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500万美元!污水种植蔬菜项目获得美国农业部巨额资助

国际节能环保网  来源:奥尼卡水处理创新中心  作者:瓦村农夫  日期:2019-02-13
   很多人都尽量选择当地的食物,觉得比较靠谱,但其实我们消费的大部分水果和蔬菜都可能来自遥远的地方 - 特别对于那些住在大城市的人来说。原因很简单——在城市里很难获得种植作物的水和土地。对此,有很多科学家在寻找可以在城市地区种植农产物的可持续的方案。美国佐治亚理工学院(Georgia Tech)的土木与环境工程学院陈永胜教授的团队就是其中的探索者之一。去年10月,他们一个利用校园废水种植作物的试点项目获得了美国农业部(USDA)500万美元的资助,这是佐治亚理工学院校史上获得的来自USDA最大的一笔拨款。
 
  
 
  话说用污水来浇灌作物,这个理念我们的祖先在好多年前就实践了。佐治亚理工的这个团队的项目有何独特之处能获得美国农业部如此巨额的资助呢?本期《第三眼》专栏小编请来美国著名杂志“Forbes”的作家Jeff Kart带大家看个究竟。
 
  原著:Jeff Kart 译者:瓦村农夫
 
  奥尼卡水处理创新中心
 
  用污水浇灌作物
 
  "记得要多吃水果和蔬菜啊,"相信在座各位都这样被你们的妈妈唠叨过。而在不久的将来,你可能会听到网上专家给你这样的建议:“用污水浇灌的浆果和蔬菜有益身体健康。”
 
  这真不是玩笑,如果你能放下对污水的“成见”,专家们这样的建议其实对我们的地球是很有好处的。紧,美国农业部就给佐治亚理工学院的一个用校园污水浇灌作物的中试项目授予了500万美元的拨款。这是美国农业部给予该校史上金额最大的一笔资助拨款。
 
  当然这笔款项不会一次过达到学校账户里,它会分5期由美国农业部的国家食品和农业研究所 (NIFA-National Institute of Food and Agriculture)拨出。该项目已经从去年8月开始设计,系统的搭建和安装估计会在今年秋天完成,但一些小试会从今年1月开始进行。
 
  陈教授和他团队提出了用厌氧膜反应器(AnMBR)的生物处理方法来讲有机污染物转化成沼气,并去除大肠杆菌等病原体,确保食物安全。与此同时,保留污水中的氮、磷、钾等营养物。借助陈教授团队在纳米材料上的研究成果,他们的AnMBR还可以去除微量污染物,例如内分泌干扰物、重金属和药物等。处理后的出水将泵送进入垂直水培系统。他们会安装相应仪表设备连续监测出水和作物的质量,测量化学污染物的含量和微生物的情况。
 
  在水培种植部分,他们会在可控生长环境中使用机器学习技术来为每种作物寻找合适的“食谱”,找到理想的养分配比、生长温度和湿度等。此外他们还会测试一些周边技术,例如用太阳能降温,污水和厨余消化产生的沼气来为微型冷却降温系统供电。最后他们还会对整个系统做LCA生命周期分析,以综合评估其可行性。
 
 
 
  有了这些营养物,垂直水培系统就不需要在额外添加肥料了。这些都是针对城市农业目前存在的困境设计的,因为这些地方人多地少,很难获得作物种植所需的水和土地。现在长途运输食物也耗费了大量的化石燃料。
 
  佐治亚理工学院土木和环境该工程系的的陈永胜教授表示,项目目标是要展示污水处理的潜能,除了被抽水马桶冲走排入集中式的污水处理厂,它还可以被用于所谓的城市可控环境农业系统。“从社交、环境和经济角度来看它都是可持续发展的,而且可以很容易地在其他城市复制。”陈教授说。
 
 
 
  独一无二的尝试
 
 
 
  在陈教授看来,除了是佐治亚理工获得了来自美国农业部最大的 资助拨款之外,这个项目真正独一无二之处在于用生活污水的营养物来种植水培作物,这应该是第一个这样的项目。"这种方法能耗更低,效率更高,这意味着我们的技术比市场上现有的技术更大程度地利用污水中蕴含的资源,而且不需要使用额外的肥料,也节省了运输的成本。"陈教授说。
 
  想美国其他学校和城市,佐治亚理工学院校园的污水产量都不小。2012年该校的年污水产量约为4.24亿加仑,也就是它每天产生的污水多大40000立方米,相当于一个中型污水厂的规模。
 
  中试项目的设计处理能力为10m?/天。"听上去可能只是水桶里的一滴水,但在中试规模应足够用来验证技术的可行性。"陈教授说。除了探寻更加绿色的蔬果种植方式,该项目还会帮助学生了解他们的水都是从哪里来的。
 
  "厌氧工艺产生的污泥只是好氧活性污泥的10%,”陈教授补充道,“这减少了污泥后续处置的量,还将碳氮磷等资源变成甲烷、溶解性氮磷肥,而不是二氧化碳、氮气或者化学除磷的沉淀物。”
 
 
 
  无肉星期一
 
  但是,佐治亚理工学院的学生目前还买不到这些用污水浇灌收获的水果和蔬菜。因为研究人员在忙着这个污水处理+水培种植的中试系统的搭建工作。校方将建设地点放在了他们的“Eco-Commons”里,后者是一个展示各种可持续建筑和基础设施项目的集成场地。
 
  这些农产品会首先进去实验室进行广泛的测试。要找到消费者来生产污水不是一件容易的事情。“如果我们想推行这样的分散式系统,在政策层面我们会遇到什么问题呢?”陈教授会给自己如此提问,“人们会买这些靠污水种植的农产品吗?”就此,他们和校方和亚特兰大州的其他机构合作,例如包括公共政策学院的Kaye Husbands Fealing教授和市长可持续发展办公室。
 
  “我们将测试水果和蔬菜的营养成分,以验证污水中的营养物可以取代传统化肥作为养分来源,最终种出营养丰富的作物产品,”陈教授解释说。
 
  当然他们还将对其健康安全进行相关检测,确保产品符合国家标准。一旦这些产品得到安全认证,谁知道会不会因此掀起新一轮“无肉星期一”的时尚潮流?
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