水回收再利用系统

水回收再利用系统——莱特莱德环境工程有限公司水回收再利用系统的建立，系以废水处理单元为基础，所需处理程度差异极大，依特定用途之水质水量需求、考量能源消耗及操作处理成本等经济因素，与健康风险评估，以建立最适操作流程，使处理水质能符合回收再利用要求，并获得降低环境冲击之边际效益（Sala and Serra, 2004）。

图2为水循环中各阶段水质随着使用时程的变化，未受污染之水源首先经净水处理流程，使水质达到饮用标准，经都市与工业使用后，因污染物的大量排入使水质降低，为达法规订定之放流水标准以保护自然水体，此受污染水需经废水处理，提升水质至放流水标准方能放流；若欲将此处理水回收再利用，则需将水质提升至未受污染之水质，此为再生水；若辅以高级处理程序，如活性碳吸附、高级氧化与RO单元，则处理水质可达饮用水水质，是为再纯化水。

水资源之水质特性对于回收水用途具有决定性的影响，表1列出美国环保署于1992年发布『水回收再利用指南』中，针对各回收废水用途及水质参数的评估，因应不同之回收用途，建议适当水质标准及处理程序。

表1、各种不同用途的生物及化学安全性及个别处理技术（USEPA, 1992; Asano and Levine, 1998）非食用农作物及加工处理后食用农作物二级处理、消毒BOD £ 30 mg/L；TSS £ 30 mg/L；pH：6～9；大肠杆菌£ 200/100 mL；余氯：1 mg/L娱乐用途未限制二级处理、过滤、消毒BOD £ 10 mg/L；浓度£ 2 NTU；大肠杆菌£ ND/100 mL；余氯：1 mg/L；pH：6～9限制二级处理、消毒BOD £ 30 mg/L；TSS £ 30 mg/L；大肠杆菌£ 200/100 mL；余氯：1 mg/L；pH：6～9；环境促进依场址而异，处理目标可与非限制都市用途相比较地下水补注依场址而定工业用途二级处理、消毒BOD £ 30 mg/L；TSS £ 30 mg/L；大肠杆菌£ 200/100 mL；余氯：1 mg/L；pH：6～9；自来水回用饮用水安全要求(2) 健康风险管理：尽管废水回收再利用在世界许多地方已有一段很长的历史，废水回收再利用的安全问题仍然难界定，可接受健康风险仍热烈地被讨论。

当经处理之都市污水1. 回收水用途回收水常见之再利用用途，包括农业及绿地灌溉、工业用冷却、大型办公大楼厕所冲洗、地下水补注、景观用水及保育等非饮用水用途；至于作为饮用水水源之应用，则由于限制较多，必须经过审慎评估。

(1) 农业灌溉：使用回收水作为灌溉用水以促进农业生产，除提供一个低成本水资源外，亦可增加农作物生产产量、减少化学肥料需求及增加森林破坏保护，故此类用水为回收水最佳去处。

(2) 工业用途：为减低用水量并提升工业用水回收率，工业循环再利用的替代方法包括工业制程使用都市污水处理厂放流水，作为循环冷却塔补充水、单独循环冷却水及制程用水，或在行业内连续加工制程间，连续使用工业加工水。

(3) 都市用途：回收水可作为灌溉及消防用途，至于其它回收选择，则包括次级饮用水，例如休闲湖泊、公园、游戏场、厕所冲洗水，以及产生湿地做为野生动物栖息地。

(4) 地下水补注：将水贮存于地下具有下列几项好处：[1]人工补注成本会低于地面水库的成本；[2]使用地下含水层作为一个最终分配系统，会减少地表管线或沟渠需求；[3]贮存于地表水库之水会蒸发，且会因为藻类及其它水生植物生长产生潜在臭味问题与污染，而贮存于地下则可避免这些问题；[4]地表水库可能无法提供适当贮存条件，而将回收水贮存于地下，可克服此类问题。

2. 回收水质要求及相关规范任何特定用途之回收水接受与否，依水质物理、化学及微生物性质而定。

水中化学成分与微生物的存在，会影响回收水用于食用农作物灌溉、工业应用及间接饮用水回收再利用之接受度。

而废水回收再利用衍生潜在健康风险，与直接接触回收水程度、处理系统的适用性、效果及可靠性有关。

(1) 水质要求：将回收废水用于各种不同用途，为了解其生物及化学安全性，与个别处理技术效果，必须进行水质特性评估。

美国环保署于1992年发布『水回收再利用指南』中，提出回收废水水质参数的评估，以生化需氧量（BOD）、总悬浮固体物（TSS）、总或粪便大肠杆菌、营养盐浓度（氮及磷）及余氯等水质指标为主。

出流水用于都市环境中，由于有许多可能的机会接触人体，故许多健康方面的关切，必须加以考虑。

世界卫生组织（WHO）在1989年所订定之『废污水再利用于农业及渔业的卫生指引』（Health Guidelines for the Use of Wastewater in Agriculture and Aquaculture），提出针对回收废水在农业再利用上相关之生物基准，而Blumenthal et al.,（2000）再加以修正，以降低健康风险，详细说明如表2所示。

整体而言，一个废水回收再利用计划是否可行，端视详细经济评估、回收水潜在用途、严格废水排放标准、大众健康考量及强调水资源保育的公共政策而定。

3. 废水处理技术将传统废水处理程序，如物理、化学及生物处理程序，加以多重组合，可扮演多重屏障，以去除各种污染物，如固体物、有机物、致病菌、重金属及营养盐。

就技术面而言，以传统废水处理单元结合其它高级废水处理技术，理论上可以处理任何排放水质和水量，以因应回收再利用所需水质和水量要求。

传统废水处理技术，依处理方式可分为分离处理、生物处理及破坏处理（Asano and Levine, 1998）：(1) 分离处理（Separation Process）：分离技术系利用污染物之化学或物理特性，将污染物从废水中分离，如浮除分离、沈淀可去除悬浮固体物及化学胶羽，过滤甚至可移除水中致病菌，作为消毒之前处理；吸附用于去除有机物；化学混凝法则藉由沈淀及过滤机制分离水中胶羽；离子交换法可应用于水的除矿（demineralization）、硬水软化（water softening），并藉由浓缩或再生回收有价物质；薄膜程序则包含微滤（microfiltration, MF）、超滤（ultrafiltration, UF）、逆渗透（reverse osmosis, RO）、奈滤（nanofiltration, NF）、电透析（electrodialysis, ED）及薄膜生物程序（Membrane Bioreactor, MBR）。

(2) 生物处理（Biotreatment technology）：微生物以悬浮生长或固定生长的型式，与废水中的溶解性或悬浮性有机物接触，利用微生物代谢之方式，将污染物分解以提供微生物的生长，同时达到去除或降低污染之目的。

生物处理对象主要为有机污染物，废水中可生物分解之有机物，提供微生物生长所需能量及营养盐，并氧化而产生二氧化碳、水及其它最表2、废水在农业上再利用的生物基准指引建议值（Blumenthal et al., 2000a; WHO, 1989）终产物，此外，对于部份金属离子亦有相当高的去除能力。

相较于悬浮性微生物处理程序，固定式生物膜法可处理对微生物具有难分解性之物质。

(3) 破坏处理（Destruction Process）：以生物处理法或物化方法，如混凝沈淀、活性碳吸附，处理水中所含之污染物，在处理及应用上皆有其限制，且对于污染物之去除仅为相转移，而非破坏分解。

随着污染物处理技术观念之演进，处理技术目标朝向完全破坏去除污染物之方向发展。

相关处理技术，包括氧化还原法，氧化可使废水中部分有机物分解，且有消毒及杀菌作用，常用于废水处理之氧化剂，包括空气、氧气、臭氧、氯、次氯酸盐及二氧化氯等；常见之消毒方式为化学消毒法，系于废水中添加氧化能力强的化学品，如氯气、臭氧、过氧化氢或溴，以消灭水生细菌、病毒、阿米巴囊虫及原虫等致病菌；此外，紫外线消毒已被视为可以替代传统化学消毒程序（Darby et al., 1993）。

回收再利用系统，建立于废水处理技术之基础上，故提升废水处理技术效能，为近年来重要之研究课题。

此外，可依废水水质特性及所要求处理程度的不同，选用单一或混合处(2) 离子交换/电透析：Jacek and Grazyna（2001）以电透析及离子交换作为基本处理单元，藉由单元程序组合的改变，如二阶段电透析；电透析-阳离子交换；阳离子交换-二阶段电透析，探讨最适操作流程以处理废酸或含金属盐类溶液。

研究指出，以阳离子交换-二阶段电透析，可得最佳水质，然因树脂再生液使用量大，操作成本反较其它二者为高。

(3) 好氧-缺氧-厌氧程序：Ahn et al.,（2003）利用好氧-缺氧-厌氧MBR去除家庭生活污水中所含之营养盐，磷的去除可达93％，而氮则为60％。

Cheng et al.,（2004）以厌氧消化方式处理含高浓度COD 18,000 mg/L、TKN 1,600 mg/L、TP 360 mg/L 之畜牧废水，处理过程中可回收沼气作为能源，且处理水可做农业用途生产蕃茄。

郑幸雄等人（2003）利用三段式流体化床生物程序，包含高温厌氧反应槽、脱硝槽及硝化槽，处理压克力纤维制程废水，实验证实COD去除率在90％以上，硝酸氮去除率高于97％，有机氮去除率介于60％～80％间，显示有一定程度的处理效率。

陈重男等人（2002）则利用无氧/好氧MBR程序处理都市污水，COD去除率可达97％，总氮及SS则为88及100％。

理方法，加入现有废水处理设施中，提升处理效率与降低操作成本，达到回收再利用之目的。

我国环保署为因应水资源匮乏问题，除放宽污水补注地下水、废污水土壤处理的限制外，并藉由增加用水成本，以提升废污水回收再利用。

此外，亦积极推动节约用水之行动与政策，并期透过废污水回收再利用、都市下水道污水回收灌溉等方式，以满足全台用水需求量。

国内外水回收再利用研究发展现况水回收再利用系统中，处理技术之选择及各单元组合方式，依所处理的对象、目的不同而有所不同，除在技术面须考量各程序之处理效能，所回收之处理水是否能达到水再利用之要求外，亦必须将经济诱因及健康风险纳入加以评估，以建立一高处理效率、低操作成本之水回收再利用系统。

本研究汇整分析自2000年迄今，水回收再利用之相关文献，认为近几年来水回收再利用之研究发展趋势可分为三大方向，分别为高级处理程序之应用、新技术之研发以及模式评估，说明如下。

1. 高级处理程序之应用可作为回收再利用之原水水源，包括工业废水、都市污水及其它水源，其中以染整工业废水及食品工业废水应用最广且相关研究亦最多。

受限于废水处理技术之效能，以传统废水处理单元，处理各类别废水，并无法达到水质及降低人体健康风险之需求，故以初级、二级处理技术为基础，导入高级处理程序，以提升处理效能，可增进回收再利用系统之处理效益，为水回收再利用之研究重点之一。