喝進肚子裡的水如果來自洗澡水、沖馬桶的水,你敢喝嗎?新加坡為了擺脫用水受制於鄰國的窘境,自2002年起採用水循環再利用技術,領先全球讓廢汙水再生,產製可飲用的新生水「NEWater」,即使遇到乾早也不再擔心無水可用。

負責這項淨水工程的西門子工業部門經理施瑞安.卡南(Sriam Kannan)指出,新生水的水源來自新加坡用戶接管所收集的洗澡、沖廁、洗車……等「同流合汙」的生活汙水。這些汙水統一送到汙水處理廠做兩級處理,第一級是用隔柵過濾去除水中較大的固體物,如泥沙、紙張、塑料等,然後進入沉澱池。

 

這些細如髮絲的過濾管材口徑僅0.2毫米,管子外觀還布滿0.04至0.1微米大小的孔洞,用來攔截汙水中的懸浮微粒。再生水裝瓶後宛如一般的瓶裝純水,目前並不對外販售。 記者鄭朝陽/攝影
汙水在沉澱池中停留數小時,等固體汙染物沉降後,再進入二級生物化學處理反應池(曝氣池)。在曝氣池中大量送入空氣,促進好氧的細菌生長,細菌則以水中的有機汙染物維生,會發臭的有機汙染物大致被細菌吃光了,只剩下細菌和汙泥狀的懸浮物,接就把汙水引入第二級沉澱池,讓細菌和汙泥沉降。一般經過這種二級生化處理後的汙水已經不太有臭味了,視覺和嗅覺上和清水很接近。

 

施瑞安指出,二級處理汙水引到新生水工廠後,就要「過三關」,才能成為新生水。

第一關:微過濾。

這是傳統的過濾作法,現在只是把過濾的介質從砂子改為人造微管材料。施瑞安說,自古就知道讓水流過砂子,擋下水中懸浮雜質,就能獲得乾淨的水;新生水的過濾微管細如髮絲,每條微管都是空心的,管徑約200微米,表面還布滿很細的孔隙,大小約0.04至0.1微米。

利用人工加壓讓汙水穿過這些數以萬計的微管,肉眼看不到的細微顆粒和膠狀物質都能被攔截下來。這些髒物質附著在微管外部,如何清除?很簡單,只要再加壓,讓水流反向沖,髒物質就被帶出管外。

這種反覆加壓的淨化過程都靠機械自動化完成。大約1.2萬條過濾微管組成一支比手提滅火器大的壓力過濾管,用120支壓力過濾管做成一個過濾模組,一個模組一小時可處理270噸的汙水,最後有67 %的汙水成了新生水,淘汰33%。

第二關:逆滲透。

 

 
第一關去除水中細微「顆粒」,第二關的任務是過濾水中所含細菌、病毒和各種有害的溶解性離子。

 

施瑞安表示,逆滲透法(Reverese Osmosis,簡稱RO)是目前公認取得乾淨純水最有效的過濾法,它靠加壓和極細微的薄膜淨水,比煮沸、蒸餾、離子交換、活性碳等過濾法還有效去除水中的有毒物質、重金屬和無機礦物質,因此常作為洗腎(血液透析)、實驗室高純水等用途。

逆滲透原理是在汙水端加壓,使水中純淨的水分子穿透薄膜產生純水,無法穿透的雜質和有害物質隨濃縮廢水排放。由於薄膜的孔徑極小(約0.0001微米),屬於「超奈米級」,只有純水的離子擁有通行證,溶解性的化學物質過不了關。

要了解「逆滲透」得先釐清「滲透」的原理。用薄膜隔開兩種不同濃度的溶液,但溶質無法透過這片薄膜,於是濃度較低這邊的水分子會通過薄膜到達濃度較高的那邊,直到兩邊的濃度相等為止,這種自然滲透的壓力稱為「滲透壓」。

在「低往高」的滲透尚未達到平衡之前,可以在濃度較高的一方逐漸施加壓力,水分子滲透的移動狀態會暫時停止,如果施加的力量大於滲透壓時,則水分子的移動會反方向進行,也就是從高濃度(髒水)往低濃度(純水)的方向流,達到「逆滲透」效果。

第三關:紫外線殺菌。

施瑞安表示,照理說,經過逆滲透處理的純水已經達到可飲用標準,但顧及飲用者的心理感受,特別再做紫外線殺菌,破壞殘存細菌的DNA,確保細菌無法繁殖、水質安全無虞。

氣候變遷加劇 儲備未來水

新加坡發展新生水的經驗,對水資源吃緊的國家來說,無疑是最佳範例。即使像年降雨量超過國際標準的台灣,在氣候變遷導致極端氣候的影響下,新加坡經驗更值得借鏡。

新加坡三成的水源要靠馬來西亞供應,雙方的供水合約分別在今年和2060年底到期,過去馬國經常喊漲水價,不但民生用水供給堪慮,國家經濟也宛如套在一個頸環上,只要鄰國一拉緊就無法呼吸。

因此,百分之百的水源自主是新加坡追求的終極目標,而且希望在2060 年之前達成。除了興建五座新生水廠每日產出近50萬噸純水(比曾文水庫的35萬噸供水量還要多),還持續興建海水淡化廠,並設法降低海淡成本。

新加坡大約是2.6個台北市大,國土面積雖小,但三分之二的土地都用來貯存水源,地表上九成的降水都會被收集利用。政府選擇適當的地點廣建蓄水池,特別是低窪地區,蓄水池兼有滯洪、防淹效果,有的蓄水池還做多目標使用,創造民眾休閒的好去處,一舉多得。

除了開源之外,新加坡更積極節流。

由於積極發展高科技和石化產業,工業用水逐年攀升,在開闢水源之際,新加坡喊出30年後的省水目標,每人每天平均用水量要從現在的154公升降到140公升,而10年前的人均用水量為167公升,已低於全球平均值170公升,是台北人用水量352公升的一半不到。

為了全面省水,新加坡政府成立基金,協助工業界檢討製程,節約用水。同時調高水價,遏止用水浪費,目前的水價是台灣的五倍之多。新加坡相信,唯有錙銖必較每一滴水,城市和國家才能真正調適變遷的氣候,永續發展。



全文網址: 水處理解析/微過濾、逆滲透 洗澡水變新生水 - 新聞中的科學 - 文教要聞 - udn校園博覽會 http://mag.udn.com/mag/campus/storypage.jsp?f_ART_ID=307958#ixzz26sBIuGH2 
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