污水处理新技术（新技术让养猪业更环保）

日本冲绳科百思特网学技术研究生院（OIST）生物系统部门的研究人员研制出了一种处理养猪场废水的新系统，并且已经成功通过实地测试。

日本冲绳岛的养猪业正密集化发展。根据日本内阁府的数据，截至2018年，当地猪的数量已经超过22.5万。这些养猪场对岛屿的经济和文化都有着巨大的影响。然而，这些影响并非都是积极的——养猪场的恶劣气味便是最大的困扰。

一定程度上，这种恼人的气味是由养猪的副产品（废水）所引起。现在，来自冲绳科学技术研究生院（OIST）生物系统部门的研究人员研制出了一种处理养猪场废水的新系统，并且已经在冲绳当地的某养猪场成功完成了测试。

"我们的新系统用到了两个不同的腔室。"论文第一作者Anna Prokhorov博士说，"未经处理的废水在第一个腔室内祛除气味、致病菌和有机物。之后，经过传统曝气系统的废水再次进入第二个腔室，滤除其中的硝酸盐和磷酸盐。据我们所知，这是首个同时成功处理两种不同类型废水的系统。"

该系统与目前使用的传统曝气系统形成了鲜明的对比。传统曝气系统主要处理废水中的有机物，也将现有的铵态氮转化为硝酸盐，但不会进一步处理硝酸盐。在日本，畜牧业的硝酸盐百思特网排放限制值很快将降为目前水平的五分之一（现在的标准是每升500毫克硝酸盐-氮），而35%冲绳农场排出的废水可能会超过这一新标准。"硝酸盐污染会对人类的健康以及环境造成毁灭性的影响。"研究小组的领导者Mami Kainuma说，"摄入百思特网到人体内的硝酸盐会转化为亚硝酸盐，进而影响血液的携氧能力，导致高铁血红蛋白血症或蓝婴综合征。"

在第一个腔室（即阳极室），大量细菌会与有机物进行反应，释放出电子。这些电子之后通过电极转移至第二个腔室（即阴极室）。阴极室内含有已经经过曝气反应、硝酸盐浓度较高的废水。阴极室表面的细菌接受电子后，利用它们来为硝酸盐转化为氮气提供动力。新系统的优势在于：可以在有机物含量较低的情况下，去除废水中的硝酸盐。

在实验室测试完成后，研究人员与冲绳县环境科学中心合作，在冲绳县畜牧业和草原研究中心的养猪场建立了初步的试点实验。由于细菌群落扮演着不可或缺的角色，研究人员还调查了存在哪些细菌物种，群落组成如何随时间变化以及每一步骤由哪些物种负责。

长期实验表明，除硝酸盐的优势菌是那些能够接收电子用于生长的细菌。在处理过程中，研究人员通过在电极上施加-0.4 v - -0.6 v的电势，刺激这些细菌的活性，提高了废水的处理效率。不仅如此，阴极室中的细菌群落增长总量超过了60%，并继续表现出很强的活性，进而获得了较高的硝酸盐还原率。新系统的另一优点是，由于原废水中的有机物（特别是挥发性脂肪酸）被降解，气味和病原体数量都减少了。

"到目前为止，我们对结果非常满意。这比我们预期的要高效得多。"Prokhorova博士说，"该系统可扩展、成本低，易于组装和维护。我们希望在未来几年内，冲绳和其他有类似问题地区的农民，比如日本大陆和东南亚的农村社区，能够使用它。"