Feasibility of Generating Renewable Energy from Wastewater Treatment Process Using Microbial Fuel Cells: The West Bank as Case Study
| العنوان بلغة أخرى: |
جدوى توليد الطاقة المتجددة من معالجة المياه العادمة باستخدام خلايا الوقود الحيوية: الضفة الغربية كحالة دراسية |
|---|---|
| المؤلف الرئيسي: | جودة، عدي جودة (مؤلف) |
| المؤلف الرئيسي (الإنجليزية): | Judeh, Odai Judeh Adel |
| مؤلفين آخرين: | حداد، مروان محمد (مشرف) |
| التاريخ الميلادي: |
2017
|
| موقع: | نابلس |
| الصفحات: | 1 - 125 |
| رقم MD: | 1242436 |
| نوع المحتوى: | رسائل جامعية |
| اللغة: | الإنجليزية |
| الدرجة العلمية: | رسالة ماجستير |
| الجامعة: | جامعة النجاح الوطنية |
| الكلية: | كلية الدراسات العليا |
| الدولة: | فلسطين |
| قواعد المعلومات: | Dissertations |
| مواضيع: | |
| رابط المحتوى: |
عدد مرات التحميل
5
| المستخلص: |
خلايا الوقود الحيوية هي تكنولوجيا ناشئة، من خلال هذه التكنولوجيا يمكن هضم المواد العضوية لاهوائيا بالتزامن مع إنتاج الطاقة الكهربائية مباشرة. يوجد عدة تطبيقات لخلايا الوقود الحيوية، منها: تحلية المياه، المجسات الحيوية بالإضافة إلى معالجة المياه العادمة. خلال هذه الدراسة سيتم بحث استخدام خلايا الوقود الحيوية في معالجة المياه العادمة ولأول مرة في فلسطين. فلسطين هي دولة نامية تعاني من عدم توفر أنظمة ملائمة لتجميع ومعالجة المياه العادمة بالإضافة إلى نقص المياه والذي بدوره يؤدي إلى زيادة تركيز المواد العضوية في المياه العادمة المنتجة. في هذه الدراسة سيتم استخدام خلايا الوقود الحيوية ثنائية الحجرات وباستخدام المياه العادمة الخارجة من حوض الترسيب الأولي كمصدر للمواد العضوية في هذه الخلايا، واستخدام القنطرة الملحية كوسط ناقل للبروتونات بالإضافة إلى استخدام الماء المشبع بالأكسجين المذاب كمحلول الحجرة السالبة. يتكون هذه البحث من جزئيين رئيسين: الأول بحث تأثير عدة عوامل على كفاءة خلايا الوقود الحيوية في إنتاج الفولتية الكهربائية، وهذه العوامل هي: نوع مادة القطب المستخدم، قطر القنطرة الملحية المستخدمة، نوع الملح المستخدم في القنطرة الملحية وتركيز الملح المستخدم في القنطرة الملحية. وقد تم تنفيذ هذا الجزء من خلال بناء وتشغيل خلايا وقود حيوية ثنائية الحجرات ليتم بحث تأثير كل عامل على حدي مع تثبيت العوامل الأخرى. ولقد تم استخدام ثلاث خلايا متكررة لكل متغير للحصول على نتائج موثوقة. وقد تم قياس فرق الجهد للدارة الكهربائية المفتوحة. بحيث تم أخذ قراءات فرق الجهد لكل خلية كل يوم بمعدل قراءة واحدة يومية ولمدة أسبوع. ومن ثم تم تحليل البيانات الناتجة لإيجاد الظروف المثلى لتشغيل خلايا الوقود الحيوي. أما الجزء الثاني فهو عبارة عن محاولة لفهم ونمذجة العلاقة بين استهلاك الأكسجين الكيميائي كمؤشر على المواد العضوية الموجودة والفولتية المخرجة من خلايا الوقود الحيوية. بالإضافة لمحاولة فهم النموذج الحركي لتحلل المواد العضوية الموجودة في المياه العادمة. في هذا الجزء من الدراسة، تم تجهيز 4 خلايا وقود حيوية بحيث تختلف فيما بينها بتركيز المواد العضوية (استهلاك الأكسجين الكيميائي). وقد تم تحضير 3 خلايا متكررة لكل تركيز. وقد تم حصر وتثبيت معظم العوامل التي قد تؤثر على كفاءة التحلل. قبل البدء بهذه التجربة لقد تم تجهيز الخلايا وحقنها بالمياه العادمة وإخضاعها لنفس ظروف التجربة ولمدة 15 يوما قبل البدء بالتجربة وذلك من أجل تجهيز وتنشيط الكائنات الدقيقة الموجودة فيها. لقد تم إجراء فحص التحلل الكيميائي للأكسجين لكل خلية من الاثني عشر خلية بمعدل مرة واحدة كل يومين، أما قياس فرق الجهد لكل خلية فقد تم أجرائه بشكل يومي وبمعدل مرة واحدة يوميا. التحليل الإحصائي للبيانات الناتجة عن التجارب، أثبتت أن أقطاب النحاس أكثر فعالية من أقطاب فرش الكربون التي بدورها أكثر فعالية من أقطاب الزنك. قطر القنطرة الملحية يؤثر أيضا على الفولتية الناتجة، فقد تبين أن القنطرة الملحية ذات قطر 10 مم هي أعلى كفاءة من القنطرة ذات قطر 16 و24 مم. وقد وجد أيضا أن استخدام ملح كلوريد البوتاسيوم في القنطرة الملحية يولد فولتية كهربائية أعلى من حالة استخدام ملح كلوريد الصوديوم. الفولتية الكهربائية الناتجة تتأثر أيضا بتركيز الملح في القنطرة الملحية، حيث أن استخدام ملح كلوريد البوتاسيوم بتركيز 1 مول/ لتر أكثر كفاءة من استخدام تركيز 2 و3 مول/ لتر. من مخرجات هذه الدراسة أيضا إيجاد أن قيمة الاستهلاك الكيميائي للأكسجين لعينة المياه العادمة عند أي زمن تتناسب مع الفولتية الناتجة عن خلية الوقود الحيوية في نفس الزمن. وقد تم إيجاد أن هذه العلاقة هي علاقة لوغاريتم طبيعي كما يلي: كمية الاستهلاك الكيميائي للأكسجين (ملج/ لتر) = 229.85 لو هـ-(ج) -1039.6 حيث أن ج هي الفولتية الكهربائية الناتجة من خلية الوقود الحيوية، ويمكن استخدام هذا النموذج تبعا لمحددات كثير لتقدير قيمة الاستهلاك الكيميائي للأكسجين لعينة المياه العادمة من خلال قياس الفولتية الكهربائية الناتجة عن خلية وقود حيوية يتم تشغيلها باستخدام هذه العينة. القيمة القصوى لنسبة إزالة تلوث الاستهلاك الكيميائي للأكسجين التي تم الوصول إليها في هذه الدراسة هي 87.1% وهي قيمة قابلة للمقارنة مع النتائج المنشورة السابقة. جدير بالذكر أن سلوك قيمة الاستهلاك الكيميائي للأكسجين في التجارب المشغولة يتبع النموذج الحركي من الدرجة الأولى والثانية. القيمة العظمى للقدرة الكهربائية التي تم الحصول عليها هي 0.585 واط/ م3 أما معدل إنتاج القدرة الكهربائية في جميع الخلايا هو 0.251 واط/ م3. |
|---|
عناصر مشابهة
-
Feasibility Study for Using Renewable Energy Sources in Water Treatment Plants: A Case Study of Zay Water Treatment Plant
بواسطة: فاخوري، مروة حسام عدنان منشور: (2019) -
The Impact of Renewable Energy Consumption on Economic Growth: Fossil-Fuels-Dependent Countries
بواسطة: Yahia, Mohammad Hisham منشور: (2022) -
Simultaneous Electricity Production and Organic Removal From Landfill Leachate Using Microbial Fuel Cell
بواسطة: Baqi, Afeef Ahmed Suhail منشور: (2017) -
Feasibility Study for Self-Sustained as-Samra Wastewater Treatment Plant Using Renewable Energy Systems
بواسطة: شاهين، هلا منشور: (2015) -
Energy Materials Development for Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs)
بواسطة: Abdalla, Abdalla Mohamed Ibrahim منشور: (2018)
