ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚ C THẢI BẰNG HỆ PIN NHIÊN LIỆU VI SINH VẬ T KHÔNG DÙNG MÀNG SO VỚ I HỆ PIN NHIÊN LIỆU VI SINH VẬ T DÙ NG MÀNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH ****************************** NGUYỄN ANH ĐÀO ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG HỆ PIN NHIÊN LIỆU VI SINH VẬT KHÔNG DÙNG MÀNG SO VỚI HỆ PIN NHIÊN LIỆU VI SINH VẬT DÙNG MÀNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 08/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH ****************************** NGUYỄN ANH ĐÀO ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG HỆ PIN NHIÊN LIỆU VI SINH VẬT KHÔNG DÙNG MÀNG SO VỚI HỆ PIN NHIÊN LIỆU VI SINH VẬT DÙNG MÀNG Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: 60.52.03.20 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Hướng dẫn Khoa học: PGS.TS PHẠM THỊ HOA Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 08/2020 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG HỆ PIN NHIÊN LIỆU VI SINH VẬT KHÔNG DÙNG MÀNG SO VỚI HỆ PIN NHIÊN LIỆU VI SINH VẬT DÙNG MÀNG NGUYỄN ANH ĐÀO Hội đồng chấm luận văn: Chủ tịch: Thư ký: Phản biện 1: Phản biện 2: Ủy viên: i LÝ LỊCH CÁ NHÂN Tôi tên Nguyễn Anh Đào, sinh ngày 19 tháng 02 năm 1994 Thành phố Tân An, tỉnh Long An Tốt nghiệp THPT Trường trung học phổ thông Tân An, tỉnh Long An năm 2012 Tốt nghiệp Đại học ngành Công nghệ sinh học hệ quy Đại học Quốc Tế, Đại học Quốc gia TP.HCM Q trình cơng tác: - 10/2016- 04/2017: Kỹ thuật viên phịng thí nghiệm Cơng ty TNHH Bureau Veritas CPS Việt Nam - 05/2017- 07/2018: Kỹ thuật viên phịng thí nghiệm Cơng ty TNHH Fiti Testing & Research Institute Việt Nam - 09/2018- 07/2019: Sinh viên trao đổi ERASMUS Đại học Trier, Đức Tháng 05 năm 2017 theo học Cao học ngành Kỹ thuật môi trường trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Địa liên lạc: 68/60 Hùng Vương, Phường 2, TP Tân An, tỉnh Long An Điện thoại: 0912 380 708 Email: nguyenanhdao.mary@gmail.com ii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Thủ Đức, ngày 17 tháng 08 năm 2020 Học viên Nguyễn Anh Đào iii LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Quý thầy cô Khoa Môi Trường Tài nguyên – Trường Đại học Nơng Lâm Tp Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy, truyền đạt tri thức quý báu giúp tơi hồn thành chương trình học Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến PGS.TS Phạm Thị Hoa, người tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn đến cán Phịng thí nghiệm Cơng nghệ sinh học, Trường Đại học Quốc tế (ĐHQG TP.HCM), bạn lớp Cao học Kỹ thuật môi trường K2017 (Đại học Nông Lâm TP.HCM), bạn sinh viên ngành Kỹ thuật môi trường (ĐH Nông Lâm TP.HCM) bạn sinh viên Bộ môn Công nghệ sinh học (Đại học Quốc Tế, ĐHQG TP.HCM) nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ tơi q trình thực thí nghiệm Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè động viên, giúp đỡ, đồng hành suốt thời gian học tập, nghiên cứu vừa qua NGUYỄN ANH ĐÀO iv TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu “Đánh giá hiệu xử lý nước thải hệ pin nhiên liệu vi sinh vật không dùng màng so với hệ pin nhiên liệu vi sinh vật dùng màng” tiến hành Trường Đại học Quốc Tế, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng 10/2019 đến tháng 08/2020 Mục tiêu nghiên cứu xây dựng đánh giá hiệu hệ MFC không màng so với hệ MFC có màng dựa vào khả sản sinh lượng, đồng thời với loại bỏ chất hữu cơ, nitơ photpho Cả hai mơ hình MFCs chế tạo ống acrylic suốt có đường kính 100 mm, dài 1000 mm Các mơ hình thí nghiệm bố trí vận hành song song với nguồn nước thải nhân tạo Kết nghiên cứu cho thấy: Hiệu điện hở mạch mơ hình MFC có màng dao động khoảng 17,8 – 721 mV, cịn mơ hình MFC khơng màng dao động khoảng 6,8 – 697 mV, giá trị OCV mơ hình MFC có màng ổn định so với MFC không màng Hiệu xử lý COD mơ hình MFC có màng qua tải trọng hữu khác đạt 63,2 ± 21,5%; MFC không màng đạt 67,1 ± 10,9%, hiệu xuất xử lý COD mơ hình MFC khơng màng ổn định MFC có màng Hiệu loại bỏ NH4+-N mơ hình MFC có màng đạt trung bình 46,3 ± 0,1%; mơ hình MFC khơng màng đạt trung bình 33,3 ± 1,8%, hiệu xử lý NH4+-N MFC có màng cao MFC khơng màng Hiệu xử lý TP mơ hình MFC có màng đạt trung bình 87,8 ± 0,3%; mơ hình MFC khơng màng đạt trung bình 93,5 ± 0,3%, hiệu xử lý TP MFC không màng cao MFC có màng Tải trọng hữu có ảnh hưởng đến hiệu hoạt động MFC mức tải trọng cao khả loại bỏ COD giảm dần, mặc dù không ảnh hưởng đến hiệu lượng tạo Bên cạnh đó, đánh giá hình thành phát triển vi sinh vật hệ MFC xác định chi Rhodopseudomonas chiếm ưu quần xã MFC Nhìn chung, qua giai đoạn thí nghiệm, mơ hình đạt mục tiêu nghiên cứu đề v ABSTRACT The research "Evaluate the wastewater treatment efficiency of membraneless microbial fuel cells compared to membrane microbial fuel cells " was conducted at International University, National University- Ho Chi Minh City, from October 2019 to August 2020 The ojectives of the study are to construct and evaluate the efficiency of a membrane less MFC system compared to a membrane MFC system based on its ability to produce energy, while removing organic matter, nitrogen and phosphorus Both of MFCs are made of acrylic in cylinder-shape with a diameter of 100 mm and a length of 1000 mm Experiments are arranged to operate in parallel with using an artificial wastewater containing The study results show that: The open-circuit voltage (OCV) effect of membrane MFC ranges from 17.8 to 721 mV, while for membraneless MFC ranges from 6.8 to 697 mV, the OCV value of the membrane MFC is more stable than the membraneless MFC COD treatment efficiency of membrane MFC model through different organic loading rate reached 63.2 ± 21.5%; for membraneless MFC is 67.1 ± 10.9%, COD treatment efficiency in membraneless MFC is more stable than membrane MFC The removal efficiency of NH4+-N of the membrane MFC reached 46.3 ± 0.1%; for the membraneless MFC is 33.3 ± 1.8%, the NH4+-N treatment efficiency of the membrane MFC was higher than the membraneless MFC The TP treatment efficiency of membrane MFC achieved 87.8 ± 0.3%; for the membraneless MFC is 93.5 ± 0.3%, the TP treatment efficiency of the membraneless MFC was higher than that of the membrane MFC Organic loading rates have an effect on MFC's performance but under high loads the COD removal capacity decreases, although it does not affect the energy efficiency generated In addition, when assessing the formation and development of microorganisms in the two MFC systems, the dominant genus Rhodopseudomonas was identified in the population of MFCs In general, this study is achieved the research objectives vi MỤC LỤC TRANG Trang tựa Trang chuẩn y i Lý lịch cá nhân ii Lời cam đoan iii Lời cảm ơn iv Tóm tắt v Abstract vi Mục lục vii Danh mục từ viết tắt ix Danh mục hình ảnh x Danh mục bảng xii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PIN NHIÊN LIỆU VI SINH VẬT (MFC) 1.1.1 Sơ lược lịch sử hình thành phát triển cơng nghệ pin nhiên liệu vi sinh vật (MFC) .4 1.1.2 Một số nghiên cứu điển hình cơng nghệ MFC 1.1.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động MFC 1.1.4 Các dạng thiết kế MFC 1.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ VI SINH VẬT VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT ĐỘNG CỦA MFC 11 1.2.1 Vi sinh vật hệ MFC 11 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động MFC 13 Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 16 2.1.1 Nội dung 1: Thiết kế, lắp đặt mô hình vận hành thích nghi .16 vii 2.1.2 Nội dung 2: Đánh giá hiệu mô hình MFC khả xử lý nước thải nhân tạo 19 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.2.1 Phương pháp tổng quan tài liệu 20 2.2.2 Phương pháp phân tích 21 2.2.3 Phương pháp xử lý số liệu .23 2.2.4 Giới hạn đề tài 23 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24 3.1 HIỆU QUẢ HOẠT ĐỘNG CỦA MƠ HÌNH MFC DÙNG MÀNG VÀ MFC KHÔNG DÙNG MÀNG 24 3.1.1 Sự thay đổi pH .24 3.1.2 Cường độ dòng điện 27 3.1.3 Hiệu điện hở mạch (OCV) 29 3.1.4 Mật độ công suất 32 3.1.5 Hiệu loại bỏ COD 33 3.1.6 Hiệu loại bỏ Ammonium 36 3.1.7 Hiệu loại bỏ TP .38 3.2 SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN VI SINH VẬT 42 3.2.1 Màng sinh học hình thành bề mặt điện cực anode 42 3.2.2 Cộng đồng vi khuẩn hình thành bề mặt điện cực anode 43 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC .56 viii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AEM (Anion Exchange Membrane) Màng trao đổi anion CEM (Cation Exchange Membrane) Màng trao đổi cation HRT (Hydraulic retention time) Thời gian lưu nước MFC (Microbial Fuel Cell) Pin nhiên liệu vi sinh vật NGS (Next Generation Sequencing) Giải trình tự hệ OLR (Organic Loading Rate) Tải trọng hữu PEM (Proton Exchange Membrane) Màng trao đổi proton SEM (Scanning Electron Microscope) Kính hiển vi điện tử quét ix DANH MỤC HÌNH ẢNH HÌNH TRANG Hình 1.1 Cấu tạo hệ MFC Hình 1.2 Các kiểu hình dạng MFC hai ngăn khác Hình 1.3 MFC dạng ngăn với air-cathode 10 Hình 1.4 Sơ đồ cấu tạo MFC dạng dịng chảy ngược 11 Hình 1.5 Các loại vật liệu dùng làm điện cực MFC 14 Hình 2.1 Mơ hình MFC có màng CEM (A) MFC khơng màng CEM (B) 16 Hình 2.2 Điện cực MFC 17 Hình 2.3 Màng trao đổi proton dùng mơ hình MFC .17 Hình 2.4 Bơng sợi thủy tinh (A) hạt thủy tinh (B) .18 Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm .19 Hình 2.6 Quy trình NGS 23 Hình 3.1 Sự thay đổi pH MFC có màng 25 Hình 3.2 Sự thay đổi pH MFC không màng .26 Hình 3.3 Cường độ dịng điện mơ hình MFC có màng 28 Hình 3.4 Màng trao đổi cation (CEM): A – MFC có màng 1; B – MFC có màng 28 Hình 3.5 Cường độ dịng điện mơ hình MFC khơng màng 29 Hình 3.6 Hiệu điện hở mạch MFC có màng .30 Hình 3.7 Hiệu điện hở mạch MFC không màng 31 Hình 3.8 Hiệu loại bỏ COD: a) MFC có màng b) MFC có màng 34 Hình 3.9 Hiệu loại bỏ COD: a) MFC không màng b) MFC không màng 35 Hình 3.10 Hiệu loại bỏ Ammonium mơ hình MFC có màng: a) MFC có màng b) MFC có màng 37 Hình 3.11 Hiệu xử lý Ammonium mơ hình MFC khơng màng: .38 Hình 3.12 Hiệu loại bỏ TP mơ hình MFC có màng: a) MFC có màng b) MFC có màng 39 x Hình 3.13 Hiệu loại bỏ TP mơ hình MFC không màng: a) MFC không màng b) MFC không màng 41 Hình 3.14 Ảnh chụp SEM bề mặt vải carbon điện cực anode: (A) (B) bề mặt vải carbon ban đầu; (C) bề mặt vải carbon MFC có màng 2; (D) bề mặt vải carbon MFC không màng .42 Hình 3.15 Thành phần (%) vi sinh vật thuộc Ngành xuất bề mặt điện cực anode mơ hình MFC 43 Hình 3.16 Thành phần (%) vi sinh vật thuộc Chi phổ biến bề mặt điện cực anode mơ hình MFC 44 xi DANH MỤC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 1.1 Các chủng vi sinh vật ứng dụng MFC 12 Bảng 2.1 Đặc tính nước thải nhân tạo sử dụng cho nghiên cứu 19 Bảng 2.2 Điều kiện chế độ vận hành mơ hình MFC 20 Bảng 3.1 Mật độ công suất mơ hình MFC có màng 32 Bảng 3.2 Mật độ công suất mô hình MFC khơng màng 33 xii MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Những năm gần đây, vấn đề nhiễm mơi trường nói chung nhiễm mơi trường nước nói riêng ngày quan tâm Nước môi trường dễ bị ảnh hưởng nhiều tác nhân gây ô nhiễm từ nhiều nguồn khác (Hu ctv, 2015) Do đó, việc xử lý nước thải trọng đặc biệt trước tái sử dụng cho ngành công nghiệp, nông nghiệp nước uống Tuy nhiên, diện thành phần ô nhiễm hữu cơ, kim loại nặng có nước thải chưa loại bỏ gây ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước sau xử lý Vì vậy, xử lý nước thải theo hướng bền vững cần có hiểu biết trình xử lý yêu cầu chất lượng nước cho mục đích tái sử dụng khác Hiện tại, trình xử lý sinh học sử dụng bùn hoạt tính cơng nhận phương án xử lý nước thải thơng thường cho thấy hiệu xử lý đáng kể mặc dù chi phí đầu tư vận hành cao (Sustarsic, 2009) Tuy nhiên, phương pháp khác hóa lý, màng lọc chứng minh hiệu cho xử lý nước thải (Rajasulochana Preethy, 2016) Xem xét thêm số ưu nhược điểm, phương pháp có hạn chế liên quan đến tính bền vững mơi trường Các q trình hóa lý hấp phụ keo tụ tạo nhiều bùn biết đến chất gây nhiễm thứ cấp Q trình trao đổi ion tốn kém, trình màng lại xảy tắc nghẽn màng Do đó, năm qua, thơi thúc hướng tới việc xử lý nước thải theo hướng phát triển bền vững nỗ lực nghiên cứu hàng đầu Một cơng nghệ hứa hẹn công nghệ thay tiềm xử lý nước thải pin nhiên liệu vi sinh vật (MFC) Cơng nghệ MFC cịn liên quan đến q trình biến đổi chất thải sinh học thành lượng Pin nhiên liệu vi sinh vật (MFC) lần sử dụng để xử lý nước thải vào năm 1991 (Habermann Pommer, 1991) Nguồn nước thải có vơ số hợp chất hữu cung cấp nhiên liệu cho MFC hoạt động Một số loại vi khuẩn sử dụng MFC loại bỏ sulfide theo yêu cầu xử lý nước thải (Rabaey ctv, 2006) Trong MFC, vi khuẩn oxy hóa chất để tạo điện tử tự sinh lượng Do đó, ứng dụng MFC xử lý nước thải vừa giảm thiểu ô nhiễm vừa tạo lượng Tuy nhiên, cịn khó khăn với chi phí xây dựng bảo trì cao, với khó khăn việc nâng cấp Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động hiệu suất hệ thống MFC Hiệu MFC theo tỷ lệ chuyển đổi chất phụ thuộc vào việc thiết lập màng sinh học, tăng trưởng, trình đảo trộn trình truyền khối hệ phản ứng, động học trình sử dụng chất nền, tăng trưởng sinh khối vi sinh (Rabaey ctv, 2004), hiệu vận chuyển proton màng trao đổi proton (Jang ctv, 2004; H Liu ctv, 2004) Diện tích bề mặt điện cực âm dương ảnh hưởng lớn đến sản lượng điện tạo thành tăng diện tích bề mặt cực dương cực dương tăng diện tích dính bám vi sinh vật, tăng lượng tạo thành (Rusli ctv, 2019; Santoro ctv, 2017) MFC đa ngăn có khả xử lý tải lượng chất hữu cao Khả phát điện MFC có 2-anode/cathode gấp hai lần so với MFC đơn cực anode-cathode Hệ 4-anode/cathode MFC phát điện cao gấp 3,5 lần so với MFC đơn cực dương Điều cho thấy rõ ràng hiệu MFC đa cực khả phát điện xử lý nước thải Mặc dù có nhiều nghiên cứu MFC giới Việt Nam hạn chế nghiên cứu ứng dụng MFC xử lý nước thải, đặc biệt nghiên cứu cấu tạo MFC khan Nhận thấy tầm quan trọng việc tìm hiểu, nghiên cứu công nghệ đáp ứng yêu xử lý nước thải điều kiện thực tế Việt Nam, tác giả lựa chọn đề tài nghiên cứu “Đánh giá hiệu xử lý nước thải hệ pin nhiên liệu vi sinh vật không dùng màng so với hệ pin nhiên liệu vi sinh vật dùng màng” để nghiên cứu ảnh hưởng màng trao đổi proton hệ MFC đề xuất mơ hình phù hợp áp dụng vào thực tiễn Với ưu điểm công nghệ MFC chắn giải vấn đề xử lý nước thải phát sinh, đáp ứng nhu cầu thực tế mang tính ứng dụng cao Đồng thời, công nghệ giúp nâng cao công tác bảo vệ môi trường giảm thiểu ô nhiễm cho nguồn tiếp nhận giúp môi trường sống ngày tốt 2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Xây dựng đánh giá hiệu hệ MFC không dùng màng (membrane less MFC) so sánh với hệ MFC dùng màng dựa vào khả sản sinh lượng, đồng thời với loại bỏ chất hữu cơ, nitơ photpho ĐỐI TƯỢNG - PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng nghiên cứu Hệ MFC dùng màng: Mơ hình MFC thiết kế với phần gồm điện cực Anode, Cathode màng trao đổi proton Hệ MFC không dùng màng: Mơ hình MFC thiết kế với phần gồm điện cực Anode Cathode, khơng dùng màng trao đổi proton 3.2 Địa điểm nghiên cứu Đề tài thực Trường Đại học Quốc Tế (Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh) mơ hình quy mơ phịng thí nghiệm Ý NGHĨA VÀ TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI Ý nghĩa đề tài: Kết nghiên cứu đề tài đưa kết luận khả ứng dụng công nghệ vào việc xử lý loại nước thải tạo lượng Áp dụng công nghệ dễ dàng chế tạo nước tiết kiệm lượng cho trình xử lý phương pháp sinh học Tính đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải công nghệ pin nhiên liệu vi sinh vật (MFC) Việt Nam chưa có nhiều Vì vậy, đề tài nghiên cứu cơng nghệ MFC có màng khơng có màng xem công nghệ thời điểm Chương TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PIN NHIÊN LIỆU VI SINH VẬT (MFC) 1.1.1 Sơ lược lịch sử hình thành phát triển cơng nghệ pin nhiên liệu vi sinh vật (MFC) Pin nhiên liệu vi sinh vật (MFC) hệ thống điện hóa sinh học sử dụng vi sinh vật để phân giải chất hữu tạo dòng điện Nghiên cứu sớm việc sử dụng vi khuẩn để tạo dòng điện thực Potter vào năm 1911, tác giả thu dòng điện phát sinh nuôi cấy Escherichia coli Saccharomyces (Potter, 1911) Bằng sáng chế để mô tả công nghệ tế bào nhiên liệu vi khuẩn cấp cho John Davis vào năm 1967 (Nevin Lovley, 2000) Đến đầu năm 1990, nghiên cứu tế bào nhiên liệu hệ MFC bắt đầu ý giới khoa học Những thí nghiệm MFC thời điểm cần có chất truyền điện tử để làm trung gian vận chuyển electron từ bên tế bào đến điện cực Tuy nhiên, đến năm 1999, đột phá nghiên cứu MFC cho thấy khơng cần có chất truyền điện tử trung gian (B.H Kim ctv, 1999) Và từ đến nay, nhà khoa học biết tạo lượng điện sinh học từ trình phân hủy hợp chất hữu Vào tháng năm 2007, Đại học Queensland Úc hợp tác khoa học công nghệ với nhà máy Foster để phát triển thí điểm mơ hình chuyển đổi nước thải nhà máy bia thành CO2, nước điện Trên sở liệu thu được, sau họ lắp đặt thành cơng phiên 660 gal cho nhà máy bia, ước tính tạo kW lượng Mặc dù lượng thu nhỏ việc sản xuất nước vô quan trọng Úc hạn hán mối đe dọa thường trực (Biffinger Ringeisen, 2008; Du ctv, 2007) MFC coi công nghệ bền vững đầy hứa hẹn đáp ứng nhu cầu lượng ngày tăng, đặc biệt sử dụng nước thải chất để tạo điện nước Vì vậy, MFC có vị trí mơ hình lượng tương lai, phản ứng sinh học sản xuất hóa chất cơng nghiệp hydro 1.1.2 Một số nghiên cứu điển hình cơng nghệ MFC Nghiên cứu quốc tế Năm 2009, nhóm Jadhav cộng công bố kết nghiên cứu ảnh hưởng pH, nhiệt độ, nội trở, nồng độ chất đến hiệu hoạt động MFC (Jadhav Ghangrekar, 2009) Theo đó, khoảng nhiệt độ cao (20-35ºC) hiệu xử lý COD đạt 90% cường độ dòng điện đạt 0,7 mA; khoảng nhiệt độ thấp (8-22ºC) hiệu xử lý COD giảm cịn 59% cường độ dịng điện đạt 1,4 mA Cường độ dòng điện đạt cao pH khoang anode đạt mức 6.5, chất loại bỏ cường độ dịng điện tạo có mối liên hệ tuyến tính với Năm 2011, nghiên cứu ảnh hưởng tắt nghẽn sinh học (biofouling) đến hiệu màng CEM hiệu suất MFC công bố (M.-J Choi ctv, 2011) Theo kết nghiên cứu trình gây bẩn màng lớp màng sinh học (biofilm) dày 15,5 ± 4,6 µm làm tăng nhẹ điện trở màng từ 15,65 Ω cm2 lên 19,1 Ω cm2 việc làm màng CEM không giúp tăng hiệu suất MFC cách thay màng CEM Năm 2015, nhóm Kim cộng có cơng bố việc kết hợp q trình phân hủy kỵ khí MFC để loại bỏ COD thu hồi ammonia (T Kim ctv, 2015) Nghiên cứu thực với nước thải chăn nuôi heo, hiệu loại bỏ COD qua trình phân hủy kỵ khí đạt 80,5% tiếp tục qua MFC giảm 61,1% Hiệu suất loại bỏ TAN qua trình phân hủy kỵ khí đạt 5,8% tiếp tục qua MFC đạt 77,5% Năm 2017, nhóm Tamilarasan cộng công bố kết nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng hữu đến sản sinh lượng hệ MFC kỵ khí dịng chảy ngược xử lý nước thải sản xuất bơng y tế (Tamilarasan ctv, 2017) Theo đó, mức tải trọng hữu 1,9 gCOD/L.d hiệu xử lý tCOD sCOD đạt 78,8% 69% Mật độ lượng đạt cao 2,2 W/m3 Năm 2020, nhóm Vijay cộng cơng bố nghiên cứu khả ứng dụng công nghệ MFC để loại bỏ đồng thời uranium nitrate tạo lượng điện (Vijay ctv, 2020) Kết cho thấy tốc độ loại bỏ nitrate đạt 0,13 kgNO3- -N m-3 d-1 mật độ cơng suất đạt 2,91 W m-3 Phân tích cộng đồng vi khuẩn 16S rDNA cho kết loài Pseudomonas chiếm ưu biocathode Nghiên cứu Việt Nam Năm 2015, nhóm nghiên cứu Nguyễn Thu Thủy cộng công bố kết nghiên cứu hoạt động MFC với cực anode nuôi tăng sinh vi khuẩn Pseudomonas (Nguyen ctv, 2015) Trong nghiên cứu đó, nhóm tác giả ni tăng sinh nhóm khuẩn khử sắt nhằm mục đích phát triển hệ MFC dùng Fe2+ làm chất nhận điện tử hoạt động pH trung tính Cường độ dịng điện trung bình ổn định đo 0,6 mA Năm 2016, nhóm Trần Nguyễn Hồng Phương có cơng bố kết nghiên cứu ảnh hưởng nguồn nuôi cấy đến tăng sinh hiệu nhóm vi khuẩn anode cảm biến sinh học MFC (Tran ctv, 2016) Một số mơ hình MFC lắp đặt vận hành nước thải nhân tạo với thay đổi nguồn vi sinh vật khác từ đất tự nhiên, bùn tự nhiên, bùn hoạt tính, nước thải hỗn hợp nguồn Sau nuôi tăng sinh, MFC với nguồn vi sinh vật đất tự nhiên tạo dòng điện cao ổn định (0,53 ± 0,03 mA), so với MFC nuôi cấy với nguồn khác Các kết từ điện di gel gradient biến tính (DGGE) cho thấy có thay đổi đáng kể thành phần vi khuẩn Đặc biệt hơn, loài Pseudomonas sp tìm thấy chiếm ưu Như vậy, tính đến thời điểm có nhiều nghiên cứu giới công nghệ MFC nghiên cứu liệt kê luận văn số nghiên cứu điển hình ứng dụng MFC Tuy nhiên, nghiên cứu công nghệ MFC Việt Nam hạn chế chưa cơng bố nhiều Chính mà việc lựa chọn nghiên cứu công nghệ MFC Việt Nam hướng nghiên cứu thông qua kết nghiên cứu góp phần làm sáng tỏ tính ứng dụng cơng nghệ MFC Việt Nam