Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/44457
| Title: | การบำบัดน้ำเสียที่มีสารอินทรีย์และซัลเฟตสูงโดยใช้เซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพ |
| Other Titles: | TREATMENT OF ORGANIC WASTEWATER CONTAINING HIGH-SULFATE USING MICROBIAL FUEL CELLS |
| Authors: | อชิรญา แสงเจริญ |
| Advisors: | เบญจพร สุวรรณศิลป์ |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์ |
| Advisor's Email: | Benjaporn.Bo@chula.ac.th,Benjaporn.Bo@chula.ac.th |
| Issue Date: | 2557 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | งานวิจัยนี้ศึกษาการประยุกต์ใช้เซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพแบบห้องเดี่ยวที่ใช้อากาศเพื่อบำบัดน้ำเสียที่ปนเปื้อนสารอินทรีย์และซัลเฟตและผลิตกระแสไฟฟ้า รวมถึงศึกษากลไกที่เกิดขึ้นภายในเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพ ทำการเดินระบบอย่างต่อเนื่องโดยใช้น้ำเสียสังเคราะห์ในอัตราส่วนซีโอดีต่อซัลเฟตเท่ากับ 0.6 ซึ่งประกอบด้วยกรดแลกติก โซเดียมซัลเฟต และธาตุอาหารที่สำคัญอื่น ๆ สำหรับจุลินทรีย์ ควบคุมระยะเวลากักเก็บน้ำ 1 วัน และใช้ตัวต้านทานภายนอกขนาด 1000 โอห์ม ผลการทดลองเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพดังกล่าวมีประสิทธิภาพการบำบัดซีโอดีอยู่ที่ 51±9.88% และ 57±10.09% ส่วนซัลเฟตอยู่ที่ 21±9% และ 18±9% ในเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพที่ 1 และ 2 ตามลำดับ ค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าที่วัดได้สูงสุดอยู่ที่ 0.093 และ 0.179 โวลต์ สำหรับเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพ 1 และ 2 ตามลำดับ ค่าความต้านทานภายในของระบบมีค่าเพิ่มขึ้นตามระยะเวลาการเดินระบบ เนื่องมาจากการสะสมตัวของซัลเฟอร์บนขั้วแอโนด ส่งผลให้ความสามารถในการนำไฟฟ้าของขั้วลดลง อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนขั้วแอโนดส่งผลให้การผลิตกระแสไฟฟ้าของเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว กลไกที่คาดว่าเกิดขึ้นภายในเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพ ได้แก่ กลไกการบำบัดซีโอดีจากตะกอนจุลินทรีย์แขวนลอยและจุลินทรีย์ที่เกาะติดบนขั้วแอโนด กลไกการบำบัดซัลเฟตจากตะกอนจุลินทรีย์แขวนลอยในระบบ กลไกการบำบัดซัลไฟด์โดยจุลินทรีย์บนขั้วแอโนดและกระบวนการ abiotic sulfide oxidation ที่ขั้วแอโนด และกลไกการเกิดกระแสไฟฟ้าโดยจุลินทรีย์บนขั้วแอโนดและกระบวนการ abiotic sulfide oxidation ที่ขั้วแอโนด จากผลการวิเคราะห์กลุ่มจุลินทรีย์ด้วยเทคนิค 16s metagenomics (MiSeq, Illumina) ในตัวอย่างตะกอนเริ่มต้นกลุ่มจุลินทรีย์ที่พบมากที่สุด 30.02% คือ Clostridium spp. เช่นเดียวกันกับตัวอย่างตะกอนจุลินทรีย์แขวนลอยช่วงที่มีกระแสไฟฟ้าสูงในสองสัปดาห์แรกของการเดินระบบที่พบ Clostridium spp. ปริมาณ 50.65% อย่างไรก็ตามในช่วงท้ายของระบบพบว่ามีจุลินทรีย์กลุ่มแบคทีเรียรีดิวซ์ซัลเฟตเพิ่มมากขึ้น ได้แก่ Desulfococcus spp. Desulfosacina spp. และ Desulfovibrio spp. สำหรับตะกอนจุลินทรีย์บนขั้วแอโนดพบจุลินทรีย์กลุ่มแบคทีเรียออกซิไดซ์ซัลเฟอร์ คือ Thiobacillus spp. มากที่สุดปริมาณ 22.52% |
| Other Abstract: | This study investigated the application of single-chamber microbial fuel cells (MFCs) for the treatment of organic wastewater containing sulfate with simultaneous electricity generation. The treatment mechanisms within the MFCs were also studied. The MFCs were operated continuously and fed with synthetic wastewater with the COD: sulfate ratio of 0.6 containing lactic acid, sodium sulfate, and other nutrients. The hydraulic retention time of the MFCs was 1 day. The efficiencies of COD removal in MFC1 and MFC2 were 51±9.88% and 57±10.09%, respectively. The efficiencies of sulfate removal in MFC1 and MFC2 were 21±9% and 18±9%, respectively. The maximum of voltage in MFC1 and MFC2 are 0.093 and 0.179 volt, respectively. Internal resistances of the MFCs decreased over time due to the accumulation of sulfur on the anodes, which decreased the conductivity of the anodes. However, replacement of an anode rapidly improved the electricity generation of the MFC. Mechanisms that were likely to occur in the MFC include COD removal by suspended microorganisms and anode attached microorganisms, sulfate removal by suspended microorganisms, sulfide removal and electricity generation by anode attached microorganisms and abiotic sulfide oxidation. From the microbial community analysis using 16S metagenomics (MiSeq, Illumina), Clostridium spp. were dominant (30.02% of total microorganisms) in the seed inoculums. The suspended microorganisms in the MFC with high electricity generation during the first two weeks of operation were also dominated with Clostridium spp. (50.65%). However, sulfate- reducing bacteria, such as Desulfococcus spp., Desulfsacina spp., and Desulfovibrio spp. increased at the end of the MFC operation. On the other hand, sulfur-oxidizing bacteria such as Thiobacilus spp. (22.52% of total microorganisms) were dominant in the anode attached microorganisms. |
| Description: | วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2557 |
| Degree Name: | วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต |
| Degree Level: | ปริญญาโท |
| Degree Discipline: | วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/44457 |
| Type: | Thesis |
| Appears in Collections: | Eng - Theses |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| 5470441321.pdf | 5.78 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.