تصیفه هوای آلوده با استفاده از سیستم بیوفیلتر

چكیده

بیوفیلتراسیون به عنوان روشی برای تبدیل مواد آلاینده به تركیبات 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 كنترل آلودگی كه در آن یك بستر جامد و فعال بیولوژیكی با جذب یا جذب سطحی آلاینده ها، بستر مناسب جهت بیواكسیداسیون آنها را فراهم می آورد. به دلیل موجود بودن عامل فعال بیولوژیكی كه غالباً گونه های خاص باكتریایی و تا حدودی قارچها و مخمرها هستند راندمان بیوفیلترها در مقایسه با انواع فیلترهای دیگر كه عمل جذب فقط با استفاده از ماده ای چون كربن فعال یا بنونیت صورت میگیرد بسیار بالاتر است.

امروزه بیوفیلترها بصورت موفقیت آمیزی در مقیاس صنعتی بكار گرفته می شود. در تحقیق حاضر پس از مرور یافته های علمی پیرامون فرایند بیوفیلتراسیون به بررسی عوامل مؤثر و پارامترهای یك بیوفیلتر پرداخته شده و در ادامه یك مدل ریاضی با لحاظ كردن شرایط فیزیكی دقیق حاكم بر بیوفیلتر و خصوصیات دقیق فیزیكی و شیمیایی سیستم و با كمترین فرضیات ساده كننده موجود بدست آمده است و در نهایت توسط روشهای عددی حل شده است. نتایج بدست آمده حاكی از همخوانی مناسب داده‌های تجربی با مدل بدست آمده دارد و نشانگر امكان استفاده از مدل حاصل برای بهینه سازی بیوفیلتر در شرایط عملیاتی می باشد.

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

فهرست مطالب:

چکیده

فصل اول: روشهای تصفیه هوای آلوده

1-1-مقدمه

1-2-تركیبات آلی فرار (VOCS)

1-3-روشهای فیزیكی تصفیه هوای آلوده

1-3-1-چگالش

1-3-2-جذب سطحی

1-3-3-جذب

1-3-4-جداسازی توسط غشاء

1-4-روشهای شیمیایی تصفیه هوای آلوده

1-5-روشهای بیولوژیكی تصفیه هوای آلوده

1-5-1-روش بیواسكرابینگ

1-5-2-روش بیوتریكلینگ فیلتراسیون

فصل دوم: تثبیت سلولی

2-1-میكروبیولوژی فیلتر

2-2-تلقیح میكروارگانیسم ها به داخل بستر

2-3- تثبیت سلولی

2-3-1-ویژگی سلولهای تثبیت شده

2-3-2-روش های تثبیت سلولی

2-3-2-1-روش چسباندن

2-3-2-2-روش تله گذاری

2-3-2-3-روش محدود كردن سلولها

2-3-2-4-روش اجتماعی سلولی

2-3-3-كنترل توده بیولوژیكی موجود

فصل سوم:  بیوفلتراسیون

3-1-مقدمه

3-2-مروری بر روند تكامل بیوفیلتراسیون

3-3-مواد شیمیایی قابل حذف توسط بیوفیلتراسیون

3-4-تعریف بیوفیلتراسیون

3-5-تئوری بیوفیلتراسیون

3-6-مكانیسم عمل در بیوفیلتراسیون

3-7-انتخاب بستر فیلتر

3-7-1-انتخاب خاك به عنوان بستر

3-7-2-استفاده از كمپوست به عنوان بستر

3-7-3-استفاده از پیت[1] به عنوان بستر

3-7-4-استفاده از كربن فعال به عنوان بستر

3-7-5- استفاده از پرلیت[1] به عنوان بستر

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

3-8-سیستمهای بیوفیلراسیون

3-8-1-سیستم بازتك لایه

3-8-2-سیستم بسته تكه لایه

3-8-3-سیستم بسته چندلایه

3-8-4-سیستم چندمرحله ای

3-8-5-سیستم مدولار

3-8-6-سیستم Step feed

فصل چهارم:  مدلسازی بیوفیلتر

4-1-مقدمه

4-3-مدل اتنگراف (Ottengraf model)

ایرادات مدل اتنگراف

4-4-مدل زاروك  (Zarook et al. model)

4-5- مقایسه دو مدل اتنگراف و زاروك

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

4-6-1-مقدمه

4-6-2-توصیف ریاضی فرایند

فرضیات بكاررفته در این مدل

4-6-3-پارامترهای معادله

4-6-4-روش حل معادلات

4-6-4-1-روش اختلاف محدود

4-6-4-2-روش شوتینگ

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

5-1-نتیجه گیری و بحث

بررسی و بحث نمودارها

5-2-پیشنهادات

منابع