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『環保資訊』月刊第127期

台灣公共給水所面臨之挑戰

台灣公共給水所面臨的挑戰

   

葉宣顯

國立成功大學

環境工程系教授

 

一、前言

台灣地區的自來水創設於西元1899(民前13)。因值日據時代,係由日人委請英國工程師W.K. Burton先生利用淡水雙峻頭之湧泉為水源,引至淡水市區供水,每日供水量為2,437立方公尺,供水人口僅約13仟多人〔1〕。嗣後由於經濟之快速成長,及各方面之努力,至20086月底供水人口已達21佰多萬人,供水普及率達92.17%,每日供水量超過1仟萬立方公尺〔2〕。就普及率而言,已與先進國家相距不遠。自來水之普及對國民健康與工商業之發展自有不可言諭之貢獻。據統計資料,18951921年,台灣霍亂患者9,567人,死亡7,502人,再加上傷寒、痢疾等其他腸道感染疾病,可見當時人民受害之深。時至今日,此類水媒疾病已幾乎完全消除。在國內污水下水道普及率偏低之情況下,自來水對公共衛生之貢獻更形重要。 

二、目前所臨之挑戰

台灣自來水工業發展至今,若欲進一步提升,以趕上先進國家之水準,則面臨一些問題,急待解決。首先談到水量之問題,我國目前公共給水成長較明顯的部份是工業用水,特別是新設之科學園區,更是需水孔急。台灣地區之水資源,雖然每年平均高達約2,500公釐,但在時間之分佈上極不平均,乾溼季節明顯。每年之降雨量約有75%降在410月之溼季,特別是颱風帶來之雨水。颱風常引起生命財產之巨大損失,但如整年無颱風,則可能引發乾旱,所以對颱風,我們可謂既恨之又愛之。

根據聯合國「跨政府氣候變遷專門委員會(IPCC )」之評估,因為全球暖化所引起之氣候變遷,可能使得世界各地之極端氣候更為明顯,譬如極端降雨與乾旱之頻率與強度可能增加〔3〕。近年來每每一次颱風所帶來之累積雨量在一、二天內即可超過1仟公釐,可視為警訊。再加上台灣之地理特性,中央為三仟多公尺高之山脈,為大部份河川之發源地,而經12佰公里之流程,即下降至海平面。在大陸型之河川可能要流經數仟公里才下降同樣之高度。可見台灣河川坡度極大,逕流極易直奔入海,故需要築壩蓄水,以蓄積豐水期之逕流量來供枯水期使用。目前自來水之水源有將近65%係來自湖庫。然近年來因環保意識高漲,水利單位要建築新的水庫常遭反對,故新水源之開發常碰到瓶頸。

水質方面,在921大地震之後,也許因為集水區地質鬆動之關係,台灣許多表面水水源有暴雨後原水濁度飆高之問題,其中最為社會大眾所矚目20042005年因艾利與海棠颱風來襲,石門水庫之原水濁度曾超過十萬NTU,遠遠超過淨水廠之處理能力,造成大桃園地區長達19天大規模停水,及數拾億元之經濟損失。其實中部及南部之水源也有類似之問題。今年(2008)七月中旬因卡玫基颱風侵台帶來豪大雨,台南地區之南化水庫原水濁度飆高達六萬NTU,南化淨水廠亦被迫緊急停止出水,導致大台南地區50萬戶無水可用。平日南化淨水廠之出水還支援北高雄之用水,同一時間因高雄地區主要自來水水源高屏溪欄河堰原水濁度亦飆昇至近二萬NTU,淨水廠被迫必需減量操作,終於造成高雄地區供水缺口十六萬噸,影響十萬用戶。再者因台灣目前經濟之主幹在於高科技產業,但該產業對缺水之耐受力很低,故停水常造成重大之經濟損失。

另外前已述及湖庫為我國自來水之主要水源,然以環保署近年來對台灣地區20座主要水庫監測結果顯示,每年分別有7-14座水庫屬於優養化,且高達1/3-3/4水庫曾發生優養化之現象〔4〕。優養化水源常伴隨著藻類之大量繁殖,在一湖庫之生態系中,藻類為初級產者,其藉光合作用,將無機碳轉換為有機碳,為藻體細胞之有機質及其代謝物,故藻類之繁殖會增加水源中之有機碳(TOC)。某些藻類之代謝物會帶來異臭味,其中以土臭味物質及霉味物質最為人知〔5〕。有些藍綠藻(blue-green algae或稱cyanobacteria)會釋放藻毒,如微囊藻(Microcystis sp.)及魚腥藻(Anabaena sp.)會釋放肝毒(microcystins),後者另外還會釋放神經毒(anatoxin-a)6〕。另外有許多藻種會阻塞濾床,增加反洗頻率及反洗水用量〔7〕。如1980年代之澄清湖淨水場及最近之寶山淨水場都曾經發生因藻體阻塞,而濾程嚴重縮短之情事。有些藻種容易貫穿濾床,然後在配水管網內死亡、沉積、分解,釋放出藻毒及臭味物質,引起餘氯衰減,後生長(after-growth)等配水管網內水質惡化之諸多問題〔8〕。故如何增進淨水程序中藻之去除率,應為一值得研究之課題。

再者在夏天,台灣因溫度高且日照時間長,深度較深之優養化湖庫,表層水溫度高,而底層陽光照射不到者,水溫較低,故表層水比重較底層水小而維持分層之狀態。一般可分為表水層(epilimnion)、變溫層(thermocline)及深水層(hypolimnion)。表水層藻類繁殖旺盛,溶氧較高,深水層因陽光照射不到,無藻類之光合作用,溶氧本來就較低,再加上表水層死亡之藻體,因重力沉降至底層,經微生物分解,更進一步降低溶氧,故深水層常成厭氧狀態,而促進底泥內機物、鐵、錳及其他營養素(nutrients)之釋放,在枯水期如需使用到底層水,會使淨水廠遭遇高有機物及鐵、錳之問題。

為提升出水水質,自來水公司已在大高雄地區完成澄清湖、鳳山、拷潭、翁公園等數座淨水場處理程序之高級化,在傳統之混凝、沉澱、砂濾等單元之外,另加臭氧、活性碳吸附、結晶軟化及薄膜等單元,出水水質已明顯改善,但民眾對自來水之信心似乎仍未恢復。其中的原因之一,可能在於配水系統。因國內自來水配水系統之壓力普遍偏低,用戶大多係採間接供水之方式,即自來水先進入地面或地下之受水池,再以抽水機打至屋頂之水塔,然後以重力分送至各樓層之水龍頭。而家戶之貯水設備,常疏於定期維護。甚至曾經發生命案之屍體被丟棄於屋頂水池之情事。再加上配水管網老舊,汰換率偏低,因而漏水率偏高,常為人所詬病。先進國家之配水管網係維持比較高之壓力,故透天厝可直接供水至各樓層,超高大樓則需採用逐層加壓之方式。基本上整個系統均維持在適當之壓力下,故有破洞時水可能外漏,但外物不易入侵,以確保水質之安全。

三、能的改進之道

首先針對高濁度原水,治本之道當然在於集水區之保育。應急的方法,就自來水事業而言,個人以為應從貯存良質之原水,及增加清水存量著手欲處理濁度達萬度之原水並不合理,因為如從擴充前處理或淨水設備著眼,由於一年中高濁度之日數不多,則平日設備閒置。再者因質量不滅,高濁度原水所留下來之淤泥的處置,也是一個棘手及高成本的事情。

從水資源利用之角度來看,我國雨水所形成之逕流中有80%直接流到海裡面去。所以我們應該想辦法將豐水期之雨水多留一點下來,如不能蓋大型水庫,平地小型水庫、埤塘等均可考量。舉歐陸國家的一些例子,譬如荷蘭沿著北海岸由阿姆斯特丹、海牙至鹿特丹一帶,有許多的地下水補注設備。將河川水經相當處理後,以重力或深井補注的方式,注入並貯存於地下含水層。平日抽取淺層地下水,經處理後供為自來水。如表面水水源發生緊急污染事件,則關閉取水口,由補注區抽水使用,平均可維持2040天之久,而他們這種做法的歷史背景,亦係為補救沿海地下水超抽造成井水塩化的問題。目前荷蘭全國自來水約有20%之供水量來自此種補注水〔9〕。另外法國巴黎郊區的Croissy地區,為防止受污染的塞納(Seine)河水入侵地下含水層,亦將河水抽取,經粉狀活性碳、混凝、沉澱、砂濾處理後,重力補注於地下,然後再抽取作為自來水廠之原水〔10〕。

台灣西海岸亦有超抽地下水,而造成地層下陷及水質塩化之問題,部分地區更有人提到可能危及高鐵的行車安全。所以我們是不是亦應該考慮將豐水期之地表水經適當處理後,補注於這些地區? 如果不能當作日常之水源,至少將其作為戰備貯水,只在乾旱或緊急狀況下,如高濁度或表面水遭污染時,才啟用。要達到此點,當然還有許多事情要做,譬如:對地下水含水層之構造要有相當之瞭解。表面水要處理到何種程度,才不會阻塞補注設備? 地下含水層亦應有適當之保護與管制。當然先決條件,補注水需要有適當的來源,在台灣許多地區自來水供水量尚不能充分滿足需求時,平日根本就沒有多餘之水量可以用來補注。

同時為改善前述間接供水之問題,先決條件在於提高水壓,也需要有足夠之供水量,事實上國內淨水廠之備載容量較之先進國家普遍偏低。這些都顯示我國自來水事業還需要大量投資,除提升整體之容量外,在管材、施工品質上亦均應提升,以免提高水壓後,造成漏水情況更加惡化。

自來水事業千頭萬緒,且與國計民生密切關聯,但我國到目前為止,尚無一專責之研發單位,亦因此失去與先進國家相關中心進行國際合作研究之機會,亦有待改進。

最後自來水事業之發展需要有適當之資金,國內水價長期偏低,其佔國民所得之比例,與一些先進國家相比,更屬低落。致自來水事業單位無力進行管線之更新與設備之提升,使民眾對自來水失去信心,而不惜花錢去買水、或購置家戶之濾水設備,故建議相關單位應加強宣導,使民眾了解特意壓低水費,可能並不是對消費者最有利的事。

四、參文獻

 1.中華民國自來水協會,台灣自來水, 1999.

2.經濟部水利署水利統計(http://file.wra.gov.tw/public/PDF/892920323.pdf)(http://file.wra.gov.tw/public/PDF/8911194513.pdf)

3.郭振泰、顏子豪、王鑫儒、林旭信,未來是否缺水? 科學發展428期,12~ 19, 2008.

4.行政院環保署,統計年報, 2004.

5.Suffet, I. M., Mallevialle, J., and Kawczynsk, E., Advances in Taste-and-odor Treatment and Control, AWWA Research Foundation, Denver, CO., 1995.

6.Chorus, I., and Bartram, J., Toxic Cyanobacteria in Water, E&FN Spon, London,  1999.

7.Twort, A.C., Ratnayaka, D.D., and Brandt, M.J., Water Supply, 5th ed., IWA Publishing, London, 2000.

8.Bernhardt, H., Studies on the Treatment of Eutrophic Water, Water Supply: the Reviews Journal of the International Water Supply Association, 17: ss.12-1~12-16, 1989. 

9.De Moel, P.J., Verberk, J.Q.J.C., and van Dijk, J.C. Drinking Water: Principles and Practices, World Scientific Publishing, Singapore, 2007.

10.The Croissy Aquifer, West Paris Area Office, Lyonnaise des Eaux, Le Pecq, France, 1992.