生物实验技术

污水令人生厌，大家都想方设法远离污水。但是，我们的确又没有办法远离，因为我们每个人每天都在制造污水。然而，随着污水回收技术的逐渐进步，污水将改变它那令人生厌的面貌，而成为人们喜爱的各种资源。


污水发电

“我们现在生活用水需要两笔费用，一笔是自来水费，一笔是排污费。在将来，我们可能不用为污水处理厂缴费了，说不定他们还会付钱给我们。”美国俄勒冈州立大学的华裔科学家刘虹半开玩笑半认真地说。目前，许多国家都向居民收取水费的同时收取污水处理费，因为生活用水大多又通过下水道进入了公共排污管道。然而，刘虹等人的研究发现，居民生活污水中含有丰富的有机物，可以把这些有机物用于发电。


在刘虹的初期实验中，她把生活污水引入到一个密闭的大池中，类似于污水处理厂中的大池子。然后，她往池中的污水里加入一些可让污水中有机物发酵的产甲烷细菌。这些细菌可不怕污水那臭臭的气味，而是欢快地吞食污水中的有机物，然后源源不断地“放屁”，也就是产生燃烧值很高的甲烷。这些甲烷经过净化处理后，可以输送到火力电厂燃烧发电，也可以压缩后冲入到燃料电池中。


污水造塑料


与刘虹的研究相类似的是，美国加州一家生物塑料公司的研究人员莫里·莫斯则把来自污水中的甲烷用于生产塑料。莫里把甲烷输送给一种甲烷氧化细菌，这种细菌的特性和产甲烷细菌完全相反。产甲烷细菌怕氧气，生成的是甲烷；而甲烷氧化细菌需要吸入氧气，并用甲烷作为能量来源。甲烷氧化细菌就像一座小小的生物化工厂，把甲烷和氧气在体内转化为一些粉末状的物质，那是生产塑料的原料。


莫里认为用污水造塑料比发电的经济前景更好，因为前者的单位产值比后者高。来自污水中的甲烷实际上被归为生物废气，因为这种甲烷中混杂了不少其他气体，尤其是含硫、氮等元素的气体化合物。要用来自污水的甲烷气燃烧发电，必须先去除其中的硫和氮，这样发电厂排出的废气才不会污染大气环境。而制造塑料则不需除去硫和氮，因为硫、氮等元素进入塑料后不但无害，还可以起到改良塑料性能的作用。


污水变燃油


“水变油”是国内很有名的一场骗局，然而污水变油却有很大的可行性。近年来，美国明尼苏达大学的罗杰·鲁安教授利用城市居民生活污水培育转基因油藻。藻类是一种含油量很高的植物，其产油量是玉米、柳枝稷等生物燃料植物的15倍。美国麻省理工学院的艾萨克·布尔津教授说：“无论玉米还是大豆，一年都只能收获一次，而藻类每天都有收获。而且，藻类对生长领地并不挑剔，它们在哪儿都能找到自己的家。”


不少新能源公司和污水处理厂对罗杰的研究很感兴趣，因为罗杰培育的转基因油藻能在城市生活污水中迅速生长和繁殖，产油量高达10％。罗杰说：“我们很讨厌污水，但是藻类生物却喜欢污水，因为污水中含有许多养分，例如磷、氮等等。实际上，为了把这些物质从污水中除去，是要花很多钱的。所以，如果能把治理污水和培育油藻结合起来，就能够达到一石二鸟的效果。既保护了环境，又获得了宝贵的燃料。这就是未来城市污水处理的发展方向。”  


用污水造肥料


污水经过静置、沉淀之后，会产生大量的淤泥。传统的做法是对这些淤泥进行填埋处理，占地且费事。英国和瑞士的研究人员发现，来自生活污水的淤泥富含有机质，可以用于制造肥料。在淤泥造肥料的过程中，最重要的一步是去除会进入农作物然后危害人体健康的重金属。虽然生活污水比工业污水要干净得多，但是其中也有微量重金属。


研究人员先把淤泥进行高温烘干成颗粒状，然后把淤泥传输到筛选装置中，重金属及其化合物因为密度大而会沉积到底部。上部不含重金属的“绿色”淤泥颗粒进入一个密闭的除臭箱，经过除臭之后就可以装袋使用了。这些淤泥颗粒含有丰富的氮及磷，极适合用作肥料，而且可无限期贮存。对于一些有机质特别丰富的淤泥颗粒产品，甚至可以直接用作燃料。对于一些有机质含量特别少的淤泥，则主要用于制造建材。


变污水为净水


自然界的水是可以循环利用的，不少国家的研究人员也正在研究循环利用污水的技术。目前，新加坡的技术已经比较成熟。虽然新加坡靠海，雨水也很充沛，但是这个面积很小的国家缺乏充足的水源，目前新加坡的淡水主要靠从马来西亚进口。为此，新加坡十分重视净化海水和污水的研究。他们计划到2060年之后，生活和生产所需淡水至少有一半来源于污水净化厂。


新加坡研究人员先对污水通过沉淀、过滤等传统的方法进行初步处理，然后让污水通过有着非常精细的筛孔的薄膜后去除一些悬浮颗粒。之后，用反渗透清除细菌和其他有毒物质。接着，用紫外线杀死水中残留的虫卵和细菌。处理过的水主要是用做工业上的制冷的应用，但是也可用来和蓄水池的水混合用于饮用。