چکیده:
راکتورهای بستر شناور بیولوژیکی،یکی از زمینههای مهم تحقق در فرایند تصفیه آب و فاضلاب طی سالهای گذشته بودهاند.این راکتورها به دلیل آنکه فیلم بیولوژیکی در آنها روی ذرات ریز با سطح ویژه بسیار زیاد رشد مینماید،میتواند غلظت بسیار زیاد توده بیولوژیکی داشته باشند.در عین حال راکتورهای بستر شناور بیولوژیکی مشکل گرفتگی بسترهای ثابت نظیر برجهای پر شده را نیز نخواهند داشت.به دلیل غلظت بالای توده بیولوژیکی و سرعت زیاد واکنش،زمان ماند و در نتیجه حجم راکتورهای بستر شناور از سایر راکتورهای بیولوژیکی بسیار کمتر میباشد.به دلیل این مزایای بسیار کمتر،راکتورهای بستر شناور بیولوژیکی به طور گسترده در تصفیه هوازی و بی هوازی آب و فاضلاب تجربه شدهاند.
هدف از انجام این تحقیق ارائه یک مدل ریاضی بوده است که علاوه بر تعیین پارامترهای شناو سازی نظیر ضخامت فیلم و غلظت توده بیولوژیکی،به تعیین پروفیل غلظت در طول راکتور نیز قادر باشد.بدین منظور مدل ریاضی دنیتریفیکاسیون در سه قسمت مجزا و در عین حال مرتبط بای یکدیگر ارائه گردیده است.این سه قسمت عبارتند از:
1-مدل شناور سازی؛2-مدل جریان؛3-مدل واکنش در ذره بیولوژیکی.
با ترکیب سه زیر مدل فوق،مدل ریاضی دنیتریفیکاسیون در راکتور بستر شناور بیولوژیکی بسط داده شده است.مقایسه نتایج حاصل از مدل حاضر با مشاهدات مراجع مختلف نشان میدهد که این مدل میتواند واکنش دنیتریفیکاسیون در راکتورهای بستر شناور بیولوژیکی را بخوبی پیشبینی نماید.[
خلاصه ماشینی:
"هدف از انجام این تحقیق ارائه یک مدل ریاضی بوده است که علاوه بر تعیین پارامترهای شناو سازی نظیر ضخامت فیلم و غلظت توده بیولوژیکی،به تعیین پروفیل غلظت در طول راکتور نیز قادر باشد.
این تحقیق با عنایت به اهمیت حذف نیترات از جریانهای فاضلاب و نیز منابع آب،مدلسازی ریاضی فرایند دنیتریفیکاسیون در راکتورهای بستر شناور را موضوع خود قرار داده است.
بنابر این به عنوان نخستین قدم برای مدلسازی واکنش بیولوژیکی در راکتور بستر شناور از پیچیدگی پرهیز شده و فرضیات زیر در نظر گرفته شدهاند: -شرایط حالت پایدار در راکتور بر قرار است؛ -تنها واکنش در راکتور،احیاء بیولوژیکی نیترات و تبدیل آن به گاز نیتروژن میباشد که فقط در فیلم بیولوژیکی رخ میدهد؛ -واکنش بیولوژیکی در حضور ماده آلی اضافه رخ داده و تنها غلظت نیترات،کنترلکننده سرعت ذاتی واکنش است؛ -شرایط فیزیکی عملکرد(سرعت جریان،کمیت و کیفیت ذرات حامل،درجه حرارت و...
پس از ورود اطلاعات فوق و حل مدل،خروجی مدل دنیتریفیکاسیون در راکتور بستر شناور شامل موارد زیر خواهد بود: -ضخامت فیلم بیولوژیکی در بستر؛ -غلظت توده بیولوژی در بستر؛ -تخلخل بستر؛ -پروفیل غلظت نیترات در طول راکتور؛ -تغییرات ضریب تأثیرگذاری در طول راکتور.
همانگونه که در شکل مشخص است مدل دنیتریفیکاسیون در راکتورهای بستر شناور گرچه راندمان حذف را بخوبی پیشبینی میکند،اما پروفیل غلظت نیترات د اواسط راکتور را به دقت ارائه نمینماید.
به نظر می رسد که دلیل اصلی این اختلاف،پایین بودن غلظت مواد آلی در اواسط راکتور ( mg/lit 1)و کنترل سرعت واکنش توسط غلظت ماده آلی در حضور نیترات اضافی است که با فرضیه اصلی مدل دنیتریفیکاسیون در راکتور بستر شناور بیولوژیکی متفاوت خواهد بود."