细菌能净化污水 或可解农业废水问题

  

细菌能净化污水 或可解农业废水问题

　　

　　25年前在荷兰酿酒厂废水中发现的一种细菌令科学家们惊奇不已。这里的虫子可以生成极不稳定的化合物联氨，这种物质可用作火箭燃料，对大部分生物有毒。
  　　微生物并不会用联氨把自己发射进轨道，只是将其作为一个更大加工过程的中间步骤。这些生物如今被称为厌氧氨氧化菌，它们将具有腐蚀性危害的铵盐转化为双氮，即组成78%空气的无害氮气。
  　　这一点令它们引来很多人的关注，其中便包括沃雷尔水技术公司（Worrell Water Technologies）生态机器部的研究经理埃里克·洛韩（Eric Lohan）。沃雷尔公司的“生态机器”系统是可以大幅减少耗水量并消除污水的水再生系统。
  　　由于淡水愈发稀缺和昂贵，此类系统的吸引力也在与日俱增。麦肯锡近期一项有关水的报道预测称，到2030年，全世界对水的需求量将超出目前需求的40%。生态机器被安装在20个地方，包括波特兰港一座新建的大楼。
  　　这些生态机器利用细菌和植物组成的系统对水进行过滤，从而实现对废水的回收。经过处理的水质十分干净，足以冲洗马桶，浇灌庭院、花园和庄稼。（事实上，水质甚至比这还要干净，可以方便地饮用。不过，考虑到还得为这类系统获得许可、安装保证水质一直清洁的监测系统以及克服公众的反感心理，将此系统用于饮用水并不划算。毕竟，在我们使用的水中，只有10%到20%用于烹饪和饮用。）
  　　现在，洛韩试图把厌氧氨氧化菌加入到生态机器之中。比起普通细菌，厌氧氨氧化菌只需较少的步骤即可将氨转化为氮，需求的氧气少得多，因而消耗的能量也少得多。
  　　洛韩希望此举能够使得系统处理大型建筑物中较为集中的废水，甚至是产生大量高浓度废水的养猪场和奶牛场等机构。目前，这些农场的废水通常是被排入附近的水坑了事。风暴来袭，废水往往大量涌入河流和小溪。传统的处理方式非常昂贵，监管者无法强迫养殖场在这方面做得太多。
  　　洛韩说：“我们认为，这种处理技术能成功解决（农业）废水的问题。”这个系统非常廉价（尤其是与传统系统相比），几乎不需要消耗多少能量。
  　　洛韩警告道，公司目前还只能在实验室中加入厌氧氨氧化菌。不过，在接下来几个月内，公司希望在得克萨斯州紧邻新墨西哥州边界一处缺水的奶牛场中安装试点系统。水将得到重新利用，浇灌庄稼。
  　　生态机器的工作原理是模仿自然界最高效的生态系统：潮沼。潮沼产出的生物量甚至要高于热带雨林，因为海潮可以让两种不同类型的细菌大量繁殖。退潮时，消耗氧气的好氧细菌得以呼吸并大量繁殖。涨潮时，不需要氧气的厌氧细菌便开始工作。
  　　在生态机器中，废水首先被收集起来，在水箱中分解为半流质的混合物。然后，非生物物质被过滤出去。洛韩说：“能在水箱里处理的物质最终都会被处理。”
  　　接下来，废水被排入和排出一些小“房间”，它们内含有一种很像猫沙的特殊沙砾，目的是为细菌的生长提供足够的表面积。与一天一涨一落的潮沼不同，为了提高细菌的活性，沙砾的充水和排水每天反复16次。
  　　系统拥有多个任务。细菌消耗废水中的碳水化合物，排出二氧化碳。磷被过滤出去，存储起来作为化肥使用。经过几个步骤，像尿素（尿的主要成分）这样的氮化合物得到转化。在水中，尿素自然分解为氨。好氧细菌消耗氨，先转化为氮化物，后再转化为硝酸盐。随后，厌氧细菌得到硝酸盐，将其转化为无害的氮气。
  　　此外，这些系统必须清除病原体。由于生态机器系统中的环境与人内脏的环境不同，病原体无法与系统中的细菌相抗衡，几乎全部丧命。不过，一些病原体能以孢子的形式存在。为解决这个问题，生态机器系统的末端通常包括一些成分，通过紫外线、臭氧和氯对水进行杀菌。
  　　细菌完成了大多数工作，植物则提高了系统的效率。植物为食用死亡和濒死细菌的原生动物和微型甲壳动物营造出生活环境。于是，该系统就不必再由人工来清洁了。
  　　植物的模样也很好看，通常能和大楼及其周围的建筑风格和景观融为一体。如果在洛韩的努力下，他的厌氧氨氧化菌足以处理猪和奶牛的排泄物，或许牲畜也会喜欢享用生态机器系统带来的植物。毫无疑问，农场主的邻居也会感谢这个系统，特别是住在顺风和下游方向的人

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