水處理解析　

微過濾、逆滲透
洗澡水變新生水

2011/03/21【聯合報╱記者鄭朝陽】

這些排列整齊的過濾管，每根內含一萬條以上的超微細過濾管材。 記者鄭朝陽／攝影

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，即使遇到乾旱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

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。

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。

上文↑《水處理解析／微過濾、逆滲透 洗澡水變新生水》源自【20110321mon.聯合報aa3新聞中的科學】


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淨水科技 新加坡智慧財

2011/03/21【聯合報╱記者鄭朝陽】

新加坡善用淨水科技創造「新生水」，不僅擺脫對馬來西亞的供水依賴，幫助新加坡發展高科技產業，未來更要向國際輸出淨水技術，賺取外匯。

新生水的水質等同蒸餾過的純水，不含礦物質等成分，處理過程不用氯來消毒，水中也沒有餘氯問題，喝起來和一般瓶裝蒸餾純水沒有兩樣。

新加坡國家水資源局資深經理林秀徽表示，新生水取自生活汙水，一般人乍聽好像很難接受，其實如英國倫敦等位居河川下游的城市，取用的自來水源也都有中上游廢汙水的成分，經由過濾、消毒、殺菌等處理程序，就成了可以飲用的水，和新生水的道理是差不多的，「喝的時候，心裡不必有陰影」。

新生水目前主要供給建築物的空調冷卻水和晶圓製造等科技廠房使用。林秀徽表示，在此之前，新加坡的晶圓廠取得可生飲的自來水時，還得再自行過濾，才能讓自來水作為製程用水，可見新生水的水質標準已經很高。

有趣的是，新生水並未順著自來水管流到家戶，雖然裝瓶，卻沒有上市販售。林秀徽解釋，新生水裝瓶、在通路上架販售都需要成本，公開販售的利潤不見得好；加上目前新加坡優先發展高科技和部分工業，用新生水滿足工業用水是第一要務。

林秀徽表示，新生水雖然發展第十年了，但尚屬推廣階段，目的是讓大眾了解淨水科技很先進，能帶來很多好處。像社區辦活動需要瓶裝水，就會向水資源局索取新生水，「我們有求必應」，也是行銷新生水的好機會。

大約3%的新生水被放流到新加坡的蓄水池和水庫裡，和天然雨水混合，處理成家用的自來水。林秀徽說，新生水太過乾淨，缺乏人體所需的礦物質，因此把新生水當成乾淨的水源之一，混入雨水變成自來水之後，對人體健康更好。

目前新加坡有30％的用水從馬來西亞進口，購水合約將在2060年底到期。

依照新加坡政府規畫，屆時工業用水將從目前的55％成長到70％，民生用水則從45％降到30％。新生水肩負重任，供應量將從目前30％增至50％，海水淡化廠也將增建，供水量則從目前的10％增至30％。

林秀徽說，發展淨水科技增加許多就業機會，讓新加坡未來發展更安全、永續，也打開國際知名度，將對外技術輸出，賺取「智慧財」。

上文↑《淨水科技 新加坡智慧財》源自【20110321mon.聯合報aa3新聞中的科學】


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延伸閱讀

2011/03/21【聯合報╱記者鄭朝陽】

1.生態設計學／郭彥銘譯／馬可孛羅

2.自來水及下水道工程／駱尚廉、楊萬發譯／曉園

3.都市環境學／歐陽嶠暉著／詹氏

4.奔流之河：一條河流重生的真實故事／謝維玲譯／維京

5.圖解水處理技術／游振桁譯／世茂

必學單字大閱兵

上文↑《水處理解析／延伸閱讀+必學單字大閱兵》源自【20110321mon.聯合報aa3新聞中的科學】

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