零廢水之夢:低耗能、佔地小新科技 荷蘭有解  | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

零廢水之夢:低耗能、佔地小新科技 荷蘭有解 

建立於 2017/10/20
本報2017年10月21日台北訊,賴品瑀報導

水資源缺乏的台灣,污水零排放已成工廠和畜牧業等行業被期待要達成的目標;不過這個夢想目前卻仍面臨消耗大量的能源,也會產生巨量碳足跡的問題。高效的廢水回收技術到底在哪裡,世界各國的科學家都在想辦法。

荷蘭一家技術業者Blue-tec估算,全球到了2021年,廢水零排放全球將有688億美元市場,他們目前研發出正滲透(Forward Osmosis)、薄膜除氨法(Ammonia Membrane Stripping)已有實測,不但減少耗能,且模組化的設備,體積大幅也縮小,如此一來小規模的業者例如一個農場,管理者可以透過程式遠端控管,是協助處理廢水的一個新招。

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Blue-tec製程工程師Koen van Gijn。攝影:賴品瑀。

製程工程師Koen van Gijn解釋,如同台灣,荷蘭同樣面臨水資源缺乏的問題,而荷蘭的法規規定,不但取水要付費、排水也要付費。

Blue-Tec總裁Lex van Dijk補充說明,工廠或是畜牧業者可以選擇將廢水交由政府處理,也可以自行處理至放流標準,或是付錢委託市政的廢水處理廠處理,符合該城市的標準。他表示,業者若選擇要自行處理到符合放流水標準,雖然一開始會有一筆建置費用,但總花費將會遠低於持續委由政府處理,這也是他們不斷尋求新科技的推力。

目前荷蘭的法規規定,而任何廢水在排放前,總氮應低於15mg/L。市政廢水排放則限值10或15mg/L,這取決於個別污水處理廠的規模。荷蘭現有的污水處理廠約有250個,1座大約每小時能5到25立方公尺的水量,其中最大的處理量是每天25萬立方公尺。脫氨處理後,大約有80%氨可以被回收、成為肥料。

現今零廢水技術 耗能、高排碳的缺點求解  

目前國際上,污水處理相當仰賴蒸發器,但卻有耗能、一氧化二氮排放偏高、溫室氣體多過預期的問題,因此世界各國都在研發廢水處理技術,要設法改善高耗能的缺憾,Blue-tec則以正滲透與薄膜除氨兩項技術參與競爭。

不運用機械壓力,而是薄膜上的濃度梯度來驅動廢水的過濾,Blue-tec表示,正滲透處理可以運用在原料的再利用與回收,如城市廢水、工業廢水、廚餘堆肥,而難處理的廢水如垃圾填埋場滲濾液、製程水、工業廢水等的濃縮,甚至食品飲料工業中的產品也可以用這個技術濃縮。

目前只有在提取再生的階段還會有能源消耗,還需要設法優化。但大致上來說,正滲透比目前主流的熱力蒸發器便宜20%,使用的能源更少60%以上。

而過去除氮的方式以生物技術、氧化反應為主,廢水中的氮常以合氮有機物、氨、硝酸鹽及亞硝酸鹽等形式存在。生物處理把大多數有機氮轉化為氨,然後可進一步轉化為硝酸鹽。但有需要大量空間與時間過久的問題。

而運用薄膜技術,卻可以有每小時1立方公尺的氨產出,尤其在溫室氣體排放上,生物除氮要去除1公斤的氮將製造4.0公斤的二氧化碳,但薄膜技術製造的二氧化碳是1.1公斤。此外,所需空間大幅減少、不需隨時維持pH、溫度等,也都在管理上較為便利。

Koen van Gijn表示,目前他們的先驗計畫已經做到小規模也能適用,以畜牧廢水來說,一組設備所需體積大約就一台卡車以內,而且管理者可以遠端監控,也並不需要另外安排人員在現場全程處理,且每天可達24立方公尺的廢水。因此在實測上,已有小規模的農場主人順利使用,處理過的水不但符合排入河川的標準,更其實已經是蒸餾水般的乾淨。而回收的氨與磷,則可轉賣化工廠再利用做為肥料等用途,Koen van Gijn表示,雖然數量還不多,不過至少不是需要政府去補助才能去化。

台灣廢水法規加嚴中 傾向集中、大規模管理

反觀台灣,近年政府展開豬糞尿回收,要做為沼氣發電、肥份等再利用,廢水則在處理至符合放流水標準後,作為澆灌使用。不過由於目前台灣的養豬業者有9成以上屬於2000頭以下的小規模,恐怕無力負擔處理設備,目前環保署採取的作法是鼓勵大型業者出面收受鄰近的小型業者所產生的豬糞尿,如果大型業者承諾處理小型業者的豬糞尿,大型業者設置厭氧發酵及沼氣發電等設備,就可獲得補助。這個政策今年四月才上路,未來實際上是否行得通,還有待觀察。

在工業廢水的部分,台灣也正在逐步加嚴放流水標準,環保署水保處處長葉俊宏曾表示,由於標準不斷提高,也迫使原本分散各地的業者,開始陸續進駐工業區,例如彰濱工業區就是在祭出加嚴管制後,電鍍專區就飽和,但過去尚未下重手前,業者往往因為成本考量,以各種理由推託,不願遷進工業區,當然也少有主動改善污染者。

但目前在氨氮廢水的管制上,由於中小型的金屬表面、電鍍、印刷電路板製造工廠,甚至較老舊的工業區,由於沒有空間裝新設備了、或是經費上負擔不起,因此環保署稍有妥協,給出分階段加嚴的寬限。但在實際狀況下,這些工廠過去的設備與管線配置設計,要調整恐怕也不容易,若非順利找到工業區進駐,否則期限到了也只有退場一途。

對於台灣的狀況,Koen van Gijn初步提出建議與看法,認為若要集中處理廢水,首先會面臨的就是可能要投資收集的管線等基礎設備,或是運送的成本,再者,若是將不同工廠不同製程的廢水混合後再處理,恐怕比起單一製程的廢水,處理起來成本也將提高,都是選擇集中處理後,可能面對的困境。而目前佔地小、低能耗的新技術已陸續面市,也許是台灣可以再思考的。

作者

賴品瑀

新店溪下游人,曾在成大中文與南藝紀錄所練功打怪撿裝備,留下《我們迷獅子》、《我是阿布》兩部紀錄片作品。現為人類觀察員,並每日鍛鍊肌肉與腦內啡,同時為環境資訊電子報專任記者,為大家搭起友誼的橋樑。