中 華 民 國 九 十 三 年 二 月 十 三 日

1. 循環水系統試驗成果說明會 報告人：宋長虹執行秘書 成功大學地層下陷防治服務團 中 華 民 國 九 十 三年 二 月 十 三 日

2. 簡報綱要 台灣養殖漁業面臨挑戰 目前循環水系統推廣概述 彰化縣大城鄉示範成果 結論

3. 養殖漁業背景概述(資料來源：行政院農業委員會漁業署90年漁家經濟調查年報)養殖漁業背景概述(資料來源：行政院農業委員會漁業署90年漁家經濟調查年報) • 養殖困難度調查 • 主要因素 養殖產品售價不穩定：鰻魚、吳郭魚、文蛤、箱網、虱目魚及白蝦。 養殖成本太高：鱸魚、文蛤、白蝦及牡蠣。 • 次要因素 養殖資金缺乏：九孔、鱸魚、鰻魚、吳郭魚及箱網。 水質污染：養殖貝類，如文蛤及牡蠣。

4. 養殖業面臨挑戰 • 市場價格變動 — 高經濟價值 • 資源環境限制 — 低資源消耗 • 技術習慣突破 — 建立自有品牌 • 國際規範遵守 — 符合藥檢規定

5. 常用之循環水養殖技術 • 簡易型循環水養殖 • 針對大面積養殖池所設計，多數應用於戶外。 • 採綜合養殖方式，利用生物「食性互補」特性，以達到水質淨化的效果。 • 施工方便、操作容易，較為養殖戶接受。 • 機械過濾型循環水養殖 • 網袋式過濾機 • 輪式過濾機 • 生物科技養殖技術 • 生物製劑 • 循環水養殖系統發展目標 • 提高養殖作業之可控制性。 • 增加養殖密度，提高經濟效益。 • 降低換水率，減少產生地層下陷之疑慮。 • 減少引用外在水源，降低引進病原之風險。 • 微生物處理型循環水養殖 • 毛刷微生物法 • 生物旋轉盤法 • 泡沫分離法 • 固定生物處理法

6. 目前循環水推廣使用情形 • 辦理推廣教育 • 烏山頭循環水養殖訓練中心。 • 建立各種循環水養殖技術推廣體系，落實循環水養殖技術推廣教育。 • 補助循環水相關設備及工程費(最高50%)； • 至91年底補助近千戶，補助金額億元以上； • 多數以簡易型循環水系統為主。

7. 循環水設施推廣使用戶訪談結果綜整 • 養殖戶之使用問題歸納 • 以簡易型循環水系統為主，但水質不易控制，易優養化。 • 循環水系統初期投資成本高，且耗電量大、出水量不足，僅限於種苗養殖業者使用。 • 「生物處理法」循環水系統，水質淨化成果佳，換水量相當低，惟初期投資成本高，故只能以養殖高經濟水產品為標的。 • 缺乏完整且有效率之循環水養殖操作模式，相關設備未發揮最大功效。 • 養殖戶建議之改進方向 • 循環水系統改良 提高水質改善效率、降低系統設置成本、及增加經濟效益等。 • 提高補助經費及項目 研擬設備申請及補助門檻放寬空間。 • 提供專業諮詢管道 養殖技術及系統使用上的輔導通訊窗口。

8. 彰化縣大城鄉蜆養殖區概述 • 養殖習性概述 • 現有養殖魚種以「蜆」為主。 • 主要水源為「地下水」。 • 藉由養鴨的排泄物培養藻水提供予蜆濾食，再輔以沈水式馬達製造流動水流，。 • 蜆養殖單位用水量為38.7萬噸/公頃/年(農工中心，1998)。 • 採間捕式收獲，一年約可養殖1～2期。 • 用水環境說明 • 農作及養殖面積約3,898公頃，佔大城鄉土地面積60％強。 • 排水路普遍存在事業廢水排放、牲畜屍體腐壞污染水質及底床淤塞閘門運作等情形。 • 位屬灌渠供水末端，地面水源嚴重不足，故抽用地下水情形甚為普遍。 • 用水來源除部分引用魚寮溪溪水及深耕二、三圳圳水灌溉外，主要皆來自地下水。

9. 氣候特性 • 氣候：大城鄉氣象觀測站(站號：C0G710) • 氣溫：年平均溫度為22.9℃，各月平均溫度介於16.4至28.1 ℃間 • 降雨量：年降雨量為1074.3公釐，集中在五月至八月 說明：1.表中氣象資料係以中央氣象局民國八十二年至民國九十年出版之「氣候資料年報」統計而得。 2.「月平均蒸發量」係引用萬興農場(52G180)農業氣象站之資料。

10. 彰化縣大城鄉蜆養殖區 ---區內土地利用型態

11. 養蜆產業發展概況 資料來源：行政院農業委員會漁業署民國84年至民國91年統計要覽資料。

12. 養蜆產業發展概況 資料來源：行政院農業委員會漁業署民國84年至民國91年統計要覽資料。

13. 養蜆產業發展概況 資料來源：行政院農業委員會漁業署民國84年至民國91年統計要覽資料。

14. 產業發展問題癥結 • 因地面水源不足且水質不佳，故本區耕養用水普遍來自地下水。 • 蜆食物來源為養鴨所培養之藻水，導致水質快速惡化，故需大量清水以維持潔淨之水域環境。 • 下陷主要集中於60～180公尺，究其因乃地表下55公尺與100公尺附近之含水層受到集中且大量使用所導致之地層壓密，目前下陷趨勢每月仍持續有約1cm左右之下陷量。 • 根據工研院民國86年於大城鄉西港國小設置之分層監測井資料顯示，深度180～205公尺間地層壓密情形趨大，顯示水井抽水深度有朝更深之水層延伸的跡象。

15. 87年分層壓縮量(公釐) 88年分層壓縮量(公釐) 89年分層壓縮量(公釐) 90年分層壓縮量(公釐) ) 91年分層壓縮量(公釐)

16. 示範系統規劃前置調查作業 • 第一次水質檢測(92/5/27) • 擇選不同養殖業者之3個養殖池(A、B及C池)進行水質檢測(包括肥水池、蜆池及地下水)。 • 取樣時間點 早上肥水注入後 下午水質惡化必須換水 • 水質檢測結果： • 蜆池水質大致良好，且下午普遍優於上午，此現象與蜆為濾食性生物有關。 • pH值於二個時間點皆呈現偏高的現象。

17. 示範系統規劃前置調查作業 • 第二次水質檢測(92/7/10～92/7/11) • 針對前述A池進行連續24hr之水質檢測，檢測頻率係每2hr一次，檢測結果整理如后： 說明：地下水注水時間17：10～翌日6：00；肥水注水時間17：15～22：10

18. 示範系統規劃前置調查作業 • 第二次水質檢測(92/7/10～92/7/11)各項目隨時間變化歷線圖 說明：地下水注水時間17：10～翌日6：00；肥水注水時間17：15～22：10

19. 示範系統規劃前置調查作業 • 第二次水質檢測(7/10～7/11) 結果討論 • 蜆池水溫普遍偏高，平均水溫為30.78℃，最高水溫為32.3℃，約在下午1～2點發生，最低水溫為29.3℃，約在清晨5點左右出現。 • 電導度及總溶解固體物隨時間之變化趨勢幾乎一致，顯示其兩者間有高度之相關性，但整體來看並無太大變化，以晚上7點左右最低。 • 肥水池中溶氧很高，應為池中藻類行光合作用所致。在日間藻類繁殖良好的情況下，蜆池並無溶氧不足的問題，然而於傍晚過後光合作用停止，藻類開始行呼吸作用，且池中有機物又持續進行硝化分解作用，故於清晨時最容易造成蜆池溶氧不足，進而危害蜆的生存。 • 在pH值的變化上，蜆池呈現出一個偏高的現象，在無添加任何外來補注水源(地下水或肥水)的情況下，pH值落於8.1～8.6之間，且隨時間有逐漸增加的趨勢，在經過地下水不斷稀釋後可降到7.8左右。

20. 示範系統規劃前置調查作業 • 蜆養殖須注入大量清水提供所需之潔淨水域環境，究其因有二： • 維持水溫 依據文獻資料(蕭一鵬，1986)顯示：稚貝之最適成長溫度為22～28℃，而成貝為20～25℃，若水溫超過30℃時，貝類則難以生存。 而地下水27℃於夏天可適時扮演降溫效果，冬天則扮演保溫效果。 • 調節pH值 依據文獻資料(蕭一鵬，1986)顯示：貝類之最適成長水域環境之pH值在7.5～8.5之間。而大城養蜆池pH值普遍落於8.1～8.6之間，故需輔以地下水(pH值約7.54)來加以稀釋，以改善養殖環境。 • 自然水中生物間的反應對pH值的影響

21. 規劃解決方案 • 方案一：循環水養蜆方式 • 架構：蜆池放流水回收處理後再利用。 • 優點：養殖習性差異不大，業者普遍接受度高。 • 規劃要點：系統初期投資、操作及維護成本低，且運作容易。 • 預期成果：直接減少養殖業者之地下水抽用量。 • 方案二：混合式用水方式 • 架構：蜆為濾食性生物，放流水質尚稱良好，可搭配部分區塊魚塭養殖其他水質條件要求較低之魚種，進行水資源多層次利用。 • 優點：業者毋須額外投資系統設備，且養殖魚種多樣化可降低市場價格浮動所造成之生產損失。 • 規劃要點：專業養殖技術上的指導及產銷機制建立。 • 預期成果：提高用水效率。

22. 原水 肥水 P P P 圖例 QC1 QC2 R ：抽水機 蜆 ：循環水系統 QCi：水質採樣點(控制點)  QC1：原水水質 ‚ QC2：肥水水質 P ƒ QC3：養殖池出水水質 QC3 QC4 „ QC4：經循環水系統之回流水質 R QC5：經循環水系統之放流水質 QC5 • 示範系統規劃與佈置 • 示範系統規劃架構---循環水養蜆方式 • 地點：彰化縣大城鄉 蜆養殖區 • 原理：將養殖放流水 回收處理再利用。 • 魚種：蜆 • 方式：考量蜆養殖水域 環境特性，擇選 合適之循環水系 統進行養殖節水 效益試驗。

23. 原水 肥水 P P QC1 QC2 P 吳郭魚 試驗田 蜆 R P P 圖例 ：抽水機 ：循環水系統 QCi ：水質採樣點(控制點)  QC1：原水水質 ‚ QC2：肥水水質 ƒ QC3：養殖池出水水質 „ QC4：經循環水系統之回流水質 • 示範系統規劃與佈置 • 示範系統規劃架構---混合式用水方式 • 地點：彰化縣大城鄉養殖區 • 原理：藉由不同產業不同水 質要求條件的特性， 調整其用水順序，提 高用水效率。 • 魚種：蜆、吳郭魚 • 農作：水稻 • 方式：延續本區目前蜆養殖 方式，引用其潔淨之 放流水供吳郭魚養殖 使用，而養殖放流水 規劃再供農作灌溉使 用。

24. 現地調查 肥水抽引 養殖環境現況(1) 養殖環境現況(2) 計畫執行說明會

25. 示範系統規劃與佈置 • 示範系統現地佈置---循環水養蜆方式 • 示範戶養殖現況概述： 養殖種類：蜆、鴨 養殖密度：蜆－ 400,000粒/分 鴨－ 800隻 放養時間：大致上全年皆可產卵，以春秋兩季最盛 收成時間：採間補式收獲 (養成約需4～6個月或一年不定) 用水來源：地下水

26. 示範系統規劃與佈置 • 示範系統現地佈置---循環水養蜆方式 • 循環水系統處理流程規劃：

27. 示範系統規劃與佈置 • 示範系統現地佈置---循環水養蜆方式

28. 示範系統現地佈置---循環水養蜆方式 • 系統佈置現況

29. 示範系統現地佈置---蜆池流場計算 地下水 排放口位置 沉水馬達抽水口位置 肥水排放口位置 循環水排放口位置 沉水式馬逹位置 nodes = 1122 elements = 2100 cf = 0.01 length=100m dt = 0.25 width=42m Eddy = 0.1 depth=70cm

30. 示範系統現地佈置---蜆池流場計算 使 用 地 下 水 地下水 (0.016cms) =(5.5,34) 沉水式馬達 (無)

31. 示範系統現地佈置---蜆池流場計算 使 用 地 下 水 地下水 (0.016cms) =(5.5,34) 沉水式馬達 (#1, #2)； #1=(95,41) ；#2=(4,37.5)

32. 示範系統現地佈置---蜆池流場計算 使 用 循 環 水 循環水 (0.012cms) =(5.5,34) 沉水式馬達 (無)

33. 示範系統現地佈置---蜆池流場計算 使 用 循 環 水 循環水 (0.012cms) =(5.5,34) 沉水式馬達 (#1, #2) ； #1=(95,41) ；#2=(4,37.5)

34. 示範系統現地佈置---蜆池流場計算 使 用 循 環 水 循環水 (0.012cms) =(5.5,34) 沉水式馬達 (#1) ； #1=(95,41)

35. 示範系統現地佈置---蜆池流場計算 使 用 循 環 水 循環水 (0.012cms) =(5.5,34) 沉水式馬達 (#2) ； #2=(4,37.5)

36. 示範系統現地佈置---蜆池流場計算 無 任 何 注 入 水 沉水式馬達 (#1, #2) ； #1=(95,41) ；#2=(4,37.5)

37. 示範系統現地佈置---蜆池流場計算 • 在使用地下水為替換水源的情況下： • 蜆池僅使用一個沈水式馬達所營造之蜆池水流動環境與無開啟沈水式馬達時所營造之蜆池水流動環境差異並不大。 • 必須同時開啟2個沈水式馬達方能使蜆池得到較佳的水體流動情形。 • 在使用循環水系統為替換水源的情況下： • 使用1個沈水式馬達與無使用沈水式馬達所製造之池水流動趨勢差異並不大，惟前者的池水流動速度約略大於後者，且前者池水之死水區域較小。 • 蜆池在開啟1個沈水式馬達所製造之水流環境較開啟2個沈水式馬達時要來得佳。 在使用地下水為補注水源的情況下，蜆池必須同時使用2個沈水式馬達方可得到較佳的池水流動關係，而在使用循環水為補注水源的情況下，蜆池只要使用一個沈水式馬達即可得到較佳的池水流動關係。

38. 示範系統運作效益檢討 • 水質適用性分析 點位說明：大城-1：循環水系統取水口水樣；大城-2：循環水系統出水口水樣；大城-3：肥水池水樣； 大城-4：通過循環水系統中高壓砂濾機之水樣；大城-5：地下水水樣；大城-6：養蜆池下風處水樣。

39. 示範系統運作效益檢討 • 水質適用性分析 • 本系統最大的污染去除效果顯示於幾個指標因子：濁度、SS、葉綠素a及大腸桿菌群 在經過循環水系統處理後，前兩者水質明顯優於地下水，而後兩者雖仍比地下水高，但已符合養殖用水需求，且亦分別達到35.4％及99.0％的去除效率。 • 現階段應以地下水及循環水系統的互相調配使用來達到降減地下水用量之目的 系統目前尚無法取代地下水對蜆池池水調節的功能(地下水具有溫度及pH值低的優點)，然而，地下水之溶氧較低，大量使用對蜆池亦無益處。 • 紫外線殺菌器可視養殖業者之水質要求及經費許可來取捨 採樣點大城-2及大城-4最主要的區別在於前者經過砂濾及殺菌的處理過程，而後者僅經過砂濾處理，兩者對於大腸桿菌群分別可達到99.0％及70.7％的去除效率，雖仍較地下水水體之大腸桿菌群含量要高，但皆適合水產養殖使用。

40. 示範系統運作效益檢討 • 用水效率分析 說明：1.蜆養殖一期以6個月計；2.地下水出水量以56m3/hr計；3.蜆池水體總量以2,940 m3計(＝100m×42m×0.7m)； 4.蜆池換水率＝(地下水抽用量÷蜆池水體總量)×100；5.地下水減抽率＝地下水減抽量÷未安裝循環水系統前地下水抽用量。 6.自來水公司平均水價10.8元/ m3 。 在尚未安裝循環水系統前地下水總用水量約需161,280m3/期，安裝循環水系統後地下水減抽率初期每日可達到25.0％，故地下水總用水量可降減到121,800m3/期，因此每期至少可節省39,480m3水量。

41. 示範系統運作效益檢討 • 系統成本效益分析 註：電費計算方式說明 (1)循環水系統使用前 地下水抽水井每小時使用電費×使用時間＋蜆池每小時使用電費×使用時間＋肥水池抽水馬達每小時使用電費×使用時間）×操作天數＝該階段所需電費 (2)循環水系統使用後 〔（地下水抽水井每小時使用電費×使用時間＋蜆池每小時使用電費×使用時間＋肥水池抽水馬達每小時使用電費×使用時間）＋（省電型空氣馬達每小時使用電費×使用時間＋蜆池排放水抽水機每小時使用電費×使用時間＋砂濾機高壓馬達每小時使用電費×使用時間＋紫外線殺菌器每小時使用電費×使用時間）〕×操作天數＝該階段所需電費

42. 示範系統推廣應用可行性探討 • 經濟效益分析 • 用電量比較 循環水系統設置前每養殖一期所需電費約為78,156元，循環水系統設置後每養殖一期所需電費約為71,442元。 → 故循環水系統設置後每期約可節省 6,714元的電費支出 • 設備費用比較 說明：循環水系統成本包含系統初期購置費用與10年內設備之濾料更新及燈管汰換。 • 收成數量比較 由於示範戶之養殖池還未收成，故此部分尚待評估。 電費支出一年以二期計，約一年可節省13,428元，故： 有殺菌器之循環水系統每年較水井單獨操作多出8,821元左右的成本。 無殺菌器之循環水系統每年較水井單獨操作減少1,369元左右的成本。

43. 示範系統推廣應用可行性探討 • 環境效益分析 • 用水效率提升可減輕開發大型水庫及尋找替代水源之壓力 以平地人工湖興建為例，每噸原水成本在30元以上，是否具開發價值尚待進一步評估。 以自來水公司平均水價10.8元計算，本計畫4分地之養蜆池使用循環水系統，每期至少可減少39,480m3的水量，此部分的環境效益為426,384元/期，而大城鄉養蜆面積約為437公頃，故全面推廣所營造之整體環境效益為931,649,040元/年。 • 防潮排水整體改善或修護工程耗資頗鉅 包括過潮排水護岸改善工程、護堤加高工程、排水改善工程等，民國八十八年下半年和民國八十九年整體改善工程經費為192,140千元。而以每年下陷14公分的速度，用於加高工程每年則需18,299千元的工程經費。

44. 示範系統推廣應用可行性探討 • 環境效益分析 • 地層下陷威脅居民之生命財產安全 內陸地區地表高程已比沿海海面高程更低，內陸積水無法自行排除，一旦發生潰堤將嚴重危及當地居民生命財產安全，且農作物及養殖漁業的損失亦相當慘重，如： 民國八十五年賀伯颱風，估計損失約3億元； 民國九十一年娜莉颱風，估計損失約9億元。 • 環境損耗導致居民資產受損 民國八十年左右，大城鄉之土地價格1分地(1,000m2)約有300萬的價格，而目前已低於30萬元。 大城鄉若欲維持目前蜆養殖之經營型態，降低業者對地下水之依賴程度勢在必行，而循環水系統的使用應能受到當地養殖業者的接受，且本系統可節省地下水進而達到地層下陷防治的目的，實有繼續加以研究或推廣的必要性。

45. 建議 • 地面水水體維護應加強 天然灌渠水體易受沿線農業及畜牧等廢水注入所污染，應加強管制事業污水的排放，以維護灌溉供水圳路末端用水人的權益，另外亦可減少私自鑿井抽用地下水的機會。 • 循環水設備技術改良 循環水養蜆系統有其具體之節水成效，惟現階段仍須以地下水及循環水系統之互相調配使用，來達到降減地下水用量之目的，故循環水養蜆系統水質處理技術的改良將是日後研究的一大重點。 • 循環水設備成本降低 系統設備之建置費用對於養殖業者來說是一筆相當大的投資金額，除應研擬設備之申請及補助門檻放寬空間外，設備成本之降低亦是將來必須努力的方向。 • 養殖技術之輔導改進 養殖漁民之養殖經驗往往藉由口耳相傳來互相傳授，故同一產業對養殖用水之使用量也因人因地而異，應適時給予專業技術上的指導，以協助釐清舊有養殖習性上之盲點，共同創造養殖產業永續發展之潛力。

46. 簡報完畢 敬請指教