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研究生: 謝嘉軒
Hsieh, Chia-Hsuan
論文名稱: 海水淡化廠節能設計之策略分析
Strategic analysis of energy-saving design of desalination plant
指導教授: 劉大綱
Liu, Ta‐Kang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 海洋科技與事務研究所
Institute of Ocean Technology and Marine Affairs
論文出版年: 2024
畢業學年度: 113
語文別: 中文
論文頁數: 146
中文關鍵詞: 節能海水淡化技術海水淡化成本海水淡化設備水質處理政策分析
外文關鍵詞: Energy-saving, Seawater Desalination Technology, Desalination Costs, Desalination Equipment, Policy Analysis
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  • 隨著全球水資源日益短缺,海水淡化技術作為一種穩定的淡水水源供應方式而受到了廣泛的重視,然而在海水淡化過程中的高能耗及成本成為限制其廣泛應用的阻礙。本研究針對海水淡化廠進行了深入分析,探討海水淡化設備、能源、組態、成本及政策之間的關聯性,分析不同海水淡化技術的能源消耗情況,並提出具體的節能技術與策略,以提高海水淡化技術的永續性與經濟性,也對於海水淡化廠在各方面提出實用的想法及建議。
    本研究首先透過文獻回顧對於海水淡化的技術與能源消耗的介紹,接著針對海水淡化的成本進行分析,最後盤點國內海水淡化廠的發展現況及政策。使用的研究方法為半結構式質性訪談,並使用紮根理論進行訪談資料分析。
    研究結果表示在海水淡化廠的設計中,節能技術是降低能耗和提高經濟效益的關鍵,同時確保長期運行穩定性。高效幫浦系統(HPP)與能源回收裝置技術(ERD)不僅能顯著降低能源消耗,減少對傳統能源的依賴,還能減少碳排放,提升環保效益。此外,經濟成本與需求管理密不可分,透過精確需求預測與靈活調整運行模式,海水淡化廠能在保障水資源供應的同時最大化經濟效益。在海水淡化廠中應用高效能薄膜技術可以顯著提升脫鹽效率,降低操作壓力並保持穩定水質。前處理技術如 UF 膜和砂濾可減少進水中的污染物,保護 RO 膜並延長其壽命,進而降低維護成本和停機時間,提高運行效率,水質處理及組態設計在節能中亦扮演重要角色。研究發現合理的膜元件配置和分段處理設計,如 ISD 內部分段設計,可減少能量損失,達到節能效果。配置適當的能量回收裝置則能在不同運行條件下提高效率,進一步降低營運成本。政府政策的支持對推廣海水淡化技術和節能策略至關重要。政策不僅為技術創新提供了良好環境,還通過補貼和稅收優惠降低了初期成本,推動了符合節能和環保標準的技術發展。未來,海水淡化廠的節能設計有望取得更大突破,因此建議引入可再生能源(如太陽能、風能)以減少對傳統能源的依賴,並採用智能控制系統進行實時監測與調整,以提高運行效率、穩定性,並降低營運成本。本研究建議海水淡化廠深化節能技術應用,探索新技術創新,並結合可再生能源以降低碳排放和運營成本。推動技術標準化和國際合作,提高全球競爭力。引入智能管理系統提升運行效率,並加強與政府及技研機構合作,確保技術持續優化。

    As global water resources become increasingly scarce, seawater desalination technology has garnered widespread attention as a stable freshwater supply source. However, the high energy consumption and costs involved in the desalination process have become obstacles to its broad application. This study provides an in-depth analysis of desalination plants, exploring the relationships between desalination equipment, energy, configurations, costs, and policies. It analyzes the energy consumption of different desalination technologies and proposes specific energy-saving technologies and strategies to improve the sustainability and economic viability of desalination technology. Practical ideas and recommendations are also presented for desalination plants across various aspects. This study first introduces desalination technology and its energy consumption through a literature review, followed by an analysis of desalination costs. Lastly, it reviews the current development status and policies of domestic desalination plants. The research methodology used is semi-structured qualitative interviews, with interview data analyzed using grounded theory. Desalination plants deepen the application of energy-saving technologies, explore new technological innovations, and integrate renewable energy to reduce carbon emissions and operational costs. Promoting standardization and international cooperation can improve global competitiveness. The introduction of smart management systems can enhance operational efficiency, and strengthening cooperation with government and research institutions will ensure continuous technological optimization.

    摘要i SUMMARYiii 誌謝viii 目錄ix 表目錄xi 圖目錄xii 第一章 緒論1 1.1 研究背景與動機1 1.2 研究目的3 1.3 研究架構3 第二章 文獻回顧5 2.1 海水淡化技術與能源耗用5 2.1.1 海水淡化廠中能源消耗來源5 2.1.2 海水淡化節能技術及組態應用10 2.2 海水淡化成本分析16 2.3 國內海淡廠之發展現況及政策20 2.3.1 新竹海水淡化廠計畫21 2.3.2 臺南海水淡化廠計畫22 2.3.3 臺灣海水淡化廠發展現況24 2.3.4 臺灣水資源政策現況27 第三章 研究方法32 3.1 半結構式訪談32 3.2 紮根理論35 3.3 資料分析法36 第四章 結果與討論40 4.1 半結構式訪談分析40 4.2 紮根理論應用分析42 4.3 結果分析及探討46 4.3.1 節能技術運用46 4.3.2 成本及需求考量58 4.3.3 薄膜及水質處理的重要性69 4.3.4 幫浦及能源回收裝置之操作及考量84 4.3.5 組態考量97 4.3.6 海水淡化發展之政策推動及配套102 4.4 選擇編碼關聯性分析113 4.5 海水淡化發展策略綜合討論121 第五章 結論與建議123 5.1 結論 123 5.2 建議 125 參考文獻127 中文文獻127 英文文獻129

    中文文獻
    1. 經濟部水利署水利規劃試驗所(2022)。水能資源系統整合規劃技術研究初探。臺中市:經濟部水利署水利規劃試驗所、社團法人臺灣水環境再生協會。
    2. 江岱叡(2002)。半導體工廠用水節約之研究,節水紀實,第026期。取自:https://web-ws.wra.gov.tw/Download.ashx?u=LzAwMS9VcGxvYWQvT2xkRmlsZS93Y2lzL0ZpbGVzL0Vib29rLzAwMDE2NS8yNi05LnBkZg%3D%3D&n=MjYtOS5wZGY%3D&icon=..pdf
    3. 經濟部水利署北區水資源分署(2024)。新竹海水淡化廠工程。桃園市:經濟部水利署北區水資源分署。取自:https://www.wranb.gov.tw/cp.aspx?n=37866。
    4. 經濟部水利署南區水資源分署(2024)。臺南海水淡化廠統包工程(第一期)暨代操作維護。臺南市:經濟部水利署南區水資源分署。取自https://www.wrasb.gov.tw/cp.aspx?n=39454。
    5. 經濟部水利署南區水資源分署(2023)。臺南海水淡化廠工程(第一期)基本設計階段之必要圖說。臺南市:經濟部水利署南區水資源分署。
    6. 經濟部水利署全球資訊網(2023)。現有海水淡化廠概況。取自:https://www.wra.gov.tw/News_Content.aspx?n=2945&s=7416#。
    7. 經濟部水利署全球資訊網(2024)。近10年(103-112)海水淡化廠營運比較。取自:https://www.wra.gov.tw/News_Content.aspx?n=2868&s=7003。
    8. 經濟部水利署(2024)。臺灣各區水資源經理基本計畫。臺中市:經濟部水利署。取自: https://www.wra.gov.tw/cp.aspx?n=30367。
    9. 經濟部(2021)。臺灣各區水資源經理基本計畫核定本。臺北市:經濟部。
    10. 經濟部水利署(2019)。108年水利年報。臺中市:經濟部水利署,取自:https://gweb.wra.gov.tw/wrhygis/EbookDownLoad.html。
    11. 環境部(2023)。國家氣候變遷調適行動計畫(112-115年)。臺北市:環境部。
    12. 林金定、嚴嘉楓、陳美花 (2005)。質性研究方法:訪談模式與實施步驟分析。身心障礙研究季刊,3卷2期,頁122-136。
    13. 韓培爾(2003)。社會科學研究方法Q&A。臺北:風雲論談。
    14. 蘇中信(2012)。以紮根理論探討台灣商管期刊中內容分析法的類型。人文社會科學研究,6(2),1-23。https://doi.org/10.6284/NPUSTHSSR.2012.6(2)1
    15. 高淑清(2008)。質性研究的18堂課-揚帆再訪之旅。高雄市:麗文文化。
    16. 王守玉、Carol Windsor、Patsy Yates(2012)。簡介紮根理論研究法。護理雜誌,59(1),91-95。https://doi.org/10.6224/JN.59.1.90
    17. 劉世閔(2005)。教育研究法:影音資料分析。教育研究月刊,135,頁134-135。
    18. 劉世閔(2008)。弱勢者教育與政策因應。教育研究月刊,172,頁29-52。
    19. 劉世閔、曾世豐、鍾明倫(2024)。NVivo 11與網路質性研究方法論。臺北:五南圖書。
    20. 陳向明(2002)。社會科學質的研究。臺北:五南圖書。
    21. 胡幼慧(1996)。質性研究:理論,方法及本土女性研究實例。臺北:巨流圖書。
    22. 台灣國際水週(2023)。水利署規劃建置8座萬噸級海淡廠,新竹/臺南先行。台灣國際水週,電子報VOL.02。
    23. 經濟日報(2024)。中鼎得標新竹海水淡化廠興建維護案 全台最大海淡公共工程。經濟日報。
    24. 經濟日報(2024)。國統奪臺南海淡廠標案。經濟日報。
    25. 經濟部水利署南區水資源分署(2023)。臺南海水淡化廠工程計畫(第一期)。經濟部水利署南區水資源分署,核定本。
    26. 經濟部水利署水利規劃試驗所(2022)。新竹海水淡化廠計畫可行性規劃及環境影響調查評估。經濟部水利署水利規劃試驗所。

    英文文獻
    1. Zarzo, D., & Prats, D. (2018). Desalination and energy consumption. What can we expect in the near future? Desalination, 427, 1-9.
    2. R. Buendia, A. Diaz, C. Garcia, D. Zarzo, SWRO design; evolution of energy and chemical consumption and future trends, IDA World Congress on Desalination and Water Reuse 2011. Perth (Australia), 2011.
    3. Voutchkov, N. (2018). Energy use for membrane seawater desalination–current status and trends. Desalination, 431, 2-14.
    4. Greenlee, L. F., Lawler, D. F., Freeman, B. D., Marrot, B., & Moulin, P. (2009). Reverse osmosis desalination: water sources, technology, and today's challenges. Water research, 43(9), 2317-2348.
    5. Voutchkov, N. (2013). Desalination engineering: planning and design. (No Title).
    6. Mickols, W. E., Busch, M., Maeda, Y., & Tonner, J. (2005, September). A novel design approach for seawater plants. In Proceedings of the International Desalination Association World Congress, Singapore (Vol. 2, pp. 40-45).
    7. Rybar, S., Boda, R., & Bartels, C. (2010). Split partial second pass design for SWRO plants. Desalination and water treatment, 13(1-3), 186-194.
    8. Liberman, B. (2003). The importance of energy recovery devices in reverse osmosis desalination. The future of desalination in Texas, 2, 1-9.
    9. Alkaisi, A., Mossad, R., & Sharifian-Barforoush, A. (2017). A review of the water desalination systems integrated with renewable energy. Energy Procedia, 110, 268-274.
    10. Voutchkov, N. (2013). Desalination engineering: planning and design. (No Title).
    11. Ghaffour, N., Missimer, T. M., & Amy, G. L. (2013). Technical review and evaluation of the economics of water desalination: Current and future challenges for better water supply sustainability. Desalination, 309, 197-207.
    12. Ihm, S., Al-Najdi, O. Y., Hamed, O. A., Jun, G., & Chung, H. (2016). Energy cost comparison between MSF, MED and SWRO: Case studies for dual purpose plants. Desalination, 397, 116-125.
    13. Delucchi, M. A., & Jacobson, M. Z. (2011). Providing all global energy with wind, water, and solar power, Part II: Reliability, system and transmission costs, and policies. Energy policy, 39(3), 1170-1190.
    14. DeCanio, S. J., & Fremstad, A. (2011). Economic feasibility of the path to zero net carbon emissions. Energy Policy, 39(3), 1144-1153.
    15. Al-Karaghouli, A., & Kazmerski, L. L. (2013). Energy consumption and water production cost of conventional and renewable-energy-powered desalination processes. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 24, 343-356.
    16. Minichiello V., Aroni R., Timewell E. & Alexander L. (1995), In-depth Interviewing, Second Edition, South Melbourne. Longman.
    17. Maccoby, E. & Maccoby, N.(1954), The interview: a tool of social science handbook of social psychology, Addison-Wesley Massachusetts, Boston.
    18. Food and Agriculture Organizaatio (FAO), 1990, The community's toolbox: the idea, methods and tools for participatory assessment, monitoring and evaluation in community forestry, FAO, Rome.
    19. Strauss, A. L. (1987). Qualitative analysis for social scientists. Cambridge university press.
    20. Glaser, B. G., & Strauss, A. L. (1967). The discovery of grounded theory. Chicago, IL: Aldine.
    21. Corbin, J. M., & Strauss, A. (1990). Grounded theory research: Procedures, canons, and evaluative criteria. Qualitative sociology, 13(1), 3-21.
    22. Glaser, B. G., Strauss, A. L., & Strutzel, E. (1968). The discovery of grounded theory; strategies for qualitative research. Nursing research, 17(4), 364.
    23. Strauss, A. L.& Corbin, J. (1998), Basics of qualitative research: Procedures and techniques for developing grounded theory. Thousand Oaks, CA: Sage.
    24. Goh, P. S., Liang, Y. Y., & Ismail, A. F. (2021). Energy efficient seawater desalination: strategies and opportunities. Energy Technology, 9(5), 2100008.
    25. Osman, A. I., Chen, Z., Elgarahy, A. M., Farghali, M., Mohamed, I. M., Priya, A. K., ... & Yap, P. S. (2024). Membrane technology for energy saving: principles, techniques, applications, challenges, and prospects. Advanced Energy and Sustainability Research, 5(5), 2400011.
    26. Kaya, D., Çanka Kılıç, F., & Öztürk, H. H. (2021). Energy efficiency in pumps. In Energy Management and Energy Efficiency in Industry: Practical Examples (pp. 329-374). Cham: Springer International Publishing.
    27. Goh, P. S., Matsuura, T., Ismail, A. F., & Ng, B. C. (2017). The water–energy nexus: solutions towards energy‐efficient desalination. Energy Technology, 5(8), 1136-1155.
    28. Jafari, M., Vanoppen, M., Van Agtmaal, J. M. C., Cornelissen, E. R., Vrouwenvelder, J. S., Verliefde, A., ... & Picioreanu, C. (2021). Cost of fouling in full-scale reverse osmosis and nanofiltration installations in the Netherlands. Desalination, 500, 114865.
    29. Farooque, A. M., Jamaluddin, A. T. M., Al-Reweli, A. R., Jalaluddin, P. A. M., Al-Marwani, S. M., Al-Mobayed, A. S. A., & Qasim, A. H. (2004). Comparative study of various energy recovery devices used in SWRO process. Saline Water Desalination Research Institute, Saline Water Conversion Corporation (SWCC).

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