永續水資源回收與推動之國際趨勢 陳筱華 財團法人環境與發展基金會副總經理 前言 在氣候變遷及環境改變加劇之情況下, 國內長期穩定供水之基本需求已逐漸受到嚴峻挑戰 目前我國社會上普遍對於氣候變遷造成缺水問題已有深刻認知, 亦體認到水之珍貴及水資源保育之重要性 ; 然而 社會及產業對於永續水資源之回收使用並不積極, 其關鍵因素除水價因素外, 另一重要原因在於對水資源回收使用之陌生, 包括使用制度與對水質認知之陌生, 無法確認其可作為適當可靠之替代水源 綜觀國際上 一滴水至少使用兩次 之口號已成為全球永續水資源回收利用之重要目標及行動, 而推動永續水資源回收利用更為對抗和協助緩和全球暖化之重要行動 因此, 現今全球許多國家均嚴肅面對因氣候變遷及環境改變所造成之缺水問題, 並積極擬定對策加以因應, 且已有良好成效 水資源回收利用之需求 聯合國在 2006 年 全球國際水域評估 (Global International Waters Assessment, GIWA) 報告指出, 因人口快速成長 工業發展 以及污染等因素, 使得可用水資源的供應受到 限制 全球目前約有 7 億人的生活面臨缺水的困 境, 到 2025 年之前, 預測將上升到 30 億 根據國內水利署研究計畫統計結果指出台灣 地區各期程需水總在未實施擴大節水措施之情 況下, 估計未來 20 年之需水量將持續上升, 至 120 年時需水量將達每年 228.65 億立方公尺, 如 圖 1 所示 若實施擴大節水措施情況下, 至 2031 年時需 水量亦將近 216.28 億立方公尺, 如圖 2 所示, 在 需水量居高不下, 而供水量無法提升之情況下, 未來發生缺水之情況已無法避免 34 永續產業發展季刊 NO.57
續論壇特別企劃人物專訪水資源永續發展專輯 需水量 ( 億立方公尺 / 年 ) 2011 2016 2121 2026 2031 圖 1 未實施擴大節水措施之台灣地區各期程需水總量 需水量 ( 億立方公尺 / 年 ) 2011 2016 2121 2026 2031 圖 2 實施擴大節水措施之台灣地區各期程需水總量 永續視野Sustainable Industrial Development Quarterly 35 根據水利署之分析, 台灣高缺水潛勢之地區包括基隆 桃園 苗栗 彰化 雲林 高雄等六縣市 2009 年時中南部更一度面臨缺水危機, 尤其桃園及南部地區皆有工業區, 用水需求量大, 若遇缺水問題則更將影響經濟發展, 根據水利署 2008 年之研究指出, 未來 5 至 10 年內台灣地區有 16 縣市將發生水資源短缺的情形 目前我國水資 源供給主要來自河川引水 水庫調節及地下水, 其中河川引水需視各年之水文狀況, 而水庫因調節蓄水能力不足, 且水庫興建除了工程費用龐大及費時外, 亦常遭保育團體質疑及抗議, 但超抽地下水又會導致地層下陷等國土問題 因此, 在各種天然條件限制及環境保育政策考量下, 政府單位亦積極尋求新興水源發展之可行性 Sustainable Industrial Development Quarterly 永35
新興水源包含生活污水 事業廢水 貯留雨水及海水之多元化水源 經政府機關多年來之推動, 並考慮產業特性和產水成本, 國內已選定開發永續水資源為 : 以生活污水和事業廢水作為水源之 再生水 其他如海水淡化, 因台灣西部海域之水質污染較為嚴重, 其使用者主要為外島缺水地區之民生用水補充 而貯留雨水則因水源量較不穩定, 對於須長期穩定供水之產業生產而言, 推動有其一定之困難 由 2010 年環境白皮書統計資訊, 目前我國運轉中都市污水處理廠共 61 座, 另由工業區廢水調查結果顯示, 全國營運中之工業區共計 89 個, 設有聯合廢水處理廠者共計 56 個 圖 3 為國內現有都市污水廠放流水量分析情形 由圖 3 可知, 現今都市污水廠放流水量約 8.21 億噸 / 年 (225 萬 CMD), 但可較易進行回收的二 三級放流水為 2.91 億噸 / 年 (80 萬 CMD), 於 2021 年可達 5.6 億噸 / 年 (153 萬 CMD) 另, 國內現今工業廢水放流水量約 2.14 億噸 / 年 (59 萬 CMD), 預估到 2021 年可達 2.8 億噸 / 年 (77 萬 CMD) 若將上述放流水以 RO 薄膜再生, 而再生水量以放流水量之 50% 估算 ( 國外先進水再生技術已可達 80%), 則國內現行可提供之再生水量至少為 143 萬 CMD,2021 年可達 189 萬 CMD 以上 2008 2016 2021 圖 3 國內都市污水廠放流水量和可再生水量潛勢 36 永續產業發展季刊 NO.57
續論壇特別企劃人物專訪水資源永續發展專輯 國際水資源回收利用之發展 一 再生水使用量及水價分析 圖 4 為全球污水經處理後再生利用量前十名 國家之統計資料 由圖 4 可知, 現行污水再生 再利用量已超過 100 萬 CMD 的國家有八個, 依 460 萬 CMD) 埃及 沙烏地阿拉伯 敘利亞 西班牙和以色列 ( 再生水量 100 萬 CMD~200 萬 CMD) 義大利和日本 圖 5 為世界各國平均水價分析, 圖 6 為世界各大城市水價變化情形 由圖 4~ 圖 6 可知, 再生水用量大的國家大都為高自來水水價國家, 且因全球水資源供應吃緊, 全球各大城市近年調漲水價 序為 : 美國 中國 墨西哥 ( 再生利用量均超過 之情形相當明顯 永續視野Sustainable Industrial Development Quarterly 37 圖 4 全球污水再生利用量前十名的國家 (2008 年 ) Sustainable Industrial Development Quarterly 永37
資料來源 : 廖宗盛等, 國際水價現況解析, 自來水會刊第 27 卷第 4 期,2008 年 12 月 圖 5 世界各國自來水水價 圖 6 世界各大城市自來水水價變化情形 38 永續產業發展季刊 NO.57
續論壇特別企劃人物專訪水資源永續發展專輯 二 再生水用途分析 由圖 7 之全球再生水用途和水量統計分析可知, 現行全球之污水再生利用水量大都集中於將再生水使用於農作物灌溉 根據圖 7 之統計資料可知, 再生水作為農業 ( 含森林 ) 灌溉用途約占總再生水量之 80%, 作為工業用途 ( 以冷卻用水為主 ) 為第二大水量之用途, 約占總再生水量之 10 %, 其次則為都市雜用 ( 含沖廁 ) 球場及景觀澆灌( 約占 5%) 此外, 地下水補注 ( 如美國 荷蘭 西北歐各國等 ) 作為飲用水水源和海水屏障亦為重要之水再生用途 ( 約占 1%), 至於其他用途則包括水庫飲用水原水水源補充 直接飲用 ( 如非洲納米比亞的 Windhoek 市 ) 等等 ( 約占 4%) 不同國家或地區之水再生利用形式略有不同, 其都市發展 用水特性 經濟狀況或自然條件, 均影響水再生利用之方式與用途 以新加坡與以色列為例, 兩國均是污水再生利用相當成功之國家, 但其用途卻截然不同 在新加坡, 污水 再生主要作為工業製程 冷卻用水及水庫原水補充 而在以色列, 污水再生則幾乎完全作為農業灌溉用水 另以美國與日本為例, 美國因農田灌溉區域面積廣大, 所以水再生利用作為農業灌溉為其大宗, 其次則為景觀澆灌 地下水補注和工業使用 反觀日本, 因其為高度都市化和都市人口密集國家, 都市地區缺水嚴重, 加上都市優良水環境營造為其文化之一部分, 因此位於河川下游的都市污水處理廠放流水大多再生作為環境保育清淨河川用水, 其次為建築物沖廁和景觀營造用水 為推動再生水沖廁, 日本有效規範和鼓勵建置建築二元供水設施, 以利再生水之輸送和貯存 值得一提的是, 上述再生水總使用量和再生水作為工業用途之水量並不包括工廠自行回收廠內廢污水之水量 工廠自行回收廠內廢水再生利用為各工業化國家政府推動節約用水之重要措施, 藉以提升廠內製程和整廠用水回收率, 節約水資源之使用 永續視野Sustainable Industrial Development Quarterly 39 圖 7 全球再生水用途和水量統計分析 Sustainable Industrial Development Quarterly 永39
三 我國推動水再生利用之現況 國內除工業區推動廠內用水回收外, 對於推 動再生水利用之成效有限, 迄今仍處於規劃和示 範模廠建置階段 探究其原因, 主要因長期受限 於水價過低 廢污水與自然水源管理單位意見不 一 農業用水與公共用水管理調度單位不同 法 規不全 水質疑慮等問題均無法有效解決所致 一 美國 各國推動水再生可供參考之特色及趨勢 美國各州水資源供需狀況差異極大, 聯邦政 府並無明訂水再生推動目標, 而由州政府和各地 方政府依據其水資源供需狀況, 以及供水水源之 不確定性, 自行訂定水再生目標和再生水增量計 畫 另由州政府訂定法規和規則 進行上位規劃 和研究 核發許可, 而地方機關 ( 公務機關, 但 董事會為民選 ) 負責興建和營運, 阻力極小, 推 動效率高 美國自來水和再生水供水由地方機關一元化 管理, 統籌調度供水比例 ( 再生水 / 自來水之比例 ), 依據區域用水危機, 缺水地區新興社區用水 申請時, 均被要求使用一定比例之再生水, 有效 說服再生水使用者 美國各州政府明訂污水排放減量政策, 且收 取高額廢污水排放費, 又有民眾抗爭污水廠海洋 放流管擴充設置, 此狀況均有利於水再生推動 水再生涉及水資源 環保 公共衛生等, 然 而, 州政府各權責單位 ( 水資源 環保與公衛 ) 彼 此協調後, 針對再生水使用簽署 同意備忘錄 (Memorandum of Agreement), 給予水資源單位再生水使用管理之主導權, 環保和公衛單位之監督權, 並規範個別參與之角色, 此點值得國內學習 二 日本 日本將大量再生水使用於都市河川清淨復活用途, 乃因都市之清淨河川和水道對於提升擁擠環境中之居住品質 保證環境衛生和提升房屋價值均有極為正面之影響, 對於與日本居住環境相似的台灣而言, 未來追求高品質居住環境之時, 應有其移植之必要性 對於水再生之推動, 日本雖無官方正式公告之政策目標, 然而, 日本地方政府透過各種方式提升再生水之使用量, 包括 公告缺水地區 和法規規定強制建築物興設二元供水系統 提供水價優惠 或提升建築物永續形象等, 值得國內學習 日本推動水再生完全由政府主導, 中央政府僅補貼部分興建費用, 其餘經費由地方政府自籌 而其經費由地方政府依照當地缺水情形, 收取高額之自來水水費和再生水水費支應之, 此點值得國內參考 針對再生水水質要求, 日本中央政府水資源 公共衛生單位僅訂定 管理目標值 暫訂 無不悅 或同等機能設施 等較為含糊之準則, 給予各地方政府較大之空間, 而地方政府亦展現積極作為, 值得國內參考 三 新加坡 新加坡水再生之新生水 (NEWater) 計畫由政府公共設施局 (PUB) 推動,PUB 為新加坡所有水 40 永續產業發展季刊 NO.57
續論壇特別企劃人物專訪水資源永續發展專輯 事務之主管機關, 事權統一, 大政策方針底定後, 推動 ( 包括法令修正 規劃 設計 施工 操作維護等 ) 已屬技術性問題, 整體推動時程可有效規劃, 值得國內學習 新加坡家庭用水水費約為台灣家庭用水水費的 5 倍, 工業用水水費約為台灣工業用水水費的 3 倍,NEWater 售價雖仍為台灣工業用水的 2 倍, 但經與自來水價比較,NEWater 之水價為最低, HATCH 公司大量延攬 NEWater 計畫之專家參與, 為澳洲水再生在國際上取得領先之地位, 成功推動經驗值得國內參考 海岸地區都市缺水嚴重, 都市的水價高 ( 大都超過 NT$70 元 /m 3 ), 因此都市所在之地方政府被充分授權, 除各自訂定不同之自來水水價及再生水推動之政策目標外, 並積極研訂制度法規以推廣再生水 水質最佳, 亦即 NEWater 具低價之誘因, 此為另一推動成功之關鍵 新加坡政府 1998 年起推動水再生計畫, 為了說服工業用水廠商使用再生水以及民眾接受再生水作為水庫補充水源,PUB 的 NEWater 第一階段工作即引進國內外最優技術, 於 2000 年 5 月 澳洲對於再生水可能含有新興污染物相當重視, 昆士蘭省政府已制定規則, 對於再生水可能存在之新興污染物於污水廠之進流端即進行嚴格管控, 以杜絕可能之污染源進入再生水之水源 雖然民眾對於再生水之接受度仍有疑慮, 但澳洲政府單位和民營產業對於水再生未來之發展 建造完成及運轉 10,000 立方公尺 / 日的水再生示範廠及超純水 (UPW, Ultra Pure Water) 製造廠, 長時間操作, 並向工廠和民眾推薦再生水, 終至 2003 年 1 月完成建造及運轉 Bedok 和 Kranji 兩座 WRP, 並不斷向工廠和民眾推薦再生水, 並於 2007 年將 Ulu Padan WRP (156,000 CMD) 以 DBOO 方式交由民間參與, 產水售予政府, 此做法值得學習 主管 NEWater 的 PUB 官員表示, 推動水再生利用必須由政府投資興建達到穩定供需條件後, 民間參與之條件才成熟, 方有接手的誘因 否則民間公司不會在政策及供需不明之情況下投資, 值得國內參考 四 澳洲 澳洲西走廊水回收計畫 (Western Corridor Recycled Water Project) 提供 Brisbane 地區 2 3 2, 0 0 0 C M D 之再生水, 該計畫之總顧問 極為樂觀, 水再生相關研究經費不斷增加, 並由國外大量招募人才, 澳洲政府認知研究成果為降低民眾疑慮之最佳方法, 此點值得國內參考和學習 五 以色列 1 9 5 9 年以色列制定了 水法 ( W a t e r Law), 規範對國家水資源的所有權 開採權和管理權等, 全國一切水資源歸國家所有, 任何單位和個人不得擅自開採, 並專門成立了 國家水利委員會, 對水源統一歸口管理, 除制定水政策外, 還負責調節水價 分配水源 保護土壤 防止污染及廢水回收和再利用等, 對於水再生之推動貢獻極大, 而以色列已訂定目標, 將所有生活污水回收, 補充超過 50% 之農業用水 以色列設置國家水公司 (National Water Authority 或 National Water Company, 又稱 Mekorot) 以管理及躉售各種用水, 包括再生水, 亦即 Mekorot 掌握了各種標的用水水量調節之權 永續視野Sustainable Industrial Development Quarterly 41 Sustainable Industrial Development Quarterly 永41
力, 促使再生水使用量得以穩定成長 以色列對於水資源 ( 包括上水和下水 ) 供需統籌管理 水價反應成本及政策調高以鼓勵節約使用 以及再生水供應旱作灌溉之做法, 值得國內推動水再生參考 以色列將大量之污水處理廠放流水以自然入滲方式進行水再生, 污水入滲於地下停留一定時間後, 再抽取供應農業灌溉 勵民間投資參與水再生事業, 亦由政府啟動, 亦即大型水再生計畫一開始由政府推動, 再將成功模式交由民間參與興設營運 而即使交由民間興設營運, 亦僅止於再生廠建設及營運, 並未包括輸水管線之建置與維護 總括而言, 民間投資參與水再生事業並非國外水再生推動之主要模式, 大部分國家仍採公辦公營之方式推動, 以建立制 度和民眾信心優先 全球成功推動永續水資源回收之共識 經本研究之分析, 可歸納出全球成功推動永 續水資源回收國家有共同認知和共通之推動方 式, 包括 : 1. 確認缺水問題和災難趨勢 經詳細評估, 各國確定國內水資源需求已明 顯大於水資源供應, 必須將新興水源開發列為國 家重點政策, 以預防大缺水之災難 此外, 各國 以各種方式劃定缺水區域, 且以有效之措施要求 缺水區域內使用再生水 2. 水再生經濟可行 經研究可知, 水再生為各種新興水源開發項 目中最易實踐且最經濟之項目, 且水再生可提供 穩定且大量之水源, 為水資源永續利用供水端之 最重要實踐 3. 政府主導, 建立民眾信心 政府初期大幅投資興設 ( 包括各種研究 ) 為國 際共識, 由各國推動經驗顯示, 民眾疑慮惟由政 府投入大量研究, 並主動興設大型水再生示範 廠, 方能解除, 亦即, 水再生推動大都由政府完 全主導, 方可建立民眾信心 至於有少數國家鼓 4. 事權統一並授權地方推動因水再生推動涉及水資源 農業 工業 環境保護 公共衛生等單位之權責, 政府內部必須先行協調, 使水資源管理事權統一, 方收事半功倍之效 因再生水用途多元, 其水質均由各地方政府造水單位自行管理, 並取得用戶之認同 亦即, 環保和公衛單位授權地方單位自行管理之 而水再生產水量目標與當地之缺水情形息息相關, 國外均由地方政府自訂之, 中央政府僅提供水資源供需情勢資料 5. 水量水價一元化管理水再生推動最重要之成功因素為政府先有效掌控供水量調節和水價調整之機制 不同標的供水水量由單一單位協調及調配, 可避免需求端逃避使用再生水, 而因為水價調整可反映成本, 水再生廠之建設及操作營運費用大都可由售水費支應 6. 符合永續環保要求順應民眾反對污水放流至河川和海洋, 污水處理廠放流水經再生處理後再利用, 或對放流水收取高額之污水排放費可大幅提升水再生之推動, 並大幅減少放流水對環境之污染 7. 審慎進行工業廢水回收國外少有工業區聯合廢水處理廠, 工業廢水 42 永續產業發展季刊 NO.57
續論壇特別企劃人物專訪水資源永續發展專輯 之回收均以廠內自行回收為主 水再生大都挑選 較少收納工業廢水之生活污水處理廠放流水, 以 減少再生水之風險 8. 加強研究及教育宣導 為消除民眾疑慮, 政府需加強技術研究及降 低風險措施 因水再生可大幅減少污水排放至地 面水體, 為環境友善之措施, 其環境效益各國均 已廣為宣傳且被民眾接受 永續水資源回收可參採之制度與作為 2. 研訂再生水量增長目標和各標的用途增長水量 3. 依再生水量增長目標編訂推動預算 4. 自來水水價調漲反映成本, 並加入抑制用水之政策調漲機制, 以利訂定較便宜之再生水水價 5. 研擬高廢污水排放費和污水排放減量政策, 以限制排放之方式導引水資源回收及永續利用 6. 公告 缺水地區, 區內一定面積以上建築物 新設工廠或社區必須使用一定比例之新興水源 針對全球成功推動水再生之國家於政策面 行政組織面 法治面及推動面之特色與我國可參採之作為落實執行上, 於各面向之要點彙整如下 : 一 政策面 研訂水再生利用政策目標, 作為積極推動之依據 美國 新加坡 澳洲及以色列等四個積極推動水再生之國家均訂有水再生利用之政策目 二 行政組織面 整合相關涉及水資源部會, 以有效推動水再生利用 各國經驗顯示, 水資源之規劃 管理 自來水 下水道 水再生等事務需有密切之連結與溝通方式, 方能有效推動水資源之永續利用 再生水利用上, 納入風險控管觀念與單位之溝通協調, 有助於水再生利用之推動 標, 顯見明列水再生利用政策目標為我國可參採之作為 水再生利用政策目標可由中央或地方政府或授權缺水區域之流域管理單位研訂 新加坡及以色列均標列出其國家之水再生政策目標, 而美國以州為單位, 澳洲以都市為單位訂定目標 考量台灣之供水組織 制度 缺水流域 地方特性等, 水再生利用政策目標之研訂應有協調與授權機制 水再生利用政策目標大都以污水處理廠放流水以再生水量或比例量為目標 具體推動要項包括 : 1. 確認新興水源開發為無法避免 迫切且可避災之必要措施 中央機關與地方機關之權責分工與運作機制必須明確, 以利於水再生利用之落實 美國 日本 澳洲等各國均有明確之中央機關規劃 地方機關執行 ( 興建和營運 ) 之機制, 對於水再生單位則可與下水道單位結合或自來水單位結合 再生水之供給與營運由具公務屬性之組織或單位執行, 可提昇整合管理之效益 美國加州 日本 新加坡 澳洲及日本均由具公務屬性之組織或單位執行再生水之銷售與管理 具體推動要項包括 : 1. 成立調度自來水 - 下水道放流水 - 再生水供應, 或自來水 - 再生水供應之專責單位, 統整水源 - 取水 - 輸送 - 造水 - 用戶服務各環 永續視野Sustainable Industrial Development Quarterly 43 Sustainable Industrial Development Quarterly 永43
節問題, 並執行各界面問題之長期研究 2. 建立機制協助提升地方機關辦理供水業務之執行能力 三 法治面 以政府機關為主推動水再生利用, 並無特定專法之需求 美國 日本 新加坡等國並未訂定水再生專法, 相關規範或建議內容著重於再生水水質標準或建議值 特定地方政府可依區域缺水特性, 自訂使用再生水之規定或辦法 如日本福 1. 建立使用再生水之獎勵措施, 包括 : 低再生水水價 減少污水處理費 獎勵再生水使用大戶及創意等 2. 建立地方機關補助經費爭取之競爭機制 3. 由政府建置示範性大規模水再生模廠, 建立民眾和業者之信心, 對於推動水再生起帶頭作用 4. 建置推廣示範展示中心, 推廣教材及教育推動方案 岡市為一成功推動建築物使用再生水之案例 視水再生利用為產業, 將商業行為納入時, 則以相關專法加以規範或以契約規範, 成為必要作為 如以色列及新加坡之推動作為 具體推動要項包括 : 1. 以專法成立整合水再生事務權責單位, 或以行政協調完成推動分工及授權 2. 協調建築法規修正, 授權地方機關規定及核定二元供水設施之興設 四 推動面 自來水和再生水供水一元化管理為有效推動再生水之作為 由美國及以色列之推動經驗, 一元化管理將增加水資源調度之彈性, 由地方機關或特定區域水資源管理單位負責則需視供水組織而定 建立合理水價機制, 以增加再生水使用之誘因 美國 日本 新加坡 澳洲及以色列均以較低之再生水水價誘因, 推動再生水之使用 水再生之推動由政府主導, 民間參與為協助之角色 水再生之推動涉及設施 管線及水質標準問題, 由政府主導, 建立制度及社會與產業界信心後, 納入民間參與協助, 為新加坡推動之參與模式 具體推動要項包括 : 結語 水回收再生利用不受天候影響, 水量大且穩定 水質污染負荷低, 世界各先進國家均已將其規劃為專屬新興水源, 未來亦為台灣之重要水源 國內已由經濟部水利署 經濟部工業局聯手, 盼藉由強制 獎勵 修法等措施和作為, 積極促使國內水資源之使用成為完整之循環式水資源利用系統, 逐步達成國內水資源回收永續供應及技術永續發展之目標 參考文獻 1. 陳筱華 (2007) 出國報告 - 以色列水再生參訪 ", 工業技術研究院,2007 年 11 月 15 日, 22pp. 2. 經濟部水利署 (2009), 廢污水廠放流水再利用潛勢及推動策略, 經濟部水利署,2009 3. 莊順興 陳筱華等 (2009) 我國水回收及再生利用法規評析與推動建議 ", 工業污染防治, 第 112 期,107-121 44 永續產業發展季刊 NO.57
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