自來水組研究方向

研究主軸集中於藻類特性與消毒副產物生成研究、高效能混凝劑研發與自來水廠營運管理與碳盤查制度建立。各項研究內容及重要成果概述如下：

Topic I: Characterization of NOM for monitoring DBP precursors

Disinfection by-products (DBPs) formed upon water treatment is an emerging issue worldwide. While monitoring of DBP precursors can easily be achieved for high specific UV absorbance (SUVA) organic (>6 L/mg·m), low and extremely low SUVA precursors (<2 L/mg·m) are difficult to monitor or even to predict their DBP formation behavior. This is due to the highly complicated reactions of DBP formation in drinking water, which results from a series of reactions of natural organic matter (NOM) precursors with chlorine. These mechanisms require further investigation because NOM is too diverse and its chemical structure is unclear.

A better understanding of NOM characteristics can benefit the monitoring of NOM-derived DBPs. Recent studies have shown that optical properties of NOM are the most promising parameters for NOM-DBP monitoring. However, there are many uncertainties remained. Using a common surrogate of NOM, SUVA value, as a reference background, this study thus aimed to investigate the relationships among NOM characteristics, such as molecular weight (MW), fluorescence, and chemical composition, with DBP formation behavior resulting from the chlorination of relatively high and low SUVA precursors. We carried out NOM characterization and DBP formation tests for four types of waters containing different ranges of SUVA values from high to mid and extremely low. This study will provide a better understanding of the inter-relationships among optical properties of NOM and other parameters (e.g. MW and chemical composition) and of how to use these common parameters for an effective DBP formation monitoring.

Topic II: Development of high performance coagulants

主題二：高效能混凝劑研發與應用

以化學法製備高純度聚氯化鋁(PACl)混凝劑及其探討Al₁₃混凝機制與其聚集動力模式的研究，以硫酸鈉及硝酸鋇純化一般的聚氯化鋁(PACl)，製備出含95% Al₁₃以上的高純度聚氯化鋁混凝劑，並將其應用於高濁水處理，可減少混凝劑的使用量及增加污泥的脫水性，該製造程序和現況相同，僅需調整操作參數即可獲得，沒有增加成本之處，故本項目研究成果已受到自來水公司重視，並規劃在新營水廠設廠製造外，亦受到中華化學公司之青睞，合作量產高純度聚氯化鋁混凝劑，本研究成果已發表於Chemosphere (2008)及Water Research (2008, 2009, 2014)計五篇，且PACl聚鋁(Al₁₃)含量之分析方法成為自來水公司採購PACl之重要依據。

另外，聚矽酸鐵(PSI)主要是由聚合鐵及聚矽酸在特定溫度及固定反應時間製備而成，而聚矽酸鐵可以透過調控矽鐵比，製造出穩定性高且除濁效能佳的混凝劑。除此之外，此混凝劑亦適用於處理半導體製程產生之SiO₂奈米顆粒廢水或淨水場高藻原水，其聚鐵的成分能有效將藻類去穩定並吸附，同時，可提升顆粒聚集速度及膠羽沉降性，增強污泥脫水性。

主題三：簡易自來水

根據水利署統計資料，本國自來水普及率約莫是95%，亦即，約有5%的國民無法享用到政府提供的高品質自來水，這些國民的用水來源主要來自於地下水、井水或山泉水，水利署為提升無自來水地區的供水品質，已協助各縣市設置多套簡易自來水設施，但簡易自來水系統多處於偏遠地區或山區，常面臨無人管理或管理人員專業能力不足、水費收取不易等問題，本研究中心曾受水利署委託進行簡易自來水系統測試(IS Water)數年，為精進該系統的使用，本研究團隊將IS Water系統與物聯網(IoT)技術結合，透過[水質監測感測器]-[無線通訊網路]-[伺服器]-[個人電腦監視系統]達到遠端監控，並在事件發生時，由遠端操控系統進行系統反洗、初步故障排除，並設置預警應變機制，以達智慧管理要點，另以不同的低成本過濾技術如除砂器、沉澱槽及不同構型、規格之薄膜過濾等技術，達到簡易、低成本、易維護及無藥/少藥的特點，以確保偏遠地區國民的用水安全。而由於近年來氣候變遷導致山洪、海嘯等天災發生，或是國際間資源爭奪造成地表水缺乏，如東南亞湄公河近年來所面臨水量減少、湖泊水位低落等問題，在國際應用上，IS water也可做為分散型/聚落式淨水系統，另考量東南亞海岸線綿長、島嶼羅布，本研究團隊嘗試將IS Water系統改裝為簡易海水淡化系統，期在未來可應用於南進交流上。

主題四：家用/商用淨水器

主題四：家用/商用淨水器

根據海關進出口統計，2019年台灣家用淨水器市場包含電動家用濾水器及濾芯已超過50億新台幣，已經是台灣中小企業外銷新興主力之一，本研究中心已鑽研水質及水處理技術多年，深感鮮有學界研究POU(Point Of User)淨水技術，特別設立一關於家庭/商用飲用水淨水技術之主題，重心著重於活性碳/壓縮活性碳棒等抗菌濾芯/濾料改良，以致力於POU飲水安全。咖啡、茶、礦泉水、富氫水等常見市面產品是因娛樂所衍生的水商品，不同水商品可藉由水質調控來達到優質飲用質感，在以POU淨水技術享有安全飲用水外，本團隊也將嘗試研發口感濾芯，以豐富喝好水的飲水樂趣。近年來智慧家庭風氣盛行，家庭飲用水淨水系統也是智慧家庭的重要一環，水質的把關來自於感測技術，家用淨水的線上感測技術必須要有靈敏、準確、便宜等特點，而搭配IoT/雲端系統，除可監測水質、淨水系統效能、濾芯/濾料壽命外，進而可了解各社區、區域的水質狀況，建立水質地圖，以作為國人飲用水研究參考用。