مدل سازی ریاضی عملکرد بیوفیلترهابرای حذف سولفیدهیدرو‍ژن از گاز

بیوفیلتراسیون یکی از روش های موثر در حذف آلاینده های گازی نظیر سولفید هیدروژن از یک جریان هوا می باشد. وجود یک مدل ریاضی جهت پیش بینی بازده جداسازی می تواند در طراحی و بهینه سازی این دستگاه و همچنین مطالعه فرآیند بیوفیلتراسیون مفید واقع گردد. هدف از انجام این تحقیق، مدل سازی ریاضی عملکرد بیوفیلتر در فرآیند حذف بیولوژیکی سولفید هیدروژن از جریان هوا و بررسی تاًثیر پارامترهای مهمی نظیر ضریب نفوذپذیری در بیوفیلم و ضخامت بیوفیلم بر نتایج پیش بینی می باشد. برای این منظور معادلات حاکم که نتیجه بکارگیری قوانین بقای جرم برروی یک المان در فضای گاز و بیوفیلم می باشند حل گردید. با حل این معادلات توزیع غلظت سولفید هیدروژن در تمامی نقاط گاز و بیوفیلم مشخص شد و با کمک این توزیع بازده جداسازی محاسبه گردید. این مدل قادر به پیش بینی تغییرات ضخامت بیوفیلم با زمان ،که در اثر رشد باکتری ها و همچنین کنده شدن بیومس از سطح بیوفیلم رخ می دهد، می باشد. نتایج به دست آمده از مدل ریاضی توسعه یافته با داده های تجربی توافق خوبی را نشان می دهد. نتایج حاصل از مدل ریاضی نشان می دهد که بازده حذف سولفید هیدروژن با افزایش ضریب نفوذ و افزایش سطح ویژه پرکن ها و کاهش سرعت گاز ورودی زیاد می گردد. همچنین مشخص گردید که نتایج مدل افزایش بازده حذف سولفید هیدروژن با افزایش ضخامت بیوفیلم، برای مقادیر ضخامت پائین بیوفیلم (20-5 میکرومتر) بازده جداسازی با افزایش ضخامت بیشتر می گردد. این امر نمایانگر این نکته می باشد که در ضخامت های کم بیوفیلم سرعت واکنش کنترل کننده می باشد و مقاومت بیوفیلم تأثیر چندانی بر نرخ جداسازی ندارد. اما افزایش بیشتر در ضخامت بیوفیلم (100-20 میکرومتر) باعث کاهش بازده حذف سولفید هیدروژن می شود. به نظر می رسد دلیل این امر افزایش اثر تاثیر نفوذ بر نرخ انتقال جرم می باشد.