2014年8月20日 星期三

日本汙水下水道不僅能發電 還能溫暖你的家

日本近年各地政府的衛生下水道處理場,都正積極更新設備與技術,提高減廢功能的效率之外,也在節電上十分努力,更找到許多發電產熱的方式。
圖:傳統汙水下水道的最終處理程序。(國土交通省)

文/宋竑廣 (文字工作者)

    台灣,再生發電/節能的利用往往有各式各樣的意見,常常在開創一種新的利用方式時,總會有人憂慮其可行性或性價比如何。舉個生活上的例子來說,在公廁使用烘手機時,雖然節約了用紙,但機器本身的造價、製程對生態環境的影響如何,卻不容易掌握,讓人感到怯步。

    在這種不知道利大不大於弊的狀況下,我對本來就得裝設的衛生下水道,本來就會有的下水道污泥的相關利用,產生了興趣;特別是許多縣市的下水道,不說利用沼氣再生發電的利用狀況如何,或是用電效率多好,可能光是「普及率」都還差強人意;或許,可以透過日本的他山之石,提高大家做下水道建設的興趣,而且因為「後來做的功能較好」,不只是亡羊補牢的概念喔!

    首先,本身效率的改善,當然是最不假外求的了。東京都下水道局在3月公告,開發了水質改善與節能兩者兼顧的新淨水高度處理節能技術,跟過去的「標準處理方式」比較起來,較新的處理方式已經可以把氮再減少3成 5,磷可以再減少 6成,但用電也增加了3成;而東京都這次引用的新淨水處理節能技術,既能保持住新的淨水水準,又可以讓(新處理的)用電削減兩成以上。

    我常聽到一種觀念是,因為功能變強變多,用電增加也是沒辦法的事情,而東京都下水道局的這個例子,讓人感覺到對節能念茲在茲的用心,或者可說,自我要求到接近「用電零成長」的程度。

    在生質能發電、污泥處理方面,日本近年各地衛生下水道處理場積極更新設備與技術,例如2014年2月,大阪府池田市剛裝設好最先進的相關系統,據媒體SMART JAPAN整理,以前污泥脫水處理和焚燒,每小時要使用540kWh的電力,新系統只要400kWh,並從中產生250kwh的電力,一來一往之下,只需要向外購買150kwh,預計可以減少70%的電力消費量!由於下水道污泥處理24小時都在運轉,因此一年可省下340萬kWh,一年電費也可望減少3400萬日圓,真是驚人,再次印證了,節電投資比發電投資划算多了的道理

    污泥除了用來發電之外,新的用途也在開發中。據豐田通商四月初公告,福岡市下水道,和豐田、三菱化工與九州大學合作,打算從下水道處理所產生的生質瓦斯中,創造出氫氣,供給給燃料電池車使用;這在早前即有類似的利用,神戶市下水道在大阪瓦斯公司的協助下,開發出甲烷純度達 97%的「神戶瓦斯」,自2008年即開始販賣給天然瓦斯交通工具使用,2010年精製技術再進步,直接注入市內瓦斯管線利用。

    值得注意的是,媒體SMART JAPAN評論道,雖然污泥發電盛行,但在傳統(小型)水力發電方面卻鮮有案例;這裡指的是,當下水道處理廠將處理過後的水排回河海時,對於高低差位能的利用。筆者以為,對於尚未具有尖端設備的下水道處理廠而言,這是比較容易著手的部份。

    下水道水管熱源的利用也在開發中。仙台市在去年11月公告將和積水化學公司合作,一方面更換老舊管路,一方面附加新的熱利用功能。利用的原理是,下水道和外面的氣溫相比,有冬暖夏涼的特性,可作為熱水器或冷暖器的熱源;過去日本雖然利用過下水道處理場或抽水站這類大型設施的熱能,但就遍佈都市的下水道管路而言,為全國首例。作為利用工具的熱媒,不會直接接觸到水,也不影響水量,衛生面安全無虞。

圖:利用下水道熱源來供熱的示意圖。 (國土交通省)
圖:積水公司在大阪市海老江下水道處理場更新管線時,即同時設置熱回收線路。(國土交通省)

    以上關於日本下水道處理發電/節能的介紹,並未包括太陽能、風力這類再生能源,其實這部份也有不少成果豐碩的例子;而不管是哪一種節能、創能的進步,背後都有日本政府全國性的、長期的、配套的政策計劃在推動,而不只是地方性的、短期的、局部的作為而已。常說教育是百年大計,而下水道建設也不是一蹴可幾的呢!

【延伸閱讀】
《公務人員出國報告─參加日本下水道展暨亞洲論壇研討會》30-Sep-2013
「2013年度日本國土交通省汙水下水道獎與獲獎案例介紹」
汙水處理廠節能設計》陳立儒 Jan-2014 汙廢水再生技術與低碳工法應用研討會
排泄物也能回收利用,沼氣成氫燃料電池車能源》藍弋丰 4-Mar-2014 科技新報

【作者介紹】
宋竑廣,台灣立報日本教育等專欄寫手、作品亦曾刊載於新新聞、光華雜誌、天下雜誌獨立評論網站等;除教育與同志、性別主題外,近年大量撰寫以日本學校為主體的核災文章。另為日本歌手中島美雪研究者,受邀約各大學或人文空間介紹演講。
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