توسعه یک مدل ریاضی جامع وارزیابی مدل های پیشنهاد شده برای تصفیه ی هوای آلوده در بیوفیلترها

استفاده از زیست صافی ها همواره یکی از روش های موثر جهت حذف آلودگی پساب ها و جریان های گازی بوده است. این سامانه ها علیرغم سادگی ساختار به لحاظ مکانیسم عملکرد از پیچیدگی های خاص خود برخوردارند. به همین جهت طراحی، بهره برداری و نگهداری این سامانه ها بیش از آن که متکی بر آگاهی دقیق از رفتار علمی آنها باشد به نوع کاربری و تجارب قبلی محققان و سازندگان وابسته است. در سه دهه اخیر مدلسازی ریاضی به عنوان ابزاری قدرتمند در تحلیل و بررسی عملکرد سامانه های عملیاتی به کار برده شده است. در صورت کاربرد صحیح و اصولی، این ابزار می تواند کمکی بزرگ در طراحی سامانه های فرایندی نظیر زیست صافی ها و بهینه سازی عملکرد آنها باشد. با این وجود اغلب مشاهده می شود که کاربرد ناقص و تکامل نیافته این تکنیک نه تنها کمکی به پیشرفت دانش در زمینه های فرایندی نمی کند بلکه باعث سردرگمی و عدم اطمینان به نتایج مدلسازی ها می شود. این نقصان در خصوص سامانه های زیست صافی از مصادیق بیشتری برخوردار است چرا که پیچیدگی ها و تعدد فرایندها و پدیده ها در این سامانه ها باعث گردیده است تا محققان جهت نزدیک سازی پاسخ های مدل ریاضی ارائه شده به داده های آزمایشگاهی خود از تکنیک های نه چندان مورد تائید نظیر ضرایب تطبیق استفاده نمایند. این تحقیق با هدف بررسی و مطالعه جامع مدل های ریاضی ارائه شده مربوط به زیست صافی ها و بررسی نقاط قوت و ضعف آنها انجام شده است. بدین منظور با مطالعه مکانیسم عملکرد و پدیده های موجود در این سامانه ها سعی گردیده است تا با حداقل فرضیات، مدل ریاضی جامعی ارائه و پس از حل مدل دقت مدل های ریاضی موجود در مقایسه با این مدل جامع بدست آید. نتایج مدل های موجود به عنوان شکل ساده شده این مدل جامع مجدداً باز تولید شده و دقت آنها در پیش بینی رفتار سامانه هایی آزمایشگاهی غیر از آنچه آن محققان مورد استفاده قرار داده اند مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد متاسفانه اغلب مدل های ارائه شده در پیش بینی رفتار سامانه های مورد آزمایش سایر محققان از کارآیی لازم برخوردار نیستند. نتایج آماری مربوط به این تحلیل و مقایسه ها در بخش نتایج به تفصیل آورده شده است. به عنوان نمونه مدل چمیل و همکاران(2005) که مدلی شناخته شده در بین مدل های ریاضی موجود است در پیش بینی رفتار سامانه زیست صافی در مقایسه با داده های خود محقق(بوتانول) 18% خطا و در پیش بینی رفتار سامانه مورد مطالعه توسط زاروک و بلیتس(1994) بیش از 100% خطا نشان می دهد. لازم به ذکر است در مدل جامع ارائه شده دو پدیده رشد زیست توده و نوع سینتیک حذف با وسواس و دقت کافی مد نظر قرار گرفته است.