تصفيه فاضلاب صنايع لبني و توليد همزمان الكتريسيته از آن با استفاده از فناوري سلول سوخت ميكربي

Dairy Wastewater Treatment and Simultaneous Electricity Generation Using Microbial Fuel Cell Technology

انرژي بالقوه موجود در فاضلاب، دانشمندان را به استفاده از آن با كاربرد فناوري‌هاي سازگار با محيط و اقتصادي‌تر، در يك روند توسعه پايدار ترغيب كرده است. در اين مطالعه تصفيه فاضلاب صنايع لبني و استفاده از آن به عنوان ماده آلي براي توليد الكتريسيته در سلول سوخت ميكربي دو محفظه‌اي بدون واسطه و كاتاليست بررسي شد. پژوهش از نوع بنيادي بوده كه با استفاده از پايلوت در مقياس آزمايشگاهي در بازه زماني نيمه اول سال 1391 انجام گرفت. طي 266 ساعت كاركرد سلول سوخت ميكربي، فاضلاب صنايع لبني در 4 مرحله به راكتور تزريق و ولتاژ و جريان توليدي با استفاده از مولتي متر ديجيتال اندازه‌گيري شد. عملكرد راكتور در توليد الكتريسيته نيز بر اساس رسم منحني پلاريزاسيون بررسي شد. همچنين ميزان حذفCOD ، كدورت، كربوهيدرات و پروتيين نيز در ابتدا و انتهاي هر مرحله اندازه‌گيري شد. حداكثر ولتاژ و جريان توليدي به ترتيب برابر mV 7/503 و mA 02/2 به‌دست آمد. بيشترين دانسيته توان و دانسيته جريان توليدي نيز برابر mW/m2 43/ 81 و mA/m2 67/ 291 در مقاومت 100 اهم حاصل شد. همچنين بيشترين حذف COD برابر 28/77% در ميزان تجزيه ماده آلي kg COD/m3.day63/1 به‌دست آمد. حداكثر بازده حذف كربوهيدرات، پروتيين و كدورت به ترتيب 39/89% ، 93/78% و 46/87% نيز حاصل شد. نتايج نشان مي‌دهد با استفاده از سلول سوخت ميكربي دو محفظه‌اي مي‌توان ضمن تصفيه فاضلاب صنايع لبني، همزمان الكتريسيته توليد كرد، بنابراين اين روش مي‌تواند جايگزين مناسبي براي فرايندهاي بيولوژيكي تصفيه فاضلاب باشد.

Potential energy existing in wastewater streams has encouraged scientists and researchers to use it with application of environmentally friendly technology and more economically in a sustainable developing procedure. In this study, we investigate dairy wastewater treatment and using as substrates to electricity generation in a dual chamber microbial fuel cell (MFC) without mediator and catalyst. Research is Fundamental which by using laboratory-scale pilot in the first half of 1391 was performed. Within 266 hours MFc Operation, dairy wastewater injected into reactor in four cycle and produced voltage and current intensity were measured by using a digital multimeter. The MFC performance in electricity generation was investigated by polarization curve. As well as the amount of, COD, turbidity, protein and carbohydrate removal was measured at the beginning and end of each stage. Experiments are preformed according to the methods of “standard methodsʹ book in order to testing water and wastewater” and data analysis by using descriptive statistics.The Maximum voltage and produced current intensity were obtained as 503.7mV and 2.02mA, respectively. The Maximum current density and power density were obtained in 100 ohm of resistance as 291.67 mA/m2 and 81.43 mW/m2, respectively. And the maximum COD removal was obtained equal to 77.28% in 1.63kg COD/m3.day substrate degradation rate. The maximum removal efficiency of turbidity, protein and carbohydrate were obtained as 87.46%, 78.93%, and 89.39% respectively. The results show that by using a two-chamber microbial fuel cell in addition to dairy wastewater treatment, one can simultaneously simultaneous electricity generation, so this method can be a good alternative for the conventional biological wastewater treatment processes.