تصفیه پساب صنایع لبنی با استفاده از پیل سوختی میکروبی تک محفظه ای حلقوی در جریان پیوسته

این پژوهش برای اولین بار به تصفیه پساب صنایع لبنی در یک پیل سوختی میکروبی با جریان پیوسته پرداخته است و علاوه بر بررسی پارامترهای مربوط به تصفیه، میزان تولید توان الکتریکی در چنین سامانه ای را نیز ارزیابی نموده است. به همین منظور پیل سوختی میکروبی تک محفظه ای حلقوی ساخته شد و به منظور بررسی امکان استفاده از چنین ساختاری در مقیاس صنعتی آزمایش ها به صورت جریان پیوسته انجام شد. یکی از اهداف این تحقیق بررسی عملکرد زیست لایه آندی است که غنی سازی میکروبی آن در حالت پیوسته انجام پذیرفته است؛ از مقایسه عملکرد زیست لایه آندی حاصل از کشت پیوسته و منقطع، مقاومت و انعطاف پذیری بیشتر زیست لایه آندی حاصل از جریان پیوسته نسبت به جریان منقطع آشکار گردید. در این مطالعه ولتاژ مدار باز سامانه در حالت پایا به 600 میلی ولت رسید و در تمام مدت فرآیند کشت میکروبی ثابت ماند. بیشینه دانسیته توان تولیدی در مقاومت الکتریکی ? 500 مشاهده گردید؛ جریان و دانسیته توان تولیدی در این مقاومت به ترتیب برابر با 57/0 میلی آمپر و 84/1 وات بر متر مکعب می باشند. علاوه بر تولید الکتریسیته این سامانه به خوبی پساب لبنی را تصفیه نموده؛ به گونه ای که بیشینه میزان حذف اکسیژن خواهی شیمیایی 4/95% و حذف کدورت 91% در مقاومت الکتریکی ? 200 رخ داد. بنابراین طبق نتایج این پژوهش می توان گفت مقاومت بهینه تولید توان الکتریکی و مقاومت بهینه تصفیه پساب یکسان نیستند. به منظور تعیین زمان ماند هیدرولیکی بهینه و هم چنین تأثیر زمان ماند هیدرولیکی بر مقاومت بهینه از تکنیکی نوین در بررسی سامانه بهره گرفته شد. برخلاف روند متداول –تغییر مقاومت های اعمالی- با ثابت نگاه داشتن مقاومت الکتریکی اعمال شده، زمان ماند تغییر داده شد. نتیجه این بررسی گواه بر این ادعا است که زمان ماند هیدرولیکی هیچ تأثیری بر مقاومت بهینه تصفیه ندارد و در سه زمان ماند اعمال شده مقاومت الکتریکی بهینه از نقطه نظر تصفیه 200 اهم بود. یکی دیگر از اهداف مهم این پروژه مقایسه نتایج حاصل از جریان پیوسته با جریان منقطع بود. بررسی دقیق نتایج، رخداد فرارفت نوع m در پیل سوختی میکروبی حلقوی با جریان منقطع را نشان می داد. در واقع در سامانه با جریان منقطع به دلیل اینکه تقریباً تمام شرایط مانند غلظت سوبسترای در دسترس میکرواورگانیزم ها، در تمام مدت دچار تغییر می شود و علاوه بر این پس از هر فاز ایستا به دلیل نبود سوبسترا مجبور به تزریق مجدد خوراک به سامانه هستیم و در هر تزریق تطبیق زیست لایه با شرایط قبلی بر هم زده می شود ولتاژ اغراق گونه ای را شاهد خواهیم بود که این همان فرارفت نوع m می باشد. اما جریان پیوسته با توجه به بدون تغییر بودن تمام شرایط نسبت به زمان، قادر است تا از فاز اغراق عبور کرده و به نتایج مطمئن دست یازد. بنابراین یکی از نتایج مهم این پژوهش ادعای ناکارآمدی سامانه منقطع برای پیش بینی عملکرد پیل سوختی و استفاده در محاسبات پلاریزاسیون می باشد. در مورد فرارفت نوع d، با توجه به اینکه میزان حذف cod در مقاومت هایی که سامانه دچار فرارفت شده بود افت شدیدی را از خود نشان می داد؛ علت این نوع فرارفت را در کاهش غلظت سوبسترای در دسترس برای ورود به واکنش اکسیداسیون و تولید الکترون می داند. که این کاهش غلظت به دلیل استفاده از بخش اعظم سوبسترا به منظور تولید سلول های جدید می باشد.در این پژوهش تصفیه پساب صنایع لبنی در یک پیل سوختی میکروبی با جریان پیوسته انجام پذیرفت. به دلیل اینکه پساب صنایع لبنی متشکل از انواع ترکیبات پیچیده می باشد و در نتیجه زیست تجزیه پذیری کمتری نسبت به سایر انواع پساب ها دارد؛ بنابراین تصفیه این پساب تاکنون در یک پیل سوختی میکروبی با جریان پیوسته انجام نپذیرفته است. با توجه به اینکه بهره گیری از جریان پیوسته در کاربردهای صنعتی مناسب تر می باشد و مشکلات کمتری نسبت به جریان منقطع دارد؛ بنابراین برای استفاده از پیل سوختی میکروبی در مقیاس بزرگ، بررسی تصفیه پساب لبنی در یک پیل سوختی میکروبی با جریان پیوسته ضروری به نظر می رسد. این پژوهش برای اولین بار به تصفیه پساب لبنی در یک پیل سوختی میکروبی با جریان پیوسته پرداخته است و علاوه بر بررسی پارامترهای مربوط به تصفیه، میزان تولید توان الکتریکی در چنین سامانه ای را نیز ارزیابی نموده است.