吳長融、陳品臻、蘇彥庭 / 李長榮化學工業股份有限公司
氣候變遷導致全球水資源緊張問題日益嚴峻，提升廢水處理效率並促進水資源再生利用，已成為產業永續發展與ESG目標的核心議題。李長榮化工(LCY)針對台灣長期缺乏自主膜生物反應器(MBR)技術之瓶頸，成功自主開發以聚偏二氟乙烯(PVDF)中空纖維超濾膜結合活性污泥法的MBR系統。該系統具備出水水質穩定、占地面積小、可調性高與成本優勢等特點，並已廣泛應用於石化、半導體、染整等工業領域，實現近乎100%的工業廢水回用率。隨著智慧製造與數位轉型趨勢，李長榮化工進一步導入人工智慧(AI)技術以提升MBR系統運轉效率與能源效益。本文具體介紹兩項AI實務應用：一、於膜絲製造過程中導入AI影像辨識系統，以自動化檢測膜絲瑕疵導入智能影像辨識品檢系統，提升生產品質與降低人員工作負擔；二、於廢水處理系統中建立機器學習模型，精準預測並動態調整曝氣鼓風機之最佳變頻頻率，降低能源消耗且同時維持出水水質，確保化學需氧量(COD)濃度穩定達標。本文提供AI技術與MBR系統整合之可行性及實務效益，為智慧化與永續水資源管理提供具體且具參考價值的實務案例。
【內文精選】
MBR介紹
MBR是一種結合膜分離技術與活性污泥法的先進廢水處理系統。其核心理念為利用微濾或超濾膜作為固液分離單元，取代傳統活性污泥系統中的二沉池，以提升系統整體的處理效能與出水水質(如圖一)。
圖一、(a)傳統的活性污泥程序；(b)李長榮膜生物反應濾水系統之流程比較
MBR系統藉由膜模組的高效過濾能力，可有效阻擋懸浮固體與微生物，進而獲得穩定且優質的出流水。此外，MBR系統中的污泥濃度(Mixed Liquor Suspended Solids; MLSS)通常高於傳統系統，使得系統具有更高的有機物去除能力與較低的污泥產率，更衍生出可移動的貨櫃式MBR系統，以因應緊急處理或多場域彈性運用，可在較小的空間內達到相同或更優的處理效果。
李長榮MBR系統採用中空纖維超濾膜結合活性污泥生物處理，具備多項技術特色。其膜組件採親水性聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride; PVDF)材質之中空纖維膜絲，公稱孔徑約0.05 μm，在負壓抽吸下幾乎僅允許小分子化合物與離子透過，大幅提高出流水的潔淨度以利後續回收利用 。該系統以外側進水、內側出水的過濾模式(Outside-in)運行，使水流由膜絲外部進入內部，提升膜抗污堵能力且清洗維護較為容易(圖四)。由於膜分離單元取代傳統沉澱澄清程序，MBR可有效縮減廢水處理流程並確保穩定的高水質出水---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖四、MBR過濾模式(Outside-in)示意圖
★本文節錄自《工業材料雜誌》462期，更多資料請見下方附檔。