漫談國內淨水程序 - 校友聯絡中心

廿世紀歐美之淨水工程除了沉澱、慢砂濾外，開始使用加氯消毒，更進一步確保微生物性水質之安全。

而後在北美洲為處理高濁度表面水所發展之混凝、沉澱、快砂 ... 跳到主要內容區 漫談國內淨水程序 發佈日期: 2011-04-20 漫談國內淨水程序 環工系教授葉宣顯 早期(十九世紀)之淨水工程，主要靠水流過緻密之砂層(所謂慢濾砂床)來達到去除細菌及濁度的目的。

慢砂濾對病原菌去除之功能，史有明載。

1892年德國微生物學家RobertKoch在Hamburg及Altona兩城市進行霍亂之研究，此兩城市互相接鄰，且均以Elbe河為水源，Altona之取水在Hamburg之下方，且明顯受到污染。

但因Altona之公共給水，係經過過濾處理，而Hamburg沒有。

當1892年發生霍亂流行時，Altona之致病率明顯低於Hamburg。

台灣第一座公共給水之淨水廠，係日據時代，由英籍工程師W.K.Burton先生於1902年，以基隆河支流之東勢溪為水源，所建之暖暖淨水廠，亦係將溪水經沉澱及慢砂濾之處理後，藉重力供水於基隆市區。

廿世紀歐美之淨水工程除了沉澱、慢砂濾外，開始使用加氯消毒，更進一步確保微生物性水質之安全。

而後在北美洲為處理高濁度表面水所發展之混凝、沉澱、快砂濾(所用之濾砂粒徑較慢濾池所用者為粗，而濾速較快)，因單位面積所能處理水量大增，故廣為世界各地之大型水廠所採用，而混凝、沉澱、快砂濾及加氯消毒乃一般所稱之「傳統淨水程序(conventionaltreatmentprocess)」。

混凝包括快混及膠凝兩單元，在快混池內加入明礬或多元氯化鋁(PAC)等混凝劑，以凝聚水中微細之膠體(colloids)，使生成較大粒徑之膠羽，然後於後績之沉澱池中經由重力作用沉降至池底，而與水分離。

漏網之魚的較小膠羽及部分微生物可在後續之快濾床中被去除，最後之加氯消毒則進一步確保細菌性之水質安全。

台灣地區因為地狹人稠，土地昂貴，故許多水廠在擴建時，常將早期所建之慢濾池改為快濾池，因為在同一出水量下，後者所需之土地面積只有前者之十分之一或更低。

故目前國內大型之淨水廠，如供給台北縣、市之直潭及板新淨水廠，台中地區之豐原淨水廠及台南、高雄地區之南化淨水廠等，亦均採用此一處理程序。

傳統淨水程序在適當操作條件下，對濁度及病菌可以有良好之去除效果，故對於公共衛生之提昇及人類平均壽命之延長，均有很大的貢獻。

然而在1974年荷蘭鹿特丹水廠之J.J.Rook發現加氯消毒後之自來水中，含有微量之致癌性物質三鹵甲烷(Trihalomethane，THM)，隨後各國之研究顯示三鹵甲烷及其他鹵化有機物(統稱消毒副產物(disinfectionby-products,DBPs))，普遍存在於加氯之自來水系統內，因此各國紛紛立法來規範飲水中鹵甲烷等鹵化有機物之容許量。

根據研究，這些可能致癌之鹵化有機物是由水中之有機前質(precurors)，如腐植質等，與氯反應所生成者。

因此各國對於氯在飲用水處理上之運用，也趨於謹慎。

一者減少加氯量，或者在加氯之前，儘可能先將有機前質去除。

台灣由於地處亞熱帶，常年氣溫偏高，且日照光足，使用傳統淨水程序之淨水廠，常在原水進入水廠之時，即加氯，以抑制廠內微生物之生長，但因此時水未經處理，尚含有許多有機物質，故增加三鹵甲烷等有機鹵化物生成之機會。

再者國內由於污水下水道之普及率偏低，再加上有些農畜、工業廢水未盡妥善處理，污染了飲用水水源，使部分湖庫之氮、磷含量增加，造成藻類大量繁殖，即發生所謂之「優養現象」(eutrophication)。

某些藻類之代謝物，如geosmin、Methylisobomeol(MIB))，會使水有土霉味或魚腥味等不良之味道。

大高雄地區之主要自來水水源澄清湖即有上述之問題，而水之異臭味亦為多年來民眾抱怨水質不佳之主因。

再者大高雄地區水質之硬度偏高，硬度雖對人體健康與口感無直接之妨害，但因國人習慣飲用開水，煮沸後產生之沉澱物，易引起民眾對水質之疑慮。

台灣自來水公司為求徹底改善大高雄地區自來水水質，除推行離牧政策及將原水取水上移外，並自民國八十七年起委託成大環工系在澄清湖淨水廠內進行為期兩年之模型廠試驗，就各種可能之處理單元及流程組合進行試驗，分析可能之利弊得失。

隨後自民國八十九年起經由自來水公司、國內外工程顧問公司與水處理公司之通力合作與努力，終於完成每日出水量達四十五萬立方公尺之澄清湖高級淨水廠，其流程如圖一所示。

3   前臭氧接觸池係用以取代以往所用之前加氯，一方面用以控制廠內生物之生長，一方面希望藉前臭氧之微膠凝作用，以增進後續混凝沉澱之處理功能。

結晶軟化池係將沉澱池之出水，由反應池底部注入，與同時由底部注入之矽砂及氫氧化鈉混合，形成流體化床。

而由產生硬度之鈣、鎂離子所生成之碳酸鈣及氫氧化鎂，則附著於砂種表面形成結晶粒，較大之結晶粒向反應槽底部移動，以固定間隔排放之，同時注入新的砂粒，以持續結晶軟化之程序。

快濾池除了執行去除細小顆粒及細菌之傳統快濾功能外，在此亦可濾除在結晶軟化床中來不及被去除之細小之結晶粒。

後臭氧接觸池除了利用臭氧之殺菌作用外，亦利用臭氧之氧化力以破壞一些我們不希望存在飲水中的人工合成有機物，或者將大分子之有機物裂解成小分子者，以便在後續之粒狀活性碳濾池中，被其中之微生物所分解。

當然活性碳濾床本身也可藉其物理化學之吸附功能，以去除原水中之農藥及藻類所產生之臭味或毒性物質。

且與臭氧結合時，可促進濾池內之生物作用，經由生物再生之機制，可延長活性碳之使用壽命，降低處理成本。

此臭氧與活性碳床結合之程序，稱為生物活性碳床(biologicalactivatedcarbon簡稱BAC)。

最後在水進入清水池之前，加入少量之氯，一方面去除生物活性碳床所可能帶出之微生物，一方面使水在配水系統內含有餘氯量，以符合我國法規之規定，同時增進配水系統之安全。

在模型廠試驗之過程中，我們發現這樣一個較完整之處理流程與傳統流程比較，處理水水質無論在濁度、硬度、有機物含量、THM、臭及味、及生物穩定性等各方面均有大幅之改進。

以最後加氯步驟為例，因水中耗氯物質減少了，所以水廠之加氯量可以降低，如此在接近水廠端之用戶不必忍受高漂白水昧，管網末端亦不會有餘氯不足之問題，總體加氯量減少亦可以降低鹵化有機物之生成，生物穩定性之提高，則可以降低水管內生物膜之生長，防止水質之惡化。

而實廠在九十二年底完工通水後，高雄地區一般民眾之反應亦都是正面的。

澄清湖高級淨水廠之完工，可說為國內自來水淨水工程開啟嶄新的一頁。

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