環境能源管理

讓城市的交通呼吸:淺談綠色運輸與慢行交通 Reviving the Breath of the City: Green Transport and Slow Traffic

讓城市的交通呼吸:淺談綠色運輸與慢行交通 Reviving the Breath of the City: Green Transport and Slow Traffic
臺灣大學環境工程研究所江羽欣、陳靖昇

隨著地球暖化,全球環保意識抬頭,在這個後京都議定書時代,世界各國無不努力思索如何減少碳排放量。目前,在全球總碳排放量中,約1/4是來自交通運輸工具,並意味著相應的能源耗用;其中,更有近半數是來自私有機動車輛(小汽車、機車等)。

除了CO2 的排放,機動車輛使用的同時,也伴隨著空氣污染、噪音、空間需求(停車格位)甚或交通事故等外部成本。為有效抑制機動車輛的成長和相關負面效應,近年來國際間興起一股綠色運輸與慢行交通的風氣。

都市污水處理之生命週期評估 Life Cycle Assessment of Urban Wastewater Treatment

都市污水處理之生命週期評估 Life Cycle Assessment of Urban Wastewater Treatment
國立臺灣大學 環境工程學研究所 許桓瑜

污水處理廠是個鄰避型的公共設施,也就是任何人都不希望污水處理廠就蓋在自己住家附近。然而,污水處理廠是都市水管理的重要基礎;過去污水處理廠多著重於處理效率、操作維護便利,以及避免放流水排放對環境造成影響與生態衝擊,現在則更進一步讓污水廠減少對環境的影響,並成為可融入社區鄰里,提供民眾休閒與環保教育的公共設施。

世界十大污水處理廠各有不同特色,美國芝加哥(Chicago)與波士頓(Boston)的污水廠是世界數一數二規模相當龐大的污水廠,污水處理設備占滿了廣大的面積;巴黎塞纳阿哇勒(Seine Aval)的污水廠,以種滿綠色樹木聞名,一樣是大型公共水處理設施,卻可以與人們親近許多;香港與日本的污水廠相對無法有那麼大的規模,但在水處理設施的設計,可以用較小的空間,達到相同處理水量與效果。

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智慧綠建築 Green building

智慧綠建築 Green building
國立臺灣大學 環境工程學研究所 許桓瑜

綠建築,又稱為可持續性建築,指建築物的結構以及使用過程是環保且節約資源的。從選址、設計、建設、營運、維護等,皆包含於建築物的生命週期中。綠建築強調再生資源,無論是新建或改造,匯集了最新的技術並且具體實踐。綠色建築的作法或技術不斷進步,使用節能系統,減少環境負擔,是綠色建築永續設計的關鍵。

在美國Leed綠建築標章中有六大指標,分別為:永續基地、用水效率、能源與大氣、材料與資源、室內環境品質、創新設計。

永續基地中包含基地保水;用高輻射反射油漆作為屋頂的塗漆有助於降低建築物熱吸收、雨水花園與可透水鋪面的設計、生態庭園加上減少夜間戶外照明皆是永續基地的評比項目。

除了建築物本身的節水設備,在建築物內回收用過的水,搭配雨水蒐集系統,經基礎的污水處理後可做為沖廁或植物澆灌再利用。

廢棄物處理與焚化發電 Waste disposal and incineration.

廢棄物處理與焚化發電 Waste disposal and incineration.
國立臺灣大學 環境工程學研究所 許桓瑜

廢棄物(垃圾)處理,是每個國家都需要解決的問題。多數的垃圾處理方式為填埋處置,但填埋方式不僅佔用大量的土地資源,也污染了水、空氣與土壤。廢棄物填埋容易造成地下水資源污染,若處理不當,容易衍生許多環境衛生的問題。

在土地資源有限的地區,主要採取垃圾焚化方式以減少廢棄物體積,例如:瑞士、日本、盧森堡等許多地方皆使用廢棄物焚化。相反的,幅員廣闊的國家,如美國、加拿大,其焚化處理方式僅占5% ~ 10%。

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資料來源:基隆市天外天垃圾資源回收(焚化)廠

自來水的生物處理

自來水的生物處理 (Biological Drinking Water Treatment)
國立臺灣大學環境工程學研究所 吳聖培

自來水是大家日常生活中不可或缺的角色,每天一早起來,打開水龍頭刷牙洗臉、上廁所、洗手,以及犒賞自己辛勞一天的洗澡水。但是,你可有想過自來水是怎麼從源頭處理到可以供民眾使用的嗎?一般而言,在傳統的自來水淨水程序當中,牽涉了許多物理化學反應,但就主體而言,是以化學混凝膠凝、沉澱浮除以及過濾與後續的加氯消毒所構成。而在過濾而言,可依照過濾的濾速分成快濾及慢濾。

整體而言,為了使後續加氯消毒產生較少的消毒副產物(disinfection by-products),在上述水的處理流程中(圖一)提到各個處理程序必須扮演好自己的功用及角色。消毒副產物,主要是由水中天然有機物與消毒劑反應而生成,這些會與消毒劑起反應的有機物,又稱為前質(precursor)。因此,若以有機物的觀點,在混凝膠凝程序中會添加混凝劑,如硫酸鋁,幫助去除的有機物形成膠羽凝聚。接著,在沉澱浮除程序中將相對較重的膠羽進行沈降去除,或是在水中打細微的汽泡,使相對較輕的膠羽因汽泡的浮力浮至水面後刮除。

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圖一 傳統淨水程序之流程圖

河川與海洋的污染危機(下)

河川與海洋的污染危機(下) (Effects of Water Pollution)
臺灣大學環境工程研究所許桓瑜

連結:河川與海洋的污染危機(上) Effects of Water Pollution

水污染的防治可分為污染預防及污染物處理,政府政策亦搭配著預防及處理兩面向來管理水資源。水污染可分為兩大類別:「點污染源」與「非點污染源」。

「點污染源」包含工業廢水、畜牧養殖廢水、家庭生活污水、垃圾場滲出水等等,也就是有特定的排放口排入水體。在台灣,隨著產業型態的演進,工業區事業廢水管理漸漸以「製程改善、工業減廢」為目標,各個產業都強調自我管理以及資源再利用,除非大型的意外事件,一般來說,點污染源的排放是較容易控制的。

「非點污染源」主要來自雨水經地表逕流,將沉積在陸地上的污染不定點的沖刷到水體。點污染源及非點污染源,造成河川與海洋污染的危機,最常看見的就是水庫淤積、水庫優養化現象。在水污染防治規劃上,點污染源可透過污水處理來減少水體環境污染,而非點污染源需要公眾的參與、共同維護環境才能避免越來越嚴重的水污染問題。

河川與海洋的污染危機(上)

河川與海洋的污染危機(上) (Effects of Water Pollution)
臺灣大學環境工程研究所許桓瑜

水,不僅關係人類的健康、生活,長遠來說也關係著文明的發展。如此重要的水資源,一旦供應不足,便會造成極大影響。而從全球的水資源來看,最大的問題是分配不均;有些地區長年乾旱、有些地區卻水患頻傳,就算同一地區也會有乾濕季的變化。然而,水資源的問題不只是水量,水質的惡化也是相當棘手的問題。許多先進國家已制定水污染防治等相關法規,來維護重要的水資源,而有些國家目前仍無法解決水污染的問題,對他們來說,就是場可怕的噩夢。

河川與海洋的污染危機(上)

比如印度信仰靈性,最虔誠的印度教認為水道是神聖的,因此許多信徒會在恆河沐浴淨身,在他們的宗教經文中,認為這樣做可以淨化罪過。但,這行為卻隱藏許多危機,造成他們不得不面對癌症、神經痛、帕金森氏症、呼吸系統疾病等等問題。

低碳社區,大家一起來營造 Let us live in low-carbon communities.

低碳社區,大家一起來營造 Let us live in low-carbon communities.
臺灣大學環境工程研究所許桓瑜

近年來,各國領袖高峰會議都討論到「全球暖化」及「氣候變遷」議題。聯合國預測到2030年,全世界60%以上的人口將生活在城市,現今城市占地球面積不到1%,卻消耗世界約75%的能源、排放80%的溫室氣體,因此如何從城市進行減碳,成為全球關切的議題。

已開發國家如英國、日本、德國及美國在2009年起紛紛推動綠色新政,結合建設低碳發電設施,降低碳產業及建構低碳社會。而台灣也提出低碳家園的目標來呼應全球資源永續利用及節能減碳的趨勢,預計用十年時間建構「低碳社區」、「低碳城市」與「低碳生活圈」的任務。

低碳社區-01

水庫淤積嚴重怎麼辦?(二)石門水庫既有設施的防淤功能改善

水庫淤積嚴重怎麼辦?(二) How to solve the problem of reservoir sedimentation ?
石門水庫既有設施的防淤功能改善 Existing Facility Desilting Improvement

經濟部水利署 蔡秉儒正工程司

連結:水庫淤積嚴重怎麼辦?(一)How to solve the problem of reservoir sedimentation ? 異重流與水力排砂 Density currents and sediment slucing

石門水庫如何在既有壩體上,規劃排除淤積的工程?讓異重流持續運動,而能流出水庫以降低渾水界面?

石門水庫的取水設施

然而石門水庫於50餘年前設計時,並無法預見在台灣的地質條件下,水庫淤積會如此快速,也尚未發現水庫有這種異重流的現象,且需要依賴水庫底部孔道來排除,因此石門大壩原設計並無底部排砂孔。但若要在石門大壩新設底孔排砂,則會面臨石門水庫必須持續營運供水,且在桃園地區並無可替代水庫,因此無法排空水庫施工的問題。為了解決這個問題,只能先從水庫既有設施著手改善,使既有設施便為排砂專用設施。

石門水庫原本所設計的取水口有四處,分別為石門大圳取水口(EL.193m)、石門電廠發電進水口兩處(EL.173m)、永久河道取水口(EL.169m),均位於水庫較低的位置。其中石門大圳及永久河道取水口,因為取水口流量無法加大、且平時均負責供應桃園地區用水,無法長期停用進行改建,因此不列入優先考慮。而原為石門電廠所設置之發電進水口因為有兩處,可以停用一處進行改建,而且原本的流量有放大的可能,遂成為優選方案。

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原電廠輸水路平面及立面圖(節自石門水庫竣工圖)

水庫淤積嚴重怎麼辦?(一)異重流與水力排砂

水庫淤積嚴重怎麼辦?(一)How to solve the problem of reservoir sedimentation ?
異重流與水力排砂 Density currents and sediment slucing

經濟部水利署 蔡秉儒正工程司

台灣在環境保護議題漸被重視情況下,修造水庫的選項已漸漸被打消,為維繫既有水庫的蓄水功能、延長水庫使用年限,水庫的維護設施格外重要。而台灣山高、水短、河湍急的地形,容易造成水庫泥沙淤積,颱風過後尤為顯著。水庫工程管理人員有何因應之道?以石門水庫為例,一起來看目前的工程技術可以怎麼處理這個大問題。

石門水庫淤積現況

石門水庫於民國52年5月開始蓄水,到民國53年6月施工完成,完工時之原始總容積約3.09億m3。但由民國102年2月之淤積測量資料顯示,石門水庫總庫容只剩下2.17億m3,亦即石門水庫的淤積量已達9200萬m3,約為原始總容積之30%。若以50年平均值來看,年平均淤積量約為184萬m3

若更進一步研究歷年統計表,可發現在50年歷程中,以民國52、54、55、58、60、64、73、85、93、94、95及98年之淤積量較大,該12年的累積淤積量即達9160萬m3。如果將此12年淤積量取其平均,則年淤積量高達約763萬m3,約為年平均淤積量的4倍,由此可見水庫淤積集中於特殊的颱風豪雨水文事件。因此,如果颱風豪雨期間所帶入水庫的淤積物,能盡量利用水庫排洪操作時一併用水力排砂排出水庫,將會是最具經濟效益的方法。

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