利用微生物燃料电池在乳制品行业实现可持续的废水处理和生物发电

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Sustainable Wastewater Treatment and Bioelectricity Generation in the Dairy Industry Using Microbial Fuel Cells

本研究开发了一种石墨制成的抛物面形微生物燃料电池（MFC），有效降低乳制品废水中的化学需氧量（COD）86%（从1649 mg/L降至230 mg/L）及总溶解固体（TDS），同时产生峰值电压198 mV、电流1.98 mA和功率392.04 mW，验证其生物发电与污染治理协同效应。膜less设计与抛物面结构优化电极表面积，为工业应用提供可持续解决方案。

　　

摘要

随着能源需求的增长以及工业废水带来的环境挑战，需要创新和可持续的解决方案。本研究的目的是探讨一种由石墨制成的抛物面形状微生物燃料电池（MFC）的开发，这种燃料电池能够在产生能量的同时降低乳制品制造过程中废水中化学需氧量（COD）和总溶解固体（TDS）的含量。该MFC使COD降低了86%，从1649毫克/升降至230毫克/升，同时TDS也有所减少。在五个运行周期内，该MFC产生了198毫伏的峰值电压、1.98毫安的电流以及392.04毫瓦的功率输出，证明了其作为生物发电器的有效性。无膜设计简化了燃料电池的结构，降低了工业应用的成本；而石墨电极则具有高导电性、稳定性和生物相容性，有助于高效发电。抛物面形状最大化了电极表面积，改善了微生物的附着效果、电子传递过程以及整体功率密度。这种配置实现了COD的降低与能量生产的同步进行，从而同时解决了污染物去除和可再生能源生成的问题。研究结果表明，通过进一步优化和扩大规模，MFC可以成为废水处理和能源生成的实用解决方案，推动工业应用中更绿色技术的采用。这项工作提升了微生物燃料电池的商业应用潜力，为可持续的废水管理和可再生能源生成开辟了道路，特别是在乳制品行业。这些结果支持了在更多工业实践中广泛采用MFC的做法。