只需添加微生物即可净化饮用水

像加利福尼亚州的许多小型自来水公司一样，帕萨迪纳的阳光斜坡自来水公司也面临着硝酸盐污染问题。这种化学物质是该州庞大农业产业中使用的化肥遗留物，在高浓度下与出生缺陷和癌症有关。

为了达到加州饮用水硝酸盐标准，阳光斜坡公司不得不混合其五个水井的水，这些水井为 38,000 户家庭供水。但当其中一口井的硝酸盐水平达到不得不关闭的程度时，该公司不得不使用更昂贵的蓄水池，其总经理 Ken Tcheng 说。

这次经历促使 Tcheng 寻找更便宜的解决方案。现有的过滤硝酸盐技术被排除在外，因为它们会产生难以处理的昂贵废物。“我们没有经济高效地运输废物的的基础设施，”Tcheng 说。因此，他开始研究利用天然存在于土壤和水中的微生物的净水能力的新型替代技术。

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Tcheng 转向了一家位于旧金山湾区的名为 Microvi 的公司，该公司找到了一种独特的方法来处理净水微生物，以最大限度地减少废物，并且如果其技术能够扩大规模，则可能降低小型企业和硝酸盐污染最为严重的加州弱势社区的成本。“如果它能起作用，那将是魔杖，”加州大学戴维斯分校的环保工程师 Jeannie Darby 说，她没有参与该公司的业务。

珍珠奶茶

从饮用水中去除硝酸盐的行业标准是一种称为离子交换的过程，其中水流经一种特殊树脂，该树脂旨在吸引硝酸盐。附着在树脂上的盐离子与水中的硝酸盐交换，释放盐并产生具有严格（因此昂贵）处置要求的盐水。

为了避免这种浪费和成本，一些公司最近开发了使用微生物的处理系统。这种系统是处理废水的标准，但在净化饮用水方面的应用是新的。尽管这些系统不产生盐水，但它们确实会产生由消耗殆尽的微生物在繁殖和死亡时形成的污泥。这种废物本身必须进行管理，通常是将其送到废水处理厂——这也可能代价高昂。

但 Microvi 表示，它已经找到了一种在利用微生物净化饮用水的系统中防止污泥形成的方法。它将微生物安置在由塑料复合材料制成的透水、果冻豆大小的珠子中，这些珠子为称为隐秘生长的过程创造了合适的条件，该过程阻止生物繁殖，但让它们保持足够的活力以净化水。这些“生物催化剂”（该公司对珠子的称呼）使微生物处于生长和死亡率相等的阶段，而活微生物消化死微生物——使总人口在 5 到 10 年内保持稳定。“我们不会改变微生物。我们只是将它们置于一个我们已经发现它们将进入非生长但代谢活跃阶段的环境中，”Microvi 创新总监 Ameen Razavi 说。

Microvi 的装置看起来有点像一大桶珍珠奶茶。原水被泵入一个连续搅拌的反应器容器中，其中包含数百万个生物催化剂珠子。每一个都装满了数十亿个从该公司测试的数百种微生物中选出的微生物，以查看哪种微生物最能去除污染物。当水流过珠子时，微生物会在泵入反应器的醋酸的帮助下将硝酸盐转化为氮气（无害，可以释放到大气中）。

严格的第三方测试（为该技术获得了加州州政府的批准）发现，它将硝酸盐降低至每升 5 毫克或更低——与离子交换处理具有竞争力，并且远低于美国环保署每升 10 毫克的标准。非营利组织水研究基金会后来的测试证实了这些结果，并计算出在 20 年的时间里，Microvi 系统的成本将比离子交换低约三分之一。

当生物催化剂降解且不再起作用时（预计在 5 到 10 年后），该公司将为自来水区处理它们，并且可以回收一些塑料供将来使用，Razavi 说。其余的可能会被填埋。Microvi 声称，在阳光斜坡使用其技术产生的固体废物比其他处理方法少 10 倍；专家们正在等待观察这些节省是否可以在更大的系统中复制。

“没有银弹”

到目前为止，Microvi 还调整了其技术，以去除饮用水和废水中的氨、磷和其他几种污染物，但它不处理整个水处理过程。其反应器是模块化组件，旨在插入到进行从过滤到氯化的其他阶段的更大设施中。

国际设计公司 Stantec 的全球废水业务主管 Arthur Umble 表示，这种模块化比建造整个工厂成本更低，这使其对市政当局具有吸引力。

在市场占有率方面，Microvi 的生物催化剂系统“可能在五年内实现规模化，”Umble 说，他是该公司的无偿顾问。阳光斜坡的项目已经运行了两年多，Razavi 说 Microvi 有一个更大的系统——三个 38,000 升的反应器，每天能够共同处理 530 万升水。该系统计划于今年夏天开放，作为在洛杉矶郊外库卡蒙加谷水区与其他公司合作的一个更大项目的一部分。该公司还在澳大利亚和英国设有工厂，另外两家计划在加州中央谷建成，该谷是该州硝酸盐污染的中心。

加州州水资源控制委员会的首席工程师库尔特·索扎说，新系统“非常巧妙”。但在寻找解决硝酸盐污染的替代方法时，“没有银弹，”他说。“我们有一群[公司]在与供水系统对话。它们都有自己的优缺点，”Microvi 可能非常适合较小的供水系统或那些距离海岸太远而无法经济地处理盐水的系统。

“我们最大的目标之一是改变这个国家对仅使用化学或物理过程来处理饮用水的依赖，”Razavi 说，因为这些方法会产生大量的能源和废物足迹。

在帕萨迪纳，阳光斜坡的 Tcheng 很高兴能帮助扭转局面。“我们与 Microvi 合作，以帮助将该技术推向市场，”他说。“我们是加利福尼亚州第一个获得批准的。我们对此感到满意。”