台灣水資源需求面管理策略之探討
三、 台灣水資源需求面管理之技術工具
水資源需求面技術工具有許多種，例如各種節水產品，本節著重於生活用水中 的廁所用水，因為廁所用水量約占依據自來水公司售水量統計計算之台灣每人每日
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變遷下之
資源管理
氣候
台灣水資源需求面管理策略之探討
生活用水量271 公升的 20%，相當重要，且具有很大的節水空間。4
「 創 造 未 來 世 代 的 衛 生 科 技 」（Create the Next Generation of Sanitation Technologies）是去年（2010）8 月 19 日比爾與美琳達蓋茲基金會（Bill & Melinda Gates Foundation）向全球科研界公開徵求的五項全球健康研究課題之一，脫穎而出 的研究計畫最高可以獲得1 百萬美金研究經費。此基金會認為衛生科技非常重要，
但是長期受到忽視，他們認為傳統衛生系統（sanitation system）（即沖水馬桶與公共 污水下水道系統）都是仰賴水、能源及資本高度密集的處理設備攜帶及處理人體排 泄物，此類系統面臨許多挑戰，包括對能源及水資源之高度需求、非常高的建設成 本及不小的維護成本，但是對於許多開發中國家而言，能源、水資源及資金原來就 是稀有的資源，以致於多數人民生活於不衛生的環境，造成嚴重的健康與環境污染 問題，即使是已有完善下水道系統的已開發國家，也面臨全球氣候變遷與能源危機 帶來能源危機及水資源危機的威脅，於不久的未來是否有足夠的水資源與能源以維 持傳統的衛生系統，也是個必須回答的課題。
台灣的衛生系統處於先進國家與開發中國家之間，截至97 年 12 月底止，全國 公共污水下水道普及率為19.50%，其中台北市普及率為 91.04% 為最高，其次高雄 市為53.73%、台灣省為 6.69%、福建省 29.23%，台灣省仍有 9 個縣（市）之普及率 為0%。
就傳統衛生系統所需的三個主要投入要素而言，雖然台灣資金較為充足，但是 面對全球能源危機與缺水危機之脆弱度甚高，首先，台灣每人平均GDP 約 20,000 美元，介於先進國家與開發中國家之間。其次，台灣能源安全度低，進口依存及 能源集中度偏高，2007 年臺灣的進口依存度為 99.32%，高居第一位，能源集中度 61.4％，僅次於中國大陸（69.3％），在石油生產高峰（oil peak）不久將到來之前景 下（Deffeyes, 2006，蕭代基、陳筆，2009），能源安全益形脆弱。
在此情況下，台灣未來應繼續使用傳統衛生系統，建設公共污水下水道與污水 處理廠，或發展如比爾與美琳達蓋茲基金會所徵求與提倡的低成本、長效、容易使 用、系統安全、滿足景觀與環境要求、以及對水、能源及空間之需求量低之永續性
4 成人每次上廁所排放約 150 克尿液或 200 克糞便，每人平均一天小便 6 次大號 1 次，一天平均沖水七次，
沖水馬桶沖一次耗水約 6-8 公升，一天用水量約 50 公升，約佔 20％總家庭用水量（武嘉仁，2003；
陳國帝、陳明德、陳文卿，2005）。武嘉仁（2003）認為一人一年約產生 500 公升的尿液和 50 公升的 糞便，為了處理總共 550 公升的排泄物，一個人一年平均要用去 15,000 公升的清水。
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衛生系統，是一個非常值得探討的議題，以下介紹幾個已經使用的永續性衛生系 統，並進行一個簡單的成本效益分析，比較此二方案。
(一) 衛生系統的水資源利用模式
按照水資源使用模式，衛生系統使用的馬桶可分為沖水馬桶與分離式馬桶（urine source separation（NoMix-technology））兩類。沖水馬桶應用水封設計，阻擋化糞池 或管路臭氣擴散至廁所空間，將廁所污水排入污水下水道，和一般的生活污水（如 淋浴）、雨水、和工業廢水混和進入污水處理廠，此即傳統衛生系統。台灣的絕大部 分地區都是採用沖水馬桶。
由於沖水馬桶將糞便和尿液混和，並且用大量的清水混和，不只浪費水資源，
更提高污水處理難度與處理成本，隨者水資源稀缺與價格日貴，許多學者專家提出 源分離（source separation）或源管理（source management）的概念，設計出永續性 衛生系統，即將高濃度的糞、尿與低污染的生活污水三者分別收集，經各自專用管 線處理及循環再利用（見圖1），尿液以容器承接，作為液肥處理；糞便混合木屑，經 由微生物醱酵作用達到減量及安定化目的，醱酵作用之最高溫度可達到60-70℃，更 維持60-70 天之長時間腐熟，在此條件下對人體有害之微生物均已分解完成。
源分離方式的優點有三， 一、按性質不同分別收集後，容易處理與回收再利用，
降低處理成本；二、可以有效的節省水資源，三、可以將糞尿轉為氮肥、磷肥。
武嘉仁（2003）根據近期學術文獻，介紹 10 種永續衛生設備與系統的新觀 念，包括不需耗水的馬桶。在北京推廣的高效利用再生迴圈利用型節水模式就是應 用源分離技術的永續性衛生系統，取代傳統沖水馬桶與污水下水道系統（杜鵬飛，
2010），已近於符合比爾與美琳達蓋茲基金會所徵求的未來世代的衛生科技。
2001 年 至 2004 年 歐 盟 在 德 國 進 行 新 衛 生 系 統 示 範 計 畫（EU Demonstration Project），比較六種衛生系統的生命週期永續性與成本，此研究發現，新的永續衛生 系統在水再利用、節水、節能、養分循環等方面較具永續性，長期而言，永續性衛 生系統的總成本較低，永續性衛生系統的操作成本較傳統式低18%（Peter-Fröhlich, et al, 2007）。另外 Markus（2003）計算傳統衛生系統與永續性衛生系統兩種情境之 成本與效益，永續性衛生系統的固定成本（包含下水道與污水處理廠）是傳統衛生 系統的一半，而變動成本約為傳統式的三分之二。
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根據「污水下水道第四期建設計畫」，費用共計2,047 億元，總接管 947,100 戶， 法估計永續性衛生系統的固定成本，惟根據Markus（2003）的奧地利農村個案研究，
永續性衛生系統的固定成本是傳統衛生系統的一半。
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濟研究院（2008）的分類，「污水處理設施營管費」包含「維護費用」與「收集管線 及用戶接管設備營運管理費用」。以2005~2007 年統計資料計算，平均每戶每年維護 費為1,232 元。據此，在目前未接管之九縣市，每年將需要近 16 億元的下水道系統 營運管理成本。倘若將全國接管率至100%，則每年需要 90 億元的維護費。
永續性衛生系統亦需要分離式馬桶與三種污水專用管線及處理設施之維護成 本。台灣缺乏永續性衛生系統的相關資料，無法估計變動成本，根據Markus（2003）
的奧地利農村個案研究，永續性衛生系統的變動成本約為傳統式的三分之二。
3. 環境成本
傳統衛生系統耗費大量的自來水，成人每次上廁所排放約150 克尿液或 200 克 糞便，每人平均一天小便6 次大號 1 次，一天平均沖水七次，沖水馬桶沖一次耗水 約6-8 公升，一天用水量約 50 公升，約占台灣人均生活用水量的 20%（武嘉仁，
2003；陳國帝、陳明德、陳文卿，2005）。
為提供此自來水量之機會成本包括其開發水源與生產自來水之生產成本與操作 造成的環境損害成本，也包括為處理污水而建造與營運污水下水道系統的建設成本 與污水排放造成的環境負荷。
永續性衛生系統的設計可以做到無水或少水，因此其環境成本很低，可節省此 佔生活用水三分之一的水資源，並同時可減少自來水開發與生產及污水處理的生產 成本與環境成本。
根據上述簡單且尚不完整的成本效益分析可知，基本上，傳統衛生系統與永續 性衛生系統相較，傳統衛生系統之固定成本與變動成本都較高，且耗費較多自來 水，為生產此自來水量與處理其衍生的污水，都需投入大量的資源，包括水資源、
能源、人力、土木等等，亦造成較高的環境負荷。此外，雖然兩系統都可以妥善處 理生活污水與糞尿，但永續性衛生系統還有較高的資源循環再利用之效益。
因此，我們應該重新思考污水下水道建設的政策是否符合水資源永續利用原 則。以生活污水的組成來看，人類糞尿在總量上僅占生活污水總量的1%，但是含有 生活污水中大部分的有機物和絕大部分的氮、磷。尿液中的氮約佔生活污水中氮總 量的80％，而磷約佔 50％。如果把糞和尿分離，尿液單獨處理，尿素會在土壤中水 解產生銨（NH4+）與碳酸根離子（CO32-），這兩種物質都容易被植物吸收，不易造成 環境問題。糞尿不進入污水處理廠，那麼廁所用水量可以大幅的降低，污水處理量
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也隨之減少，進入污水處理廠的污水中氮、磷含量將大幅度削減，通過常規的二級 處理就可以達到國家相關的排放標準，污水處理廠基本不需要設置氮、磷的設備，
就能達到氮、磷的排放標準。事實上，不僅是人類使用的廁所應用源分離技術，國 內已有糞尿分離的豬廁所，不僅減少處理成本，也同時降低環境污染與能耗。