英國水處理產業概況

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《英國2050年水創新戰略》(UK 2050 Water Innovation Strategy)以聯合國永續發展目標(Sustainable Development Goals, SDG)為政策方向,列出目前英國水處理產業的弱點和威脅,包括資產老化、管線洩漏、新興汙染、氣候變化及脫碳能力、環境降解及資源永續等;另在國家層級上推動《2017年工業戰略》(UK Industrial Strategy of 2017)及《國家基礎設施評估》(National Infrastructure Assessment),致力提升水處理創新與基礎設施升級。

英國未來水協會(UKWP)發表《數位化水處理白皮書》(UKWP Digital Water White Paper ),討論數位化技術在英國水處理產業中的作用,以及未來水處理產業可能的機遇和挑戰。對此臺灣公司可能參與的領域包括數據收集、人工智能、策略規劃、工程建設、機器人技術、網路安全、處理潛在干擾、新技術法規與顛覆性商業模式等。

英國水處理產業政策:

英國大多數的環境法規都起源於歐盟的共同規範,由歐盟設定預期成果後,細節交由各成員國決定。其中針對水處理產業,重要的規範包括《水架構指令》(Water Framework Directive),對天然河川流域制定單一的水管理系統,即使河川流域屬於多個成員國或地方政府,仍能從水生態與其化學特性上進行標準管理。

另有《城市廢水處理指令》(The Urban Wastewater Treatment Directive)旨在保護水環境不受都市廢水和工業排放物的損害、《海洋戰略架構指令》(The Marine Strategy Framework Directive)根據地理和環境標準區分海洋區域,並要求成員國與海洋區域內的其他成員國和非歐盟國家合作,制定保護其海水的策略、《洪水指令》(The Floods Directive)要求成員國進行洪水風險評估,創建洪水風險圖並製定洪水風險管理計劃等。

《飲用水指令》(The Drinking Water Directive)則制定了飲用水品質標準,並要求對飲用水品質進行監控和報告、《沐浴水指令》(The Bathing Water Directive)規範沿海和內陸沐浴水不受污染以保護公眾健康和環境、《污水污泥指令》(The Sewage Sludge)則鼓勵在農業中使用污水污泥,並以防止對土壤、植被、動物和人類造成有害影響的使用方式。

在英格蘭和威爾斯,與水相關的法律涵蓋了該行業的經濟法規、供水、污水處理服務、飲用水品質、環境標準、客戶服務以及洪水和乾旱的保護與應對措施。1989年的《水法》(The Water Act)將英國的水務部門私有化,並加上後續的補充法令,最近期的法律為2014年修改過後的《水法》。

然而在國脫歐後,英國將制定其國內的監督政策,根據《英國2050年水創新戰略》(UK 2050 Water Innovation Strategy),影響英國政策的因素包括聯合國的17個永續發展目標(Sustainable Development Goals, SDG),以及在國家的層級上,以《2017年工業戰略》(UK Industrial Strategy of 2017)和《國家基礎設施評估》(National Infrastructure Assessment)提升對創新和升級基礎設施的需求。

為了推動水處理產業的發展,英格蘭和威爾斯的經濟監管機構Ofwat建立了2億英鎊創新基金,目標提高水務部門的創新能力,使其能夠更好地滿足客戶、社會和環境不斷變化的需求。而非針對水處理產業,北愛爾蘭政府提供創新和研發資金,資助市場調查、實驗設計、模型製作以及知識產權的費用,每筆最高5萬英鎊。蘇格蘭企業(Scottish Enterprise)為蘇格蘭的國家經濟發展機構,旨在幫助新創企業與有潛力的企業媒合資金。另外蘇格蘭EDGE基金競賽則以支持新創、有高成長潛力的企業為主,獎金達15萬英鎊。其他還有綠色復甦挑戰基金(Green Recovery Challenge Fund),資助環境慈善機構及其合作夥伴,在永續產業更新期間創造並保留英國的工作機會。英國政府的網站上,也提供各種企業資助計畫,包括企業貸款、諮詢服務、技術支持、資源媒合等。

根據《英國2050年水創新戰略》,英格蘭、北愛爾蘭、蘇格蘭和威爾斯對水處理產業有各自的目標。在英格蘭的《25年環境計劃》(25 Year Environment Plan)中,提出了保護和改善英格蘭環境的長期方案,北愛爾蘭則著重在長期的水資源戰略與永續發展。而蘇格蘭的願景在於確保水部門能夠支持國民的健康和福祉、提供整個蘇格蘭優質的飲用水,並以再創價值和保護環境的方式收集、處理和回收廢水。威爾斯的水戰略旨在提高其水處理產業的韌性,並達到在《 2016年威爾斯環境法》(Environment Wales Act 2016)中保護自然資源的目標。其《 2015年後代福祉法》(the Well-being of Future Generations Act 2015)則規定公共機構有責任改善威爾斯的社會、經濟、環境和文化福祉。

英國水處理產業發展現況:

英國在1613年打造世界上第一個城市級的供水系統、1914年發明活性污泥法,具世界一流的水處理專業知識。根據《英國2050年水創新戰略》報告,英國的水處理產業優勢包括設計和創新,以解決水有關的關鍵挑戰。並由英國研究委員會(Research Councils)與各大學的研究中心資助大量的水研究和創新計畫,以及強大的水處理產業供應鏈,可為專業技術供應商和高階從業人員提供客製化綜合諮詢服務。

此報告指出,英國水處理產業目前的驅動因素包括氣候變遷與脫碳、環境與生態分解、人口變化、環境和生態退化、破壞性科技、經濟動盪、資源容量、改變客戶的期望和加強信任、需水量變化、新興污染物和物種、市場動力、資產老化以及不斷變化的政策和法規要求。

而水處理產業的成長機會將在改善行業間的合作機制、加速構思到開發的過程、利用國家試驗和示範設施為外部合作夥伴提供明確的途徑、利用水部門的創新知識、制定支持創新的監管架構、闡明商業途徑,促進創新文化並提高風險承受能力、向行業內外學習、共享數據並採用新科技,以及加強研究與行業需求之間的一致性等。

這份報告強調了英國水處理公司成功的合作實例,包括供應鏈、集水區合作夥伴、利益相關者發展共同創新計畫、知識交流,並組織地方客戶投入社區參與,以及透過英國水務協會Water UK與英國水業研究協會UKWIR建立聯繫網路等。

在英國水處理產業的創新中,主要參與者包括英國政府、水公司、專業機構、研究人員、媒體等,其角色與關係如下圖所示,英國政府在創建政策框架、基礎架構和數據方面發揮作用,企業集團進行創新、為較小的企業提供支持和建議,研究型大學則培養適當技能與創新文化,風險資本的可用性以及融資的投資者的參與也是重要因素。

根據Ofwat的資料,在英國水處理產業的主要參與者中,自來水、衛生和排水服務由英格蘭和威爾斯的32家私營公司提供,在蘇格蘭則由公營的蘇格蘭水公司(Scottish Water)提供服務,而在北愛爾蘭,北愛爾蘭水公司(Northern Ireland Water)是唯一的供水和排污服務提供商。

歐盟制定了歐洲的水、廢水和環境標準,然而在英格蘭,英國環境、糧食和農村事務部(The Department for Environment, Food and Rural Affairs, Defra)制定了整體供水和污水處理政策;威爾斯則由威爾斯政府負責,其職責包括設定統一標準、起草法律以及創建特殊許可證(例如乾旱令);在蘇格蘭,蘇格蘭水公司須向蘇格蘭議會負責;而北愛爾蘭的基礎設施部(The Department for Infrastructure)是北愛爾蘭水公司的唯一股東。

在英國水協會成員名單中,尚無臺灣公司參與,但已有英國公司參加「台灣國際水週暨循環經濟展」(Taiwan International Water week)尋找臺灣供應商與合作夥伴。在英國水協會成員其他名單中,以美國、德國、荷蘭公司為主,包括美國軟體開發公司BENTLEY SYSTEMS與INNOVYZE、基礎設施管理公司BLACK & VEATCH LTD與JACOBS、水資源管理公司EVOQUA WATER TECHNOLOGIES LTD、企業增長顧問公司FROST & SULLIVAN,以及廢水處理公司THERMACO。

德國的水管理系統公司ACO TECHNOLOGIES PLC與德國展覽產業協會AUMA於英國水處理產業有密切合作,HEWITECH UK LTD則針對英國的雨水、廢水與冷卻塔設計處理系統;其他供應商另有廢水處理設備公司HUBER TECHNOLOGY、流量測量技術公司NIVUS、工程諮詢服務公司UNIPER TECHNOLOGIES LTD、荷蘭公司如國際工程諮詢服務公司HASKONINGDHV UK LT與VOLKERSTEVIN LTD、液體分離系統公司MEMBRACON (UK) LTD以及提供基礎設備與廢水處理的NIJHUIS H2OK LTD等。

參與英國水處理產業的國際企業尚有瑞典ABB LTD與UPONOR、丹麥DANFOSS LIMITED與GRUNDFOS PUMPS LTD、法國OREGE UK LTD與VEOLIA WATER PROJECTS LTD、西班牙BLUEFIELD RESEARCH LLC、義大利MAPEI UK LTD、奧地利DIEHL METERING LTD、澳洲GUTTERIDGE, HASKINS & DAVEY LIMITED (GHD),以及印度SECURE METERS (UK) LTD。

根據 IHS Markit數據,英國於2015至2020年之濾水或淨水機械設備的進口國主要為德國、美國、中國、義大利和臺灣,其中於2019年10月至2020年10月間,從臺灣進口商品下降了31.04%。在前十大進口合作夥伴中,除中國大陸增加24.99%、法國增加了7.55%之外,自其他地區的進口均下降;在出口方面,英國該產品類別的主要出口夥伴為德國、美國、法國、愛爾蘭和中國大陸。

UKWP的《數位化水產業白皮書》(Digital Water White Paper)指出,在英格蘭與威爾斯的供水和廢水網絡修復成本為37億英鎊,其中資本支出20億英鎊、營運服務成本17億英鎊。其《2016-2017度績效審查報告》顯示,供水支出佔了總支出的60%。據Frost&Sullivan估計,2016年歐洲廢水網絡修復市場價值115億歐元,到2021年將以每年5.2%的速度增長,達到149億歐元。

未來水協會(The Future Water Association)的《水處理產業轉型報告》(Transformation of the Water Sector)研究了不同地區的創新強度,並強調英國已經發展出具有一致性高品質的創新產品。但其他國家則是發展了強大的個人創新,英國在全球受專利保護的廢水管理發明中僅佔1%,自2006年以來,有69%的專利發明是由中國大陸獲得,中國大陸也是增長最快的創新來源地。

英國水處理產業的未來機會:

英格蘭和威爾斯的經濟監管機構Ofwat建立了2億英鎊的創新基金(Ofwat’s Innovation Fund),鼓勵改善英格蘭和威爾斯的供水和廢水處理服務。從2021年開始,Ofwat將舉辦至少兩次比賽,自來水公司和其他公司皆可參加。Ofwat也計劃建立一個「創新的一站式服務」(Innovation one-stop shop),使水公司和創新者在探索早期創新機會的時候,能夠獲得有關當前法規的無約束力監管建議。

BWInnovate是英國水公司(British Water)的獨特搜索引擎,可幫助公用事業、工業用戶和承包商進行所需的水技術配對。北愛爾蘭水公司的水產業創新計畫(Northern Ireland Water Innovation Submission)則尋找準備投入市場或非常接近市場需求的創新想法、服務、流程或設備,以對服務品質提供漸進式的改變,北愛爾蘭水公司強調會採用對北愛爾蘭水公司有所益處的方案。

《英國2050年水創新戰略》(Water Innovation 2050 Strategy)是由19家英國水公司組成的策略聯盟,旨在引導整個行業的創新投資,並為Ofwat所推出的2億英鎊創新基金提供諮詢。其戰略的一部分是發展創新中心(Centre of Excellence),鼓勵基礎設施升級,同時該戰略為各種規模的合作夥伴和供應商提供新的機會,使行業參與者可以更輕鬆有效地進行創新和合作。

《英國2050年水創新戰略》中也列出了目前英國水處理產業的弱點和威脅如下,以及解決這些問題的目的和方法。臺灣公司可為英國水處理產業提供解決方案,幫助該行業實現目標。 

一、資產老化(Ageing asset base)

報告指出,水處理產業需要有效且具有成本效益的方法來分析和監視資產的狀況,其中採用機器人技術與低成本的感應器和通訊設備,將成為解決此議題的關鍵。

二、管線洩漏(Leakage)

根據UKWIR之2018年數據,20%的飲用水由於房屋、企業和自來水公司的管道洩漏而流失,此數據顯示了對洩漏檢測技術的需求。再加上資產老化,預測各種類型管道的未來洩漏和爆破率也成為主要議題。其中包括識別管道和接頭的惡化如何演變為洩漏的過程,以及發展追蹤非金屬管道的技術。

三、新興的污染物,污染和物種(例如硝酸鹽和甲醛)(Emerging contaminants, pollution and species)

該報告強調需要以新的方法來識別和解決污染物的問題,並發展監測和處理水資源的低成本方法。

四、氣候變化與脫碳(Climate Change and Decarbonisation, High Energy & Chemical Use)

因應氣候變化,在能源、運輸、流程和採購的過程中需要系統性地脫碳,並通過土地管理和碳捕獲技術來改善碳匯(carbon sinks),加速採用低碳科技與數位化工具,發展可靠且具有一致性的方法進行數據收集、分析、方案建模、成本估算以及排放監測技術。該報告也強調探索碳捕集與封存的方案,例如陸上碳捕集與封存試點,以及測試非陸上選項的可行性。

另外,為了達到降低能源消耗的目的,該報告建議發展低碳或零碳水循環管理技術、優化能源使用,並採用可再生電力、天然氣與熱能。例如發展數位化使能器( digital enablers),以實時控制水和廢水的移動和處理。

五、環境降解(Environmental Degradation)

針對環境的控管,該報告表示需要發展動態數據收集機制(例如土地觀測),以及發展感應器技術,以識別集水區流域的狀況、風險和維護自然資源。而針對水浪費與污染,需要創建有效地從廢水處理過程中回收資源的方法,例如回收磷、氮、塑膠、貴金屬、砂礫、甲烷和一氧化二氮等資源。另外,該報告也建議從發展從污泥和下水道中提取生物燃料的技術,透過循環經濟解決方案,從廢水處理的過程中,達到資源永續的目的。

除了上述議題外,水的味道和變色問題也需要合適的技術來解決此問題。由於水處理產業議題廣泛,多方合作以解決問題成為主要途徑,該報告建議水公司、供應商,以及其他創新者和客戶中使用開放數據和相容的數位系統,以使合作順暢。

未來水協會(UKWP)也發表了《數位化水處理白皮書》(UKWP Digital Water White Paper ),討論數位化技術在英國水處理產業中的作用。該報告提到未來水處理產業可能的機遇和挑戰,臺灣公司可能參與的領域包括數據收集(Data Collection & Connectivity)、人工智能(Artificial Intelligence)、策略規劃(Decision Making)、工程建設(Engineering and Construction )、機器人技術(Robotics )、網路安全(Cybersecurity)、處理潛在的干擾(The Pace of Change and Potential Disruption)、新技術法規與顛覆性商業模式(Regulation of New Technology and Disruptive Business Models )。

該報告另提及11個智能水議題(11 Smart Water Themes),臺灣公司在這些領域應能為英國企業提供有吸引力的解決方案,包括虛擬和擴增實境技術(Virtual and Augmented Reality)、灌溉管理(Irrigation Management )、收費方案和收益(Utility Tariffs and Benefits)、減少維護成本與優化系統性能(Minimising Maintenance and Optimising Network Performance)、監測和優化廢水處理(Monitoring and Optimising Wastewater Treatment)、洪水風險管理(Flood Risk Management)、管線洩漏熱圖(Heat Mapping of Leakage)、水風險監測與管理(Water Risk Monitoring and Management)、下水道及下水道監控(Sewer and Sewerage Monitoring),以及促進經濟發展的自我診斷式水泵(Self-Diagnostic Water Pumps)與智能服務(Smart Services)。

英國水處理產業其他相關資料可參考:
監管機構的基礎設施發展聯盟(RAPID):https://www.ofwat.gov.uk/regulated-companies/rapid/
未來水協會資源連結:https://www.futurewaterassociation.com/resources/useful-links/
未來水協會白皮書:https://www.futurewaterassociation.com/resources/whitepapers/