摘要：水是萬物賴以維生的要素，然而水資源有限，如何妥善利用使之永續(xù)發(fā)展，不僅是臺灣，更成為全球性的課題。當(dāng)前都市污水與工業(yè)廢水回收再利用，已是世界性的潮流趨勢，本文之主要目的在于，描述水回收再利用系統(tǒng)架構(gòu)之理論基礎(chǔ)，匯整國內(nèi)外水回收再利用研究發(fā)展現(xiàn)況，藉以評析水回收再利用之未來研究發(fā)展趨勢。綜合而言，水回收再利用處理系統(tǒng)，以廢水處理技術(shù)為設(shè)計基礎(chǔ)，考量回收水用途、水質(zhì)需求、操作處理成本以及健康風(fēng)險，因此相關(guān)研究發(fā)展，應(yīng)朝向提升現(xiàn)有處理單元效率與降低操作成本；以模式評估并整合現(xiàn)有處理技術(shù)，協(xié)調(diào)各單元程序，架構(gòu)適處理流程；研發(fā)各項新興處理技術(shù)；與引入自動化控制、實時監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)為未來發(fā)展方向。
一、前言
水是存在于自然環(huán)境中，用以維持生態(tài)的重要資源之一，以淡水及海水等地表水水源、地下水、土壤中的懸浮水，以及大氣中的水氣等型式，循環(huán)于自然環(huán)境中。在全球總水量中，咸水的海洋就占了97%以上，偏遠(yuǎn)而難以利用的兩極冰帽及冰川約占2%，其余不到1%才是人類可取用的水資源。
水污染之成因系由于污染物質(zhì)，如物質(zhì)、生物或能量，未經(jīng)妥善處理排入水體，超過水體的涵容能力，致無法進(jìn)行自凈作用，因而變更水的品質(zhì)，影響水體正常用途，進(jìn)而危害國民健康及生活環(huán)境。水污染來源包括天然的污染源及人為的污染源，天然污染源一般系指暴雨徑流沖刷屋頂、街道、坡地、溝渠等所帶下的污泥或有機(jī)質(zhì)。人為的污染源則來自人們各種活動及開發(fā)，包括都市污水、工業(yè)廢水、農(nóng)畜牧廢水、垃圾滲出水以及非點源污染，其中以都市污水、工業(yè)廢水及農(nóng)畜牧污染，為造成水質(zhì)惡化之主要原因。
說明水資源于環(huán)境、使用者及處理系統(tǒng)間之循環(huán)。水源經(jīng)給水系統(tǒng)收集送入凈水廠中，依混凝沈淀、砂濾及加氯消毒等凈水流程產(chǎn)生自來水，被使用者使用并摻入污染物后，排入下水道系統(tǒng)中，為達(dá)環(huán)境保護(hù)及資源永續(xù)利用之目的，在進(jìn)入承受水體或移作其它用途之前，依水質(zhì)需求之差異，以初級、二級處理甚至輔以高級處理技術(shù)加以處理，使放流或回收水質(zhì)合乎要求。在都市、工業(yè)及農(nóng)業(yè)地區(qū)，廢水回收、循環(huán)與再利用已經(jīng)成為水循環(huán)中主要單元。
臺灣屬海島型國家，水資源受天侯、緯度與地形因素影響，具有高度不確定性。近年來臺灣隨著人口持續(xù)成長，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改變之環(huán)境下，用水量逐年增加，使得無論是在民生用水或工業(yè)用水上，經(jīng)常有缺水、限水情形發(fā)生，島上水資源已面臨「缺水」臨界點。就資源管理的角度來看，水的大量運(yùn)用、開發(fā)水源水域，以及工廠、養(yǎng)殖業(yè)者大量超抽地下水造成水資源缺乏甚至地層下陷；人口密集與都市人口集中，工廠林立、化學(xué)品使用 量增加，家禽畜飼養(yǎng)數(shù)增加，伴隨排泄物負(fù)荷，與任意排放污水，都將嚴(yán)重影響生態(tài)之發(fā)展平衡。因此未來的廢水處理技術(shù)在消極方面應(yīng)避免增加環(huán)境負(fù)荷，進(jìn)而積極發(fā)展廢水回收再利用技術(shù)，并架構(gòu)佳操作系統(tǒng)。故本文首先說明水回收再利用系統(tǒng)之理論基礎(chǔ)，匯整國內(nèi)外相關(guān)研究發(fā)展現(xiàn)況，以評析水回收再利用之未來研究發(fā)展趨勢。
二、水回收再利用系統(tǒng)
水回收再利用系統(tǒng)的建立，系以廢水處理單元為基礎(chǔ)，所需處理程度差異極大，依特定用途之水質(zhì)水量需求、考量能源消耗及操作處理成本等經(jīng)濟(jì)因素，與健康風(fēng)險評估，以建立適操作流程，使處理水質(zhì)能符合回收再利用要求，并獲得降低環(huán)境沖擊之邊際效益（Sala and Serra, 2004）。為水循環(huán)中各階段水質(zhì)隨著使用時程的變化，未受污染之水源首先經(jīng)凈水處理流程，使水質(zhì)達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)都市與工業(yè)使用后，因污染物的大量排入使水質(zhì)降低，為達(dá)法規(guī)訂定之放流水標(biāo)準(zhǔn)以保護(hù)自然水體，此受污染水需經(jīng)廢水處理，提升水質(zhì)至放流水標(biāo)準(zhǔn)方能放流；若欲將此處理水回收再利用，則需將水質(zhì)提升至未受污染之水質(zhì)，此為再生水；若輔以高級處理程序，如活性碳吸附、高級氧化與RO單元，則處理水質(zhì)可達(dá)飲用水水質(zhì)，是為再純化水。
1. 回收水用途
回收水常見之再利用用途，包括農(nóng)業(yè)及綠地灌溉、工業(yè)用冷卻、大型辦公大樓廁所沖洗、地下水補(bǔ)注、景觀用水及保育等非飲用水用途；至于作為飲用水水源之應(yīng)用，則由于限制較多，必須經(jīng)過審慎評估。
(1) 農(nóng)業(yè)灌溉：使用回收水作為灌溉用水以促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，除提供一個低成本水資源外，亦可增加農(nóng)作物生產(chǎn)產(chǎn)量、減少化學(xué)肥料需求及增加森林破壞保護(hù)，故此類用水為回收水佳去處。
(2) 工業(yè)用途：為減低用水量并提升工業(yè)用水回收率，工業(yè)循環(huán)再利用的替代方法包括工業(yè)制程使用都市污水處理廠放流水，作為循環(huán)冷卻塔補(bǔ)充水、單獨循環(huán)冷卻水及制程用水，或在行業(yè)內(nèi)連續(xù)加工制程間，連續(xù)使用工業(yè)加工水。
(3) 都市用途：回收水可作為灌溉及消防用途，至于其它回收選擇，則包括次級飲用水，例如休閑湖泊、公園、游戲場、廁所沖洗水，以及產(chǎn)生濕地做為野生動物棲息地。
(4) 地下水補(bǔ)注：將水貯存于地下具有下列幾項好處：人工補(bǔ)注成本會低于地面水庫的成本；使用地下含水層作為一個終分配系統(tǒng)，會減少地表管線或溝渠需求；貯存于地表水庫之水會蒸發(fā)，且會因為藻類及其它水生植物生長產(chǎn)生潛在臭味問題與污染，而貯存于地下則可避免這些問題；地表水庫可能無法提供適當(dāng)貯存條件，而將回收水貯存于地下，可克服此類問題。
2. 回收水質(zhì)要求及相關(guān)規(guī)范
任何特定用途之回收水接受與否，依水質(zhì)物理、化學(xué)及微生物性質(zhì)而定。水中化學(xué)成分與微生物的存在，會影響回收水用于食用農(nóng)作物灌溉、工業(yè)應(yīng)用及間接飲用水回收再利用之接受度。而廢水回收再利用衍生潛在健康風(fēng)險，與直接接觸回收水程度、處理系統(tǒng)的適用性、效果及可靠性有關(guān)。
(1) 水質(zhì)要求：將回收廢水用于各種不同用途，為了解其生物及化學(xué)安全性，與個別處理技術(shù)效果，必須進(jìn)行水質(zhì)特性評估。美國環(huán)保署于1992年發(fā)布『水回收再利用指南』中，提出回收廢水水質(zhì)參數(shù)的評估，以生化需氧量（BOD）、總懸浮固體物（TSS）、總或糞便大腸桿菌、營養(yǎng)鹽濃度（氮及磷）及余氯等水質(zhì)指標(biāo)為主。
(2) 健康風(fēng)險管理：盡管廢水回收再利用在世界許多地方已有一段很長的歷史，廢水回收再利用的安全問題仍然難界定，可接受健康風(fēng)險仍熱烈地被討論。當(dāng)經(jīng)處理之都市污水出流水用于都市環(huán)境中，由于有許多可能的機(jī)會接觸人體，故許多健康方面的關(guān)切，必須加以考慮。世界衛(wèi)生組織（WHO）在1989年所訂定之『廢污水再利用于農(nóng)業(yè)及漁業(yè)的衛(wèi)生指引（Health Guidelines for the Use of Wastewater in Agriculture and Aquaculture），提出針對回收廢水在農(nóng)業(yè)再利用上相關(guān)之生物基準(zhǔn)，而Blumenthal et al.,（2000）再加以修正，以降低健康風(fēng)險，詳細(xì)說明如表2所示。整體而言，一個廢水回收再利用計劃是否可行，端視詳細(xì)經(jīng)濟(jì)評估、回收水潛在用途、嚴(yán)格廢水排放標(biāo)準(zhǔn)、大眾健康考量及強(qiáng)調(diào)水資源保育的公共政策而定。
一、前言
水是存在于自然環(huán)境中，用以維持生態(tài)的重要資源之一，以淡水及海水等地表水水源、地下水、土壤中的懸浮水，以及大氣中的水氣等型式，循環(huán)于自然環(huán)境中。在全球總水量中，咸水的海洋就占了97%以上，偏遠(yuǎn)而難以利用的兩極冰帽及冰川約占2%，其余不到1%才是人類可取用的水資源。
水污染之成因系由于污染物質(zhì)，如物質(zhì)、生物或能量，未經(jīng)妥善處理排入水體，超過水體的涵容能力，致無法進(jìn)行自凈作用，因而變更水的品質(zhì)，影響水體正常用途，進(jìn)而危害國民健康及生活環(huán)境。水污染來源包括天然的污染源及人為的污染源，天然污染源一般系指暴雨徑流沖刷屋頂、街道、坡地、溝渠等所帶下的污泥或有機(jī)質(zhì)。人為的污染源則來自人們各種活動及開發(fā)，包括都市污水、工業(yè)廢水、農(nóng)畜牧廢水、垃圾滲出水以及非點源污染，其中以都市污水、工業(yè)廢水及農(nóng)畜牧污染，為造成水質(zhì)惡化之主要原因。
說明水資源于環(huán)境、使用者及處理系統(tǒng)間之循環(huán)。水源經(jīng)給水系統(tǒng)收集送入凈水廠中，依混凝沈淀、砂濾及加氯消毒等凈水流程產(chǎn)生自來水，被使用者使用并摻入污染物后，排入下水道系統(tǒng)中，為達(dá)環(huán)境保護(hù)及資源永續(xù)利用之目的，在進(jìn)入承受水體或移作其它用途之前，依水質(zhì)需求之差異，以初級、二級處理甚至輔以高級處理技術(shù)加以處理，使放流或回收水質(zhì)合乎要求。在都市、工業(yè)及農(nóng)業(yè)地區(qū)，廢水回收、循環(huán)與再利用已經(jīng)成為水循環(huán)中主要單元。
臺灣屬海島型國家，水資源受天侯、緯度與地形因素影響，具有高度不確定性。近年來臺灣隨著人口持續(xù)成長，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改變之環(huán)境下，用水量逐年增加，使得無論是在民生用水或工業(yè)用水上，經(jīng)常有缺水、限水情形發(fā)生，島上水資源已面臨「缺水」臨界點。就資源管理的角度來看，水的大量運(yùn)用、開發(fā)水源水域，以及工廠、養(yǎng)殖業(yè)者大量超抽地下水造成水資源缺乏甚至地層下陷；人口密集與都市人口集中，工廠林立、化學(xué)品使用 量增加，家禽畜飼養(yǎng)數(shù)增加，伴隨排泄物負(fù)荷，與任意排放污水，都將嚴(yán)重影響生態(tài)之發(fā)展平衡。因此未來的廢水處理技術(shù)在消極方面應(yīng)避免增加環(huán)境負(fù)荷，進(jìn)而積極發(fā)展廢水回收再利用技術(shù)，并架構(gòu)佳操作系統(tǒng)。故本文首先說明水回收再利用系統(tǒng)之理論基礎(chǔ)，匯整國內(nèi)外相關(guān)研究發(fā)展現(xiàn)況，以評析水回收再利用之未來研究發(fā)展趨勢。
二、水回收再利用系統(tǒng)
水回收再利用系統(tǒng)的建立，系以廢水處理單元為基礎(chǔ)，所需處理程度差異極大，依特定用途之水質(zhì)水量需求、考量能源消耗及操作處理成本等經(jīng)濟(jì)因素，與健康風(fēng)險評估，以建立適操作流程，使處理水質(zhì)能符合回收再利用要求，并獲得降低環(huán)境沖擊之邊際效益（Sala and Serra, 2004）。為水循環(huán)中各階段水質(zhì)隨著使用時程的變化，未受污染之水源首先經(jīng)凈水處理流程，使水質(zhì)達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)都市與工業(yè)使用后，因污染物的大量排入使水質(zhì)降低，為達(dá)法規(guī)訂定之放流水標(biāo)準(zhǔn)以保護(hù)自然水體，此受污染水需經(jīng)廢水處理，提升水質(zhì)至放流水標(biāo)準(zhǔn)方能放流；若欲將此處理水回收再利用，則需將水質(zhì)提升至未受污染之水質(zhì)，此為再生水；若輔以高級處理程序，如活性碳吸附、高級氧化與RO單元，則處理水質(zhì)可達(dá)飲用水水質(zhì)，是為再純化水。
1. 回收水用途
回收水常見之再利用用途，包括農(nóng)業(yè)及綠地灌溉、工業(yè)用冷卻、大型辦公大樓廁所沖洗、地下水補(bǔ)注、景觀用水及保育等非飲用水用途；至于作為飲用水水源之應(yīng)用，則由于限制較多，必須經(jīng)過審慎評估。
(1) 農(nóng)業(yè)灌溉：使用回收水作為灌溉用水以促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，除提供一個低成本水資源外，亦可增加農(nóng)作物生產(chǎn)產(chǎn)量、減少化學(xué)肥料需求及增加森林破壞保護(hù)，故此類用水為回收水佳去處。
(2) 工業(yè)用途：為減低用水量并提升工業(yè)用水回收率，工業(yè)循環(huán)再利用的替代方法包括工業(yè)制程使用都市污水處理廠放流水，作為循環(huán)冷卻塔補(bǔ)充水、單獨循環(huán)冷卻水及制程用水，或在行業(yè)內(nèi)連續(xù)加工制程間，連續(xù)使用工業(yè)加工水。
(3) 都市用途：回收水可作為灌溉及消防用途，至于其它回收選擇，則包括次級飲用水，例如休閑湖泊、公園、游戲場、廁所沖洗水，以及產(chǎn)生濕地做為野生動物棲息地。
(4) 地下水補(bǔ)注：將水貯存于地下具有下列幾項好處：人工補(bǔ)注成本會低于地面水庫的成本；使用地下含水層作為一個終分配系統(tǒng)，會減少地表管線或溝渠需求；貯存于地表水庫之水會蒸發(fā)，且會因為藻類及其它水生植物生長產(chǎn)生潛在臭味問題與污染，而貯存于地下則可避免這些問題；地表水庫可能無法提供適當(dāng)貯存條件，而將回收水貯存于地下，可克服此類問題。
2. 回收水質(zhì)要求及相關(guān)規(guī)范
任何特定用途之回收水接受與否，依水質(zhì)物理、化學(xué)及微生物性質(zhì)而定。水中化學(xué)成分與微生物的存在，會影響回收水用于食用農(nóng)作物灌溉、工業(yè)應(yīng)用及間接飲用水回收再利用之接受度。而廢水回收再利用衍生潛在健康風(fēng)險，與直接接觸回收水程度、處理系統(tǒng)的適用性、效果及可靠性有關(guān)。
(1) 水質(zhì)要求：將回收廢水用于各種不同用途，為了解其生物及化學(xué)安全性，與個別處理技術(shù)效果，必須進(jìn)行水質(zhì)特性評估。美國環(huán)保署于1992年發(fā)布『水回收再利用指南』中，提出回收廢水水質(zhì)參數(shù)的評估，以生化需氧量（BOD）、總懸浮固體物（TSS）、總或糞便大腸桿菌、營養(yǎng)鹽濃度（氮及磷）及余氯等水質(zhì)指標(biāo)為主。
(2) 健康風(fēng)險管理：盡管廢水回收再利用在世界許多地方已有一段很長的歷史，廢水回收再利用的安全問題仍然難界定，可接受健康風(fēng)險仍熱烈地被討論。當(dāng)經(jīng)處理之都市污水出流水用于都市環(huán)境中，由于有許多可能的機(jī)會接觸人體，故許多健康方面的關(guān)切，必須加以考慮。世界衛(wèi)生組織（WHO）在1989年所訂定之『廢污水再利用于農(nóng)業(yè)及漁業(yè)的衛(wèi)生指引（Health Guidelines for the Use of Wastewater in Agriculture and Aquaculture），提出針對回收廢水在農(nóng)業(yè)再利用上相關(guān)之生物基準(zhǔn)，而Blumenthal et al.,（2000）再加以修正，以降低健康風(fēng)險，詳細(xì)說明如表2所示。整體而言，一個廢水回收再利用計劃是否可行，端視詳細(xì)經(jīng)濟(jì)評估、回收水潛在用途、嚴(yán)格廢水排放標(biāo)準(zhǔn)、大眾健康考量及強(qiáng)調(diào)水資源保育的公共政策而定。