黃馨儀、吳旻珊 / 工研院材化所
2023年世環會於上海虹橋國家會展中心舉行，展示環保水處理、膜技術、智慧環境監測、固體氣體處理、節能設備、周邊閥門及管件等相關領域的最新技術。展會中介紹了多種淨水技術，其中以薄膜過濾搭配樹脂吸附為主流，而新興的電驅動去離子技術在高端市場上有所應用。在廢水處理方面，可藉由納濾膜、碟管式逆滲透和高壓逆滲透等技術達到廢水分鹽、脫色與去除有機物之目的，在廢水零排放程序中扮演著關鍵角色。同時，熱蒸發技術也是實現零排放目標的關鍵一環，包括機械蒸氣再壓縮(MVR)和低溫真空蒸發器，其中MVR技術可藉由壓縮機來提高二次蒸氣溫度達到能源節省的效果，而低溫真空蒸發器則可透過抽真空的方式在35~37°C下進行蒸發，依據水質特性與熱源應用各有其適用的濃縮減量方法。
此外，電化學技術在廢水處理中也扮演著關鍵角色，可用於有機物礦化和金屬無機物去除，亦可導入膜材應用使廢水達到脫鹽目的。新型的臭氧催化劑和自電解耦合法等高級氧化技術能有效的降解難分解有機物，改善污泥生成量和臭氧利用效率的問題。這些技術的結合有助於廢水資源的循環利用，對於實現淨零排放目標至關重要。在台灣，政府要求新產業園區實行廢水零排放，各企業正積極投入資源於廢水資源化和回收再利用，這些新穎的處理程序將推動產業和環境的可持續性發展。
一、 上海國際水展於虹橋國家會展中心
國際型展覽於開展第一天吸引海內外約10萬人次參觀，展場分為八個展廳(圖一)，從一樓開始有環保水處理、膜與水處理、智慧環境監測、固體氣體處理、節能設備、周邊閥門及管件設備，至二樓為淨水、空氣清淨系統、建築工業等相關工業節能與低碳建築產品。
首先針對淨水與環保水處理(圖二)，以淨水市場來說，最廣泛的應用為薄膜過濾搭配樹脂吸附，成熟度也最高，有上百家廠商、上千種產品，因應不同標的水源不同目的有其合適的產品組合。而較為新穎的技術也開始發展，如這次看到的EDI電驅動去離子技術，如圖三所示，其系統組成為離子交換膜、離子交換樹脂與電極，原理為供給一電能至陰陽極吸引水中正負離子，來產生去離子水達到淨水目的，技術特點為不用再生處理以減少藥劑使用，目前大都應用於電子、食品、醫藥等需要超純水的高端市場。
圖三、電驅動去離子技術(EDI)現場展品
近年來，廢水處理已從水回收轉成零液體排放議題(圖四)，薄膜水處理與熱系統技術成為關鍵角色，然實行零排放須考量的污染物處理面向與技術更是複雜與多元，其中包含納濾膜(NF)、碟管式膜(DTRO)、超高壓RO膜(PRO)與熱處理系統等等；因熱處理技術能耗最高，因此，為了進熱系統前極盡所能減少廢水量進而開發出更多形式的高壓膜濃縮組件與離子分離膜技術。
圖四、高鹽廢水零液體排放處理流程
納濾膜(NF)於零排放流程中，可用來分離一二價離子，因廢水中的離子多以氯化鈉和硫酸納兩種鹽類存在，故NF膜被廣泛用做初步分鹽的主要技術，NaCl會透過膜到產水側，Na2SO4則會在濃水側得到濃縮；此外，NF也具有除色、攔截TOC和COD等特色，以及低壓操作與產水量大等優點，於工業廢水零排放前處理的應用也很多元，經NF分鹽後可縮小蒸發器。
碟管式膜(DTRO)組件則採用特殊的開放式流道設計，如圖五所示，原水從膜殼與導流盤間隙中由下而上流入，通過上端法蘭開口進入，於導流盤與膜片之間折返流動，有效克服濃差極化，導流盤上的凸點設計可形成湍流，具自沖刷功能，因此不易造成污堵，且具有更高的耐壓性(75~160 bar)，目前廣泛應用於高導電度廢水的濃縮與高COD廢水等高難度廢水的處理。
圖五、碟管式膜(DTRO)處理單元
高壓RO(PRO)也是為有挑戰性的濃縮工具應用而特別開發的(圖六)，其中以PRO-XP1可操作的壓力最高，其採用更堅固的材料結構使運行壓力超過傳統的RO膜極限值(8.27 MPa)，PRO最高運行壓力可達12.4 MPa，濃縮濃度超出海淡RO (SWRO)約50%，達到膜法濃縮極限，大幅減少後端熱系統的處理量，降低設備投資與操作成本。
零排放最後的處理技術即是熱蒸發系統，較常看到的技術有機械蒸氣再壓縮(MVR)與低溫真空蒸發器如圖七所示。蒸氣再壓縮技術採用壓縮機將二次蒸氣加壓以提高蒸氣溫度再導回進料進行換熱，以達到 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。