فلزات سنگين يكي از عمده مشكلات موجود در محيط زيست آبي و خاكي مي باشد كه اثرات منفي فراواني بر پيكر محيط زيست و سلامت جانداران وارد مي آورد. رســوبات تركيبات پيچيده اي هستند و اغلب به عنوان محل تجمع فلزات سنگين عمل مي كنند. در واقع فلزات سنگين پيوندهاي بسيار قوي با رسوبات برقرار كرده و به راحتي از آنها جدا نمي شوند. برخلاف آلاينده هاي آلي، فلزات سنگين در رسوبات قابليت تغيير و تجزيه به وسيله‌ي ميكرواورگانيسم‌ها را ندارند و براي مدت طولاني مقاومت مي كنند. آلودگي رسوبات به فلزات سنگين مي تواند سلامت و حيات آبزيان و به تبع آن سلامت انسانها را تحت الشعاع قرار داده و ريسك ابتلا به انواع بيماري در جانداران افزايش دهد. بنابراين پاكـسازي رسوبات نقش كليدي در پاكسازي محيط زيست آبي دارد. طرح حاضر به منظور معرفي يك فرايند اقتصادي و دوستدار محيط زيست جهت پاك‌سازي و پالايش رسوبات از فلزات سنگين و سموم، همزمان با تصفيه فاضلاب ارائه گرديده است. از مهم‌ترين مزاياي اين فرآيند عدم نياز به منبع انرژي خارجي بوده و انرژي مورد نياز آن با استفاده از فاضلاب هاي موجود در محيط‌زيست تأمين مي گردد. طرح حاضر از يك راكتور سه محفظه‌اي تشكيل شده است كه اين سه بخش عبارت‌اند از محفظه آند (آنوليت)، محفظه وسط (رسوب آلوده به فلزات سنگين) و محفظه كاتد (كاتوليت). غشاء تبادل آنيوني و كاتيوني اين سه بخش را از هم جدا مي سازد. در محفظه آند، شرايط بي‌هوازي حاكم بوده و به اين ترتيب شرايط جهت رشد و تكثير باكتري‌هاي مصرف‌كننده ماده آلي فراهم مي گردد. باكتري‌ها با دريافت مواد آلي و عمليات اكسايش در آند به توليد هيدروژن و آزادسازي الكترون پرداخته، الكترون آزادشده از طريق مدار خارجي به سمت كاتد در محفظه كاتديك رفته و سبب ايجاد جريان مي گردد. غشاء تبادل كاتيوني از انتقال آنيون‌ها در محفظه كاتد به محفظه وسطي جلوگيري كرده و تنها به عناصر با بار مثبت اجازه عبور مي‌دهد. فلزات سنگين غالباً داراي بار مثبت بوده و در نتيجه از غشاء تبادل كاتيوني عبور كرده و خود را به محفظه كاتدي ميرسانند. نتيجه اين عمل انتقال پروتون‌ها و آنيون‌ها از محفظه وسطي خواهد بود و به اين ترتيب رسوب عاري از آلودگي حاصل ميگردد.

پيل شيرين ساز ميكروبي جهت توليد انرژي ضمن تصفيه فاضلاب و شيرين سازي همزمان آب دريا مورد استفاده قرار ميگيرد. ايران داراي نقاط مستعد زيادي بوده كه پتانسيل استفاده از آب شور جهت دستيابي به منابع آبي پايدار را دارد. يك دستگاه شيرين ساز ميكروبي از سه محفظه تشكيل شده است. آند، محفظه وسطي (آب شور) و كاتد؛ كه يك غشا تعويض يوني آنيوني (AEM) كه بين آند و محفظه وسطي قرار ميگيرد و يك غشاي تعويض يوني كاتيوني (CEM) كه بين كاتد و محفظه وسطي قرار ميگيرد جداكننده اين سه محفظه مي باشند. رشد باكتريها روي الكترودهاي آند كربني، سبب تجزيه تجزيه مواد آلي و آزاد سازي الكترون ها و پروتون ها در محفظه آند ميگردد. از طرفي ديگر، پذيرنده الكترون نهايي در محفظه كاتد، بوسيله پذيرفتن الكترون ها از طريق يك مدار خارجي، كاهش مي يابد. آنيون ها و كاتيون ها از طريق غشاي AEM و CEM مهاجرت كرده و سبب ايجاد بالانس الكتريكي در محفظه آند و كاتد خواهد شد. در نتيجه شوري آب در محفظه وسطي به مقدار قابل ملاحظه اي كاهش مي يابد.

آب شيرين كن ميكروبي چهار طرفه از شاخه هاي علوم بيوتكنولوژي و محيط زيست بوده و در آن انرژي برق مورد نياز جهت شيرين سازي آب شور، از فاضلاب تامين ميگردد. در اين پيل تصفيه فاضلاب و شيرين سازي اب به صورت همزمان بدون نياز به انرژي خارجي انجام ميگيرد. اين دستگاه از 9 محفظه تشكيل شده كه شامل 1 محفظه آند مياني و چهار محفظه كاتد و 4 محفظه شيرين سازي در چهار طرف محفظه آند مي باشد. در اين دستگاه، ميكروارگانيسم ها ضمن تصفيه و حذف مواد آلي در فاضلاب، الكترون آزاد كرده كه اين الكترون هاي آزاد شده در محفظه آند از طريق الكترود ها به يك دريافت كننده الكترون ( كاتد) منتقل گشته و در طي اين پروسه جريان برق توليد ميگردد. سپس يونهاي Na+ و Cl- آب شور قرار گرفته بين آند و كاتد ، تحت تاثير ميدان مغناطيسي، از طريق غشاهاي تعويض يوني دو طرف محفظه شيرين ساز جدا و به ترتيب به كاتد و آند منتقل ميگردند. در نتيجه آب شور در محفظه وسط شيرين ميگردد. اين دستگاه با طراحي منحصر به فرد و بكارگيري سطح مخصوص الكترود بالاتر و اتصال موازي الكترود ها در محفظه كاتد قادر به افزايش نرخ شيرين سازي و توليد بيشتر جريان الكتريكي مي گردد.