Стоимость от сточных вод? Новые технологии делают свиноводство более экологически чистым

Любой, кто живет на Окинаве, субтропическом острове в Японии, может оценить интенсивность свиноводства. Фермы имеют большое влияние на экономику и культуру острова. По данным Кабинета министров Японии, по состоянию на 2018 год на Окинаве насчитывалось более 225000 свиней. Свинина является основным продуктом местной диеты и входит во многие блюда традиционных ресторанов. Но наличие свиноводческих ферм имеет другое, менее желанное влияние – запаха. Проезжайте через некоторые особенно заполненные фермами районы с опущенными окнами автомобиля, и вы обязательно испытаете сожаление.


Этот запах, по крайней мере частично, вызван побочным продуктом свиноводства. По всей Окинаве фермы производят большое количество сточных вод. Теперь исследователи из отдела биологических систем Окинавского института науки и технологий аспирантуры (OIST) создали новую систему для очистки этих сточных вод, которую они успешно протестировали на местной свиноводческой ферме на Окинаве.

«В нашей новой системе используются две разные камеры», – пояснила д-р Анна Прохорова, ведущий автор статьи, недавно опубликованной в Биоресурсные технологии. “В одной камере свиней полностью очищаются от запаха, болезнетворных микроорганизмов и органических веществ, тогда как в другой камере избыток нитратов и фосфатов удаляется из сточных вод, которые уже были очищены с помощью традиционной системы аэрации. насколько нам известно, это первая система, которая успешно очищает два разных типа сточных вод одновременно ».

Это резко контрастирует с традиционной системой аэрации, используемой в настоящее время фермерами, которая в основном обрабатывает органические вещества в сточных водах, а также преобразует присутствующий аммоний в нитрат, но не обрабатывает нитрат. В Японии лимит сброса нитратов для животноводства скоро будет снижен до одной пятой от текущего уровня (который сегодня составляет 500 миллиграммов нитратного азота на литр), чтобы соответствовать другим отраслям. Более чем 35% ферм на Окинаве, вероятно, превысят это надвигающееся изменение.

«Это вызывает серьезную озабоченность, потому что загрязнение нитратами может иметь катастрофические последствия как для здоровья человека, так и для окружающей среды», – сказала д-р Мами Кайнума, руководитель группы отдела биологических систем. «Когда люди попадают в организм человека, он превращается в нитрит, который влияет на способность крови переносить кислород и может привести к метгемоглобинемии или синдрому голубого ребенка».

Эта новая система полагалась на существование богатого сообщества бактерий, чтобы начать процесс. В первой камере – анодной – бактерии вступили в реакцию с присутствующими органическими молекулами, высвобождая при этом электроны. Эти электроны затем переносились во вторую камеру – катодную камеру – через электроды. Катодная камера содержала сточные воды, которые уже прошли процесс аэрации и, следовательно, имели высокий уровень нитратов. Бактерии на поверхности катодной камеры принимают эти электроны и используют их для преобразования нитрата в газообразный азот. Преимущество этой системы заключается в том, что удаление нитратов может происходить в сточных водах с низким содержанием органических веществ, таких как уже аэрированная вода.

После успешного тестирования этой системы в лаборатории, исследователи организовали первоначальный пилотный эксперимент на одной из свиноферм в Центре исследований животноводства и пастбищ префектуры Окинава, сотрудничая с Центром наук об окружающей среде префектуры Окинава и Okidoyaku. Там у них был доступ как к аэротенку, так и к неочищенным сточным водам. Проект финансировался правительством префектуры Окинава и контролировался более года. Из-за важной роли, которую играли бактериальные сообщества, исследователи также проанализировали, какие виды присутствовали, как состав сообщества менялся с течением времени и какие виды отвечали за каждый шаг.

Долгосрочный эксперимент показал, что доминирующими бактериями, удаляющими нитраты, были те, которые могут получать электроны для роста. Во время обработки их активность стимулировалась приложением к электроду потенциала в диапазоне от -0,4 В до -0,6 В, что приводило к более эффективной очистке сточных вод. Такие бактериальные сообщества выросли более чем на 60% в катодной камере и продолжали проявлять сильную активность, что приводило к высокой скорости восстановления нитратов. Еще одним большим преимуществом было то, что, поскольку органические вещества и, в частности, летучие жирные кислоты разлагались в неочищенных сточных водах, уменьшался, а количество патогенов уменьшалось.

«Мы очень довольны результатами. Это намного эффективнее, чем мы ожидали», – сказала д-р Прохорова. «Эта система масштабируема, недорога, проста в сборке и не требует особого обслуживания. Мы надеемся, что в течение следующих нескольких лет она будет использоваться фермерами на Окинаве и других местах с аналогичными проблемами, такими как сельские общины на материке. Япония и Юго-Восточная Азия ».

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments