讲师:谢文彬

现职:

  • 卧龙智慧环境有限公司 创办人暨执行长
  • 亚洲大学 校务顾问暨资工系兼任教授
  • 台湾人工智慧协会(AIAA) 理事
  • 台湾人工智慧学校(AIA)ESG讲座
  • 人工智慧基金会(AIF) ESG讲座
  • 中华亚太物联发展协会ESG资深顾问
  • 中兴大学国际产学合作中心 业界顾问
  • 数发部数据赋能 公益创新 辅导专家教练

经历:

  • 台积电 (F12P6厂务水处理课/F15P6 新建厂工程(10 nm),硫酸钴处理与资源化专案,节水绩优专案)
  • 爱奇智慧科技公司(AI4kids)创办人暨营运长
  • University of Delaware 博士後研究/访问学者
  • 台湾人工智慧学校 台中经理人二期 (进修)
  • 环保署废水处理专责人员训练班讲座
  • 财团法人环境与发展基金会 经理
  • 友达光电 CELL高级工程师 新产品整合
  • 交通大学防灾与水环境中心博士後研究员/ 助理研究员

一、前言

台湾分别在2020年和2023年经历了缺水危机,水库蓄水量告急,甚至有许多县市开始了限水措施。更有人开始担心用水量庞大的台湾护国神山台积电可能会因为缺水,造成生产线无法顺利运作,进而造成全球晶片供应链停摆的危机。由此可见,水资源的议题对身在台湾的我们来说不仅是重大的民生问题,更可能是影响我国国家发展的重大国安问题。尤其在全球暖化加剧的现在,未来水资源也将成为世界各国争相抢夺的战略资源,因此如何确保水资源的永续是身在台湾的我们必须审慎思考的问题。幸好随着人工智慧的发展,让我们能够更有效地回收废水,提高水资源的使用效率。本次课程将告诉大家,我们可以如何结合AI科技提升处理废水的效益,将水资源的利用最大化。

二、水环境现况与问题

台湾的降雨量每年可达到约2500毫米,是世界平均雨量的将近三倍,但为什麽我们还是常常遇到缺水危机呢?其中一个原因与台湾的地形有关。台湾的地形东西狭窄,且陡峭的山坡相当多,我们的河川也较短。因此,下雨之後的雨水流失速度也相当快,还来不及被收集运用就流入大海或蒸发。第二,目前蓄积水源的主要是透过水库,但由於淤泥的堆积,导致许多水库无法储存和预期一样多的水量。而由於环评的缘故,兴建水库可能将不再是未来解决缺水问题的最佳方案。除了天然地形与水库淤泥以外,全球暖化所带来的极端气候也是造成台湾缺水问题愈来愈严重的原因之一。由此可知,台湾的水资源由於受限於天然条件和不正常的气候,导致保存困难。因此,我们如何有效地使用水资源,将水资源进行有效的利用,是台湾必须谨慎面对的问题。

而水资源的缺乏,也成为台湾许多企业必须纳入的风险考量之一。业主必须开始思考如何应对可能愈发频繁发生的缺水危机,以及如何将工厂用水的使用效益最大化。另外,随着水资源的重要性愈来愈受到重视。联合国提出的永续发展目标(SDGs)的第六项就和水资源有关,以确保所有人都能享有水、卫生及其永续管理为目标,并希望在2030年以前,实现所有人均能普遍并公平地获得安全且可负担的饮用水。许多企业在思考如何创造公司利益的同时,也基於实践企业的社会责任,尽量将公司的发展符合联合国所提出的SDGs目标。相对地,许多投资人在选择投资标的时,一间公司的发展是否符合SDGs也变成投资人选择投资标的的一项重要指标。

然而,要做到水资源的永续其实不简单,因为要将大自然中的水处理净化至可供民生或工业用水的过程相当繁杂。以工业用水为例,当雨水或河流的水进入自来水厂後,自来水厂必须经过处理,并供给工厂使用。而工厂使用过後的废水需要先进入工业区的污水处理厂,或由自己公司的污水处理厂处理後,才能回收再利用或排放到大海。而由於这个过程中需有许多人员控管,并由专业人员投放药物才能完成,因此无法排除人员作业的失误,而水的品质也较不稳定。幸好随着人工智慧的发展,目前以有像是卧龙智慧环境公司投入架设智慧水处理厂,由AI辅助污水处理的过程,减少人类可能出现的错误、加快问题排除流程,进而提高水资源的品质与使用效能。

三、水处理的下一步:智慧水处理厂

卧龙智慧环境公司是曾在台积电担任厂务处主任工程师的谢文彬博士於2021创办的AI企业。在水资源方面,卧龙智慧利用利用人工智慧技术,透过大数据的分析,协助将水处理、水回收的过程,或者循环设备的效能提高,达到节能减碳与水资源的永续。人工智慧大致可以分成三个部分,包含巨量数据、影像辨识和自然语言。首先,透过可靠资讯所组成的巨量数据可以用来预测与管理水质,也可以判断水的污泥量,来判断污水处理过程中应使用多少药剂量。在影像辨识方面,AI可以帮助我们辨识生物相,判断水质。在处理废水时的其中一个方式为生物处理。我们所排放出的废水中所含有的碳、氮、磷等都是微生物的养分来源。当它们吸收了废水中这些养分後,代谢出来的CO2和水以往都需要专业人员利用显微镜分析,但有了AI後,我们就可以让AI透过影像辨识来判断水质。在自然语言方面,AI则是可以帮助我们在收到警告时,快速判断哪个系统或管线出问题。我们也可以透过AI,在遇到问题时快速得到排除问题的方法。

卧龙智慧目前也成功帮助许多企业建立了智慧水处理厂,有效降低其污水处理成本。举例而言,智慧水处理厂可以有效提升化工厂的水回收再利用率。目前大部分化工厂通常会面临因为人力采样的资料不及时,导致无法及时掌握水质状况。另外,人为检验误差也常造成药剂量使用不当和水质不稳定的风险。为了解决这个状况,卧龙智慧曾帮助一间化工厂建立自动采检设备,利用AI进行资料收集与分析,有效降低人力短缺和资料不即时的问题。在处理加药量和水质的部分,卧龙智慧将AI精准加药系统导入污水调和池的运作中,由AI判断应该用多少的药剂量,才能有效让污水中的颗粒变成较大的颗粒,让这些颗粒可以在沉淀池中快速沉淀。结果显示,导入AI後,该公司水中的悬浮微粒由原本导入前的每公升大於400毫克的悬浮微粒量,减少为导入後的每公升小於10毫克的残留量。同样的技术也曾用於自来水厂,利用AI判断正确的加药量,降低该自来水厂的过滤系统阻塞率,也让我们所喝的水质更好、更稳定。

四、结语

从本次课程的案例,我们可以看到,透过建设智慧水处理厂,将AI导入污水处理过程,能够有效地让我们使用的水质更好且稳定。这不仅可以提升我们的生活品质,也可以让像是需要高水质进行晶圆制造的台积电这样的大公司,能够更有效地提升生产的品质,并降低污水处理所需耗费的成本。简言之,由於AI能够帮助我们更加有效地回收水资源或处理污水,因此也可以让我们的水资源使用效率最大化,减少水资源的浪费,真正落实环境永续与节能减碳,为保护地球尽一份力。

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