चीनी विज्ञान अकादमी के पारिस्थितिक केंद्र में शिक्षाविद क्व जिउहुई की टीम ने इलेक्ट्रोकेमिकल एनारोबिक झिल्ली बायोरिएक्टर में महत्वपूर्ण शोध प्रगति की है। प्रासंगिक परिणाम नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित किए गए थे। पेपर के पहले लेखक झांग युहान हैं, जो चीनी विज्ञान अकादमी के पारिस्थितिक केंद्र में डॉक्टरेट छात्र हैं, और संबंधित लेखक हू चेंगज़ी हैं, जो चीनी विज्ञान अकादमी के पारिस्थितिक केंद्र के शोधकर्ता हैं।
सीवेज उपचार में संसाधनों और ऊर्जा की एक साथ वसूली जल उद्योग में हरित और निम्न-कार्बन परिवर्तन की महत्वपूर्ण दिशाओं में से एक है।
एनारोबिक झिल्ली बायोरिएक्टर (एएनबीआर) में कम ऊर्जा खपत, उच्च कार्बनिक भार और प्रवाह गुणवत्ता के फायदे हैं, और सीवेज संसाधन उपयोग के क्षेत्र में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग संभावनाएं हैं।
हालाँकि, पारंपरिक AnMBR झिल्ली गंभीर रूप से प्रदूषित हैं और अपशिष्ट जल में अमोनिया नाइट्रोजन और फास्फोरस को पुनर्प्राप्त नहीं कर सकती हैं।
इस प्रयोजन के लिए, शिक्षाविद् क्व जिउहुई की टीम ने एक इलेक्ट्रोकेमिकल संसाधन-पुनर्प्राप्ति अवायवीय झिल्ली बायोरिएक्टर (eRANMBR) बनाया। मैग्नीशियम एनोड-प्रवाहकीय झिल्ली दोहरी एनोड और ग्रेफाइट कैथोड संरचना के माध्यम से, इसने अपशिष्ट जल में कार्बन, नाइट्रोजन और फास्फोरस की पहली पूर्ण पुनर्प्राप्ति हासिल की, और झिल्ली प्रदूषण को काफी हद तक कम किया।
मैग्नीशियम एनोड मैग्नीशियम आयनों को छोड़ता है और अमोनिया नाइट्रोजन और फॉस्फेट के साथ मिलकर स्ट्रुवाइट बनाता है; कैथोड हाइड्रोजन विकास प्रतिक्रिया स्थानीय पीएच को बढ़ाती है, जो स्ट्रुवाइट के कैथोड जमाव के लिए अनुकूल है, जिससे स्ट्रुवाइट और कीचड़ के पृथक्करण और इन-सीटू रिकवरी को बढ़ावा मिलता है।
इलेक्ट्रोकेमिकल एनारोबिक झिल्ली बायोरिएक्टर में कार्बन, नाइट्रोजन और फास्फोरस को पुनर्प्राप्त करने और झिल्ली की गंदगी को कम करने का तंत्र
इस अध्ययन ने झिल्ली प्रदूषण के शमन पर झिल्ली की सतह पर फिल्टर केक परत की संरचना को विनियमित करने के प्रभाव और मीथेन उत्पादन को बढ़ावा देने में इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण पथ की भूमिका का गहराई से पता लगाया।
जारी एमजी 2+ से कीचड़ के गुच्छों के आकार में वृद्धि होती है और कीचड़ के कणों और झिल्ली की सतह के बीच आसंजन में कमी आती है, और बाह्य कोशिकीय पॉलिमर प्रोटीन की माध्यमिक संरचना में हाइड्रोजन बांड के अनुपात में भी कमी आती है, जिससे जेल परत के गठन को कमजोर करना और फिल्टर केक परत संरचना को ढीला और छिद्रपूर्ण बनाना।
इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया प्रजातियों के बीच प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण को मजबूत करती है, मीथेन उत्पादन मार्ग को समृद्ध करती है, और उत्पादित मीथेन की शुद्धता को 94% तक बढ़ा देती है।
यदि eRANMBR की मीथेन बिजली को पुनर्चक्रित किया जाता है, तो यह रिएक्टर की बिजली और इलेक्ट्रोड खपत की लागत को कवर कर सकती है।
सामान्य तौर पर, eRANMBR रिएक्टर में सरल प्रक्रिया, कम झिल्ली रखरखाव और कम कार्बन पदचिह्न के फायदे हैं, जो अगली पीढ़ी के अपशिष्ट जल उपचार के लिए एक नया तकनीकी विकल्प प्रदान करते हैं।