隨著氣候變遷加劇、人口增長和城市化加速,聯合國提出預測,到2025年,全球將有18億人生活在極度缺水地區;而台灣也常年面臨著水資源分配不均、需求量提升和水質污染等挑戰,促使相關單位積極發展智慧水管理系統、改善供水基礎設施,以提供穩定、安全的自來水品質
在維持水質穩定方面,國內現有淨水場目前主要採用傳統的後饋式加藥方法,當遇到颱風暴雨等極端天氣條件下,水質變化迅速,常常必須依賴現場操作人員的經驗來調整加藥比例,不僅耗費人力,還存在人為誤判風險,造成藥劑浪費。
為應對這些挑戰,台灣自來水股份有限公司第八區管理處提出了「自來水水質再進化AI精準加藥」計畫,希望找出更有效精準使用水處理藥劑的系統,以增強水處理系統的效能,確保為全民提供穩定且安全的飲用水。
圖說:台灣自來水股份有限公司第八區管理處
透過AI科技賦能,提供客製化水資源解決方案
臥龍智慧環境有限公司於2021年成立,致力於運用AI人工智慧技術來協助企業處理製程中的廢水,達到循環再利用以及提升民生用水安全的目標。創辦人謝文彬過去曾就職於環境與發展基金會,負責主持並執行政府重大水處理與水回收計畫,每年都跑幾百場的案子,接觸到各行各業的污水處理廠;後來於台積電任職7年,其間更經手過大型水處理廠建置專案,可以說對於廢水處理與回收利用,擁有極其深厚的專業與經驗。
台灣自來水公司旗下的清洲淨水場原先採用傳統的後饋式加藥方法,水處理過程從初沉池到二沉池,再到快混與慢混池,過程中監控pH值和懸浮固體,並根據檢測數據決定是否需要加藥。然而,這種方法存在諸多問題。
首先,由於加藥後須等到終沉池出現水質變化才能調整,容易導致水質狀況不穩定;其次,水廠人員必須定期進行瓶杯試驗來決定加藥量並更新加藥曲線,這種人工操作容易產生誤差,不僅浪費藥劑,還有可能增加淤泥量。此外,在暴雨等極端天氣條件下,操作人員需要即時分析水樣以調整加藥量,不僅產生額外人力負擔,藥量判定也容易受到人為誤判變數影響。
水質的不穩定、人力的需求負擔等,都有可能間接提升過濾設備的維運成本,加上若因為水質不穩定性過高,傳感器發出錯誤警報,觸發加藥系統,導致品質控管不易、維護成本過高的綜合潛在風險。
圖說:臥龍智慧環境的謝文彬博士(右3),與水場團隊討論智慧加藥解決方案
精準控制,顯著成效——藥劑用量減41%,廢水減少2%
臥龍智慧針對淨水場的既有資源與條件進行評估、深入了解痛點與需求,並與需求單位來回討論交流後,提供兩種AI解決方案,首先為「AI感應器防禦系統」,負責全天候監測進入淨水場的水質,如果發現異常,就會立即通知加藥系統。接著透過「AI精準加藥系統」服務,根據過去收集的大量水質數據與加藥紀錄計算,因應即時水質狀況自動評估需添加的藥量多寡。除此之外,為了方便人員監控,還提供可視化儀表板,讓即時水質狀況一目了然,並搭配LINE推播系統,提供24小時的異常警報提醒,以及AI加藥的動態預測和決策結果。
經歷一年左右的實測,目前清洲淨水場已能實現自動化流程處理,也已收集超過10萬筆精準數據,包含pH值、水量、懸浮固體數值等,透過實際比對測試發現,在AI系統導入之前,加藥量約為每小時15升,導入後藥劑使用量減少至8.9升,換算下來每年減少52,704升藥量,約41%。
圖說:AI精準加藥可視化面板,使操作人員和管理層能即時監控水質和加藥現況。
此外,AI系統也有效減輕了過濾設備的維運負擔,快速過濾池的維護週期從每四天一次延長到每七天一次;最後產出的廢水量整體也減少了約2%,證明AI技術的導入不僅提升系統的運行效率,也有感節省了大量資源和成本。
新創採購計畫:鏈接創新技術與需求
新創採購計畫不僅為臥龍智慧提供了與公部門企業合作的寶貴機會,也為台灣中小企業展現了技術創新與升級的可能性。謝文彬強調,計畫提供新創單位資金補助,展現了政府積極推動創新的決心,願意為國內新創公司提供重要的資金支持和實證場域,臥龍智慧也成功把握住機會,不僅完成了專案原定目標,更是超越預期、達成整個系統的AI全自動化控制,奠定了業界的標竿。
臥龍智慧的AI系統不僅專注於水處理,更覆蓋整個用水循環,從進水到廢水處理、回收利用,都能提供精準的控制和管理,大幅提高用水效率。
AI水處理方案展現了其在製造業、養殖業等多元化的應用。謝文彬也以合作過的化工廠為例表示,化工廠原本面臨高額的藥劑費用和水處理成本問題,在導入AI精準加藥系統之後,不僅順利降低藥劑用量,還提高了水質穩定性,進而達到優化產品品質的目的。
而在養殖業方面,水質的穩定性直接關係到水產的存活率和品質,AI感應器防禦系統能夠幫助即時監測水中的溶氧量、pH值等關鍵指標,當系統檢測到異常時,會立即發出警報並啟動供氧,成功降低養殖業的損失風險。
圖說:臥龍智慧環境於112年榮獲新創產品及服務採購特別獎。
展望未來,謝文彬也信心十足:「這個計畫不僅幫助我們公司成長,更讓我們有機會為台灣的水資源管理貢獻一份力量。期待未來政府持續支持運用AI技術賦能產業升級、轉型,並挹注更多宣傳力度與資源,讓更多優秀的本土技術能夠得到展示和應用的舞台。」