工業技術研究院

全臺水情拉警報！為解決缺水危機，工研院致力於發展水科技，協助廠商處理工業廢水，進而達到回收再利用，30年來樹立起全方位的水處理技術優勢，實際應用於奇美、中鋼等100多家企業，並將技術輸出到新加坡、馬來西亞等地，提升臺灣水科技的國際能見度。

近年全球各地不斷出現極端氣候，臺灣也深受衝擊，在枯水期面臨乾旱問題，多縣市水情吃緊。經濟部2016年曾提出長期水資源計畫評估，預計2031年時，全臺每年工業用水量將比現在的16億噸還多9億噸，屆時供水缺口恐擴大，為提早因應，經濟部設定「工業用水零成長」的目標。如何提升工業用水回收率，不只攸關產業競爭力，更是臺灣水資源能否永續發展的重要關鍵。

以色列、新加坡　水科技典範

不只臺灣，各國都亟思水處理對策。因為地球的水資源有限，必須更有效率地利用，甚至回收再生，才能讓資源永續，尤其乾旱地區國家的危機意識更強烈，例如，以色列國土有三分之二是沙漠，年平均降雨量約200毫米，為全球第四缺水國，很早就投入研究，解決缺水問題，水科技公司超過250家，其中包含全球最大的海水淡化公司IDE，今日以國有55％的用水來自海水淡化。

以色列更廣設下水道，收集家庭污水，接管率達95％，再利用率達80％以上，高居全球第一，透過二級或三級污水處理廠處理後，可作為農作物的灌溉用水。並發展出獨特的「滴灌」技術，在作物底部埋管線，將水直接送抵植物根部，減少不必要的水分蒸發，創造出沙漠中的農業奇蹟。

新加坡的水資源也極度貧乏，「治水」一直是國家戰略任務，新加坡國父李光耀曾說：「在活命水面前，其他政策都得下跪。」經過近50年的研發，新加坡已是水產業大國，全國約有180家水公司，建立起完整的價值鏈，合力發展出雨水收集、海水淡化和新生水（Newater）三大自給水源。其中，聞名全球的新生水，使用先進的膜過濾技術，過濾出污水中的雜質，加以紫外線殺菌純化，使其成為潔淨、可飲用的再生水，目前約可滿足星國30％的用水需求，預計到2060年將提升至55％。

以色列與新加坡都靠著水科技，擺脫「看天用水」的困境，並發展出領先全球的水產業，不為缺水而苦，反而因缺水而富，值得同樣「貧水」的臺灣效法。

累積水處理技術　適用各類產業

對於臺灣而言，水資源同樣是重要議題，例如常年面臨乾旱危機，水庫淤塞嚴重導致儲水量不足、離島地區對於淡水的需求量逐年提升等等。工研院產業經濟與趨勢研究中心產業分析師陳志洋指出，臺灣近年深受缺水影響，因此也有相當多廠商投入水資源領域的技術開發，以廢水處理為例，臺灣每年大約有18 億噸的工業用水量，但回收使用率僅四成。目前工研院結合國內業者（水之源公司）進行相關研究，已開發出厭氧性生物處理的上流式厭氧汙泥床、高效率廢水生物整合處理、低污泥廢水化學整合處理等技術，將有機會降低廠商建置廢水處理設備的成本。

臺灣深耕水處理技術逾 30 年，早在 1985 年，工研院便投入工業廢水處理進行研究，樹立起全方位的水處理技術優勢，累積上百件專利，技術移轉50家次環保公司，實際應用於20多種產業、100多家廠商，並走向國際，將技術輸出至新加坡、馬來西亞、越南等地。

走進工研院水科技研究組實驗室，空氣中充斥著各式氣味，都是成員從各地工廠取來的廢水，一桶桶排列整齊，等候著對應的水處理解決方案，只見原本髒污的黑水，經過處理後，變成乾淨無色無味的水。投入水處理領域20年的工研院材料與化工研究所水科技研究組副組長張王冠表示，工研院針對臺灣中小企業占九成以上的特性，研發出適合小空間的高效水處理技術，從早期致力於符合環保法規，近幾年偏重在特定污染物的處理，包含氨氮、重金屬、有機物等，近期則朝廢水回收再生的方向研發，避免發生廠商因缺水而生產線停擺的狀況。

工研院已建立領先全球的廢水處理與廢水回收技術，其中，上流式厭氣汙泥床（Upflow Anaerobic Sludge Bed；UASB）技術、生物網膜（BioNET）技術、流體化床結晶廢水處理技術（Fluidized Bed Crystallization；FBC）、倒極式電透析脫鹽再生技術（Electrodialysis Reversal Desalination Technology；EDR），為應用最廣泛的項目。

廢水再生　未來研究重點

張王冠強調，水處理科技是相當貼近現實的技術，除了因應實際需求，還要合乎法規與政策，才有辦法實施；同時水處理也是整合型技術，需結合很多專業領域，目前工研院水科技研發團隊包含環工、化工、化學、材料、食品、生物等多元背景，張王冠本身則具有化工與環工的跨域專長。

未來工研院的研發方向，除了著重在廢水回收再利用，也將開發「水資源回收」。張王冠說，水中其實有許多「寶藏」，像電子業、印刷電路板業的廢水，當中有不少重金屬，如銅、鎳等；而廢水中常有的磷、氮也可回收，作為植物的肥料。另一個研發重點是「能源回收」，例如高濃度的有機廢水，經厭氧處理，會產生甲烷，即天然氣的主要成分，可拿來燃燒產熱發電。因此，曾有國外專家建議，不要叫「廢水（wastewater）」，而要改稱「使用過的水（used water）」，因為就算是用過的水，仍是很有價值的。

工研院針對工業廢水所開發出的水處理技術，也可延伸至家庭污水處理使用。張王冠說，不管是工業或家庭廢水都要經過脫鹽，才能回收再利用，傳統是使用逆滲透（RO）程序，未來將轉向透過EDR、奈濾膜（Nano-Filtration）等技術，可降低水處理成本，達到廢水再生的目的；最終希望讓臺灣水資源能夠永續發展。

工研院創新水處理技術

技術1. 上流式厭氣汙泥床
UASB是廢水厭氧性生物處理中最具代表性的技術，主要由「進流水分配器、污泥床、污泥毯、氣固液分離器」四個裝置構成，有機廢水從底部進入處理槽後，在厭氧條件下，由厭氧微生物將有機物降解代謝為甲烷氣體與二氧化碳。廢水、微生物與生物產氣由分離器分別導引，微生物流入沉澱區並回到反應槽中，氣體與處理水各別收集後排出槽外，進入後續處理或回收再利用流程。

技術2. 生物網膜技術
BioNET是好氧性生物處理技術的代表，採用狀似小海綿的「多孔性生物擔體」，作為反應槽介質，提高懸浮固體物攔截的機會，因提供廣大表面積讓微生物附著生長，待處理的水進入反應槽後，微生物會將水中污染物「吃」掉，達到穩定與極佳的出流水質。這項技術操作維護簡單，適用於低濃度工業廢水處理，除了在國內應用，也已輸出至印尼製鞋廠、馬來西亞化工廠使用。

技術3. 流體化床結晶處理技術
FBC是利用0.2至0.5 mm矽砂擔體，在結晶槽中作為結晶核種，使欲處理的進流水及添加藥劑，從反應槽底部進入並向上流動，藉由外接的迴流水迴路，調整進流水過飽和度，並達到擔體上流速度，使無機離子於矽砂擔體表面形成穩態結晶體，當晶體粒徑達1至2mm後，再排出槽外回收再利用，達到廢棄物減量的目的。

技術4. 倒極式電透析脫鹽再生
由於水再生利用的關鍵在於去除鹽分，工研院研發出EDR脫鹽技術，在外加直流電場的作用下，陰陽離子交換膜可有效淡化水或移除廢水中的離子，脫鹽率達90%以上，且利用直流電正負極和內部導流的切換，薄膜不易結垢，能延長使用壽命，適用於地下水脫鹽、廢水脫鹽回收、冷卻水塔排放水回收、逆滲透濃縮水脫鹽等。