環保專責人員交流園地

多邊互動技術交流，強化污染防治工作

環境部自民國100年起開始推動氨氮放流濃度管制，逐漸將氨氮納入各行業的放流水管制標準。在過去的調查發現（環保署, 2012），如圖1所示，工業廢水的氨氮約有32.6%來自科學園區及30%石化業（含石化工業區）。因此有必要持續開發更綠色的氨氮廢水處理技術。同時，配合國際淨零排放趨勢，未來新興廢水處理技術需具備低污染、低耗能、低成本、低空間使用等特點。 

全氟/多氟烷基化合物(Per- and Polyfluoroalkyl Substances, PFAS)為持久性有機污染物，易長期存在於各環境介質(空氣、土壤、地表水及地下水等)中且難以自然衰減，流行病學研究亦顯示對於人類健康將造成負面影響。聯合國於2009年訂定斯德哥爾摩公約，陸續禁/限用全氟辛酸(Perfluorooctanoic Acid, PFOA)與全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane Sulfonate, PFOS)等多種PFAS；同時美國、歐盟等多國也開始針對環境介質中的PFAS進行源頭管制及評估管理程序(Brunn et al., 2023； Cotruvo et al., 2023)。然環境部重視國際接軌及環境安全，持續關注此類新興污染物，於列管毒性化學物質及其運作管理事項中納管(如PFOA和PFOS等)，並於環境中進行辦理調查。國外地下水PFAS改善技術，在考量此類物種具有長鏈疏水性全氟化碳鏈(CnH2n+1)和親水性官能基(-SO₃⁻和-COO⁻)，其化學穩定性高且具水溶性的特性後，多以抽出處理法(Pump & Treat)進行，在後端的處理法以(1)顆粒活性碳、(2)離子交換樹脂及(3)薄膜法較為常見(Lu et al., 2020)，但多有建置及營運成本高、處理過後的廢棄耗材仍需去化及能源使用高等缺點。因此，為解決廢棄耗材衍生二次污染之疑慮，本團隊構想為運用地下水抽出處理系統將地下水中PFAS抽出離地後，選用綠色材料之可再生活性碳吸附顆粒搭配中空纖維納濾預濃縮技術削減地下水中PFAS，期望能找出經濟且有效的綠色處理工法。 

全球人口於2050 年預期將達97 億，估計需要增加約60% 糧食才足以應付人口增長。糧食生產需要有足夠肥料供應，但目前傳統化學肥料以天然氣為原料，應用哈伯法合成，消耗大量能源。俄烏戰爭引起全球糧食運輸受阻及天然氣價格高漲，因此糧食自主供應及穩定生產，益形重要。尿液中含有高濃度氮磷鉀肥份，傳統污水處理方式，無法有效處理，造成河川及海洋優養化污染。微生物燃料電池，應用產電菌將尿液中有機物分解直接產電，過程中可消滅大部分病菌及降低汙染量。因此將尿液以微生物燃料電池就地處理、液肥就地應用，達到減碳、資源循環及環保等功效。 

本研究發展氨氮氣提循環回收與結晶氯化銨技術，包含氨氮廢水與液鹼混合產生氨氣導入淋洗單元，可與稀鹽酸霧滴反應，生成氯化銨溶液，並於循環回收單元再提升氯化銨濃度；高純度液態氯化銨溶液運用結晶反應，藉由增溫控制提升水分揮發，再運用抽氣控制使反應槽趨向真空，加速去除水分，產製高純度固態結晶氯化銨。研究成果顯示：運用氣提技術能夠有效去除廢水中所含氨氮成分，氨氮濃度去除率可達96%以上，且經循環回收的液態氯化銨濃度可達34%以上，而循環回收固態氯化銨屬於結晶形態優良之晶體，氯化氨純度已達99%以上，應已接近試藥等級之氯化銨原料；再者，循環回收固態結晶氯化銨藉由「電鍍哈氏槽」電鍍液導電測試，此氯化銨應能作為產業電鍍製程原料。 

氨氮廢水存在生物處理、吸收、氣提、分離等多元解決方案，然而在符合聯合國永續發展目標（SDGs）及淨零排放（NET ZERO）的議題持續發酵下，解決方案中若能夠優先考慮循環經濟、資源化等方案，在未來將受到產業重視並可發展出新興市場及新的商業模式。解決氨氮廢水方案中透過吸收、氣提等方式產製成25~30%液態硫酸銨((NH4)2SO4)，再透過結晶系統DTB(draft-tube-baffle)、最佳熱源系統MVR(mechanical vapor recompression)、乾燥系統（dryer）及包裝系統(packing)組成，將工廠內原委外的液態硫酸銨產製成顆粒狀硫酸銨，產品純度超越工業級硫酸銨並直接銷售國外。 

水資源有效管理迫在眉睫，隨著人口成長、都市化、經濟成長等，缺水現象越趨加劇，根據世界銀行報告指出2030年全球將面臨降雨短缺達40%，並將直接衝擊供水系統。現今，世界各國雖已開始嘗試透過水管理改善，如新興水資源開發、精緻農業、工業水回收及都市用水再生等方式，進行技術整合開發驗證及成本分析以因應未來缺水問題，但其改善速度仍有限，僅可補足至2030年用水缺口之20%~50%(1)。於民生用水方面，新興水資源(Unconventional Water Resource)的開發可以協助提供穩定供水，海水資源無限，故海水淡化(Seawater Desalination)已成為一風險管理工具，成為抗旱及應對氣候變遷解決方案之一。 

廢水中含氮污染物之去除為近年來我國環保工作關注之重點，含氮污染物依其在存在水體的狀態可分為有機氮、氨氮、亞硝酸鹽氮及硝酸鹽氮。這幾種型態的含氮污染物不論是對環境甚至是人體都可能造成危害，例如含氮營養物質過度排放至環境水體，會造成藻類大量繁殖並消耗水中大量的溶氧，引起湖泊優養化 (Gerardi, 2003)；而亞硝酸鹽氮為脫硝的中間產物之一，若亞硝酸鹽氮不慎被人體吸收，可能會引起正鐵血紅蛋白症（methemoglobinemia）、藍嬰症（blue baby syndrome）等疾病 (Yang et al., 2018)。 

藥品與個人保健用品(Pharmaceuticals and personal care product，PPCPs)泛指一般有助於促進個人健康及生活養護或用於幫助或維持動植物生長或健康之產品，其使用用途涵蓋範圍相當廣泛，造成藥品與個人保健用品種化合物類眾多，且由於國內社會與世界上許多國家相同正逐步邁向高齡化，其中特別是藥品的大量使用已經成為顯而易見且逐漸嚴重的環境問題。目前已有許多研究與調查數據指出，在國內外不同環境水體中皆已檢測到這些微量藥品的存在(Yang, Ok, Kim, Kwon, & Tsang, 2017)，雖然如此，但當前對於眾多藥品個別確切的環境宿命、流佈、以及在不同環境條件下可能對生態系統及人體健康產生的潛在危害仍不清楚，因此在近年來已成為環境生態與人體健康的隱憂，也常與俗稱的新興污染物名詞有所連結。 

水域的優養化和溫室效應是水資源保護面臨的一大挑戰，在一般廢水中所含的氮和磷對於水體仍是具相當負荷量體，因此，在排放到水體前需要進一步處理，以減少對水體的環境衝擊。微藻在廢水處理上因其可透過光與二氧化碳作為其能量與碳源為生長所需，而再透過廢水作為氮與磷的提供，有利於減少養殖所需的淡水使用，同時降低添加營養物質的成本，此外，微藻所生產的生物質可作為生物燃料或高價值副產品的生物資源。因此，以微藻作為廢水處理提供了一個環境友善與減碳應用於廢水處理的可行的程序，本文將針對微藻應用於廢水處理並整合減碳與資源化利用進行說明綜整。 

依據環保署事業廢水污染調查，2010年至2013年未納管生活污水之年氨氮排放總量至少6萬至10萬kg N d-1，而納管生活污水之年氨氮排放總量至少1萬至1.3萬kg N d-1(環保署，2010-2013)，未來將隨著用戶接管率提升而增加，為減緩污水下水道系統排放之氨氮對於河川水體的污染負荷，2017年環保署開始著手增修氨氮和總氮管制規定，此外排放於自來水水質水量保護區內者氨氮與總氮加嚴為6 mg L-1及15 mg L-1，水質水源保護區外之既設廠亦加嚴至10 mg L-1及35 mg L-1(詳情可參考環保署公告之放流水標準)。 

台灣經濟規模快速發展，然而工業化與城市化對環境帶來重大壓力，水資源不僅為經濟的發展基礎，也與我們的日常生活息息相關，如何掌握水質達到即時預警及應變功能，為全球皆在努力的方向，特別是台灣都市土地腹地面積小，工業區污染很快就外溢到臨近住宅區。環境污染事件帶給社會重大的負面成本，例如日月光排放超標事業廢水至後勁溪、彰化電鍍業者共埋暗管排放廢水，嚴重污染地方重要灌溉水源，造成農業經濟損失。 

依據世界資源研究所報告，全球近三分之一人口26億人生活在「高度缺水」的國家，其中17個國家中的17億人生活在「極度缺水」的地方，尤其是以非洲、中東及印度最為嚴重。不僅水源匱乏，人類產生的排放水未經妥善管理與處理，造成河川嚴重的污染；除了充斥垃圾，各種不同來源的廢水大量排入水體，小溪、湖泊、水庫等普遍有優養化情形。