大眾取用, 將可普遍增加回收水量惟是否可行, 仍應再行確認四水資源利用應同時重視開源與節流台灣每人每日用水量平均達 271 公升, 比國際標準值 250 公升, 還多出 21 公升, 更是全球平均值 170 公升的 1.6 倍, 建議節約用水, 善用每一滴水肆引註資料註 1 杜政榮林高永(2005) 環境學概論國立空中大學註 2 經濟部水利署擷取日期 101 年 7 月 14 日, 取自註 3 經濟部水利署擷取日期 101 年 7 月 15 日, 取自註 4 經濟部水利署擷取日期 101 年 7 月 14 日, 取自註 5 謝明昌新生水水源發展及利用推動策略擷取日期 101 年 10 月 27 日, 取自註 6 經濟部擷取日期 101 年 10 月 20 日, 取自註 7 歐陽嶠暉(1991) 下水道功能之新趨勢載於建設科技研討會系列- 環保工程科技 - 下水道工程研討會論文集註 8 陳永輝陳吉宏張皓楊朝清(1997) 污水處理廠多目標功能之規劃案例報告( 一 ) 載於第七屆下水道研討會論文集註 9 張添晉張之樺李冠蓁(2000) 污水處理廠廠址之選擇及環境規劃載於第十屆下水道研討會論文集註 10 台灣水環境再生協會擷取日期 101 年 8 月 18 日, 取自註 11 邱仁杰張添晉歐陽嶠暉(2004) 公共污水下水道污水處理再生水之回收利用策略載於第十四屆下水道與水環境再生研討會論文集註 12 於望聖(2012) 臺灣污水下水道建設回顧與展望擷取日期 101 年 10 月 20 日, 取自 8

( ) 102 (2013) %102 (2013)1 57 (1968) (2013) (2013)

( ) 102 (2013) %102 (2013)1 57 (1968) (2013) (2013) 附錄歷年災害相關統計分析 218 91-92 (2002-2003) 102 (2013) 2248.6 41.5101%102 (2013)1 57 (1968)60 1998102 (2013) 23.923.6 0.3 6102 (2013) 57196021 541960 1 1 47 (1958) 53 (1964) 37 99 (2010) 14102 (2013) 31 25.7