Energy recovery from winery wastewater using a dual chamber microbial fuel cell

Abstract

BACKGROUND Microbial fuel cells (MFCs) can treat agro-industrial wastewater, but only a few studies have reported the treatment of winery waste and much work is needed in order to develop this interesting application of MFC technology, in particular in evaluating how the unfavorable COD/N and COD/P ratios may affect the MFC performance. In this work, a dual chamber MFC was used to treat real effluents from wine processing factories.

RESULTS The MFC was not efficient in terms of COD removal, even when nutrients concentration was increased and daily removals which oscillated around 1000 mg L-1 d-1 were observed during the complete experimental period, with COD removals around 17%. Increases in the phosphorus and nitrogen concentrations positively influenced the production of electricity. By increasing the concentration of phosphorus and nitrogen, Coulombic efficiency was increased from 2% to almost 15%, and maximum power density from 105 to 465 mW m-2.

CONCLUSIONS Results demonstrate that electricity can be produced efficiently and that the unbalanced nutrients/COD ratio is a major challenge in the treatment of winery wastewater, in spite of the very high organic load contained in this type of wastewater. © 2015 Society of Chemical Industry

ANTECEDENTES Las celdas de combustible microbianas (MFC) pueden tratar aguas residuales agroindustriales, pero solo unos pocos estudios han informado el tratamiento de residuos de bodegas y se necesita mucho trabajo para desarrollar esta interesante aplicación de la tecnología MFC, en particular en la evaluación de cómo la DQO desfavorable / Las relaciones N y COD / P pueden afectar el rendimiento del MFC. En este trabajo, se utilizó un MFC de doble cámara para tratar efluentes reales de las fábricas de procesamiento de vino.

RESULTADOS El MFC no fue eficiente en términos de remoción de DQO, aun cuando se incrementó la concentración de nutrientes y se observaron remociones diarias que oscilaron alrededor de 1000 mg L -1 d -1 durante todo el período experimental, con remociones de DQO alrededor del 17%. Los aumentos en las concentraciones de fósforo y nitrógeno influyeron positivamente en la producción de electricidad. Al aumentar la concentración de fósforo y nitrógeno, la eficiencia de Coulombic se incrementó del 2% a casi el 15% y la densidad de potencia máxima de 105 a 465 mW m -2 .

CONCLUSIONES Los resultados demuestran que la electricidad se puede producir de manera eficiente y que la relación desequilibrada nutrientes / DQO es un gran desafío en el tratamiento de las aguas residuales de bodegas, a pesar de la altísima carga orgánica contenida en este tipo de aguas residuales. © 2015 Sociedad de la Industria Química