Carbon removal and electricity generation by using starch as substrate

Abstract

Mikrobiyal yakıt hücreleri (MYH) enerji içeren organik maddeyi doğrudan elektriksel güce çeviren, gelişmekte olan bir teknolojidir. Son yıllarda, mikrobiyal yakıt hücresi (MYH) teknolojisi üzerindeki araştırma faaliyeti belirgin olarak artmıştır. Mikrobiyal yakıt hücreleri (MYH) eş zamanlı elektrik üretimi ve organik madde giderimi dolayısıyla son yıllarda sürdürülebilir bir teknoloji olarak yerini almıştır. MYH çalışma prensibi mikroorganizmaların elektron ve proton üretmek için anaerobik anot hücresinde organik maddeleri okside etmek için kullandıkları katabolik aktiviteye dayanır.Bu çalışmada, elektrik üretimi ve iki bölmeli mikrobiyal yakıt hücresi (MYH) kullanılarak karbon kaynağı olarak nişasta ile beslenen bir sentetik atıksu içindeki kirletici maddelerin oksidasyonu incelenmiştir. Bu kapsamda, bu tez üç aşamadan oluşmaktadır.Bahçeşehir Evsel Atıksu Arıtma Tesisinden alınan aktif çamur 1.5 ay boyunca laboratuvarda nişastaya aklime edilmiştir.İkincisi, MYH kurulum aşaması yapılmıştır.Son aşama MYH ile gerçekleştirilen deneylerinden oluşmuştur. MYH deneyleri aşamasında, özel olarak yüksek hidrolik bekletme süreleri ve çamur yaşları ile Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ) giderimi ve elektrik üretiminde çok verimli sonuçlar elde etmenin mümkün olduğu tespit edilmiştir. MYH işletmesinde yüksek çamur konsantrasyonu incelenmiş ve sistem uçucu askıda katı madde konsantrasyonu(UAKM); 1500 mg/L ile işletilmiştir. Sistemde aynı kompozisyonda sentetik atıksu, ancak farklı KOİ konsantrasyonlarının beslenmesi durumu incelenmiştir.

Microbial fuel cell (MFC) is an emerging technology that converts the energy contained in organic matter directly to useful electrical power. In recent years, research activity on microbial fuel cell (MFC) technology has increased markedly. Microbial fuel cell (MFC) is a sustainable technology in recent years because of their capability to simultaneously generate electricity and treat organic wastewaters. The working principle of a MFC is based on the catalytic activity of microorganisms to oxidize organic substrate in an anaerobic anode chamber to generate electrons and protons.In this work, the production of electricity and the oxidation of the pollutants contained in a synthetic wastewater fed with starch as the carbon sources, using a mediator-less two-compartment microbial fuel cell (MFC) has been studied. This thesis consists of three stages.At the beginning the activated sludge which was taken from Bahçeşehir Domestic Wastewater Treatment Plant has been acclimated to starch under laboratory conditions for 1.5 months.Secondly, MFC start-up phase has been carried out.Last phase consisted of experiments in MFC. During the MFC experiment phase, special attention has been paid in which it was found that with high hydraulic and solid retention times it is possible to obtain a very efficient process with a Chemical Oxygen Demand (COD) removal and electricity generation. MFC operation with sludge concentration has been studied, with the system having a volatile suspended solids concentration(MLVSS) of, 1500 mg/l. Moreover, synthethic wastewater with the different COD concentrations, have been studied.