미생물연료전지의 가축분뇨 처리 가능성 연구 (Studies on a Feasibility of Swine Farm Wastewater Treatment using Microbial Fuel Cell.)

서지정보

· 발행기관 : 한국미생물·생명공학회
· 수록지 정보 : 한국미생물·생명공학회지 / 38권 / 4호 / 461 ~ 466페이지
· 저자명 : 장재경, 김세희, 유영선, 이성현, 김종구, 강연구, 김영화, 최정은

초록

본 연구는 미생물연료전지를 이용하여 액비를 처리하고동시에 유용한 전기에너지 발생이 가능한지를 실험한 것이다. 탄소섬유전극(graphite felt)와 스테인레스 스틸망을 다른비율로 충진한 single-chamber 미생물연료전지를 이용하였으며 탄소섬유전극보다 스테인레스망을 더 많이 충진한 미생물연료전지를 대조구(CMFC)로 하여 탄소섬유전극이 더많이 충진된 미생물연료전지(SMFC)와 서로 비교하였다. 농화 배양이 끝난 후, SMFC로부터 발생되는 전류는 3.167±80mg/L의 액비를 공급할 때 18 mA가 안정적으로 발생되었다.
이때 최대 전력밀도와 전류밀도는 각각 680 mW/m3와 3,770mA/m3이었으며, CMFC의 전력밀도와 전류밀도보다는 높았다. 화학적산소요구량(COD)는 SMFC와 CMFC에서 3,718±80 mg/L에서 865±21과 930±14 mg/L로 감소하여 각각72.7%와 70.6%가 감소되었다. SMFC와 CMFC로부터 부유물질(SS)은 99% 이상이 감소되는 것을 확인하였다. 또한SMFC의 암모니아성질소, 질산성질소, 그리고 인산염인과 같은 영향물질 농도의 변화도 각각 65.4%, 57.5%, 그리고73.7%이 감소되었으며 CMFC의 경우도 거의 유사한 제거율을 보였다. 이들 결과로부터 저가 재료가 충진한 미생물연료전지를 이용함으로써 경제적 효과를 기대할 수 있음은물론 가축분뇨로부터 적지만 전기 에너지가 발생하는 것을확인할 수 있었다.

영어초록

In this study the feasibility of simultaneous electricity generation and treatment of swine farm wastewater using microbial fuel cells (MFCs) was examined. Two single-chamber MFCs containing an anode filled with different ratio of graphite felt and stainless-steel cross strip was used in all tests. The proportion of stainless-steel cross strip to graphite felt in the anode of control microbial fuel cell (CMFC) was higher than that of swine microbial fuel cell (SMFC) to reduce construction costs. SMFCs produced a stable current of 18 mA by swine wastewater with chemical oxygen demand (COD) of 3,167±80 mg/L after enriched. The maximum power density and current density of SMFCs were 680 mW/m3 and 3,770 mA/m3, respectively. In the CMFC, power density and current density was lower than that of SMFC. CODs decreased by the SMFC and CMFC from 3,167±80 to 865±21 and 930±14 mg/L, achieving 72.7% and 70.6% COD removal, respectively. The suspended solid (SS) of both fuel cells was also reduced over 99% (4,533±67 to 24.0±6.0 mg/L). The concentration of nutritive salts, NH4+, NO3-, and PO43-, dropped by 65.4%, 57.5%, and 73.7% by the SMFC,respectively. These results were similar with those of CMFC. These results show that the microbial fuel cells using electrode with mix stainless-steel cross strip and graphite felt can treat the swine wastewater simultaneously with an electricity generation from swine wastewater.

참고자료

· 없음