توليد انرژي تجديدپذير ناشي از تصفيه فاضلاب شهري و نمك زدايي از آب شور با كمك فرايندهاي الكتروشميايي بيولوژيكي

Renewable Energy Production and Saline Water Desalination from Municipal Wastewater Using Bio-Electrochemical Processes

سابقه و هدف:پيل هاي نمك زداي ميكروبي فناوري هاي نويني هستند كه در آنها سه فرايند تصفيه فاضلاب، نمك زدايي از آب شور و توليد جريان الكتريسيته به صورت همزمان انجام مي گيرد. مواد و روشها:اين مطالعه تجربي در مقياس آزمايشگاهي به صورت ناپيوسته انجام گرفت. آند از جنس گرافيت مسطح و كاتد از نوع پارچه كربني تفلونايز شده با پوشش پلاتين mg/cm25/0 بود. ميزان ولتاژ خروجي اندازه گيري شده و چگالي توان و جريان الكتريكي محاسبه شد. pH، COD ، EC و كلرور فاضلاب آزمايش شده و بازده راكتور در كاهش COD و EC آب شور و نرخ كاهش آنها و بازده كومبيك محاسبه گرديد. يافته ها:در حدود نيمي از EC آب شور كاهش پيدا كرد. درصد تغييرات يون كلروردر ظرفيت بافري 25 و 50 ميلي مول و در فاضلاب شهري بترتيب برابر با 21±175، 2±217، 53±311 بدست آمد. راندمان حذف COD توسط راكتور در ظرفيتهاي بافري 25 و 50 ميلي مول و همچنين فاضلاب شهري بترتيب برابر با 1±86 ، 1±80 و 4±76 و نرخ حذف COD نيز بترتيب برابر با mg/L.hr62/0±74/10، mg/L.hr74/0±95/6 و mg/L.hr25/0±77/6 بود. بازده كولمبيك راكتور در ظرفيت هاي بافري 25 و 50 ميلي مول و همچنين فاضلاب شهري بترتيب برابر با 2± 24 و 3±51 و 0± 25 بود. استنتاج:با توجه به كاهش قابل ملاحظه COD فاضلاب و كاهش حدود نيمي از EC آب شور مي توان از اين سيستم در تصفيه فاضلاب هاي شهري بدون نياز به انرژي استفاده كرده و علاوه بر كاهش شوري آب انرزي الكتريكي نيز توليد نمود.

Background and purpose: Microbial desalination cells are the new technologies that can be used for wastewater treatment, desalination of seawater and electricity production simultaneously. Materials and methods: This experimental study was performed on a laboratory scale as a batch mode. The anode was flat carbon graphite that were heat treated, and the cathode was carbon cloth with 0.5 mg/cm2 of Pt on the water side and four PTFE diffusion layers on the air side. Output voltage was measured and power and current density were calculated. Changes in pH, COD, EC and chloride in the solution of the reactor vessel were evaluated and based on these changes, the parameters such as efficiency in COD reducing, the rate reduction of EC of salt-water and COD of wastewater and then columbic efficiency were calculated. Results: About half of EC in saltwater was reduced. Change percent in chloride ion in 25, 50 mM PBS and municipal wastewater was 175±21, 217±2 and 311±53 respectively. COD removal efficiency in 25, 50 mM PBS and municipal wastewater was 86±1, 80± 1and 76±4 mg / L, and the rate of COD removal was 10.74 ± 0.62, 6.95 ± 0.74 and 6.77 ± 0.25 mg / L.hr respectively. Columbic efficiency in 25, 50 mM PBS and municipal wastewater was 24±2, 51± 3and 25±0 respectively. Conclusion: Due to the significant reduction in COD and about half of the EC in wastewater, this technology can be used for municipal wastewater treatment and water desalination without the need to use energy.