浅谈香港海水冲厕成功经验
作者: 王先登/工研院能资所节水团
一、前言
世界上临海国家或城市不少，但属高人口密度且又无自主水源的情况并不多见，香港即是其中之一。香港除雨水外，由于坚硬花岗岩地层无法提供大量地下水，境内亦无大湖泊或河流，主要水源系购自中国广东省东江，因此香港为节省使用淡水，大约40年前开始大量采用海水冲厕，至今海水冲厕已占总冲水量2/3，每日约使用54万吨海水，因此无论在硬设备如海水抽水站、管路输送、污水处理等，或软件措施如操作营运、相关法令等，均已累积许多成功经验，非常值得借镜。工研院节水服务团陈执行秘书仁仲、推广经理温子文及研究员王先登3人，曾于88年5月接受香港水务署邀请赴港与水务署官员进行座谈，并实际参观海水冲厕及污水处理相关设施。以下即针对香港海水冲厕成功经验做一简略说明，提供未来台湾或离岛地区推动之参考。
二、推动过程与现况
1. 香港面积约1,000平方公里，目前拥有人口达650万人，人口密度每平方公里达6,500人，为国际间著名之金融中心及重要转口港。香港每日平均使用250万立方米之淡水，除维持境内全部人口日常生活用水外，并为供应蓬勃商业发展及世界知名饮食、酒店等服务业所需。对香港政府来说，要应付这么庞大的用水需求，不啻是一项极大挑战。香港境内没有任何大型河流或湖泊，地属亚热带地区，全年雨量虽不算少(约2,200毫米)，但雨季集中于夏天，分布并不平均。香港的引水道及贮水库系统虽然发展良好，但各集水区所得水量仍不足供应全香港3分之1的用水需求。因此，超过3分之2的淡水须由邻近的中国广东省输入。
2. 为了节省淡水用量需求，香港大约早于40年前即开始试行采用海水作冲厕用途。未采用海水以前常以井水冲厕，但由于人口不断集中，以致不久井水供应也变得不可靠。随着日趋繁荣，香港已蜕变为商业金融服务中心，对淡水的需求急剧增加，且当时香港尚未就供水问题与广东省当局签订协议，虽然当时香港已实施若干水资源开发计划，但仍难应付需求激增的情况。因此在1960年前后，实施限水成为香港之经常措施。鉴于淡水供应不足之既定事实，香港开始把注意力转到利用海水冲厕方面。最初，海水冲厕仅应用于临海之政府辨公大楼，之后由于成效良好逐渐扩大应用范围。海水抽水站、海水配水库及海水输水管组成的供应系统已相继兴建完成，目前香港海水供应系统与淡水供应系统同时并存，且各自操作。香港市区内大部份地区和一些新市镇均已设有完备的海水供应系统，全港约77%的人口系利用海水冲厕。
▲ 香港每年海水用水量及海水供应人数
▲ 典型海水供水系统
3. 目前，香港总计兴建了16座位于海旁的海水抽水站。每座海水抽水站负责抽取海水，然后透过干管和输水管组成的网络把海水泵送往用户和配水库。此外，全港设有15座陆上的海水加压站，负责把海水从低处抽往较高地区。各抽水站均设有主抽水机及备用抽水机，抽水站内均设置流量测定仪器、控制设备及消毒设备。各设备与海水直接接触部份均为不锈钢材料，以抵抗海水锈蚀。每一座海水分配系统中，都有一组由干管和输水管组成的供水网络，其中大部份管线均埋于地下。凡直径超过600毫米的管线，均由钢管组成。钢管内部铺设抗硫酸盐的混凝土作为保护层，防止海水锈蚀。直径不足600毫米的水管则属石绵水泥管，其内层铺设抗硫酸盐混凝土的球墨铸铁管或使用塑料管；石绵水泥管已渐被弃用，新的中型海水管大多已采用球墨铸铁管。香港目前住户大楼的海水管线以塑料管最为普遍。海水管网络以每年平均25公里的速率不断增长。
▲ 主要海水抽水站
▲ 主要海水配水库
▲ 香港冲厕用水的水质指针
▲ 香港新式住户大厦配管外观
4. 香港习惯以普通混凝土或钢筋混凝土在高地兴建露天海水配水库储存海水。近年来，为了保持海水残余氯气浓度，海水配水库多已加盖。由于海水经抽取后，直接供应用户，剩余的海水才向上输送到配水库，而配水库正如一个调节池，所贮存的海水供应高峰需求。香港已设置有36座海水配水库，总容量达20万立方米。每座海水配水库容量，足以供应该配水库所在区内平均每日冲厕用水需求量的1/4。
5. 海水抽水站入口处，须设置拦污栅防止漂浮物进入，以及加氯防止分配管线腐蚀及抑制微生物生长，并可防止水质产生异味。抽水站入口处虽设有拦污栅，但小的悬浮固体仍会抽入供应系统，为防止悬浮固体或漂浮物过高，规定在海水入水口60公尺内禁止货柜装卸或船只停泊。通常拦污栅每周清理一次，供应系统中不同地点均定期水质采样进行化学分析，藉此决定抽水站之加氯量。抽水站残余氯气浓度应维持可被接受的标准，如海水受到污染需增加加氯量，以抑制微生物生长，减少感染及去除异味。为了达到可接受的冲厕水质，香港水务署在新的海水供应计画中均会特别考量抽水站之海水水质。
6. 由于海水管线与淡水管线均埋设于地下，因此在操作时须特别小心，尤其是与一些使用中的水管接驳时，更需格外注意。海水管线在外表上与淡水管线并无分别，倘若误把海水管线接驳淡水管线，海水便会进入自来水供应系统，自来水一受到污染则会对用户健康造成影响。由于自来水用量比海水用量大得多，在同一地点铺设的自来水管线与海水管线口径并不相同，因此只须翻查管线纪录，便可把自来水管线与海水管线分别出来。此外，若发现某位置同时存有海水管线与自来水管线，通常会先进行一项确认测试，再与使用中的水管接驳，确保万无一失。方法是把氯化钡溶液加入从预接驳水管抽取的水样本中，若样本为海水，则加入后会呈现硫酸钡的白色混浊，藉此简单试验便可把海水管线辨识出来。
▲ 香港旧式住宅配管外观
7. 香港法令对于使用海水冲厕有所规定。根据香港水务设施条例，凡未经批准使用淡水作冲厕用途即属违法。凡有海水供应的地区将不准使用淡水冲厕，必须接受海水冲厕安排。用户冲厕的海水并无水表纪录用水量，亦不会根据用水量向用户征收费用。住户大厦必须在地下设置贮水槽贮存海水，且须将海水输送到顶楼贮水槽，再输送到个别住户。香港水务设施条例亦规定，凡与海水供应系统接连的内部水管装置必须适合海水冲厕用途。换言之，该等水管装置必须经得起海水侵蚀，今香港海水供应内部水管均为塑料管。使用海水冲厕目前并未发生严重污水系统或污水处理方面的问题；而未有海水供应的地区，基于卫生方面理由，经核准可暂时以淡水冲厕，如以淡水冲厕将以水表记录用水量，若每户每4个月的用水量超过30立方米将征收水费。使用淡水冲厕的用户，须遵照香港水务设施条例的规定，装设可经得起海水锈蚀的内部水管装置。此项规定旨在确保日后当海水供应工程完成，可为用户提供海水冲厕时，用户无须重铺屋内水管。
8. 1997年香港海水供应量已占全部用水量的17.8%，且自1995年起海水供应量快速成长，淡水供应量反而不再增加。香港水务署仍计划进一步扩大海水供应系统，那些未获海水供应的地区，供应淡水冲厕只属一项临时措施，目前供应淡水冲厕大部份是新加入的新兴市镇。这些新市镇的填土工程尚未进展至可兴建海水抽水站及由抽水站至分配区的输水管阶段，因此无法供应海水冲厕。
9. 香港在1950年代末期开始采用海水冲厕措施，当时的原因主要在于缺乏淡水资源，使用海水可降低淡水需求量。而后进一步扩大海水冲厕供应则是进行经济分析后所得的成果。近年来，由于来自广东省的供水量日增，以及污水处理厂相继落成启用，冲厕水源可以选择淡水、海水或经处理后的污水。因此，新市镇选择冲厕用水时，会先进行详尽之经济分析，兼顾设备成本与操作成本下，采用淡水、海水或处理后的污水何者总成本最低。以香港沙田市冲厕用水之经济分析为例，显示以海水冲厕之总成本仅淡水之1/10(淡水系以购买成本计算)，亦远较处理后的污水成本为低。但并非所有地区均相同，以西贡市镇为例，由于海水供应系统管线较长，总成本经分析后较淡水供应为高，因此采用海水冲厕并不恰当。
▲ 香港淡水与海水每日平均用量比较
▲ 香港沙田市冲厕用水供应系统经济分析
三、结语与建议
整体而言，香港利用海水冲厕之经验是相当成功的。台湾或离岛未来如欲仿效香港，除须考量各地区的地理环境、人口密度及现有设施状况外，政府相关法令配合亦极为重要。推动海水冲厕应在技术上考虑下列几项重点外，并应事先针对海水淡化、购买淡水、污水回用等各方面进行详尽之经济分析，才能达成预期推动的目标。
(1) 海水冲厕须特别考量海水腐蚀现象。无论抽水机、输配水管线、配水库、马桶水箱零件等，凡与海水直接接触的部份，均须做好防蚀处理或选择防蚀材料，始能降低海水渗漏机率，并减少操作维修困难。为减少海水中微生物滋长，海水中之余氯浓度须保持在1 mg/l左右，浓度太高易助长腐蚀，浓度太低则消毒效果有限。
(2)海水冲厕必须为独立供应系统，亦即与淡水管路完全分开成为Dual Water System。海水冲厕系统之住户配水管，宜使用明管以便于维修管理。使用明管时，应考虑管路排列位置，甚至明管颜色，以免影响建筑物之美感。旧有住户亦应加强教育宣导以减少民众排斥，新式建筑规划设计时，即应依法将海水冲厕考虑在内。
(3)香港地区下水道系统及污水处理场设施十分完善，而台湾或离岛地区普遍缺乏下水道系统，冲厕用水一般均先排入化粪池，如使用海水冲厕是否会影响化粪池处理效率或因渗漏而造成土壤盐化现象值得进一步研究。另外，污水处理场均未兴建情况下，海水冲厕如直接排放是否对海洋生态造成冲击也是值得进一步探讨。
(4)马桶水箱冲水方式更换为两段式冲水，不需要改变原有管路系统，即可达到节约用水目的。与利用海水冲厕相比，更换两段式冲水器在技术上及经济上更具可行性，因此将现有马桶冲水方式改为两段式，应为台湾或离岛地区最应优先考虑之节水措施。且未来如推动海水冲厕，其用水量推估亦应以完成更换两段式冲水器后为计算基准，才更为合理。
参考资料
香港的冲厕用水供应，1993城市节水技术研讨会。
香港水务署1997/1998年报。
香港水务，1996。
香港水务设施规例第102章附属法例。
香港水务标准规格，楼宇内水管装置适用，1995。
楼宇内部水设备喉管物料，香港水务署，1994。
用户指南，香港水务署，1999。
服务承诺，香港水务署香港水务署1998/1999。
水务便览，香港水务署，1996。
作者: 王先登/工研院能资所节水团
一、前言
世界上临海国家或城市不少，但属高人口密度且又无自主水源的情况并不多见，香港即是其中之一。香港除雨水外，由于坚硬花岗岩地层无法提供大量地下水，境内亦无大湖泊或河流，主要水源系购自中国广东省东江，因此香港为节省使用淡水，大约40年前开始大量采用海水冲厕，至今海水冲厕已占总冲水量2/3，每日约使用54万吨海水，因此无论在硬设备如海水抽水站、管路输送、污水处理等，或软件措施如操作营运、相关法令等，均已累积许多成功经验，非常值得借镜。工研院节水服务团陈执行秘书仁仲、推广经理温子文及研究员王先登3人，曾于88年5月接受香港水务署邀请赴港与水务署官员进行座谈，并实际参观海水冲厕及污水处理相关设施。以下即针对香港海水冲厕成功经验做一简略说明，提供未来台湾或离岛地区推动之参考。
二、推动过程与现况
1. 香港面积约1,000平方公里，目前拥有人口达650万人，人口密度每平方公里达6,500人，为国际间著名之金融中心及重要转口港。香港每日平均使用250万立方米之淡水，除维持境内全部人口日常生活用水外，并为供应蓬勃商业发展及世界知名饮食、酒店等服务业所需。对香港政府来说，要应付这么庞大的用水需求，不啻是一项极大挑战。香港境内没有任何大型河流或湖泊，地属亚热带地区，全年雨量虽不算少(约2,200毫米)，但雨季集中于夏天，分布并不平均。香港的引水道及贮水库系统虽然发展良好，但各集水区所得水量仍不足供应全香港3分之1的用水需求。因此，超过3分之2的淡水须由邻近的中国广东省输入。
2. 为了节省淡水用量需求，香港大约早于40年前即开始试行采用海水作冲厕用途。未采用海水以前常以井水冲厕，但由于人口不断集中，以致不久井水供应也变得不可靠。随着日趋繁荣，香港已蜕变为商业金融服务中心，对淡水的需求急剧增加，且当时香港尚未就供水问题与广东省当局签订协议，虽然当时香港已实施若干水资源开发计划，但仍难应付需求激增的情况。因此在1960年前后，实施限水成为香港之经常措施。鉴于淡水供应不足之既定事实，香港开始把注意力转到利用海水冲厕方面。最初，海水冲厕仅应用于临海之政府辨公大楼，之后由于成效良好逐渐扩大应用范围。海水抽水站、海水配水库及海水输水管组成的供应系统已相继兴建完成，目前香港海水供应系统与淡水供应系统同时并存，且各自操作。香港市区内大部份地区和一些新市镇均已设有完备的海水供应系统，全港约77%的人口系利用海水冲厕。
▲ 香港每年海水用水量及海水供应人数
▲ 典型海水供水系统
3. 目前，香港总计兴建了16座位于海旁的海水抽水站。每座海水抽水站负责抽取海水，然后透过干管和输水管组成的网络把海水泵送往用户和配水库。此外，全港设有15座陆上的海水加压站，负责把海水从低处抽往较高地区。各抽水站均设有主抽水机及备用抽水机，抽水站内均设置流量测定仪器、控制设备及消毒设备。各设备与海水直接接触部份均为不锈钢材料，以抵抗海水锈蚀。每一座海水分配系统中，都有一组由干管和输水管组成的供水网络，其中大部份管线均埋于地下。凡直径超过600毫米的管线，均由钢管组成。钢管内部铺设抗硫酸盐的混凝土作为保护层，防止海水锈蚀。直径不足600毫米的水管则属石绵水泥管，其内层铺设抗硫酸盐混凝土的球墨铸铁管或使用塑料管；石绵水泥管已渐被弃用，新的中型海水管大多已采用球墨铸铁管。香港目前住户大楼的海水管线以塑料管最为普遍。海水管网络以每年平均25公里的速率不断增长。
▲ 主要海水抽水站
▲ 主要海水配水库
▲ 香港冲厕用水的水质指针
▲ 香港新式住户大厦配管外观
4. 香港习惯以普通混凝土或钢筋混凝土在高地兴建露天海水配水库储存海水。近年来，为了保持海水残余氯气浓度，海水配水库多已加盖。由于海水经抽取后，直接供应用户，剩余的海水才向上输送到配水库，而配水库正如一个调节池，所贮存的海水供应高峰需求。香港已设置有36座海水配水库，总容量达20万立方米。每座海水配水库容量，足以供应该配水库所在区内平均每日冲厕用水需求量的1/4。
5. 海水抽水站入口处，须设置拦污栅防止漂浮物进入，以及加氯防止分配管线腐蚀及抑制微生物生长，并可防止水质产生异味。抽水站入口处虽设有拦污栅，但小的悬浮固体仍会抽入供应系统，为防止悬浮固体或漂浮物过高，规定在海水入水口60公尺内禁止货柜装卸或船只停泊。通常拦污栅每周清理一次，供应系统中不同地点均定期水质采样进行化学分析，藉此决定抽水站之加氯量。抽水站残余氯气浓度应维持可被接受的标准，如海水受到污染需增加加氯量，以抑制微生物生长，减少感染及去除异味。为了达到可接受的冲厕水质，香港水务署在新的海水供应计画中均会特别考量抽水站之海水水质。
6. 由于海水管线与淡水管线均埋设于地下，因此在操作时须特别小心，尤其是与一些使用中的水管接驳时，更需格外注意。海水管线在外表上与淡水管线并无分别，倘若误把海水管线接驳淡水管线，海水便会进入自来水供应系统，自来水一受到污染则会对用户健康造成影响。由于自来水用量比海水用量大得多，在同一地点铺设的自来水管线与海水管线口径并不相同，因此只须翻查管线纪录，便可把自来水管线与海水管线分别出来。此外，若发现某位置同时存有海水管线与自来水管线，通常会先进行一项确认测试，再与使用中的水管接驳，确保万无一失。方法是把氯化钡溶液加入从预接驳水管抽取的水样本中，若样本为海水，则加入后会呈现硫酸钡的白色混浊，藉此简单试验便可把海水管线辨识出来。
▲ 香港旧式住宅配管外观
7. 香港法令对于使用海水冲厕有所规定。根据香港水务设施条例，凡未经批准使用淡水作冲厕用途即属违法。凡有海水供应的地区将不准使用淡水冲厕，必须接受海水冲厕安排。用户冲厕的海水并无水表纪录用水量，亦不会根据用水量向用户征收费用。住户大厦必须在地下设置贮水槽贮存海水，且须将海水输送到顶楼贮水槽，再输送到个别住户。香港水务设施条例亦规定，凡与海水供应系统接连的内部水管装置必须适合海水冲厕用途。换言之，该等水管装置必须经得起海水侵蚀，今香港海水供应内部水管均为塑料管。使用海水冲厕目前并未发生严重污水系统或污水处理方面的问题；而未有海水供应的地区，基于卫生方面理由，经核准可暂时以淡水冲厕，如以淡水冲厕将以水表记录用水量，若每户每4个月的用水量超过30立方米将征收水费。使用淡水冲厕的用户，须遵照香港水务设施条例的规定，装设可经得起海水锈蚀的内部水管装置。此项规定旨在确保日后当海水供应工程完成，可为用户提供海水冲厕时，用户无须重铺屋内水管。
8. 1997年香港海水供应量已占全部用水量的17.8%，且自1995年起海水供应量快速成长，淡水供应量反而不再增加。香港水务署仍计划进一步扩大海水供应系统，那些未获海水供应的地区，供应淡水冲厕只属一项临时措施，目前供应淡水冲厕大部份是新加入的新兴市镇。这些新市镇的填土工程尚未进展至可兴建海水抽水站及由抽水站至分配区的输水管阶段，因此无法供应海水冲厕。
9. 香港在1950年代末期开始采用海水冲厕措施，当时的原因主要在于缺乏淡水资源，使用海水可降低淡水需求量。而后进一步扩大海水冲厕供应则是进行经济分析后所得的成果。近年来，由于来自广东省的供水量日增，以及污水处理厂相继落成启用，冲厕水源可以选择淡水、海水或经处理后的污水。因此，新市镇选择冲厕用水时，会先进行详尽之经济分析，兼顾设备成本与操作成本下，采用淡水、海水或处理后的污水何者总成本最低。以香港沙田市冲厕用水之经济分析为例，显示以海水冲厕之总成本仅淡水之1/10(淡水系以购买成本计算)，亦远较处理后的污水成本为低。但并非所有地区均相同，以西贡市镇为例，由于海水供应系统管线较长，总成本经分析后较淡水供应为高，因此采用海水冲厕并不恰当。
▲ 香港淡水与海水每日平均用量比较
▲ 香港沙田市冲厕用水供应系统经济分析
三、结语与建议
整体而言，香港利用海水冲厕之经验是相当成功的。台湾或离岛未来如欲仿效香港，除须考量各地区的地理环境、人口密度及现有设施状况外，政府相关法令配合亦极为重要。推动海水冲厕应在技术上考虑下列几项重点外，并应事先针对海水淡化、购买淡水、污水回用等各方面进行详尽之经济分析，才能达成预期推动的目标。
(1) 海水冲厕须特别考量海水腐蚀现象。无论抽水机、输配水管线、配水库、马桶水箱零件等，凡与海水直接接触的部份，均须做好防蚀处理或选择防蚀材料，始能降低海水渗漏机率，并减少操作维修困难。为减少海水中微生物滋长，海水中之余氯浓度须保持在1 mg/l左右，浓度太高易助长腐蚀，浓度太低则消毒效果有限。
(2)海水冲厕必须为独立供应系统，亦即与淡水管路完全分开成为Dual Water System。海水冲厕系统之住户配水管，宜使用明管以便于维修管理。使用明管时，应考虑管路排列位置，甚至明管颜色，以免影响建筑物之美感。旧有住户亦应加强教育宣导以减少民众排斥，新式建筑规划设计时，即应依法将海水冲厕考虑在内。
(3)香港地区下水道系统及污水处理场设施十分完善，而台湾或离岛地区普遍缺乏下水道系统，冲厕用水一般均先排入化粪池，如使用海水冲厕是否会影响化粪池处理效率或因渗漏而造成土壤盐化现象值得进一步研究。另外，污水处理场均未兴建情况下，海水冲厕如直接排放是否对海洋生态造成冲击也是值得进一步探讨。
(4)马桶水箱冲水方式更换为两段式冲水，不需要改变原有管路系统，即可达到节约用水目的。与利用海水冲厕相比，更换两段式冲水器在技术上及经济上更具可行性，因此将现有马桶冲水方式改为两段式，应为台湾或离岛地区最应优先考虑之节水措施。且未来如推动海水冲厕，其用水量推估亦应以完成更换两段式冲水器后为计算基准，才更为合理。
参考资料
香港的冲厕用水供应，1993城市节水技术研讨会。
香港水务署1997/1998年报。
香港水务，1996。
香港水务设施规例第102章附属法例。
香港水务标准规格，楼宇内水管装置适用，1995。
楼宇内部水设备喉管物料，香港水务署，1994。
用户指南，香港水务署，1999。
服务承诺，香港水务署香港水务署1998/1999。
水务便览，香港水务署，1996。
插入表情