孫瑞聰、謝欣如、陳幸德 / 工研院材化究所
早期的污染防治輔導計畫，多著重於讓工廠排放的污染物符合相關管制標準。隨著時代演進，好氧生物處理系統顯露兩個限制：(1)好氧曝氣導致高電費，和增加碳排；(2)去除污染物的同時產生大量廢棄污泥，增加後續處理負擔。本篇文章從「減碳」的思維出發，促使業者達到綠色轉型目的。釀造公司攜手醬油製程供應鏈製造商、製程系統驗證商與工研院水科技組一同合作，導入低碳處理技術（厭氧生物處理技術+沼氣發電技術），除解決既有SBR在廢水處理中曝氣產生高耗能、用電與高廢棄污泥產量所造成高碳排問題，並將廢水處理系統轉型成低耗能、低碳排、產綠電模式運作，使污水處理不單是為了符合排放標準所建置單元，而是為了環境永續降低碳排產生能源之設施，也因此藉由此合作模式達到減碳量1,206噸/年與節電量115.4萬度/年之效益，落實降低環境污染，朝低碳化與循環經濟邁進。
【內文精選】
活性污泥法(Activated Sludge)由1914年開始一直應用至今，該處理技術在於利用好氧微生物的代謝作用，降解並去除水中的有機污染物（有機物CaHbOcNd+ O2 → 活性污泥細胞體C5H7NO2 + CO2 +H2O），其最主要操作條件便是「水中溶氧」與「污泥細胞體」量體平衡且穩定，才能保持出水質目標，在污水處理廠中與這兩參數息息相關的設備便是「鼓風機」與「污泥迴流泵、排泥泵」。
據2021年綠色技術與工程實務研討會與2011年營建署資料統計（圖一），去除每單位污染物，活性污泥（曝氣鼓風機、迴流泵、排泥泵、污泥脫水機）所造成的碳排約占整個污水處理廠的76~80%，能源消耗則達到50%，顯示傳統處理流程雖可有效去除水中COD，但在操作成本與碳排放的議題上，仍需符合節能/減碳的觀點。厭氧生物處理搭配既有好氧處理，除可保持原放流水符合規範亦可達到(1)節省曝氣鼓風機用電及(2)減少廢棄污泥量產生，另厭氧產出之沼氣可作為再利用之燃料，回用於製程當中（產電/產熱），可有效達到節能/產能目的。
圖一、(a)污水廠CO2排放量統計；(b)污水廠單元能耗占比統計
此案釀造廠，原既有廢水處理流程為SBR程序，透過好氧批次程序將水中有機污染物降解至排放標準，過程中產生的碳排放量每年約1,856噸，公司以永續經營與減碳的思維，將廠內碳排放大宗的污水處理設備進行綠色轉型，導入上流式厭氧污泥床之處理單元（使用工研院第三代氣固液分離器），並透過產能的程序（沼氣儲存→生物脫硫（工研院專利）→冷凝除濕→沼氣發電(Biogas Power Generation)），將綠電回用於廠內製程再利用，達到綠色循環和低碳環保。
釀造公司攜手醬油製程供應鏈製造商、製程系統驗證商與工研院水科技組一同合作，導入低碳處理技術（厭氧生物處理技術+沼氣發電技術），除解決既有SBR在廢水處理中曝氣產生高耗能、用電與高廢棄污泥產量所造成高碳排問題，並將廢水處理系統轉型成低耗能、低碳排、產綠電模式運作，使污水處理不單是為了符合排放標準所建置單元，而是為了環境永續降低碳排產生能源之設施，也因此藉由此合作模式達到減碳量1,206噸/年與節電量115.4萬度/年之效益，落實降低環境污染，朝低碳化與循環經濟邁進。工研院藉由本案的推動，從實驗室規模的可行性評估，至模廠參數驗證，最終實廠放大應用，以廢轉能的模式協助業者進行綠色轉型，未來面對到2050凈零議題，工研院也將以技術為主，將量能擴散至產業，協助並輔導產業進行轉型升級 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》476期，更多資料請見下方附檔。