مدلسازی دینامیکی بیوفیلتر جهت حذف آلاینده های فرار کربنی از هوای آلوده

امروزه بیوفیلترها در صنعت به صورت جدی بعنوان تصفیه کننده آلاینده های فرار آلی (VOCs) مورد استفاده قرار می گیرد. تجزیه ترکیبات فرار کربنی بوسیله میکروب های تجزیه گر بر روی پرکن های مختلف انجام می گیرد. در حذف ترکیبات فرار کربنی مانند تولوئن از گازهای زائد بوسیله بیوفیلتر، با گذشت زمان پدیده گرفتگی رخ خواهد داد که ناشی از تشکیل بیش از اندازه بیومس بر روی آکنه ها و افزایش ضخامت بیوفیلم می باشد. این پدیده موجب تغییر در ساختار تخلخل بستر و به دنبال آن افزایش افت فشار و کانالیزه شدن جریان و در نهایت کاهش بازده بیوفیلتر خواهد شد. در این تحقیق معادلات دیفرانسیل مربوط به توزیع غلظت تولوئن در فاز گاز، موازنه جرم در بیوفیلم و رشد میکروارگانیسم در یک بیوفیلتر پر شده از ذرات کروی با جنس دیواره سیلیسی (R-635 Celite) با قطر معادل mm 6 تدوین شده و بکمک نرم افزار MATLAB بصورت همزمان و دینامیکی حل شد و در نتیجه، رفتار دینامیکی بیوفیلتر پیش بینی گردید. جریان گاز ورودی حاویmg/L 5/0 تولوئن در هوا و ضخامت بیوفیلم و تخلخل بستر بیوفیلتر مورد نظر در زمان شروع عملیات به ترتیب (m) 6-10 و 34/0 بوده که این پارامترها پس از گذشت 92 ساعت بترتیب به (m) 6-10*350 و 06/0 رسید. همچنین درصد تبدیل تولوئن 82 درصد خواهد رسید. برای اطمینان از صحت مدلسازی، نتایج مدل ریاضی با اطلاعات تجربی موجود برای این بیوفیلتر مقایسه شد و میزان خطا 14 درصد محاسبه گردید که به نظر میرسد این میزان خطا بعلت ثابت فرض کردن خواص ترموفیزیکی سیال در حین عملیات باشد. با این وجود از آنجا که مدلسازی ریاضی در این زمینه بسیار محدود بوده و بیشتر تحقیقات در مورد بیوفیلترها تجربی میباشد، تحقیق حاضر از نوآوری و اهمیت قابل توجه برخوردار است

کلیدواژه ها:

بیوفیلتر ، آلاینده های فرار آلی ، مدلسازی دینامیکی ، تولوئن