一、市場概況
環境污染、氣候變遷(如洪水、乾旱)等因素，加劇了全球各地的水資源壓力，各國政府、水務公司與相關業者積極尋找先進且對環境友善的解決方案，提高水資源處理與利用效率，並減少對環境的影響。
根據Frost & Sullivan產業分析報告，2021年全球水與污水處理市場規模約為7650億美元，預計2022年時將成長至約8060億美元(成長率為5.3%)。依據組成，市場可細分為設計與建造、運作與維持、水與污水處理科技、流程控制與管理等項目，其中在水與污水處理科技、流程控制與管理兩個項目，預估在2022年時有著較高的成長率(請參閱圖一)。以地域性來看，亞太地區在全球市場總額占比為最高，約為36%，其次則為北美與歐洲地區(圖二)。
 

二、全球各區域發展現況

全球各區域間由於面臨的水資源壓力有所不同，著重的項目有所差異，以下分別從都市用水(Municipal Water)以及工業用水(Industrial Water)兩部分，簡述北美、歐洲以及亞太地區之水與污水處理發展現況與展望。

(一) 都市用水

1. 北美地區
在過去的兩年間，北美多數地區遭遇了極端高溫與乾旱，大幅提升了水資源短缺的壓力。美國政府已著手制定相關法規與政策，例如國家水資源再利用行動計劃(Water Reuse Action Plan)，以投資水資源再利用作為保護水資源之戰略，同時有助於滿足逐年增長的城市與農、工業用水需求。此外，美國政府近期亦通過了飲用水和污水基礎設施法案(Drinking Water and Wastewater Infrastructure Act)，該法案規劃在2021年至2026 年期間投入350億美元，全面檢修更換鉛水管、為農村與偏遠地區建設供水設施、投入先進淨水技術研究、建立水資源資訊共享系統、提升供水系統的災害抵禦能力等。
在技術採用方面，水務公司近期著重於智慧感測器和數據分析平台等數位工具的投資，例如智慧水錶、智慧化流程控制系統，以提升系統性能。另外，美國環保署於2021年起加強對水中全氟及多氟烷基物質(per- and polyfluroalkyl substances, PFAS)等污染物的監測，該法規的實施亦將推動PFAS處理技術之開發。

2. 歐洲地區
歐洲超過90%的人口有安全的飲用水，其供水與污水處理服務之覆蓋率位居全球領先，近期著重於老化基礎設施的改善並且引進數位化，提升基礎設施面對災害的韌性。
另外，淨零碳與循環經濟為歐洲發展的重點，許多國家之水務公司投入智慧流程控制和自動化系統，以提高水資源管理效率和降低無收益水量(Non-Revenue Water, NRW，係指在尚未抵達需求端前即已損耗之水量)，例如：英國水務公司(Water UK)已提出2030年淨零排放願景與路線圖(Water UK Net Zero Roadmap)。
數位孿生(Digital Twins)解決方案和以人工智慧為基礎的數據分析平台將為NRW議題上具發展潛力之技術項目。在水資源循環經濟方面，歐洲地區近期主要投入於污泥中回收養分與沼氣再利用等污泥處理技術，以及污水回收、海水淡化(以南歐為主)等技術。

3. 亞太地區
快速的都市發展、地表水污染，以及缺乏足夠的水和污水處理基礎設施，是驅動亞太地區市場成長的主要因素。亞太主要國家經濟的高度成長，亦帶動其持續提高其在水資源項目上的投資。韓國、日本等國在既有設備與管線上引進智慧化管理，並投入先進過濾技術之開發，以改善水處裡效率並減少人力需求，例如韓國K-water透過淨水處理即時監測、智慧化管理等方式，建立智慧水處理系統。印度重點是提高近郊地區(semi-urban)和農村地區的水資源再利用能力，目前將模組化的分散式污水處理系統視為有潛力之發展項目。而中國則主要投資於污泥處理基礎設施的建設和水質改善。
 

(二) 工業用水

1. 北美地區
石油、天然氣和採礦等產業為工業廢水解決方案的主要客戶。近年來由於污水排放法規愈趨嚴格，且污水處理的成本提高，越來越多產業將產生的污水，外包給民營的污水處理業者做後續處理，因此，污水處理廠商持續擴張產能，並投入如先進逆滲透膜等技術創新，以應付日益增加之需求。另外，在環保法規限制下，預期能減少污水中重金屬以及石油等污染物之先進水處理技術，如零水排放(Zero Liquid Discharge, ZLD)系統等，也是未來聚焦之發展方向。

2. 歐洲地區
歐洲的循環經濟行動計畫(Circular Economy Action Plan)於2021年開始實施，水資源循環是循環經濟的重要項目。許多業者規劃從改善既有設施開始，引進智慧化管理，或者投入新的污水處裡技術，以減少碳足跡與水足跡，例如食品和飲料行業，尤其是啤酒廠，預計將增加對污水再利用的投資；而如製藥、化工等產生高濃度有機廢水的產業，則預計發展可生產沼氣的先進污水管理系統。

3. 亞太地區
由於印度、中國、越南等新興國家製造業之復甦與成長，亞太地區對工業用水和污水處理系統的需求相當高，亦驅動該地區水資源保護與河川清潔等相關政策措施的推動，例如印度的恆河清潔計畫(Namami Gange Programme)、中國的長江保護法。能提高水處理的能力與效率之相關技術，如先進嗜氧/厭氧膜(Aerobic/Anaerobic membrance-based)處理技術以及智慧化與數位化解決方案，為亞太地區業者關注的項目。

三、成長機會 

Frost & Sullivan認為人工智慧數據分析平台、智慧下水道解決方案、零液體排放(Zero-Liquid Discharge, ZLD)系統等技術將為未來數年之重點發展項目，以下簡述其範疇: 

(一) 人工智慧數據分析平台
海水淡化、淨水和污水等水處理廠所消耗的能源是碳足跡的主要來源。對先進國家來說，上述基礎設施之耗能可佔總電力需求的1%。人工智慧之關鍵優勢在於可以即時分析水資源的處理程度，優化能源供應，以減少不必要的能源消耗。人工智慧之應用範疇甚至可進一步擴大，讓水處理廠的各項環節實現自動化，如進水管理、供水配置等，全面減少工廠產生的碳足跡與水足跡。
近年來相關業者已嘗試使用人工智慧技術平台，來監測與管理水處理流程，且成功地大幅度降低能源消耗(降低了30%至40%)。預計未來3年內人工智慧數據分析平台以及相關的解決方案，將會於全球水處理產業中加速普及。

(二) 智慧下水道解決方案
智慧下水道解決方案可防治下水道污染、洩漏、堵塞等事件的發生，其應用範疇包括:監測如重金屬等有害污染、管控污染範疇，並可協助辨識污染水質的單位/業者；找出漏水點，減少水資源浪費；維持下水道暢通，避免阻塞，降低水災的發生機會；甚至可監控病原菌(如COVID-19)，控制與預防傳染病的流行等等。目前全球普遍對於下水道科技的投資相對不足，然而，隨著無人機、智慧感測器、機器人等新興科技的普及，預期智慧下水道發展動能將逐步提升，並在未來將可貢獻於水資源循環、災害預警等社會永續發展的實現。

(三) 零液體排放(ZLD)系統
ZLD系統為將工業廢水經如熱處理、過濾、逆滲透等一系列之處理程序，盡可能地回收水資源，使水資源能反覆循環再利用，以期達到零液體排放的目的。而整個處理程序最後的殘餘物（如鹽類、懸浮固體）則形成污泥。若污泥成分單純，可進一步回收與再生成原物料或者其他具有應用價值的材料。目前採用的ZLD系統，成本相當高昂，改善能源消耗以及提高污水的回收率為突破瓶頸的關鍵。例如：使用含有奈米顆粒之濾膜吸附污染物，取代耗能的熱處理法，或是提高污泥的再利用性，皆可望降低ZLD系統的整體營運成本，以促進其使用普及率。

四、結語

世界各國目前紛紛投入先進污水處理技術研發，並積極將既有設施結合人工智慧、物聯網(IOT)等新興數位科技，提升水資源使用效率，以舒緩水資源壓力。國內近年來亦面臨嚴峻的缺水、污水等水資源挑戰，例如2021年的乾旱與缺水危機。因此，如何利用國內優勢發展水與污水處理相關技術，以解決上述水資源挑戰，成為國內刻不容緩的議題。