實驗動物中心的用水管理(下)

延續第961期電子報刊登之實驗動物中心的用水管理(上),這期我們繼續瞭解實驗動物中心的精進用水管理方法及實施應變措施

精進用水管理
滅菌鍋爐延壽計畫
本中心在竹南有五座滅菌鍋爐,在台南有三座滅菌鍋爐,這些鍋爐在運轉時的水種類複雜,包含:高壓水蒸氣、自來水、軟水。高壓水蒸氣直接用於滅菌用途或用於加熱軟水;軟水用於生產高壓蒸氣、或供應滅菌鍋爐之外鍋使用、或作為冷卻夾套之冷卻劑使用;自來水則用於軟水供應水壓不足或軟水之水質不良時的替代。這些滅菌鍋爐用於墊料、飼料、飼育籠組、無菌飲水的製備,承擔本中心物流穩定的重責,更攸關實驗動物的生存。

本中心囓齒類動物飲水是採用RO水再滅菌後供給,當前飼養量約有六千個飼育籠(15,000~16,000隻動物),代表本中心每日現場至少需要供給6千個水瓶作為動物飲用水,同時包含所有飼育零配件皆須經由高溫高壓滅菌,以維持飼育環境的清潔。若加上備轉用量,本中心每週須準備近七千二百瓶的滅菌RO水。然而,目前僅有二部於2008年採購的瑞士進口滅菌鍋爐可負擔此工作,因應動物飼養量上升,於2019年採購一部國產滅菌鍋爐,用於分攤原有二部鍋爐的負荷,藉此延長進口滅菌鍋爐的使用年限,然而台製鍋爐於2020至2021年運轉出現數次異常,包含了:滅菌完成後無法開啟後門、未執行滅菌時前門無法開啟、滅菌過程中蒸氣洩漏等問題,後更於2021年3月因門片變形凸出(如圖4、5)引起蒸氣洩漏導致研究大樓R2火警警報。

經重新全面省視設計圖,很可能是鍋體強化鋼梁分布不平均,導致機器運作時的熱漲冷縮無法均勻分布於鍋體,造成前述問題不斷發生,故於2021年底與廠商達成協議無償更新整座鍋爐,向廠商提出重新改善軟硬體設計,包含:人機操作介面設計(直覺化)、設備間管線配置走向(友善維修空間)、改善前後門片設計(避免蒸氣洩漏)、復原機坑工程讓鍋爐進出口與地面平行等(如圖6),方便同仁進行物料進出,廠商前後多次場勘,本中心也多次派員前往原廠進行廠勘確認細節。目前滅菌鍋3號機已裝機完成(如圖7),已於2022年10月竣工正式啟用;三部鍋爐同時運轉並配合完整的用水管理措施,將能促成滅菌鍋爐延壽計畫。

供水管線改善計畫
滅菌設備與清洗設備,為本中心每日滿載運轉之重要核心設備,為確保維持正常運作,建置多種水源供應的緊急應變方案並可立即切換(圖8):

  • 原則優先使用中央軟水,當供應壓力不足或水質異常時,切換為自製軟水。
  • 當自製軟水供應異常、無法立即排除時,可再切換為中央自來水。
  • 當大雨造成自來水原水濁度升高時,管路均設置5微米初級濾心處理。

除了重要硬體設備對於水質有所標準外,本中心日常營運用水,包括清洗、動物飲水等,均有一定要求;因此,基礎初級濾心設置於多處,在規格尺寸上規範一致性,對於耗材統一管理與庫存將可更有效率調度使用。

圖8:供水管線改善為可靈活切換為自來水、自製軟水及中央軟水之示意圖

妥善用水的基礎觀念
台灣屬缺水地區,然而自來水水價卻非常低廉。根據國際水協會(International Water Association, IWA)於2018年9月所公布的報告,該協會於2017年調查35個國家及地區的數據顯示,各國平均水價為43.59元/度(度相當於噸),而台灣平均家戶水價9.24元/度(台水9.84元/度、北水8.64元/度),排名第34名(排名居各國第2低),僅高於亞美尼亞(7.88元/度)。相較於水價最高的馬爾他(128.34元/度),台灣平均水價僅為其7.2%。與鄰近亞洲國家相比,香港為17.01元/度、南韓為18.91元/度、日本為33.5元/度,台灣的水價實屬偏低[6],估計輸送至終端用戶之成本實質高達30元/度,實在應珍惜水資源的得之不易。

圖9:國際水協會(IWA)調查35個國家及地區之水價比較(資料來源:臺北自來水事業處)[6]

已習慣於使用自來水的讀者們可能不知道運輸水的費用成本,一般民眾若因個人因素申請自來水管理單位以水車送水,需要收取零售水費每噸31元並加計0.5元水源保育回饋費,再加上水車送水費[7]。參考臺北自來水事業處資料,平時水車費用平日一趟運輸5公噸需3,400元(表2),此運費價格已經超越尋常自來水價的數十倍。回想去年(2021)3月全台鬧水荒,因缺水不少企業得仰賴民間水車載水應急,已知有簽約的25噸水車每趟收費約一萬元,若是臨時訂單會更達每趟一萬五千元,如果臨時租借小型水車(5噸)運水,要價至少每趟一萬元。以本中心每週需求近3百噸水計算,1週水費可能高達18~60萬,在此除了要宣導同仁有水當思無水之苦之外,未來需要盡可能汰換過度耗水的設備或是考量回收水資源再利用的可能性。

表2:不同情況下水車送水服務的收費標準 [7]

所謂「半絲半縷恆念物力維艱」正是告訴我們資源得來不易,以當前台灣的自來水價格來說,每度最高僅12.075元[8],偏低的用水成本很難引起大眾對於水資源的珍惜,因此對於用水量很大的單位來說,建立一個用水管理團隊是絕對必要的,而本中心則是仰賴外圍區飼育人員、技術師與獸醫師的整合團隊達成這個任務(圖10)。第一線工作同仁需要負責用水設備與現場異常通報,現場小組長負責調度人力排除設備緊急異常,並將狀態轉達技術人員,技術人員通常會擔任設備負責人以及實際操作水質檢測實驗,對外成為對維修工程師或營繕設管單位的聯絡窗口,同時對內進行緊急物料調整與調度。而本中心的工務窗口則追蹤確認院方供給端的異常狀況排除情形,並在判斷無法緊急應變時,通知主治獸醫師(或分區獸醫師)瞭解現場異常狀況的實質影響範圍,以適時做出動物房內清潔/清運作業頻率降載的決策。

圖10:實驗動物中心的用水管理團隊,包含外圍區飼育人員、技術師與獸醫師(後排左起:賴彥杰、黃家寬、楊守和;中間排左起:簡旭哲、吳佳樺、何志朋、謝家銘;前排左起:吳琇寶、何欣茹、李秀鸞、李綺芳)

結語
正當2021年COVID-19疫情嚴峻之時,我們幾乎忽略了乾旱缺水可能帶來的更嚴重影響,所幸本中心同仁們能夠及時互相提醒。用水管理的重點不外乎平時養護與危急時刻的應變,而危急時的應變方案又必須在平時做好準備,本中心的建議是:

  1. 危機意識:預期未來極端氣候出現頻仍,對於缺水時期的因應,於水庫資源警訊時期,應確認機構內儲水可用天數,並檢點每日、每週用水需求量,並釐訂用水的先後順序,以本中心來說,動物的飲用水為必須確保的第一順位。
  2. 設備汰換:希望新型的隧道清洗機與籠架清洗機能夠在節水與回收水資源的方面有所進步。實驗動物中心將來在汰舊更新耗水設備時,盡可能需在效能與節水之間取得平衡。
  3. 優先順序:在作業流程上,動物飲用水為第一優先需要確保的項目,目前每週供應動物飲用的RO水需4噸,本中心儲水量可達近3噸,可因應一週的缺水狀態。至於其他針對清潔用水,包括籠具清洗、實驗犬洗澡、拖地清潔等,可採取減少清潔頻率、延長籠具更換週期等措施達到節水,惟需考量環境污染或動物感染的風險,這對本中心是一項嚴峻的挑戰。若能評估於緊急時使用拋棄式籠具的可行性,將可克服這項困難。
  4. 評估可替代資源:評估使用地下水及山泉水的可行性與安全性,若有探勘到適當的水源,宜預先簽訂合作備忘錄或開口合約,避免缺水緊急狀況發生時難以快速應變。

綜觀今年水情,迄今為止全台水庫大多有70%以上的儲水量,尚有餘裕。不過仍有變數可能導致明年再度遭遇缺水危機,主管機關提醒今年的颱風以及東北季風的來臨狀況將是密切觀察的重點。除了全面性的水情概況,區域性的差異是存在的,尤其近期基隆地區水情趨緊,新山水庫的儲水量已經低於45%,值得大眾警惕[9, 10]。未來本院所處之周邊科學園區又即將有用水大戶進駐,未來是否對產生用水的排擠效應,會是後續1至2年的觀察重點。

參考資料

  1. 經濟部水利署,氣候變遷讓臺灣水資源挑戰如同撒哈拉 重視缺水風險是提前應變第一要務(2020), https://www.wra.gov.tw/News_Content.aspx?n=6430&s=83290
  2. 經濟部水利署,台灣地區主要水庫蓄水量報告表(2021),https://fhy.wra.gov.tw/ReservoirPage_2011/StorageCapacity.aspx
  3. World Health Organization,  Hardness in Drinking-water(PDF), (2011), https://web.archive.org/web/20211105211547/https://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/chemicals/hardness.pdf
  4. 台灣自來水公司,水質參數介紹(2022), https://www.water.gov.tw/dist12/Contents?nodeId=7568
  5. 行政院環境保護署,水中總硬度檢測方法-EDTA滴定法(NIEA W208.51A) (2022),https://www.epa.gov.tw/niea/B8E6B5FFC803790B
  6. 台灣自來水公司,各國水價比較(2022), https://www.water.gov.tw/ch/Subject/Detail/3769?nodeId=4889
  7. 臺北自來水事業處,北水處有水車送水服務?需要收費嗎?(2021) https://www.water.gov.taipei/News_Content.aspx?n=30E4EDA27F6D9953&sms=87415A8B9CE81B16&s=93BE3ACAC532C457
  8. 台灣自來水公司,水費及各項服務費收費標準(2022), https://www.water.gov.tw/ch/Subject/Detail/1288?nodeId=813
  9. 王玉樹(中時新聞網),2大變數影響明年水情9月評估啟動抗旱0(2022), https://today.line.me/tw/v2/article/eL2XYVB?utm_source=lineshare
  10. 中央通訊社,水利署緊盯三大觀察重點 評估抗旱0計畫(2022), https://www.cna.com.tw/news/ahel/202208210101.aspx

 

文/圖:實驗動物中心謝家銘、曾國權、簡旭哲獸醫師、張淑美、吳佳樺、何欣茹、陳仁焜主任

 

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