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厭氧技術加入工業廢水 水資源能永續發展?

記者 陳亭蓁、張宇彤、蕭咸蓁/採訪報導

根據行政院環保署《廢(污)水產生量及排放量》顯示,台灣自2017年起至2020年的工業廢污水總排放量連年居高不下,因此該如何有效降低工業廢污水的排放量,成為了刻不容緩的重要課題。

近6年工業廢污水排放量。資料來源/行政院環保署《廢(污)水產生量及排放量》、製圖/李思琪。

  • BOD(Biochemical oxygen demand):生化需氧量,係用以評估水中可被微生物分解之有機物含量。於一定時間內,在一定的溫度下,有機物因受微生物的分解氧化,所消耗的氧量。通常以 20℃下培養 5 日之 BOD,即 BOD5 表示水中有機污染程度,單位為毫克/公升(mg/L)。

資料來源/行政院環境保護署

為有效減少這些工業廢污水,工廠業者運用厭氧技術回收綠色能源,進而減少排放量,同時運用廢水再利用來代替一般的用水,達到節省水資源的同時,也減少排放廢污水的費用。

大量的工業廢污水將對生態造成重大危害。照片來源/unsplash

台灣水環境再生協會秘書長游勝傑說明,氧氣是人和大部分生物維持生命的必需品,人們透過呼吸將氧氣轉換成二氧化碳跟水成為我們的能量,但有些微生物卻能夠在沒有氧氣的情況下,將有機的物質轉換成甲烷氣,甲烷氣也就是我們人類生活中不可或缺的瓦斯。厭氧技術便是運用類似的方法,利用這些微生物的特性在缺氧的環境進行生物降解,在處理廢污水的同時生產燃料,將瓦斯回收進行發電。

厭氧技術實際使用於工廠。照片提供/黃介杉

使用厭氧技術的生技食品公司工務副課長翁維謙表示,厭氧技術透過微生物進行廢水處理,與傳統化學處理相比天然許多,由排放出的物質便可以見得,經過厭氧技術處理的廢水所排出的廢棄物是「天然的肥料」,更有利於環境的永續發展。

提及操作上所遇到的困難,翁維謙坦言,需學習更多相關生物知識才能夠更好的操作系統。與化學方式處理廢水相比,也需下更多功夫,監控數值以觀察微生物的生長情形,便是其中一個課題。

輔導食品加工廠進行厭氧技術廢污水處理的環保工程公司經理黃介杉表示,在多年經驗的累積下,他們發現厭氧的效能高、耗能低,污泥產生量少且佔用面積小。在經過評估廠商的水質特性及環境上的空間運用後,若是適合使用厭氧技術便會建議其使用。

空間設備建置好後,還需要維護、管理及操作,而這些都離不開「人力」,於是在設計上便會把它列在功能的第二個項目,除了要有功能以外,更應該讓以後操作厭氧技術的人員能安全方便的操作。

黃介杉用電腦介紹厭氧技術中的三相分離器構造。攝影/陳亭蓁

黃介杉指出,厭氧技術其實是一個傳統技術,而台灣目前處於逐漸被廣泛接受的階段,其技術純熟及節能減碳的特性讓大家看得到未來前景,使得越來越多人願意接觸,當使用厭氧技術的環境市場出現後,厭氧技術相關技術人員才能有更多機會去精進。

「資金、土地、人」成厭氧技術普及重點

厭氧技術屬於微生物處理系統的其中一個方式,透過厭氧技術處理廢水中難以分解的有機物。「厭氧技術」與「化學方法」處理廢水相比下,對於環境的負擔較小,同時也較省錢。黃介杉說明厭氧技術的其他優點,厭氧菌承受得了挨餓,即便例假日,也不需定期餵食,便可以維持其生命,而當厭氧菌未進食時會進入休眠。此外,此技術基本不需更換裝置池,也不用在裡面加氧劑讓氧氣生存,且厭氧的污泥產量較少。

使用厭氧技術所產出的上流式厭氧污泥。照片提供/黃介杉

但厭氧技術處理有機物的過程中,會散發出各種的氣體,這些氣體會產生比較不好聞的味道,可能造成周邊居民的反感。同時,厭氧技術也需要花較長的時間運作,因此廠房是否願意等待較長的處理過程也成為問題。另外,必須有專業人員在旁監督,才能針對厭氧的過程狀況做適當的處理。

除了耗時外,土地也是其中一個問題。由於厭氧菌本身個體速度慢,若想要加快厭氧菌的運作時間,量就必須要增大,相對土地面積也就要擴增,用體積增大的方式來節省厭氧菌的運作時間。

淡江大學水資源與環境工程系副教授李柏青說明,厭氧技術在慢慢的普及,但進步的速度很快。主要面臨的問題點,是專業技術人員不足或訓練不夠,也因為厭氧技術需要的土地面積大,經濟成本成為廠商考量的因素之一。

另外,溫度也是厭氧技術的一個重要條件,因為每個微生物所需的溫度不同,大部分需要中溫以上,在台灣冬天寒冷的狀況下,就必須加溫,而加溫需要動力,同時增加成本。因此若要推廣厭氧技術的使用,李柏青表示:「資金、土地、人,三者缺一不可。」

談及厭氧技術的未來發展,李柏青表示此技術會持續進步,而了解如何加速分解的速率、包括各種養分添加、菌種互相幫忙、生態之間的合作,這些皆為可促成提升的方式。厭氧技術的發展可以用人為的技巧來稍微加速,但生物處理的方法還是要看培養微生物的本質與周圍環境的配合。

淡江大學水資源及環境工程系副教授李柏青說明厭氧技術的未來發展。攝影/蕭咸蓁

資源循環利用 產生綠色能源

厭氧技術處理廢水產生出的甲烷、沼氣量夠大的話,就具有經濟效益,進而能利用這些氣體進行發電,讓能源能夠被再利用。若排出的氣體量不夠多,黃介杉表示會建議把它引導到屋頂排放,但需特別注意禁止用火,避免因甲烷燃點低的特性,導致人員發生危險。

廠內放置禁止用火標語,避免因甲烷燃點低的特性,導致人員發生危險。照片提供/翁維謙

台灣循環能源發展協會秘書長袁易說,在水資源循環再利用的回收或留放過程中,能創造另一個有價值的東西就是綠電、再生能源,不但可以解決能源問題,也可以達到環保的效果。

台灣水環境再生協會秘書長游勝傑說明,厭氧技術應該是未來在水處理一個重要的發展趨勢。廢水的溫度與一般的氣溫相比高了許多,所以可以做「熱交換」,把熱能進行回收。廢水處理廠的佔地面積不小,所以可以在它上面推行建設風力發電跟太陽能發電等相關設備,將空間完美利用。

現今社會環保意識抬頭,工業廢污水處理成為企業面臨的重要議題。具有高濃度廢水特性的工廠透過厭氧技術來減少污水排放量產生,不僅讓廢水再利用,也能產生綠色能源進行發電。翁維謙也說,微生物的利用就是其關鍵因素,以天然的方式在產業與環境間達成平衡,讓循環經濟得以永續發展。

 

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