一、取、排水設施工程規劃檢討
因應產水規模從每日 10 萬立方公尺擴增為每日 20 萬立方公尺，
取、排水設施設置型式、規模與位置之規劃需重新檢討。取排水設施 為海水淡化廠是否能正常營運之主要工程，目前最被廣泛使用之取水 設 施 分 別 為開 放式 取 水 工 (open intake)與 滲 流 式取 水工 (subsurface intake)；排水設施則分為單點排放式及多點排放式。茲將取排水工法 說明如後，並針對本計畫海水淡化廠之取排水設施重新進行檢討，確 保未來取排水設施設置可符合擴增產水量後之海水淡化廠需求。
(一)取排水工法簡介 1、取水工
海水淡化廠取水工須為一穩定、可信的設施，以取得足量 及適當的水質做為海水淡化之水源；考量選用取水工之型式，
需同時符合經濟效益及降低對環境的衝擊影響。如前所述取水 設施分為開放式取水工及滲流式取水工（如圖 4-1 所示），目前 海水淡化廠常用的開放式取水工又稱直立式取水工，其取水經 由近岸之取水口直接取水，並由管路將海水輸送至取水井，再 經由管線進入海水淡化廠進行前處理及淡化程序處理；而滲流 式取水工則有許多種型態，如直立井(vertical well)、水平井 (horizontal well) 、 傾 斜 井 (slant well) 及 集 水 廊 道 (infiltration gallery)等，其取水方式為取水管線埋入海岸下的鹽化地下水層 (brackish coastal aquifer)或近岸的海床下進行取水。
資料來源：Melbourne Water - Seawater Desalination Feasibility Study, 2007.
(1) 開放式取水
資料來源：http://www.hitachizosen.co.jp/,日立造船株式會社
(2)滲流式取水
圖 4-1 海水淡化之原水取水設施型式
開放式取水由其設置位置可分為岸上取水(onshore)及離岸 取水(offshore)。岸上取水類似發電廠取水型式，取水水質較差，
多數無法滿足 RO 進水水質需求，故多用於熱法海淡廠，離岸 開放式直立取水是最常被海水淡化廠使用的方式；離岸取水口 通常是一根設置於海床之上的垂直鋼管或混凝土管，如圖 4-3 所示。
滲流式取水係取用經過海岸沙土層自然入滲過濾的水體，
因此水質較海水擁有較少量的固體物質、油脂、有機物及鹽份。
然而，若取用經過沖積層入滲過後的水體，其水中含氧量可能
較低且含有高濃度的錳、鐵、氫、硫化物和其他對海淡設備中 之 RO 膜造成污堵的成份，使產水水質下降，成本亦隨之提高。
典型的滲流式直立井取水（如圖 4-4）適合產水規模約每日 4,000 立方公尺或更小型之海水淡化廠；水平井取水則適合較直立井 大規模的海水淡化廠（最多每日可達 20,000 立方公尺），通常 以 水 平 輻 射 取 水 井 （ 圖 4-5 ） 和 水 平 導 向 鑽 井 (horizontal directional drilled well, HDD)（圖 4-6）。傾斜式取水是較新的施 作方式，將垂直井在海床下的取水口傾斜設置，如圖 4-7 所示。
集水廊道則是由一系列人造潛沒式砂質過濾層組成，如圖 4-8 所示，日本福岡海水淡化廠（產水規模約每日 5 萬立方公尺）
即是使用集水廊道取水，為目前世界上規模最大的滲流式取水 海水淡化廠。
資料來源：http://coolmyplanet.org/otec/
圖 4-2 開放式岸上取水設施示意圖
資料來源：Melbourne Water - Seawater Desalination Feasibility Study, 2007.
圖 4-3 開放式離岸取水設施示意圖
資料來源：Overview of desalination plant intake alternatives - (white paper 2011)
圖 4-4 滲流式直立井示意圖
Intake
Outlet
Underground tunnels
資料來源：Overview of desalination plant intake alternatives - (white paper 2011)
圖 4-5 滲流式水平井示意圖
資料來源：Overview of desalination plant intake alternatives - (white paper 2011)
圖 4-6 滲流式水平導向鑽井示意圖
資料來源：Overview of desalination plant intake alternatives - (white paper 2011)
圖 4-7 滲流式傾斜井示意圖
資料來源：Overview of desalination plant intake alternatives - (white paper 2011)
圖 4-8 滲流式集水廊道示意圖 2、排水工
目前國外常見之鹵水排放設施型式有：單點排放式、埋管 多點排放式、高架多點排放式等。單點排放因排放面積較小，
需要流速較大，通常需要以泵浦加壓且易上升至淺層海水達均 勻擴散。而多點排放因排放面積較大，擴散效率高，所需流速 較小即可達到擴散平衡。以下列舉 2 個澳洲海水淡化廠多點鹵 水排放設施案例。
(1)澳洲黃金海岸海水淡化廠
此海水淡化廠位於昆士蘭省東南方，產水量每日 136,000
立方公尺，於 2008 年開始營運，除了提供海淡水外也是著 名的觀光景點。其為獨立建置的海水淡化廠，鹵水排放鹽度 約為 67 ppt，以多孔擴散管排放（圖 4-9），擴散稀釋範圍約 120 公尺×320 公尺，其排放管線置於海床並直接向上排放，
排放水深約 91.4 公尺。
根據 2009 年 IDA 世界會議所發表之研究成果，黃金海 岸海水淡化廠位處海域為砂質底床，主要棲息動物包含管海 葵、星蟲、海星及多孔海綿動物等。在此海淡廠開始營運前，
研究團隊歷時 18 個月監測，得到此處海域環境及動植物生 態等數據。於海淡廠開始營運後，研究團隊同時於鹵水擴散 範圍內及距離擴散範圍約 460 公尺外兩處同時進行海域環境 監測（圖 4-10），並將結果互相比較。研究結果顯示，此海 淡廠的鹵水排放並未對海洋生物的豐富度及變異度都沒有 可觀測到的影響，證明了對環境的友善性。
資料來源：WaterSecure
圖 4-9 澳洲黃金海岸海水淡化廠鹵水排放管
資料來源：WaterSecure
圖 4-10 黃金海岸海水淡化廠鹵水排放監測點位 (2)澳洲伯斯海水淡化廠
此海水淡化廠已於 2006 年開始營運，日產水量每日 144,000 立方公尺，提供伯斯市 160 萬人口 17%的飲用水。
此海水淡化廠為世界上知名的先進海水淡化廠，其取水口設 置位置距離海岸 200 公尺，而排放口位於科克本灣(Cockburn Sound)，是一個封閉淺水且水體循環不良的海域環境，常有 水體含氧量不足的問題。由於此海域環境條件，伯斯海水淡 化廠建置一座離岸 500 公尺遠、距海床 0.5 公尺的排放管，
直徑 1.6 公尺，並沿著管線末端 200 公尺部份設置共 40 個擴 散孔（圖 4-11），擴散孔間距 5 公尺，直徑 0.22 公尺，排放 水深 10 公尺。
伯斯海水淡化廠之設計假設鹵水射流排放後會上浮約 8.5 公尺後於鹵水混合範圍的邊緣形成約 2.5 公尺高的水舌 (plume)，再往兩側沈降並延伸約 50 公尺之距離（圖 4-12）。 自 2006 年 11 月開始營運以來，研究團隊便廣泛的進行即時 監測以確保鹵水對海域生態並無影響，其中還包括於海床設
擴散範圍內 監測點位
擴散範圍外 460m 監測點位
擴散範圍外 460m 監測點位
置監測儀器監控水中含氧量、鹵水比導電度、濁度等項目。
圖 4-13 為 2007 年至 2009 年鹵水比導電度統計資料，顯示排 放鹵水比導電度範圍約在72,000 μS/cm 至 88,000 μS/cm 之 間；水中含氧量範圍在 7.6 mg/L 至 11.0 mg/L 之間，並隨時 可維持高於最低限度 5 mg/L 以上；pH 則維持於 7.2 至 7.6 之間；濁度則低於 3 NTU，如圖 4-14。
伯斯海水淡化廠經過一年的操作營運之後，由圖 4-15 水下攝影照片可以看出即使排放高鹽度之鹵水，於排放管線 周圍仍然有高豐富度的水中生物族群。經多項監測及觀測結 果顯示，伯斯海水淡化廠運轉至今並未對此區海域環境造成 顯著影響。
資料來源：Water Corporation, www.watercorporation.com.au
圖 4-11 伯斯海水淡化廠排放管線配置
資料來源：Water Corporation, www.watercorporation.com.au
圖 4-12 伯斯海水淡化廠鹵水擴散範圍
資料來源：Water Corporation
圖 4-13 伯斯海水淡化廠鹵水比導電度統計
資料來源：Water Corporation
圖 4-14 伯斯海水淡化廠鹵水濁度統計
資料來源：澳洲伯斯海淡廠排放管監測影片截圖。
圖 4-15 伯斯海水淡化廠排放管及周圍魚群 (二)取水設施工程規劃檢討
1、取水設施設置型式
一般認為滲流式取水水質較開放式佳，但此結果只適用於 某些特定情況：如當取水口設置於經充分沖刷過之海床，或取
水位置遠離表面海水影響，且地層為均勻孔隙結構，如石灰岩 地質，才能獲得較好水質的水源。目前世界上有許多使用滲流 式取水的小型和中型的海水淡化廠仍須在 RO 膜淡化前對原水 做額外的前處理。日本福岡海水淡化廠為目前世界上規模最大 的滲流式取水海水淡化廠，使用集水廊道取水，其取水水質由 於未能達到直接進 RO 處理標準，因此仍搭配使用超過濾膜 (Ultra Filtration, UF)作為前處理程序。滲流式取水對於設置地 點的地質條件及環境相當要求，較適合興建於高透水率的地質 結構，如砂土層、石灰岩層、砂石層等，另外，在鄰近海岸溼 地的地區避免地水位下降，破壞溼地環境，及海岸侵蝕嚴重區 域，過濾地層會被破壞，均不宜規劃滲流式取水。因此，滲流 式取水的施作地點必須經過通盤考量及嚴密的環境調查（含地 質條件、海岸變遷、環境區位等）。
開放式取水是目前世界上海水淡化廠最廣泛使用的取水 技術，原因為其幾乎可以設置於任何地形，對海水淡化廠之產 水規模也無限制，且單點取水對底棲生物影響範圍較小，營運 後清理及維護管理較為便利，因此，大部分取水量較大之海水 淡化廠皆採用此方法；不同取水型式實際案例比較如表 4-1。
綜上因素考量，由於適合滲流式取水之設置地點較少，且 對於取水口鄰近底棲海洋生物之影響範圍亦大，此種取水技術 較適合於小型海水淡化廠，大型海水淡化廠因取水量大，相對 於開放式取水工影響生態範圍更為廣泛，另由於濕地法，七股 濕地範圍附近廠區位址，亦不適合採滲流式取水；國外開放式 與 滲 流 式 取 水 工 程 費 用 比 較 研 究 亦 顯 示 規 模 超 出 約 每 日 41,000 立方公尺之海淡廠採用開放式取水較經濟，詳圖 4-16。
國外 10~20 萬立方公尺的海淡廠取水形式詳表 4-2。因此，本 年度針對產水規模擴增，重新檢討取水工法後仍建議延續前期 規劃，採開放式取水。
表 4-1 不同取水型式案例比較
資料來源：Cartier, G., Corsin, P.. Description of different water intakes for SWRO Plants. IDA World Congress-Maspalomas, Gran Canaria-Spain October 21-26, 2007.
Missimer et al. 2013.Subsurface intakes for seawater reverse osmosis facilities: Capacity limitation, water quality improvement, and economics. Desalination 322, 37-51.
資料來源：Cartier, G., Corsin, P.. Description of different water intakes for SWRO Plants. IDA World
資料來源：Cartier, G., Corsin, P.. Description of different water intakes for SWRO Plants. IDA World