Design and Investigation Performance of Reverse A2O (Anaerobic-Anoxic-Oxic) Microbial Fuel Cell in Power Generation and Nitrogen and Phosphorus Removal

Abstract

This research designed and constructed a reverse anaerobic-anoxic-oxic microbial fuel cell (Reverse A2O–MFCs) and investigated its performance in electricity generation and wastewater treatment. The installation of anode and cathode was divided in to 3 patterns which were further classified to 3 types of electrode distances. As the first pattern, cathodes and anodes were installed in anoxic and anaerobic reactors, respectively with the distance between each of 25 cm. (CH01), 35 cm. (CH02) and 45 cm. (CH03). For the second pattern, cathodes and anodes were installed in oxic and anaerobic reactors, respectively with the distance between each of 25 cm. (CH04), 35 cm. (CH05) and 45 cm. (CH06). In the case of the third pattern, cathodes and anodes were installed in oxic and anoxic reactors, respectively with the distance between each of 50 cm. (CH07), 70 cm. (CH08) and 90 cm. (CH09). The result revealed that Reverse A2O–MFCs could remove 90 % of BOD, 85 % of COD, 79 % of phosphate, 91 % of total phosphorus, 82 % of total ammonia, 97 % of nitrite, 52 % of nitrate and 78 % of total ammonia nitrogen. The highest power output of 12.6 microwatt and the highest total electrical energy of 828 microwatt-hour for 30 day operation were observed in the case of 35 cm electrode distance.

งานวิจัยนี้ออกแบบระบบบำบัดน้ำเสียและสร้างเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ชนิด reverse anaerobic-anoxic-oxic microbial fuel cell (Reverse A2O–MFCs) เพื่อศึกษาสมรรถนะในการผลิตไฟฟ้าและบำบัดน้ำเสียของ Reverse A2O–MFCs การต่อขั้วแอโนดและแคโทดของ Reverse A2O–MFCs นี้แบ่งเป็น 3 กลุ่มใหญ่ กลุ่มละ 3 กรณี รวมเป็น 9 กรณีด้วยกันคือ กลุ่มที่ 1 วางขั้วแคโทดที่ถัง anoxic และขั้วแอโนดที่ถัง anaerobic โดยวางระยะห่างระหว่างขั้วแคโทดและขั้วแอโนดคือ 25 เซนติเมตร (CH01), 35 เซนติเมตร (CH02) และ 45 เซนติเมตร (CH03) กลุ่มที่ 2 วางขั้วแคโทดที่ถัง oxic และขั้วแอโนดที่ถัง anaerobic โดยวางระยะห่างระหว่างขั้วแคโทดและขั้วแอโนดคือ 25 เซนติเมตร (CH04), 35 เซนติเมตร (CH05) และ 45 เซนติเมตร (CH06) และกลุ่มที่ 3 วางขั้วแคโทดที่ถัง oxic และขั้วแอโนดที่ถัง anoxic โดยวางระยะห่างระหว่างขั้วแคโทดและขั้วแอโนดคือ 50 เซนติเมตร (CH07), 70 เซนติเมตร (CH08) และ 90 เซนติเมตร (CH09) ผลการทดลองพบว่า ระบบ Reverse A2O–MFCs มีประสิทธิภาพการกำจัด บีโอดี ซีโอดี ฟอสเฟต ฟอสฟอรัสรวม แอมโมเนียรวม ไนไตรท์ ไนเตรต ไนโตรเจนรวมสูงสุด เท่ากับ 90, 85, 79, 91, 82, 97, 52 และ 78 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ โดยกรณีวางขั้วแคโทดในถัง anoxic ห่างกับขั้วแอโนดในถัง anaerobic เป็นระยะ 35 เซนติเมตร ให้กำลังไฟฟ้าสูงสุดเท่ากับ 12.6 ไมโครวัตต์ และผลิตพลังงานไฟฟ้าตลอดการทดลอง 30 วัน เท่ากับ 828 ไมโครวัตต์ชั่วโมง