پایان نامه مدل سازی بیوفیلتر مورد استفاده برای حذف آلاینده هوا

چکیده

بیوفیلتراسیون به عنوان روشی برای تبدیل مواد آلاینده به ترکیبات بی خطر بدون جذب انرژی زیاد و در شرایط دما و فشار محیط مورد توجه واقع شده است. مطابق تعریف، بیوفیلتراسیون عبارت است از روشی برای کنترل آلودگی که در آن یک بستر جامد و فعال بیولوژیکی با جذب یا جذب سطحی آلاینده ها، بستر مناسب جهت بیواکسیداسیون آنها را فراهم می آورد. به دلیل موجود بودن عامل فعال بیولوژیکی که غالباً گونه های خاص باکتریایی و تا حدودی قارچها و مخمرها هستند راندمان بیوفیلترها در مقایسه با انواع فیلترهای دیگر که عمل جذب فقط با استفاده از ماده ای چون کربن فعال یا بنونیت صورت میگیرد بسیار بالاتر است.

امروزه بیوفیلترها بصورت موفقیت آمیزی در مقیاس صنعتی بکار گرفته می شود. در تحقیق حاضر پس از مرور یافته های علمی پیرامون فرایند بیوفیلتراسیون به بررسی عوامل مؤثر و پارامترهای یک بیوفیلتر پرداخته شده و در ادامه یک مدل ریاضی با لحاظ کردن شرایط فیزیکی دقیق حاکم بر بیوفیلتر و خصوصیات دقیق فیزیکی و شیمیایی سیستم و با کمترین فرضیات ساده کننده موجود بدست آمده است و در نهایت توسط روشهای عددی حل شده است. نتایج بدست آمده حاکی از همخوانی مناسب داده‌های تجربی با مدل بدست آمده دارد و نشانگر امکان استفاده از مدل حاصل برای بهینه سازی بیوفیلتر در شرایط عملیاتی می باشد.

واژه های کلیدی: بیوفیلتر، یبوفیلتراسیون، بیوفیلم، متانول، مدلسازی.

تعداد صفحات 100 word

فهرست مطالب

چکیده 1

فصل اول1 روشهای تصفیه هوای آلوده 1

1-1-مقدمه 2

1-2-ترکیبات آلی فرار (VOCS) 2

1-3-روشهای فیزیکی تصفیه هوای آلوده 4

1-3-1-چگالش... 4

1-3-2-جذب سطحی. 5

1-3-3-جذب: 5

1-3-4-جداسازی توسط غشاء 5

1-4-روشهای شیمیایی تصفیه هوای آلوده 7

1-5-روشهای بیولوژیکی تصفیه هوای آلوده 7

1-5-1-روش بیواسکرابینگ.. 8

1-5-2-روش بیوتریکلینگ فیلتراسیون. 8

فصل دوم تثبیت سلولی. 11

2-1-میکروبیولوژی فیلتر. 12

2-2-تلقیح میکروارگانیسم ها به داخل بستر. 13

2-3- تثبیت سلولی. 14

2-3-1-ویژگی سلولهای تثبیت شده 15

2-3-2-روش های تثبیت سلولی. 17

2-3-2-1-روش چسباندن. 19

2-3-2-2-روش تله گذاری. 19

2-3-2-3-روش محدود کردن سلولها 21

2-3-2-4-روش اجتماعی سلولی. 22

2-3-3-کنترل توده بیولوژیکی موجود 22

فصل سوم بیوفلتراسیون. 24

3-1-مقدمه 25

3-2-مروری بر روند تکامل بیوفیلتراسیون. 26

3-3-مواد شیمیایی قابل حذف توسط بیوفیلتراسیون. 27

3-4-تعریف بیوفیلتراسیون. 30

3-5-تئوری بیوفیلتراسیون. 33

مکانیسم عمل در بیوفیلتراسیون. 35

3-7-انتخاب بستر فیلتر. 38

3-7-1-انتخاب خاک به عنوان بستر. 40

3-7-2-استفاده از کمپوست به عنوان بستر. 41

3-7-3-استفاده از پیت به عنوان بستر. 42

3-7-4-استفاده از کربن فعال به عنوان بستر. 42

3-7-5- استفاده از پرلیت به عنوان بستر. 43

3-7-6-استفاده از مواد سنتزی به عنوان بستر. 44

3-8-سیستمهای بیوفیلراسیون. 44

3-8-1-سیستم بازتک لایه 44

3-8-2-سیستم بسته تکه لایه 45

3-8-3-سیستم بسته چندلایه 45

3-8-4-سیستم چندمرحله ای. 45

3-8-5-سیستم مدولار 47

3-8-6-سیستم Step feed: 47

فصل چهارم 49

مدلسازی بیوفیلتر. 49

4-1-مقدمه 50

4-3-مدل اتنگراف (Ottengraf model) 54

4-4-مدل زاروک    (Zarook et al. model) 62

4-5- مقایسه دو مدل اتنگراف و زاروک.. 70

4-6-مدل شریف دین و بالتزیس (Shareefdeen and Baltzis) 70

4-6-1-مقدمه 70

4-6-2-توصیف ریاضی فرایند. 72

4-6-3-پارامترهای معادله 75

4-6-4-روش حل معادلات.. 79

4-6-4-1-روش اختلاف محدود 79

4-6-4-2-روش شوتینگ.. 79

5-1-نتیجه گیری و بحث.. 85

5-2-پیشنهادات.. 96

منابع. 97

Abstract: 101

فهرست اشکال

شکل 3-2: مکانیسم داخلی بیوفیلتر. هوای آلوده (CG) از بستر بیوفیلتر که شامل کمپوست، پیت، خاک و ... است می گذرد درحالیکه اکسیژن آن در فاز بیوفیلم / مایع میکروبی موجود در بستر فیلتر جذب می گردد. درنتیجه این عمل، میکروبها مواد آلاینده را به دی اکسید کربن و آب تبدیل می نمایند. 38

شکل 3-1: شمایی از بیوفیلم و پروفیل غلظت آلاینده در بیوفیلم و فاز گاز 38

شکل 4-1: هندسه مورد استفاده توسط اتنگراف برای مدلسازی بیوفیلتراسیون [24] 56

شکل 4-2: سینتیک های مطرح شده توسط اتنگراف برای مدلی که بر اساس غلظت در بیوفیلم تنظیم شده است   60

شکل 4-3: مراحل و ترتیب روش حل معادلات موجود در مدل اتنگراف [7] 61

شکل 4-4: ظرفیت حذف به عنوان تابعی از غلظت ورودی. خطوط پیوسته پیش بینی مدل اتنگراف است. 62

شکل 4-5: نمایی از مدل ارائه شده توسط زاروک. [23] 65

شکل 4-6: شماتیک کلی بایولایر تحت فرض 2. [18] 73

شکل 4-7: ضریب رشد مخصوص برای متانول زمانی که محدودیت اکسیژن نداریم. [18] 76

برخی از اشکال در پایان نامه  وجود ندارد