從IWA World Water Congress & Exhibition 2018看水資源處理發展趨勢及相關材料應用

 

刊登日期:2019/2/13
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陳意君/工研院材化所
前言
IWA World Water Congress & Exhibition研討會是由IWA協會每兩年舉辦一次與水資源議題相關的大型展示會及研討會。會議主要討論全球各區域因環境、氣候、人口、經濟成長對水資源造成的影響及相對應水資源的管理,目的是希望提供各國在高度工業化與經濟成長的同時,依舊可以擁有安全無虞的乾淨水源。本會議自1998年在法國巴黎舉辦至今已將近20年,2018年的會議在日本東京舉行。
 
此次會議主題共分六個大項,分別是水資源管理(Water Utility Management)、廢水處理(Waste Water)、飲用水及飲用水再利用(Drinking Water &Portable Reuse)、城市供水系統(Urban Water System) 、城市智能水管理(Communities, Integrated Planning & The Enabling Environment)、大型水管理(Large-scale Water Management),會議議程包括展覽與研討會。
 
展覽會場大致分成三大類,分別是 (1)大型水資源管理單位,屬於政府或半民營單位,像日本、加拿大、比利時、丹麥、澳洲、台灣……等國在會場都有展區展示各國政府/公司在民生、市政水處理系統的管理與配置。(2)水處理管理/工程公司,如日本Kubota、水ing、法國Veolia、美國Xylem…等公司展示他們在系統處理能量與新技術的發展。(3)機械零件/管路、檢測儀器、處理材(添加劑、膜材)等,像日本Toray、Mitsubishi Chemical、台灣Filtteck……等公司也在場提供相關業者技術需求諮詢與服務(圖一~圖三)。
 
會議重點精摘
IWA World Water Congress & Exhibition 2018會議探討內容相當多且廣,因研究領域與個人專長緣故,本次會議關注議題主要著重在(1).水處理(民生/工業)技術及水處理相對應之材料。(2).回收與再利用(如磷/金屬回收/廢水處理等)。(3). Micro-plastics與Micro-pollutants汙染源的去除以及對人類影響之衝擊調查與討論。
1.水處理(民生/工業)技術及水處理相對應之材料
根據METI (Ministry of Economy Trade and Industry)預測,2023年全球預計會有40%可用水短缺,因應高度工業的發展,針對民生/工業廢水後處理與循環再利用已是一項重要議題,這次參展的與會廠商、研究單位也針對該部分進行經驗分享與技術推廣。目前MBR(Membrane Bioreactor)水處理系統是處理民生/工業廢水相當有效的系統,傳統上活性污泥系統(Activated Sludge System; CAS)也具有該項功能,雖然MBR水處理費用相對較高,但因處理場地小、系統維護容易且MBR處理後的水相對乾淨,因此MBR處理費用的降低(模組系統、膜材效能/壽命提升)是各材料、系統商一致努力的方向。
 
本次Mitsubishi Chemical在會場展示了平板式的PVDF中空纖維膜產品(圖四),該中空纖維產品內層有一網狀支撐材藉以強化中空纖維膜機械強度(目前材料趨勢),Mitsubishi Chemical產品有MF、UF兩種,MF、UF膜因應耐壓程度膜的孔徑、厚度也不相同(圖五)。此外,新創公司Blue Foot Membrane也發表它們的IPC (Integrated Permeate Channel) PVDF新產品(圖六),該PVDF膜支撐材是一種交叉網狀結構,模組系統屬於平板狀。該公司宣稱IPC@膜每平方單位輸出容量是一般模組的2倍。目前該公司PVDF膜孔徑<0.08m, 通量約是2,000l/m2.h.bar,有膜面積7m2、25m2、80m2等三種規格。
  
圖四、IWA展場-Mitsubishi Chemical的中空纖維膜產
圖四、IWA展場-Mitsubishi Chemical的中空纖維膜產品
 
圖五、Mitsubishi Chemical PVDF中空纖維結構與相關產品規格
圖五、Mitsubishi Chemical PVDF中空纖維結構與相關產品規格
 
關於PVDF-MBR的應用,本次Kubota也發表了利用平板式MBR搭配RO,進行中國南通市紡織業染料廢水回收的效率以及成本評估。該調查評估,以MBR搭配RO進行染料廢水回收成本約是2.84CNY/m3,較一般廢水處理(~3 CNY/m3)便宜。以上是PVDF濾膜與相關研究在IWA展示與發表的資料。
 
除了MBR-PVDF處理系統陶瓷膜同樣可應用在MBR水處理上,Meidensha Corporation在本次會場展示該公司MEIDA CFM(ceramic flat sheet membrane) 陶瓷平板膜(圖三),同時也發表MEIDA CFM在廢水處理的pilot測試(圖七)結果,經過7個月的測試,該陶瓷平板膜通量大約維持在原來濾膜的8成左右。
 
圖七、MEIDEN陶瓷平版膜廢水處理Pilot測試模組
圖七、MEIDEN陶瓷平版膜廢水處理Pilot測試模組  
 
另一項議題FO(Forward Osmosis)正滲透技術,FO以其低成本的綠色分離和低能耗而著稱,應用範疇包括 ---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

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