廢污水回收再利用

4.1.1 模型概念與背景說明

現行「水污染防治法」第二條中對於廢水、污水及廢污水處理 設施之定義為：

˙廢水:指事業於製造操作自然資源開發過程中，或作業環境所產生 含有污染物之水。

˙污水 :指事業以外所產生含有汙染物之水。

˙廢(污)水處理設施:指廢污水為符合「水污染防治法」管制標準而以 生物、化學、物理方法處理之設施。

依據內政部營建署統計推估截至 93 年 6 月台灣地區公共汙水下 水道普及率為 1.5%，另專用污水下水道普及率 7.1%，建築物污水處 理設施設置率 4.8%，整體總污水處理率 13.3%，全國現有之都市污水 處理場共 18 座，如表 4.2.1-1。因都市污水廠之放流水水質較佳，再 生時大都不需使用薄膜系統(亦無濃縮水問題) ，因此，可回收使用率 依「台灣地區廢污水再利用潛勢整體評估」[30]訂為 100%，由表 4.2.1-1 可知福田水資源回收中心的再生潛能與中區其他 4 廠的規模有極懸 殊的差距且其位置在大台中地區，故本研究之廢污水回收再利用策略 即以福田水資源回收中心作為模型建置的對象。

表 4.1.1-1 全台都市污水廠處理潛能量

區別 處理廠名稱 現有最大再生潛勢(CMD) 現有可再生潛勢(CMD) 處理方式

基隆市六堵 22,000 22,000 二級處理

台北市內湖廠 150,000 38,000 二級處理

台北縣八里廠 1,320,000 638,000 一級處理

台北縣直潭廠 3,200 1,250 二級處理

台北縣坪林廠 4,000 700 二級處理

台北林口南區廠 17,500 7,500 二級處理

台北縣烏來 1,300 1,000 二級處理

北區(7 廠)

合計 1,518,000 708,450 ————

南投縣中正廠 3,500 1,136 二級處理

南投縣內轆廠 1,200 667 二級處理

台中市福田廠 87,500 50,000 二級處理

台中市黎明廠 2,400 1,500 二級處理

南投縣溪頭廠 1,000 1,000 二級處理

中區(5 廠)

合計 95,600 54,303 ————

台南市安平廠 132,000 85,000 二級處理

高雄市中區廠 1,103,000 500,000 一級處理

金門縣太湖廠 3,000 1,500 二級處理

金門縣榮湖廠 3,000 1,800 二級處理

金門縣金城廠 4,000 1,000 二級處理

金門縣東林廠 500 500 二級處理

南區(6 廠)

合計 1,245,500 589,800 ————

總計(18 廠) 2,859,100 1,352,553 ————

資料來源:[30]

福田水資源回收中心(原名稱為台中第一污水處理廠)，位於台中 市南區綠川與旱溪匯合處北岸，面積約 13.6 公頃，其收集污水之範 圍包括林森路、梅川、英才路、力行路、進德路及建國路等，所圍成 之現有繁華市區受益面積共 463 公頃，服務人口數約 23 萬人，主要 收集範圍為家庭生活污水，圖 4.2.1 為其回收水輸送路線示意圖。目 前實際污水處理量設計為 8.75 萬 CMD，截留柳川的河水，平均處理 量 5 萬 CMD，再放流至綠川溪，由「台灣地區廢污水再利用潛勢整 體評估」[30]報告中指出，福田污水廠回收水將來可提供台中市的綠 地澆灌所需回收水使用量約 0.4 萬 CMD，若有剩餘還可提供筏子溪 知高圳灌溉使用，以交換水權。在成本估算方面，其供水成本管線部 份約 24,000 萬元，加壓站部份約為 4,000 萬元，如土建及管線成本分 30 年攤提，設定利息為 6%，加壓站部分之土建費用佔建設費用之 40%

約 1,600 萬元，加壓站部份之機械、電氣設備成本佔建設費用之 60%，

約 2,400 萬元分 10 年攤提，代入利率公式可計算出土建及管線每年 攤提成本為 1,860 萬元，機械電器設備每年攤提 326 萬元，總計固定 成本每年約 2,302 萬元，如換算為每噸供水之固定成本，約為 0.73 元 /噸。另外在每年運轉維護費用部分，如以總工程費用之 4%計算，每 年約需要 1,120 萬元，如換算為每噸供水之操作維護成本，約為 0.36 元/噸。總計每噸水之成本約為 1.09 元/噸，表 4.2.1-2 為以上成本估算 整理。(資料來源: [30])

表 4.1.1-2 福田水資源回收中心污水回收再利用成本估算表

成本費用項目 費用(億元) 每年攤提費用(萬元)

輸配水管線費用(年限 30 年) 2.40 1,744.00

加壓站土建費用(年限 30 年) 0.16 116.00

加壓站機械電氣費用(年限 10 年) 0.24 326.00

每年操作維護成本＊ — 1,120.00

廢水回收再利用總工程費 2.80 3306

註＊：操作維護成本不含抽水站操作電費約 3 元/KWH。 資料來源: [30]

圖 4.1.1-1 福田水資源回收中心示意圖

資料來源: 台中市政府電子地圖

4.1.2 模式設計

表 4.1.2 廢污水回收模型內建方程式與變數預設值

IF THEN ELSE(家庭汙水量>總 規模, 家庭汙水量- 總規模, 0 )

4.1.3 模型測試 案例一：

將新增的污水廠規模設定為 0 萬噸/旬(0 萬噸/日)，服務人口數 23 萬人，根據質量守恆原理，透過 Excel 計算結果如表 4.2.3-1 所示，

而所建置完成之廢污水回收模型配合表 4.1.2 廢污水回收流圖內建方 程式與變數預設值，其模擬結果如圖 4.1.3-1 所示，。

表 4.1.3-1 廢污水回收案例一以 EXCEL 計算之結果

時間 1 2 3

家庭污水量(萬噸/旬) 51.50 51.50 51.50

福田水資源回收中心(萬噸) 0.00 0.00 0.00

總規模(萬噸/旬) 87.50 87.50 87.50

未處理而排放至河川的汙水量

(萬噸/旬) 0.00 0.00 0.00

可回收的廢污水量(萬噸/旬) 51.50 51.50 51.50

公共用水需求量(萬噸/旬) 4.00 4.00 4.00

農業用水(萬噸/旬) 47.50 47.50 47.50

新增的固定成本(萬元) 0.00 0.00 0.00

操作及維護成本(萬元) 0.00 18.55 37.09

總成本(萬元) 0.00 18.55 37.09

圖 4.1.3-1 廢污水回收案例一之 VENSIM 模擬結果

本案例一以圖 4.1.3-1 所示之廢污水回收水模型模擬結果與驗證案例 表 4.1.3-1 以 EXCEL 所計算結果相符合。

案例二:

將新增的污水廠規模為 74 萬噸/旬(7,4000CMD)，而服務人口數為 隨時間改變的變量:60 萬、70 萬、80 萬，根據質量守恆原理，透過 Excel 計算出來的各項變數值如表 4.2.3-2 所示:

表 4.1.3-2 廢污水回收案例二以 EXCEL 計算之結果

時間 1 2 3

家庭污水量(萬噸/旬) 156.80 179.20 201.60

福田水資源回收中心(萬噸) 0.00 0.00 0.00

總規模(萬噸/旬) 161.50 161.50 161.50

未處理而排放至河川的汙水

量(萬噸/旬) 0.00 17.70 40.10

可回收的廢污水量(萬噸/旬) 156.80 161.50 161.50

公共用水需求量(萬噸/旬) 4.00 4.00 4.00

農業用水(萬噸/旬) 152.80 157.50 157.50

新增的固定成本(萬元) 54.02 54.02 54.02

操作及維護成本(萬元) 0.00 56.45 114.59

總成本(萬元) 54.02 110.47 168.61

本案例一以圖 4.1.3-1 所示之廢污水回收水模型模擬結果與驗證案例 表 4.1.3-1 以 EXCEL 所計算結果相符合。所建置之廢污水回收模式已 完成基本測試與驗證。