Improved sludge bioprocessing and energy harvesting using different microbial fuel cell (MFC) configurations
Farklı mikrobiyal yakıt hücreleri kullanılarak arıtma çamurlarının gelişmiş biyolojik yöntemlerle işlenmesi ve enerji üretimi
- Tez No: 459214
- Danışmanlar: PROF. DR. AZİZE AYOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 101
Özet
Son yıllarda elektrot yüzeylerinde etkin yarılanma reaksiyonları oluşturabilme kapasitesine sahip bazı spesifik mikroorganizmaların varlığının tespit edilmesine bağlı olarak, biyolojik olarak bozunabilen organik atıklardan mikrobiyal yakıt hücresi (MYH) ile doğrudan elektrik üretimi yeni bir araştırma konusu olarak dikkat çekmektedir. Mikrobiyal yakıt hücrelerinde organik maddenin bozunması ve enerji üretimi bir arada gerçekleştirilmektedir. Özellikle biyolojik olarak bozunabilir organik atıklardan enerji eldesine yönelik stratejiler tüm dünyada önem kazanmıştır. Bu alanda yeni bir araştırma konusu olarak Mikrobiyal yakıt hücresi (MYH) üretimi üzerinde farklı çalışma grupları tarafından yapılan çalışmalar mevcuttur. Moleküler biyoteknoloji tekniklerindeki son gelişmeler ve bunların Çevre Biyoteknolojisi alanında uygulanması, biyolojik olarak bozunabilen organik atıklar ve atık sulardan mikrobiyal yakıt hücresi üretiminin yeni bir araştırma konusu olarak gelişmesinde etken olmuştur. Bu tez çalışmasında, atıksu arıtma tesislerinin biyolojik arıtma kademelerinde oluşan çamurlardan anodik ve katodik koşullar altında MYH ile doğrudan elektrik üretimi araştırılmıştır. Laboratuvar ölçeğinde farklı MYH konfigürasyonları tekli sistem ve H tipi çiftli sistem olarak tasarlanmıştır. Tekli MYH reaktörlerinin alt bölümü anaerobik (anot), üst bölümü ise aerobik (katot); H tipi MYH reaktörlerinin ise bir bölmesi anaerobik (anot), diğer bölümü ise aerobik (katot) olacak şekilde tasarlanmıştır. Deneysel çalışmalarda farklı elektrotlar -titanyum, grafit, karbon kumaş, karbon kâğıt, Pt/C kaplamalı karbon kumaş ve Pt/C kaplamalı karbon kâğıt elektrot- kullanılarak, bu elektrotların arıtma çamurlarından MYHlerde elektrik üretimine etkileri araştırılmıştır. Reaktörlerde numune alımı ve güç ölçümleri için uygun çıkış noktaları yapılmıştır. Anot ve katot bölmeleri bakır tel ile birbirine bağlanmıştır. Atıksulardan MYH üretimiyle ilgili son çalışmalarda mikroorganizma tarafından üretilen hidrojen iyonunun katot bölmesine geçmesini sağlayan katyon seçici membranlar kullanılmıştır. Bununla birlikte, bu çalışmada arıtma çamurlarının katyonik membranlar üzerinde oluşturacağı kek ve kirlenmenin, iyon transferini sınırlayabileceği düşünüldüğünden, sistemler membranlı/membransız MYH şeklinde işletilmiştir. Araştırma sonuçları zengin organik içeriğe sahip arıtma çamurlarından MYH kullanılarak doğrudan elektrik enerjisi uygulanabileceğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
The microbial fuel cell (MFC) production from biodegradable organic wastes seems to be a new concept based on the recent discovery of specific microbes capable of catalyzing efficient half reactions at electrode surfaces. MFCs are bio electrochemical transducers that are capable to convert microbial reducing power into electrical energy. This technology uses microorganisms to catalyze the direct production of electricity from organic materials. This thesis has investigated the electricity production from wastewater treatment plant sludges occurred at biological treatment stages using MFCs harvesting electricity under anodic and cathodic conditions. Different MFC configurations as single and double chambers were designed at laboratory scale and different electrodes as titanium, graphite, Carbon cloth, Carbon paper, Pt-C coated carbon cloth and papers were used during experiments. In single chamber reactors, upper part –aerated section- was used as cathodic part while the bottom part –anaerobic section- was used as anodic part. In double chamber reactors, aerobic and anaerobic reactors were designed as cathodic and anodic reactor systems, respectively. The designed reactors were subjected to trial runs to check proper assemblies in the connection parts, set up the electrodes with copper wire, suitable functioning of power measurement system, and other mechanical components. Recent research studies dealing with electricity generation from wastewaters using MFCs showed that the advantage of the cationic membranes usage for transferring the hydrogen ion produced by microorganisms to the cathodic zone. However, it is thought to be some clogging problems on membrane surface in the case of sludge used as a substrate and it would result the restricted ion transfer. Therefore, experimental approach in this thesis considered MFC configurations with and without membrane applications. The research results from the study have showed that these MFC configurations could be used for direct electricity generation from sludges having rich organic material contents.
Benzer Tezler
- Improvement of anaerobic degradation of sludge using enzymatic treatment
Enzimatik arıtma kullanılarak arıtma çamurlarının anaerobik bozunmasının geliştirilmesi
DİCLEHAN SIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
BiyomühendislikDokuz Eylül ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. AYŞE FİLİBELİ
- Pretreatment of wastewater sludge by pulsed electric field application at different pH conditions
Atıksu çamurlarının farklı pH koşullarında vurgulu elektrik alan uygulama yoluyla ön arıtımı
GÜLENAY HACIOSMANOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Çevre MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiÇevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEN ERDİNÇLER
- The effect of disintegration by classical and advanced fenton processes on minimization and characterisitics of the wastewater sludges
İleri ve klasik fenton proseslerinin atuksu çamurlarının minimizasyonuna ve karakterisitğine dezentegrasyon yoluyla etkisi
EMRE KALKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Çevre MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiÇevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. AYŞEN ERDİNÇLER
- Conditioning of sludge from physical-chemical treated wastewaters of recreational areas
Başlık çevirisi yok
AYŞEGÜL AKATA
- Effects of waste activated sludge on primary setting
Atık aktif çamurun ön çökeltme üzerine etkileri
ESRA TARLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
1994
Çevre MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÜLKÜ YETİŞ