Μελέτη της συμπεριφοράς μικροβιακών κελιών καυσίμου ενός και δύο θαλάμων τροφοδοτούμενων με συνθετικό και αστικό λύμα

Μαρτίνος, Μιχάλης; Martinos, Michalis

dc.contributor.author	Μαρτίνος, Μιχάλης	el
dc.contributor.author	Martinos, Michalis	en
dc.date.accessioned	2016-04-18T07:36:54Z
dc.date.available	2016-04-18T07:36:54Z
dc.date.issued	2016-04-18
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42406
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.12141
dc.rights	Default License
dc.subject	Μικροβιακά κελιά καυσίμου (ΜΚΚ)	el
dc.subject	Εναλλακτικοί αποδέκτες ηλεκτρονίων	el
dc.subject	Αγωγιμότητα - ph ανόδου	el
dc.subject	Κάθοδος αέρα	el
dc.subject	Αστικό λύμα	el
dc.subject	Microbial fuel cells (MFC)	en
dc.subject	Electron acceptors	en
dc.subject	Anode conductivity - ph	en
dc.subject	Air cathode	en
dc.subject	Domestic wastewater	en
dc.title	Μελέτη της συμπεριφοράς μικροβιακών κελιών καυσίμου ενός και δύο θαλάμων τροφοδοτούμενων με συνθετικό και αστικό λύμα	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Περιβαλλοντική μηχανική	el
heal.classification	Βιοχημική μηχανική	el
heal.classification	Environmental engineering	en
heal.classification	Biochemical engineering	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2013-07-10
heal.abstract	Τα μικροβιακά κελιά καυσίμου (ΜΚΚ) αποτελούν διατάξεις που μετατρέπουν τη χημική ενέργεια ποικίλων υποστρωμάτων σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω μικροβιακών καταλυτικών αντιδράσεων. Η δυνατότητα χρήσης του οργανικού φορτίου που περιέχεται σε απόβλητα ως υπόστρωμα στα ΜΚΚ, τα καθιστά υποψήφια για την εφαρμογή τους στην επεξεργασία λυμάτων με ταυτόχρονη παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας, κατασκευάστηκαν και λειτούργησαν δύο ΜΚΚ, δύο και ενός θαλάμου. Κατά τη λειτουργία του ΜΚΚ δύο θαλάμων, τροφοδοτούμενου με συνθετικό λύμα γλυκόζης, μελετήθηκε η επίδραση διαφορετικών αποδεκτών ηλεκτρονίων (οξυγόνο, σιδηροκυανιούχο κάλιο K3Fe(CN)6, διχρωμικό κάλιο K2Cr2O7) καθώς και η επίδραση της αγωγιμότητας και του pH του ανοδικού διαλύματος στη λειτουργία του κελιού. Η βέλτιστη απόδοση σημειώθηκε κατά τη λειτουργία με K3Fe(CN)6 ενώ η απόδοση κατά τη λειτουργία με K2Cr2O7 ήταν μειωμένη, πιθανόν λόγω φθοράς του καθοδικού ηλεκτροδίου. Βέλτιστη αγωγιμότητα για τη λειτουργία του κελιού κρίθηκαν τα 18.15 mS/cm και βέλτιστο εύρος pH από 7 έως 9. Το ΜΚΚ ενός θαλάμου αποτελεί μια καινοτόμα διάταξη που προορίζεται για την εφαρμογή της στην επεξεργασία αστικού λύματος. Κατά τη συνεχή λειτουργία του με συνθετικό λύμα ως τροφοδοσία, σημειώθηκε μέγιστη πυκνότητα ισχύος 13.6 W/m3, απομάκρυνση ΧΑΟ 85% και απόδοση ηλεκτρικού φορτίου 21.1%. Διερεύνηση διαφόρων τιμών του υδραυλικού χρόνου παραμονής, κατέδειξε ως βέλτιστο τις 15h. Kατά τη λειτουργία του με αστικό λύμα, η απομάκρυνση ΧΑΟ ήταν 45% και η απόδοση ηλεκτρικού φορτίου 7.8%. Τροποποίηση του αστικού λύματος οδήγησε σε αύξηση της απόδοσης ηλεκτρικού φορτίου στο 22.3%. Κατά τη μακράς διαρκείας λειτουργία του κελιού παρατηρήθηκε ανταγωνιστική ανάπτυξη μη ηλεκτροπαραγωγών βακτηρίων καθώς και φθορά της καταλυτικής επίστρωσης. Τα αποτελέσματα κατέδειξαν ότι, με περαιτέρω βελτιστοποίηση, το ΜΚΚ ενός θαλάμου μπορεί να εφαρμοστεί με επιτυχία στην επεξεργασία αστικού λύματος.	el
heal.abstract	Microbial fuel cells (MFCs) are devices that convert the chemical energy of various substrates into electrical energy through catalytic reactions of microorganisms. The ability to use the organic load contained in wastes as a substrate in MFCs makes them candidates for application in wastewater treatment with simultaneous production of electricity. In the present work, a two-chamber MFC and a single-chamber MFC were constructed and operated. During operation of the two-chamber MFC, fed with synthetic wastewater containing glucose, the effect of different electron acceptors (oxygen, potassium ferricyanide K3Fe(CN)6, potassium dichromate K2Cr2O7) and the influence of the conductivity and pH of the anolyte in the performance of the cell were tested. Optimum performance was achieved during operation with K3Fe(CN)6 , while performance during operation with K2Cr2O7 was inferior, probably due to wear of the cathode electrode. The optimum anolyte conductivity was at 18.15 mS/cm and the optimum pH range was from 7 to 9. The single-chamber MFC is an innovative device designed for its application in domestic wastewater treatment. During continuous operation with synthetic wastewater as feed, a maximum power density of 13.6 W/m3 was achieved, while the COD removal and the coulombic efficiency were 85% and 21.1%, respectively. Evaluation of the hydraulic retention time (HRT) indicated 15h as the optimum HRT value. During operation with domestic wastewater, the COD removal was 45% and the coulombic efficiency was 7.8%. Modification of the domestic wastewater increased the coulombic efficiency to 22.3%. During the long-term operation of the cell, competitive growth of non-electro active bacteria together with wear of the catalytic coating were observed. The results showed that, with further optimization, the single-chamber MFC can be successfully applied for municipal wastewater treatment.	en
heal.advisorName	Λυμπεράτος, Γεράσιμος	el
heal.committeeMemberName	Βλυσίδης, Απόστολος	el
heal.committeeMemberName	Κέκος, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Λυμπεράτος, Γεράσιμος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	94 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true