用微生物燃料电池清洗冲绳养猪场废水

当今环境面临的最大威胁之一是生产活动遗留下来的废水。养猪业等农业实践产生大量含有有机污染物，恶臭气体和其他破坏供水的物质的废水。处理和回收这些废水的常用方法包括曝气，将其作为肥料施用于其他农业区域或将其限制在专门的池塘和湿地中以进行自然清洁过程。

但是，在日本冲绳等地区，土地资源有限，养猪场很多，产生的废水量超过了可用于处理和回收的土地。因此，非常需要找到更好，更快，更便宜的废水处理方法，这是冲绳科学技术研究生院(OIST)生物系统部门的一部分。该单位采用一种名为微生物燃料电池(MFC)的有前途的废水处理技术，旨在帮助该岛 - 并通过代理，其他具有类似废水问题的地点 - 减少其废水负担。

从某种意义上说，MFC是一种浓缩细菌的厌氧容器，以可生物降解的材料和废水中的细菌为食。它通过生物电化学进行操作，这意味着用于运行细胞的能量是从细菌到设备内电极的电子转移产生的 - 不需要外部能源。当废水通过MFC时，“喂养”细菌消化废水中的有机化合物，清洁水从另一侧流出。此外，消化过程排出能量，转化为可用电力。最终结果是一种清洁废水并在此过程中发电的设备。

“[细胞]维护成本低，成本低，而且没有大量活动部件，”OIST生物系统部门的技术人员David Simpson解释道。这对于那些没有时间或资源来维护昂贵的治疗设备的人来说非常重要 - 这种描述符合养猪户等养老工人的账单。

“理想情况下，我们正在努力将燃料电池放在[你需要它的地方]并忘掉它，”OIST负责该部门的Igor Goryanin教授解释道。“它将自行监测和处理废水。”

OIST的研究人员已经开发出具有长时间运行功能的MFC，而不会出现故障或“晃动”。现在，在Scientifica发表的一篇论文中，他们已经确定了一种加强设备性能的方法。在运行MFC之前，必须首先用“消化”细菌培养或接种它。为此，人们将含有细菌的污泥铲入MFC的一部分称为阳极。在此，将所需的细菌繁殖以备后用于废水处理。

在他们的研究中，OIST研究人员假设如果阳极是用先前与特定废物流接触的污泥制备的，MFC将更好地处理废水。他们在该岛北部村庄Nakijin的冲绳县立畜牧和草原研究中心管理的当地养猪场测试了这一假设。他们使用从这个农场的猪废水接收罐收集的污泥，以及从当地啤酒厂的废水反应堆收集的污泥。在比较两种MFC的生产率时，他们发现猪泥MFC对猪场废水的处理要比当地啤酒厂的好得多。

除了养猪场外，该部门还在冲绳和世界各地的其他地方安装了MFC，包括冲绳的Awamori酿酒厂，苏格兰的威士忌酒厂和美国加利福尼亚的酿酒厂。在加利福尼亚，他们使用处理后的废水进行灌溉。泡盛酒厂的MFC已运行约5年。Simpson解释说，目前，Awamori工厂的这些MFC正在将水清洗到允许安全排放到下水道的水平。

“[我们可以]高效去除有机物，效率约为90%，”辛普森解释说。“但是处理它会释放氨和磷酸盐。”这些化学物质会导致水中的氧气耗尽以及有害的藻类大量繁殖。“所以我们试图关闭循环。”他们正在努力收获实验室规模的营养素 - 磷酸盐，氨。

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