Original Title: Evaluation of Electricity Generation from Wastewater by Microbial Fuel Cell
Source: doi.org/10.31817/vjas.2023.6.4.03
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការវាយតម្លៃលើការបង្កើតអគ្គិសនីពីទឹកកខ្វក់ដោយប្រើកោសិកាឥន្ធនៈមីក្រុប

ចំណងជើងដើម៖ Evaluation of Electricity Generation from Wastewater by Microbial Fuel Cell

អ្នកនិពន្ធ៖ Vo Huu Cong (Faculty of Natural Resources and Environment, Vietnam National University of Agriculture), Tran Duc Vien (Faculty of Natural Resources and Environment, Vietnam National University of Agriculture), Ho Thi Thuy Hang (Faculty of Natural Resources and Environment, Vietnam National University of Agriculture)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2023, Vietnam Journal of Agricultural Sciences

វិស័យសិក្សា៖ Environmental Engineering

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការសិក្សានេះដោះស្រាយបញ្ហានៃប្រព័ន្ធប្រព្រឹត្តិកម្មទឹកកខ្វក់ដែលមិនទាន់បានបញ្ចូលបច្ចេកវិទ្យាទាញយកថាមពលមកវិញ ដោយធ្វើការវាយតម្លៃលើលទ្ធភាពនៃការបង្កើតអគ្គិសនីពីទឹកកខ្វក់ក្នុងអន្តេវាសិកដ្ឋាន។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះត្រូវបានអនុវត្តតាមរយៈការពិសោធន៍ប្រភេទបាច់ (Batch experiment) នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌគ្មានខ្យល់អុកស៊ីសែន ដោយប្រើប្រាស់ប្រព័ន្ធកោសិកាឥន្ធនៈមីក្រុប (Microbial fuel cell - MFC) ដែលមានពីរថត។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
CT0 - Control (No addition of microbe)
ការពិសោធន៍ត្រួតពិនិត្យ (មិនបន្ថែមបាក់តេរី)
ងាយស្រួលរៀបចំ និងមិនតម្រូវឱ្យមានការចំណាយលើការបណ្តុះមេរោគ។ មិនអាចបង្កើតថាមពលអគ្គិសនីបាន និងមានប្រសិទ្ធភាពទាបក្នុងការកម្ចាត់សារធាតុសរីរាង្គពុលនៅក្នុងទឹកកខ្វក់។ តង់ស្យុងអគ្គិសនីធ្លាក់ចុះជិតសូន្យ ហើយអាចកម្ចាត់កម្រិត BOD5 បានត្រឹមតែ ៣៤% ប៉ុណ្ណោះ។
CT1 - 1.0% (v/v) Bacillus subtilis
ការបន្ថែមបាក់តេរី Bacillus subtilis កម្រិត ១,០%
អាចបង្កើតថាមពលអគ្គិសនីបានមួយផ្នែក និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពក្នុងការបន្សុតទឹកកខ្វក់បានប្រសើរជាងមុន។ ត្រូវការពេលវេលាយូរ (ប្រហែល ៣០ ទៅ ៥៤ ម៉ោង) ទើបប្រព័ន្ធចាប់ផ្តើមផលិតតង់ស្យុងអគ្គិសនីបាន។ ផលិតតង់ស្យុងអតិបរមា ០,៤៤ វ៉ុល នៅម៉ោងទី ៧៨ និងកម្ចាត់កម្រិត BOD5 បាន ៤៩%។
CT2 - 1.5% (v/v) Bacillus subtilis
ការបន្ថែមបាក់តេរី Bacillus subtilis កម្រិត ១,៥%
ចាប់ផ្តើមផលិតថាមពលអគ្គិសនីបានលឿន (ត្រឹម ៦ ម៉ោង) រក្សាតង់ស្យុងបានយូរ និងមានប្រសិទ្ធភាពកម្ចាត់មេរោគខ្ពស់បំផុត។ ត្រូវការបរិមាណបាក់តេរីច្រើនជាងមុន ដែលអាចទាមទារការចំណាយពេលនិងធនធានបណ្តុះបន្ថែមបន្តិចបន្តួច។ រក្សាតង់ស្យុងចន្លោះ ០,៣ ទៅ ០,៤៥ វ៉ុល ក្នុងរយៈពេល ១៦៨ ម៉ោង និងកម្ចាត់កម្រិត BOD5 បាន ៥៦% ព្រមទាំង COD បាន ៦៣%។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការរៀបចំប្រព័ន្ធកោសិកាឥន្ធនៈមីក្រុប (MFC) នេះទាមទារឧបករណ៍មន្ទីរពិសោធន៍មូលដ្ឋាន និងវត្ថុធាតុដើមសម្រាប់បណ្តុះបាក់តេរី ដែលមានតម្លៃសមរម្យសម្រាប់ការសិក្សាស្រាវជ្រាវខ្នាតតូច។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងដោយប្រើប្រាស់ទឹកកខ្វក់ពីអន្តេវាសិកដ្ឋាននៃសាកលវិទ្យាល័យមួយនៅជាយក្រុងហាណូយ ប្រទេសវៀតណាម ដែលមាននិស្សិតស្នាក់នៅប្រមាណ ១០,០០០ នាក់។ ទិន្នន័យនេះមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ដោយសារលក្ខណៈនៃទឹកកខ្វក់ក្នុងទីក្រុង និងរបៀបរស់នៅតាមអន្តេវាសិកដ្ឋាន ឬផ្ទះជួលក្នុងតំបន់អាស៊ីអាគ្នេយ៍មានភាពស្រដៀងគ្នា ដែលធ្វើឲ្យលទ្ធផលនេះអាចយកមកប្រៀបធៀប និងអនុវត្តបានយ៉ាងល្អ។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

បច្ចេកវិទ្យាកោសិកាឥន្ធនៈមីក្រុប (MFC) នេះមានសក្តានុពលខ្ពស់ក្នុងការយកមកអនុវត្តនៅប្រទេសកម្ពុជា ជាពិសេសសម្រាប់ការបន្សុតទឹកកខ្វក់ស្របពេលជាមួយការទាញយកថាមពលអគ្គិសនីមកវិញ។

ជារួម បច្ចេកវិទ្យានេះមិនទាន់អាចផលិតអគ្គិសនីទ្រង់ទ្រាយធំបាននៅឡើយទេ ប៉ុន្តែវាគឺជាជំហានដំបូងដ៏ល្អមួយសម្រាប់ការកាត់បន្ថយការបំពុលទឹក និងលើកកម្ពស់ការស្រាវជ្រាវថាមពលកកើតឡើងវិញប្រកបដោយនិរន្តរភាពនៅកម្ពុជា។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាពីមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃកោសិកាឥន្ធនៈមីក្រុប (MFC): ស្វែងយល់ពីយន្តការនៃការបញ្ជូនអេឡិចត្រុង និងការរចនាប្រព័ន្ធ MFC ពីរថត ដោយអានអត្ថបទស្រាវជ្រាវបឋមតាមរយៈការស្វែងរកពាក្យគន្លឹះនៅលើ Google ScholarResearchGate
  2. រៀបចំឧបករណ៍ និងសាងសង់ប្រព័ន្ធសាកល្បង: សាងសង់ប្រព័ន្ធ MFC ខ្នាតតូចនៅមន្ទីរពិសោធន៍ ដោយប្រើប្រាស់ធុងប្លាស្ទិកចំណុះ ២ លីត្រចំនួនពីរ តភ្ជាប់គ្នាដោយស្ពានអំបិល (Salt bridge) ជាមួយអេឡិចត្រូតក្រាហ្វីត ហើយតភ្ជាប់ប្រព័ន្ធខ្សែភ្លើងដើម្បីវាស់វែងដោយប្រើ Multimeter
  3. បណ្តុះបាក់តេរី និងចាប់ផ្តើមប្រតិបត្តិការ: ស្វែងរកប្រភពបាក់តេរី Bacillus subtilis (អាចសហការជាមួយមហាវិទ្យាល័យកសិកម្ម ឬជីវវិទ្យា) បណ្តុះវាឲ្យបានកំហាប់ ១,៥% រួចចាក់បញ្ចូលទៅក្នុងថតអាណូត (Anode chamber) ដែលមានផ្ទុកសំណាកទឹកកខ្វក់។
  4. ប្រមូលទិន្នន័យ និងវិភាគកម្រិតកខ្វក់: វាស់ស្ទង់តង់ស្យុងអគ្គិសនីជាប្រចាំរៀងរាល់ ៦ ម៉ោងម្តង និងយកសំណាកទឹកទៅវិភាគរកកម្រិតថយចុះនៃ BOD5 និង COD នៅមុន និងក្រោយពេលពិសោធន៍ដោយប្រើឧបករណ៍ Colorimeter ឬបញ្ជូនទៅមន្ទីរពិសោធន៍ស្តង់ដារ។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Microbial fuel cell (កោសិកាឥន្ធនៈមីក្រុប) ប្រព័ន្ធជីវអគ្គិសនីគីមីដែលប្រើប្រាស់បាក់តេរីដើម្បីបំបែកសារធាតុសរីរាង្គនៅក្នុងទឹកកខ្វក់ ហើយបញ្ចេញអេឡិចត្រុង (e-) និងប្រូតុង (H+) ដើម្បីបង្កើតជាថាមពលអគ្គិសនីដោយផ្ទាល់។ ដូចជារោងចក្រអគ្គិសនីខ្នាតតូចមួយ ដែលប្រើប្រាស់មេរោគឱ្យស៊ីកាកសំណល់ក្នុងទឹក ដើម្បីបង្កើតជាចរន្តភ្លើង។
Biochemical oxygen demand / BOD5 (តម្រូវការអុកស៊ីសែនជីវគីមី) រង្វាស់នៃបរិមាណអុកស៊ីសែនដែលបាក់តេរីត្រូវការដើម្បីបំបែកសារធាតុសរីរាង្គនៅក្នុងទឹកក្នុងរយៈពេល ៥ ថ្ងៃ។ វាជួយបញ្ជាក់ពីកម្រិតនៃការបំពុលសរីរាង្គនៅក្នុងទឹកដែលមេរោគអាចរំលាយបាន។ ដូចជារង្វាស់ដែលប្រាប់យើងថា តើអតិសុខុមប្រាណត្រូវហូបខ្យល់ (អុកស៊ីសែន) ប៉ុន្មានទើបអាចស៊ីសំរាមក្នុងទឹកបានអស់។
Chemical oxygen demand / COD (តម្រូវការអុកស៊ីសែនគីមី) រង្វាស់សរុបនៃបរិមាណអុកស៊ីសែនដែលចាំបាច់សម្រាប់ធ្វើអុកស៊ីតកម្មសារធាតុគីមីទាំងអស់ (ទាំងសរីរាង្គ និងអសរីរាង្គ) នៅក្នុងទឹក។ កម្រិត COD ខ្ពស់បង្ហាញថាទឹកនោះមានកម្រិតបំពុល ឬជាតិពុលច្រើន។ ដូចជាការវាស់កម្រិតកខ្វក់សរុបនៅក្នុងទឹក ដែលបូកបញ្ចូលទាំងសំណល់ដែលមេរោគស៊ីបាន និងសំណល់រឹងរូសដែលមេរោគស៊ីមិនបាន។
Bacillus subtilis (បាក់តេរី Bacillus subtilis) ជាប្រភេទបាក់តេរីក្រាមវិជ្ជមាន (Gram-positive) ដែលអាចរស់រានមានជីវិតក្នុងលក្ខខណ្ឌគ្មានអុកស៊ីសែន និងអាចបង្កើតជាស្រទាប់ជីវសាស្ត្រ (Biofilm) នៅក្នុងកោសិកាឥន្ធនៈមីក្រុប ដែលជួយជំរុញការផលិតអគ្គិសនីបានយូរ និងមានស្ថិរភាព។ ដូចជាកម្មករជំនាញម្នាក់ដែលពូកែរស់ក្នុងទឹកស្អុយ ហើយពូកែស៊ីកាកសំណល់បញ្ចេញជាថាមពលអគ្គិសនីមកវិញយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព។
Salt bridge (ស្ពានអំបិល) បំពង់ដែលផ្ទុកសូលុយស្យុងអំបិល (ដូចជា KCl) ដែលភ្ជាប់រវាងថតអាណូត និងកាតូតក្នុងប្រព័ន្ធកោសិកា ដើម្បីអនុញ្ញាតឱ្យប្រូតុង (H+) ឬអ៊ីយ៉ុងធ្វើចលនាឆ្លងកាត់ ដែលជួយរក្សាតុល្យភាពបន្ទុកអគ្គិសនីក្នុងប្រព័ន្ធ។ ដូចជាស្ពានចម្លងផ្លូវមួយដែលអនុញ្ញាតឱ្យតែភាគល្អិតតូចៗ (អ៊ីយ៉ុង) ដើរឆ្លងកាត់ ដើម្បីឱ្យចរន្តអគ្គិសនីអាចរត់បានមួយជុំពេញ។
Bio-electrochemical systems (ប្រព័ន្ធជីវអគ្គិសនីគីមី) ជាប្រព័ន្ធដែលរួមបញ្ចូលសកម្មភាពជីវសាស្ត្ររបស់អតិសុខុមប្រាណ ជាមួយនឹងប្រតិកម្មគីមីនៅលើអេឡិចត្រូត ដើម្បីបំប្លែងថាមពលគីមីដែលមានក្នុងសារធាតុសរីរាង្គ ទៅជាថាមពលអគ្គិសនី។ ដូចជាម៉ាស៊ីនកូនកាត់ដែលយកកម្លាំងពលកម្មរបស់មេរោគ មកបូកបញ្ចូលជាមួយប្រតិកម្មគីមីដើម្បីផលិតភ្លើង។
Electron mediators (ភ្នាក់ងារចម្លងអេឡិចត្រុង) សារធាតុគីមីដែលជួយសម្រួលដល់ការផ្ទេរអេឡិចត្រុងពីកោសិកាបាក់តេរី ទៅកាន់អេឡិចត្រូត (អាណូត) ក្នុងប្រព័ន្ធកោសិកាឥន្ធនៈមីក្រុប ដើម្បីជួយបង្កើនដង់ស៊ីតេចរន្ត និងទិន្នផលថាមពល។ ដូចជាអ្នករត់សំបុត្រដែលជួយយកថាមពល (អេឡិចត្រុង) ពីមេរោគទៅប្រគល់ឱ្យឧបករណ៍ផ្ទុកភ្លើងបានលឿនជាងការឱ្យមេរោគយកទៅដោយផ្ទាល់។
Coliform (បាក់តេរីកូលីហ្វម) ក្រុមបាក់តេរីដែលតែងតែមានវត្តមាននៅក្នុងបរិស្ថាន និងក្នុងប្រព័ន្ធរំលាយអាហារឬលាមកសត្វឈាមក្តៅ។ វាត្រូវបានគេប្រើប្រាស់ជាសូចនាករ (Indicator) សម្រាប់វាស់ស្ទង់គុណភាពទឹក ដើម្បីដឹងថាទឹកនោះមានការបំពុលដោយលាមកឬអត់។ ដូចជាសញ្ញាប្រកាសអាសន្នដែលប្រាប់យើងថា ទឹកនោះមានលាយឡំជាមួយនឹងលាមក និងអាចមានមេរោគបង្កជំងឺផ្សេងៗទៀតបង្កប់នៅទីនោះ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖