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電容去離子水處理技術商品化規劃與推廣應用

電容去離子水處理技術商品化規劃與推廣應用

  • ISBN/ISSN:9789865331276
  • 出版單位:經濟部水利署
  • 開數:A4
  • 版次:初版
  • 價格:定價$600

書籍介紹

因應氣候變遷對於水資源使用之衝擊,以及調適台灣水資源分配不均之現況,經濟部水利署致力於開發多元之新興水資源,提升給水與用水之效能,以維護我國水資源使用之自主性。其中,發展低能耗、環境友善性的廢(污)水及再生水處理技術為近幾年我國水環境建設之重點發展方向。本研究團隊以前期105年至108年之水利署科專計畫成果作為基礎,已發展出低能耗電容去離子技術(Capacitive deionization, CDI)之貯能型噸級原型系統。為了讓此電容去離子技術能更加有效地普及並商業化,本計劃主要目標為研析電容去離子技術適用之產業類別以及適用規格與操作模式,並以團隊研究能量與經驗,積極輔助電容去離子技術商品化之開發,以協助一家(含)以上之國內廠商發展符合產業水再生需求之技術商品。
本計畫統整國內目前工業用水情形,並分析各產業所產生之廢水特性與工業用水之產業所在區位進行綜合性評估,規劃電容去離子技術商品化之再生水應用標的,其中包含都市污水廠放流水再生、高科技產業製程用水軟化或高導電度廢水降導等。為了使商品化的電容去離子技術產業應用推廣,本團隊以前期計畫成果作為依據,規劃出可應用於實廠之商品化電容去離子系統設計準則,並提供前/後處理單元、儀控設備裝設以及水質分析之執行建議。本團隊亦建立商品化電容去離子系統操作效能之評估指標,包含去離子容量、能源、離子濃度以及系統處理水量,以評估其效能。透過技術諮詢與輔導建議,本計畫已協助1家廠商建置每日產水量5-10噸之商品化電容去離子系統,並朝向電極模塊以及自動控制系統的優化設計。將商品化模組與台大學術型模組進行比較,顯示商品化模組在離子去除效率、產水率與能源效率等效能皆優於原型系統模組。另一方面,於經濟效益評估結果中,於基礎情境下(低進流離子濃度、低耗電率、高產水率),當電極使用約為2年(24個月)時,其理論均化產水成本(LCOW)約為9 TWD/m3。將商品化電容去離子系統之應用案例,包含都市污水廠二級放流再生水(S1) (LCOW: 9.53 TWD/m3)、高硬度自來水軟化(S2) (LCOW: 16.47 TWD/m3)及洗膜廢水再生(S3) (LCOW: 13.56 TWD/m3)等情境進行細部成本貢獻分析,可得知電容去離子技術於商品化階段,初設成本較高,因而需要延長使用期限,將電極壽命提高至大於12個月時,可降低LCOW;而選定特殊用水應用,如:都市污水廠二級放流再生水(益本比1.15)與洗膜廢水再生(益本比1.24),則可增加節水與再生水銷售等效益,提升整體經濟效益,具投資潛力。
本團隊與相關合作廠商配合水利署規劃參與台北世貿中心之「2020年台灣國際水週(Taiwan International Water Week, TIWW)」以鏈結國內外之合作企業,增加我國商品化電容去離子技術之國際能見度。除此之外,本團隊亦舉辦「新興廢水處理技術研討會暨創新水科技展」,透過舉辦研討會以及展覽之模式,鏈結國內外學術單位及民間企業並推廣電容去離子技術。本計畫之成果可望加速進行我國再生水技術之推廣以及產業化發展,以促進水利產業之革新與轉型,使我國邁向水資源永續發展之目標。

目次

目錄
摘要I
AbstractIII
目錄V
圖目錄VIII
表目錄XI
第一章 前言1
1.1 計畫緣起1
1.2 計畫目的1
1.3 計畫工作範圍及項目1
1.4 本年度計畫工作方法3
第二章 國內重點用水產業之用水與廢水處理現況7
2.1 國內重點用水產業之用水與廢水處理現況7
2.2 電容去離子技術19
2.2.1電容去離子技術之原理19
2.2.2電容去離子技術之電極選用與塗佈22
2.2.3電容去離子技術之發展歷程25
2.2.4電容去離子技術之優勢27
2.2.5電容去離子技術之商業化現況30
2.3 電容去離子技術之環境友善性評估35
2.4 電容去離子技術於再生水應用之可行性38
第三章 研析電容去離子(CDI)技術適用產業類別及該產業於國內所在區位47
3.1 分析國內目前產業用水情形47
3.2 分析國內產業所在區位52
3.3 評估電容去離子技術適用之產業類別53
第四章 研析電容去離子(CDI)技術應適用56
4.1 分析國內、外之水處理技術規格56
4.2 評估電容去離子技術適用之水處理技術規格59
第五章 電容去離子(CDI)技術商品化之規劃62
5.1 以產業應用推廣為前提,完成技術擴散62
5.1.1電容去離子系統發展路徑62
5.1.2電容去離子技術之技術擴散66
5.2 發展商品化之電容去離子系統67
5.2.1商品化電容去離子模塊開發建議68
5.2.2電容去離子自動控制系統之開發建議71
第六章 商品化電容去離子系統之系統驗證73
6.1 協助1家廠商(含)以上,建置每日產水量1噸之商品化電容去離子系統73
6.2 搭配必要前處理單元及儀控設備,以商品化電容去離子系統進行連續操作與水質試驗74
6.2.1電容去離子系統之前/後處理單元74
6.2.2電容去離子系統之連續操作與水質試驗76
6.3 建立評估指標以驗證商品化電容去離子系統之操作效能78
6.4 商品化電容去離子模塊之適用濃度範圍試驗84
6.5 商品化電容去離子系統之系統驗證90
6.6 電容去離子技術適用之產業類別與區位96
第七章 商品化電容去離子系統之經濟效益評估98
7.1 經濟效益評估方法98
7.1.1基本假設與參數設定103
7.1.2界定評估範疇104
7.1.3認定與評估成本與效益項目105
7.2 成本分析結果107
7.3 成本敏感度分析110
7.3.1均化產水成本之敏感度分析─預估成本110
7.3.2均化產水成本之敏感度分析─折現率112
7.3.3均化產水成本之敏感度分析─產水率113
7.3.4均化產水成本之敏感度分析─電極壽命114
7.4 成本效益分析結果116
7.4.1都市污水廠二級放流水再生(S1)116
7.4.2高硬度自來水軟化(S2)122
7.4.3洗膜廢水再生(S3)128
第八章 電容去離子技術之計畫成果回顧與未來發展134
8.1 電容去離子技術歷年計畫成果134
8.1.1 105年「低耗能水再生利用之發展與環境友善性研析」136
8.1.2 106年「貯能型水再生系統(1/2)」137
8.1.3 107年「貯能型水再生系統(2/2)」138
8.1.4 108年「貯能型再生水技術系統整合精進與研析」139
8.1.5 109年「電容去離子水處理技術商品化規劃與推廣應用」140
8.2 電容去離子技術之產業區位與技術發展建議141
第九章 技術諮詢與國際水週參展142
9.1 2020水週參展142
9.2 技術諮詢152
第十章 結論與建議154
參考文獻157
附件一 期中審查意見回覆160
附件二 期末審查意見回覆164

編/著/譯者簡介

經濟部水利署主管全國防洪、水資源相關業務及政策、法規之擬訂與執行。

序言/導讀

因應氣候變遷對於水資源使用之衝擊,以及調適台灣水資源分配不均之現況,經濟部水利署致力於開發多元之新興水資源,提升給水與用水之效能,以維護我國水資源使用之自主性。其中,發展低能耗、環境友善性的廢(污)水及再生水處理技術為近幾年我國水環境建設之重點發展方向。本研究團隊以前期105年至108年之水利署科專計畫成果作為基礎,已發展出低能耗電容去離子技術(Capacitive deionization, CDI)之貯能型噸級原型系統。為了讓此電容去離子技術能更加有效地普及並商業化,本計劃主要目標為研析電容去離子技術適用之產業類別以及適用規格與操作模式,並以團隊研究能量與經驗,積極輔助電容去離子技術商品化之開發,以協助一家(含)以上之國內廠商發展符合產業水再生需求之技術商品。 本計畫統整國內目前工業用水情形,並分析各產業所產生之廢水特性與工業用水之產業所在區位進行綜合性評估,規劃電容去離子技術商品化之再生水應用標的,其中包含都市污水廠放流水再生、高科技產業製程用水軟化或高導電度廢水降導等。為了使商品化的電容去離子技術產業應用推廣,本團隊以前期計畫成果作為依據,規劃出可應用於實廠之商品化電容去離子系統設計準則,並提供前/後處理單元、儀控設備裝設以及水質分析之執行建議。本團隊亦建立商品化電容去離子系統操作效能之評估指標,包含去離子容量、能源、離子濃度以及系統處理水量,以評估其效能。透過技術諮詢與輔導建議,本計畫已協助1家廠商建置每日產水量5-10噸之商品化電容去離子系統,並朝向電極模塊以及自動控制系統的優化設計。將商品化模組與台大學術型模組進行比較,顯示商品化模組在離子去除效率、產水率與能源效率等效能皆優於原型系統模組。另一方面,於經濟效益評估結果中,於基礎情境下(低進流離子濃度、低耗電率、高產水率),當電極使用約為2年(24個月)時,其理論均化產水成本(LCOW)約為9 TWD/m3。將商品化電容去離子系統之應用案例,包含都市污水廠二級放流再生水(S1) (LCOW: 9.53 TWD/m3)、高硬度自來水軟化(S2) (LCOW: 16.47 TWD/m3)及洗膜廢水再生(S3) (LCOW: 13.56 TWD/m3)等情境進行細部成本貢獻分析,可得知電容去離子技術於商品化階段,初設成本較高,因而需要延長使用期限,將電極壽命提高至大於12個月時,可降低LCOW;而選定特殊用水應用,如:都市污水廠二級放流再生水(益本比1.15)與洗膜廢水再生(益本比1.24),則可增加節水與再生水銷售等效益,提升整體經濟效益,具投資潛力。 本團隊與相關合作廠商配合水利署規劃參與台北世貿中心之「2020年台灣國際水週(Taiwan International Water Week, TIWW)」以鏈結國內外之合作企業,增加我國商品化電容去離子技術之國際能見度。除此之外,本團隊亦舉辦「新興廢水處理技術研討會暨創新水科技展」,透過舉辦研討會以及展覽之模式,鏈結國內外學術單位及民間企業並推廣電容去離子技術。本計畫之成果可望加速進行我國再生水技術之推廣以及產業化發展,以促進水利產業之革新與轉型,使我國邁向水資源永續發展之目標。

分類

  • 書籍分類 :社會/科學>應用科學
  • 出版品分類:圖書
  • 主題分類: 農業環保
  • 施政分類: 環境資源

其他詳細資訊

  • 英文題名:Capacitive deionization: A progress towards commercialization,dissemination,and application
  • 適用對象:成人(業務參考),成人(學術性),成人(休閒娛樂)
  • 關鍵詞:電容去離子技術 、水再生利用 、商品化規劃
  • 附件:CD-ROM
  • 頁/張/片數:155

授權資訊

  • 著作財產權管理機關或擁有者:經濟部水利署
  • 取得授權資訊:聯絡處室:綜合企劃組 姓名:趙欣彥 電話:02-37073041 地址:台北市信義路3段41-3號11樓