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兩岸污水處理及再利用發展趨勢

亞新工程顧問股份有限公司 簡堯崇副總經理、毛聖生資深經理、許季翔計畫經理 (由總窗口提供)

前言

  近期兩岸互動交流領域已涵蓋高科技業、傳統產業、學術界、金融界以及研究機構,橫跨產、官、學、研各領域,目前需發展優質的產業交流平臺,以網羅最新資訊,提供各領域企業,尤其是中小企業的新技術及投資機會,協助產業升級、人才交流、系統整合,並推動產業科技生根,作為提升環保產業國際地位的努力。

  在水處理領域方面,適逢兩岸同於西元2015年進入嶄新的一頁,中國大陸頒布《水污染防治行動計劃》,臺灣也核定《污水下水道第五期建設計畫》,均以西元2015年至西元2020年為執行期間,為兩岸共同重視之水處理工作。

我國污水處理概況

  臺灣自西元1992年執行污水下水道第一期計畫以來,迄今已推動20多年歷經四期計畫,至西元2014年整體污水處理率提升到48.80%,公共污水下水道用戶接管普及率提升到26.10%,已有相當成效。

  全臺營運中的水資源回收中心共有53座,總污水處理能力約為3.675百萬CMD(公噸/日),西元2015年4月統計全國污水處理廠總處理水量約2.736百萬CMD(公噸/日),處理放流水除了新北市八里區污水處理廠與高雄市中區污水處理廠為初級處理外,其餘經二級處理之放流水生物需氧量(BOD)與懸浮固體(SS)去除率約80%至98%,濃度皆於15mg/L以下,水質相當穩定,經進一步高級處理即可回收再利用。但目前臺灣回收水規劃僅於廠內使用,或地方環境保護局作為道路清洗及景觀澆灌等用途,並無直接銷售或供應長期穩定的受水單位。

  依內政部營建署西元2014年編撰之《污水下水道第五期建設計畫(2015~2020年度)》,除延續建設污水下水道系統外,已依《永續發展政策綱領》政策方向,由末端污染管控之角色,轉變為永續發展之思維,優先推動污水處理廠廢棄污泥及放流水回收再利用。

  計畫內預計全臺水資源回收中心於西元2021年處理容量可達4.137百萬CMD(公噸/日),並規劃6座水資源回收中心為生活污水回收示範廠,分別為豐原、福田、永康、安平、鳳山溪與臨海,共計生產28萬CMD(公噸/日)回收水提供工業使用,全國生活污水回收率約6.8%,並確定回收方式及用途;未來可採建設-經營-轉讓(Build-Operate-Transfer, BOT)或統包方式發包,但目前仍面臨水權、配套法條、輸送管線等問題。

我國水再生利用趨勢

  目前臺灣水再生利用於工業方面仍僅以「取用模式」(Obtaining-and-Using,廠內自行使用)為主,尚未發展「取供模式」(Obtaining-and-Providing,供他廠使用)型態之水再生利用產業。自政府推廣產業提高「製程回收率」及「整廠回收率」策略以來,工廠長期投入提升廠內回收率之設計,估計工業用水回收再利用率已達到65%,但比起日本全國工業用水總回收再利用率近80%,仍有積極推動之空間。

  此外,對於推廣「取供模式」型態之水再生利用產業,則受水價偏低、水源管理權責不明、水質水量疑慮及法令制度不全等問題影響,目前僅停留在模場試驗階段,但考量臺灣對於水資源之迫切需求,「取供模式」型態之水再生利用產業必然為未來推動之重點。經濟部水利署已提出《新興水源發展條例(草案)》,其重點內容即包括鼓勵及規範公私部門辦理水再生「取供事業」,劃定「水源不足或有匱乏之虞地區」,優先推動及鼓勵新興水源供應及使用,並設置「新興水資源基金」,有效推動新興水源開發與利用等措施。

中國大陸污水處理概況

  中國大陸自西元1984年第一座污水處理廠在天津市開始運轉以來,其後歷經30年的發展,至西元2010年中國大陸都市污水處理率提升到82.31%、集中處理率為73.76%,縣(包括縣級市)污水處理率提升到60.12%、集中處理率54.19%;西元2013年中國大陸運轉中縣級以上的污水處理廠共約3,500座,處理量1.4億CMD(公噸/日),其中都市污水處理廠1,736座,處理量達1.2億CMD(公噸/日)。依中國大陸國務院西元2015年頒布之《水污染防治行動計劃》的內容,其以改善水環境品質為核心,強化源頭控制、水陸統籌、河海兼顧,有效率地進行水污染防治、生態保護和水資源管理。

表1 中國大陸西元2009年至西元2013年城市污水處理統計
份(西元) 城市污水處理廠(座) 處理能力(萬CMD) 城市污水處理率(%)
2009 1,214 9,052 75.25
2010 1,444 10,436 82.31
2011 1,588 11,303 83.63
2012 1,670 11,733 87.30
2013 1,736 12,454 89.34
資料來源:「2013年城鄉建設統計公報」,西元2014年,中國大陸住房和城鄉建設部。

  中國大陸國務院於西元2015年4月頒布《水污染防治行動計劃》,目標包含全中國大陸水環境品質獲得階段性改善、污染嚴重的水體能大幅度減少、提升飲用水安全、嚴格控制地下水超抽行為、地下水污染獲得初步控制等。其中水處理主要執行方案如下:

  1. 全面控制污染物排放

      西元2016年底前,嚴格取締不符合中國大陸産業政策的小型造紙、製革、印染、染料、煉焦、煉硫、煉砷、煉油、電鍍、農藥等嚴重污染水環境的工廠。西元2017年底前處理工業群落區水污染,區內工業廢水必須經預處理達到納管標準,才可進入廢(污)水集中處理設施,京津冀、長江三角洲、珠江三角洲等區域須提前至西元2016年完成相關作業。

  2. 加強都市生活污水處理

      重點湖泊、水庫、近岸海域等區域的生活污水處理設施於西元2017年底前須全面達到「一級A」(註1)排放標準;加速污水配套管線建設,並加強城市村級行政區、老舊城區污水截流、收集,實施雨污水分流。另外,中國大陸現有污泥處置及處理設施應於西元2017年底前完成處理程序升級,地級市以上城市的污泥無害化處理率則應於西元2020年底前達到90%以上。

    註1: 依據中國大陸《城鎮污水處理廠污染物排放標準》,「一級A」排放標準為化學需氧量(COD=50 mg/L)、生物需氧量(BOD=10 mg/L)、懸浮固體(SS=10 mg/L)、總氮(TN=15 mg/L)。
  3. 著重節約保護水資源

      中國大陸將建立「水耗指標」之用水效率評估方法,把節水目標的達成情況納入地方政府政績考核,並將再生水、雨水和微鹹水(註2)等非常規水源納入水資源統一配置,制定高耗水行業用水配額標準。到西元2020年,電力、鋼鐵、紡織、造紙、石油、石化、化工、食品等高耗水行業須達到定額標準。相關單位也將針對使用超過50年和材質老舊的供水管網進行更換,到西元2017年,全中國大陸公共供水管網漏損率須控制在12%以內,到西元2020年控制在10%以內。

    註2: 鹹水即礦化程度大於20 g/L的水,按照礦化程度大小可分為微鹹水(20至30 g/L)、半鹹水(30至50 g/L)、鹹水(50至100 g/L)、鹽水(100至500 g/L)和鹵水(大於500 g/L)。

中國大陸污水處理概念廠

  西元2014年1月中國科學院生態環境研究中心研究員曲久輝、北京清華大學環境學院副院長王凱軍教授、中國人民大學環境學院副院長王洪臣教授、北京清華大學環境學院余剛教授以及中國科學技術大學化學學院俞漢青教授等專家學者提出,中國大陸將利用5年建立具備一定規模且低碳排放的城市生活污水處理廠。

  先進國家污水處理的能耗大約占全體能耗的3%左右,是節能的重要環節;中國大陸污水處理廠的營運效率普遍較低,節能空間巨大,污水中的有機物富含能源,如合理利用將可節省污水處理廠總能耗的1/3至1/2;透過先進的水處理技術、設備以及管理方式,也將能提升污水處理廠的整體效率。

  上述之中國大陸新型污水處理廠,其發展目標不僅為使放流水符合新排放標準,更須達到物質循環、水回收再利用、提升能源自給率、適度減少化學品使用量等目的,並透過外觀設計及相關配套措施,與處理廠周邊民眾充分溝通,建造永續利用之污水處理廠。

結論

  兩岸在水處理領域方面於西元2015年均邁入嶄新的一頁,污水處理普及率、技術提升、增加再生水使用等同為後續發展之主軸,應為未來市場之主流趨勢,對於產業發展之建議如下:

  1. 中國大陸水處理領域發展之有利因素

      政策支持:在水污染日益嚴重、水資源日益缺乏的狀況下,中國大陸在水資源保護和利用方面制訂更多更嚴厲的法規,將進一步促使水處理行業的投資規模,並促進環保行業的發展。

      水處理技術的進步:隨著經濟的發展,各行業對水處理標準亦逐漸提高,使得對水處理的需求大為增加。同時,水處理技術在物理、化學和生物處理方面都全面進步,降低了水污染整治的投資成本和運營成本,使水處理技術能得到推廣,增加各行業對水處理的需求。

  2. 中國大陸水處理領域發展之不利因素

      市場競爭趨於激烈:由於行業發展潛力巨大,眾多境內、外大型水處理公司紛紛進入中國大陸市場,跨國公司憑藉其資本和技術方面的優勢,加大行業的競爭強度。另外,中國大陸中小型污水處理企業規模不一,導致競標時的技術方案和價格差異較大,容易引發低價惡性競爭。

      廢污水處理市場化程度較低:各工業廢水處理之細分領域,由於其較高的技術壁壘使得企業能夠在相對規範的市場運作機制下進行良性競爭,但在污水處理領域,其行業保護、地方保護仍然存在,市場的規範化程度依然不足,企業之間良性競爭的市場機制尚未完全形成。

  3. 臺灣水處理領域發展之有利因素

      政策明確:內政部營建署西元2014年編撰《污水下水道第五期建設計畫(2015~2020年度)》,內容詳細,業者可依循發展。污水處理市場公開化:工業廢水處理或生活污水處理市場的規範化程度已建立基礎,企業之間可依循市場機制作良性競爭。

  4. 臺灣水處理領域發展之不利因素

      臺灣目前水再生議題相當熱門,但推動上也遭遇不少困擾,包括中水管線布設困難、提供農業灌溉用水之可行性等,但因目前臺灣水資源主管機關權責分散於經濟部水利署、行政院環境保護署及行政院農業委員會等,要有效使用尚需明確統合事權。

      第五期建設計畫推動放流水回收再利用部分之經費為新台幣143.8億元,已有一定經濟規模,惟尚不足推動整體產業發展,期待政策法規明確,除提供工業使用外,引導多方向使用再生水,以開拓更開廣之水處理和再生利用市場。

參考文獻

  1. 中國大陸國務院,西元2015年4月02日,《水污染防治行動計劃》。
  2. 曲久輝等,西元2015年1月07日,「如何十年內達到世界領先,實現中國水務跨越發展」。
  3. 城市污水再生和污泥資源利用政策研究,西元2011年04月,「城市污水再生利用_中國現狀問題和趨勢」。
  4. 內政部營建署,西元2014年9月,「污水下水道第五期建設計畫(2015~2020年度)」。
  5. 歐陽嶠暉,西元2012年10月,「談國內再生水推動現況及未來發展」,中華技術。
  6. 張添晉,西元2011年,「水資源永續利用及水再生產業之發展」,永續產業發展季刊。