來源/環境與生活 日期/2013-01-04
有專家預計,到2025年,非洲有一半人面臨缺水,並將直接導致國家間的戰爭;而亞洲的水問題也不樂觀,很多地方同樣面臨水資源短缺的威脅。就拿新加坡來說,雖是被海水圍繞的島國,但淡水資源嚴重缺乏,只能求助鄰國馬來西亞。
新生水是處理過的用後水。它是運用先進的薄膜技術及紫外線科技,將中水進一步淨化所得,其純淨度高於飲用水
“投之亡地然後存,陷之死地然後生。” ——《孫子·九地》
靠吃外國水過活
早在1961年和1962年,新加坡就與馬來西亞簽了兩個供水條約,內容是怎樣把馬來西亞柔佛州的水從新馬長堤引入新加坡。1965年新加坡建國後,兩國延續了這兩個條約。當時,新加坡全國80%的供水來自馬來西亞。這個驚人的資料讓剛剛獨立的新加坡意識到自己的被動局面,與中國歷史上被韓信布在河邊的那一萬名士兵相似,除了背“水”一戰,別無選擇。
水的供給受制於人,仿佛永遠讓人掐著脖子。更何況,馬來西亞這個鄰居給新加坡的感覺並不總是那麼友善;有些雙邊合作往往達成了協議卻一拖再拖,讓講求實效的新加坡人實在頭痛。馬來西亞前首相馬哈蒂爾曾說,剝貓皮有很多方法,剝新加坡的皮也有好幾種。這話在新加坡人聽來,真是別有一番滋味在“新”頭。
新生水的生產基地
“新生水”讓新加坡新生
在這壓力下,新加坡將水資源問題視為影響國家安全和主權的重大課題想辦法解決,這一努力就是40多年。
新加坡有種瓶裝水,牌子叫“新生水”,英文是“Newater”,在當地超市很容易買到。筆者也經常在新加坡政府舉辦的各類會議活動中見到。說起來可能會嚇你一跳,“新生水”名副其實,就是重新生成的水,其前身就是生產和生活污水——每天從工廠流出的廢水和居民樓流進陰溝的水!
能把令人作嘔的污水淨化為絕對衛生的飲用水,這一點讓筆者感歎——藏在這水瓶中的高科技含量得有多少啊。
“新生水”是新加坡著名的水處理公司凱發集團的得意之作。該公司2007年曾獲得“斯德哥爾摩水工業獎”,是亞太地區最大的以膜分離為核心技術的環保企業,其供水量能滿足新加坡35%的水需求。
2003年,時任新加坡總理的吳作棟為“新生水”主持面世儀式。剛開始時,新生水主要用於工業,但短短3年後的2006年,當地民眾大多已接受新生水為飲用水,百姓對新生水的需求不斷攀升。由於節水成效卓著,新加坡國家水務管理機構即公用事業局,在2006年“第五屆世界水大會”上,囊括國際水協會頒發的年度三項大獎。
2003年2月24日,新加坡主流媒體《聯合早報》也對新生水大加讚美:“(新生水)為這個水資源嚴重不均、並且總是缺水的地球,提供一個與水共生的新方向,特別是對先天地理條件不足的國家和都市而言……新生水是新加坡生存的里程碑,是科技和人的意志戰勝環境的難得經驗,更是新加坡人學習逆境求存的寶貴的一堂課。”聯想到當今世界各國對各種資源的激烈渴求與爭奪,這段話一點也不誇張。
新加坡民眾曾經歷過《功夫》電影中,人人排隊用各種容器盛水的日子。但在現代工業社會,消耗水資源最大的“客戶”不是民眾,而是工廠。因此,在水資源迴圈領域,新加坡科學家最先研究的是,如何解決本地工業用水問題。
新加坡沒有地下水,但由於地處熱帶,每年雨水豐沛,於是新加坡政府在全國境內修建了一個精密的排水蓄水網路,使全島變成了一個“巨型雨水水庫”,運作相當有效:下雨時,雨水流入各地排水渠或陰溝,然後從四面八方逐漸彙集到幾個主要的蓄水池,最後被輸送至水處理廠,變成工業用水和飲用水。
新生水的生產基地
耗時8年的陰溝系統
2009年6月23日,樟宜供水回收廠及耗資巨大的“深隧道陰溝系統”(Deep Tunnel Sewerage System)正式完工。新加坡總理李顯龍親自為回收廠揭幕,標誌著新加坡朝水資源自給自足又跨出了一步。
這些聽起來似乎無甚過人之處,但看了下列資料你就不這樣認為了:
——供水回收廠每天可處理80萬立方水,如有必要,處理容量還可增至現有量3倍
——陰溝系統耗資36.5億新加坡元,自2001年啟動至2009年完工共耗時8年;
——陰溝系統深入地下20米至50米,貫穿新加坡全島,儼然是一條運載水的高速公路;
——陰溝系統包括一條48公里長的隧道、60多公里長的污水連接管道、5公里長的深海排水管。管道切面直徑最短3.3米,最長6米,由8台巨型隧道挖掘機同時挖掘而成;
——陰溝系統末端建有一座73米深地下水泵系統(相當於25層樓建築物),泵井直徑達30余米;
——陰溝系統曾獲獎項:2005年亞洲傑出工程成就獎、2008年國際水協會創意工程獎、2009年全球水務獎之“年度水務專案”。
淘汰老水廠騰出大片地
此外,供水回收廠和陰溝系統擁有自己的獨特優勢,充分顯示出該專案規劃的周密、精緻和長遠。
首先,樟宜供水回收廠是新加坡全島規模最大、技術最先進的供水回收廠,但占地僅是一般回收廠的1/3。該廠正式啟用後,其他地方原有的三座供水回收廠可予作廢、拆遷,騰出來的土地面積接近135公頃。這對寸土寸金的新加坡來說,是一筆豐富的土地資源。
其次,地下隧道系統呈傾斜狀,巧妙利用重力原理,使全島生產生活廢水自行“長途跋涉”至樟宜供水回收廠。運輸過程不靠水泵,這就排除了水泵發生故障導致系統失靈等隱患。
再次,供水回收廠上方建有樟宜新生水廠(2010年竣工並啟用),是新加坡第五座新生水廠,啟用後全國新生水供應量將增加15%,可滿足全國用水總量30%。並且,這是世界首個建在供水回收廠上方的新生水廠,其就近原則大大節省了運輸成本。
另外,在工業污水排放問題上,新加坡也很下功夫。新加坡三面環海,因此政府對保護海洋環境有深刻的認識。長期以來,新加坡工業污水在排放入海前必須經過嚴格的環保處理,其標準比國際標準訂得更高更嚴。
新加坡的種種努力已經得到回報。2009年,馬來西亞供水只占了新加坡總供水量的40%,而這一數字曾經高達80%。
新加坡新生水的產出與利用
財團法人農業工程研究中心約聘研究員 何 信 賢
前 言
新加坡係由一個主要大島及58個小島所組成,總面積約650平方公里,人口410萬人,每日用水量125萬立方公尺。多年以來,缺乏水資源一直是新加坡的陰霾。自1965年獨立建國以來,新加坡全國所需的供水,近一半來自僅一水之隔的馬來西亞柔佛州。供水問題一方面加強了兩國彼此的相互依存關係,另一方面卻也成為分化雙方互信的一根心頭刺,甚至是威脅新加坡安全的問題。於是,新加坡政府致力於尋找新的供水來源,多年來已投入大量人力、物力,企求一勞永逸地解決供水問題。
為減少對外來水源的依賴,新加坡政府嘗試過多種途徑,包括擴大集水區、海水淡化及對民眾進行教育宣導等。「新生水」(Newater)的出現並非偶然,它的研究最早可追溯到二十年前,最近兩年,新生水研究小組更是集中火力,進行大小實驗多達兩萬次,讓新生水得以在今年八月呈現在新加坡人民的眼前,並成為今年該國國慶慶典的「貴賓」。
新加坡負責監管供水的政府機關公共事業局(Public Utilities Board, PUB),屬下設有19個生水蓄水池、9個處理廠和15個儲水蓄水池。為了擴大水源,公共事業局計畫擴大集水區,同時也考慮以海水淡化方式來增加水源。預計到2005年,海水淡化將成為另一個新水源。
2000年五月,公共事業局也和環境部合作發展生產「新生水」計畫。這種採用先進薄膜技術以及逆滲透處理廢水的方式,平均每日可生產一萬立方公尺的新生水。由設在新加坡東部的勿洛新生水試驗廠生產的新生水,主要供給晶片製造廠商和其他工業用戶。這有助於使水源多元化,並且取代工業用戶對飲用水的需求。
新加坡公共事業局和環境部的新生水研究專案,從1998年即已開始。起初其主要目的是研究新生水是否適合做為一種生水來源,以補充新加坡的供水。在此同時,新加坡國立大學也領導一個包含國防部及其他政府機構的研究小組,全面展開有關新生水做為替代飲用水的相關研究。由於新生水研究涉及龐大的資源供應,需要各方面的支援。研究小組成員包括二十多位新加坡國立大學教授及十四位專職研究人員,還有國防部研究部門及其他機構人員。經過兩年多時間的努力,研究結果顯示新生水的水質,已遠遠超過世界衛生組織的標準。
事實上,新加坡國立大學自1985年就已展開回收水的研究。八十年代的研究主要集中在農漁業用途,如養魚、養蝦業;於九十年代則集中在再循環水的研究;九十年代末則開始研發新生水。
新生水之產出
根據研究小組指出,整個新生水的概念,其實就是大自然的規律,而其處理方式的靈感,亦來自於大自然裏面。因為如果將使用過的水排放到河流或水溝,水中的污染成分會在大自然裏自然而然地化解掉。新生水的技術其實就是把大自然的方式套過來使用,以人為的方式處理乾淨;而借用大自然規律的同時,再利用科技使之更優良,進一步加強處理效率。研究小組並指出:「新生水引用高科技方法,效力比大自然高許多。以人為方式處理使用過的水,再把它放回大自然,可減少對自然的破壞和紓解生態的壓力。地球的水源就是這麼多,必須重覆回收使用。」。
新生水(Newater)係經過嚴格淨化和處理的回收水,採用先進的技術生產而成。新生水可以和蓄水池的淡水混合,再經過傳統的處理過程,提煉成飲用水。
新生水是經過三個嚴格步驟產生的高品質水,包括利用先進薄膜技術,經過微滲透、逆滲透以及利用紫外線進行最後消毒。新生水經過多重關卡,堪稱嚴格的再循環程序。首先,和一般傳統廢水處理過程相同,污(廢)水在回收處理廠內處理。接著,進入製造新生水的高科技程序,將回收水裏所有固體、微小分子、雜質、細菌等完全濾淨,剩下鹽分和有機分子,逆滲透程序再進一步將回收水淨化至僅剩餘非常低的鹽分和有機微分子。最後,利用紫外線消毒,再加入一些鹼性化學物平衡水中的酸鹼性,即可成為可供飲用的新生水,這也就是所謂的間接飲用水計畫。
其實,對大多數的新加坡人民而言,新生水可能仍然是很陌生。不過,若是談論起間接飲用水計畫則非新鮮的事。因為美國多個地區已經採用這項計畫超過二十年。南加州自1976年起,將回收水製成高品質水,注入地下水中循環使用,北維吉尼亞州也自1978年,將這類高品質回收水注入蓄水池,成為華盛頓鄰近地區超過一百萬人口的飲用水來源。
另外,世界上許多主要河流流經的城市,如萊茵河、密西西比河、長江和湄公河邊上的城市,都實行回收水間接飲用計畫,即上游用戶把處理過的水放入水源區,再供應給下游居民使用。新生水可說是使用最高級的再循環方法,從非飲用的工業用途到可飲用的新生水,說明了新生水使用範圍的廣泛,並不侷限於工業用水。
新生水之使用
目前新加坡公共事業局生產的新生水,尚未正式做為飲用水用途。位於新加坡東部勿洛及西北部克蘭芝的回收水處理廠,在2001年年底開始投入生產,每天可生產七萬千立方公尺的新生水,它們將在今(2002)年底開始在東部和西北部地區的七家晶圓廠供水。此外,新生水也可以用於其他工業,如商業大廈內的空調冷卻水,新生水減少了工業用戶對飲用水的需求,這方面的平均用水量約占供水量的三成左右。
截至目前為止,儘管所有的試驗證明,新生水的安全性遠超過國際飲用水水質標準,不過,包含許多國際專家在內,仍對新生水採取觀望好奇態度,不敢或不願喝新生水。為加強人民對新生水的飲用信心,新加坡政府目前並不準備將新生水包裝銷售至市場,而是準備從明年初起,開放像勿洛等新生水廠供廣大民眾實地參觀新生水的生產過程,並提供瓶裝新生水讓人們試飲,希望讓民眾瞭解它的品質和生產過程,加強其飲用的信心。
新加坡環境發展部部長林瑞生即指出,一旦國人對新生水有了信心,新加坡就多了一個穩定的水源。他指出,政府目前不打算直接以新生水做為飲用水之用途,因為一些先進國家都還只是間接使用新生水做為飲用水的來源。這麼做也是考慮到一般民眾對廢水再回收的心理障礙尚未解除。
新生水之價格
由於新生水之成為新加坡未來的另一重要水源,完全係拜科技所賜,其相對低廉的成本則可造福廣大的人民。受到許多因素影響下,新加坡政府目前尚無法確定新生水的價格,這其中包括科技的研究發展及新技術的應用、大量生產的經濟效益以及生產的經驗累積等。不過,可以確定的是,新生水的價格大約會是海水淡化的一半,因為它的投資成本是海水淡化的成本,能源成本則是海水淡化的四分之一。根據新加坡最新的海水淡化競標價格,每立方公尺約介於 0.78 到 1.4 美元。另外,根據研究小組指出,新生水未來的生產價格將隨著快速的科技發展而逐漸下降。新生水的價格之所以會低於海水淡化,是因為海水的鹽分高,必須以高熱能、高壓力來處理。反之,回收水的雜質遠低於海水,所以所需的能量低。此外,海水的回收效率低,新生水回收效率高。
結 語
據預測,到2050年,地球上將近40%人口將沒有足夠的水可用。地球上的水,97%是鹽水,剩下3%的淡水,大部分在南北兩極和山峰結成冰塊,而留給人類飲用的不到1%。
若以永續發展的角度考量,如果我們這一代把所有資源都耗盡,下一代又將如何呢?此外,也有水資源專家表示出,未來的戰爭,是為水而戰。即使是在水資源充裕的國家,如果不善加利用,也會有耗盡的一天。因此,對於如何珍惜水資源、保護水資源以及善用水資源,將是日後水資源邁向永續利用的一大課題,必須仰賴吾人發揮高度的智慧予以解決。
新生水係經過冗長慎密的研究試驗過程,並藉助現今科技之手,終於在新加坡產出。鑑於台灣目前的水資源供需情勢和未來需求狀況,與新加坡所處之水資源環境相當類似,所以將新加坡今年產出之新生水過程與經驗加以闡述,企望能對我國之水資源開發與利用,有所助益。
參考文獻
1.何信賢、劉佳興:「談新加坡的水處理趨勢(一)、(二)」,經濟部水資源局永續發展簡訊第二十五、二十六期,民國九十年一、二月。
2.蕭佳慧:「新生水開展獅城新局面」,亞洲週刊第十六卷,第三十五期,民國九十一年八月。
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