یکی از روش های نوین حذف بیولوژیکی نیتروژن، فرایند نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون همزمان (snd) است. انجام این فرایند در راکتورهای بیوفیلمی مزایایی نظیر هزینه پایین و راندمان بالا دارد. در این تحقیق حذف n-nh_4^+، cod،no_3^--n، tn (نیتروژن کل) و رشد بیومس معلق طی فرایند snd در راکتور mbbr (moving bed biofilm reactor) با انجام مدلسازی ریاضی مورد مطالعه قرار گرفت. در این مدل انتقال جرم اکسیژن از فاز گاز به مایع و انتقال جرم مواد آلی، n-nh_4^+، no_3^--n و اکسیژن از فاز مایع به بیوفیلم و واکنش بیوشیمیایی در فاز مایع و بیوفیلم و حضور انواع مختلف باکتری های هتروتروف هوازی و نیتریفایرها و دنیتریفایرها در نظر گرفته شد. از روش تفاضل محدود برای گسستن معادلات موجود در مدل استفاده و الگوریتمی برای حل عددی معادلات به کمک نرم افزار matlab7.9 نوشته شد. برای بررسی دقت مدل، از نتایج آزمایشگاهی تصفیه فاضلاب شهری بیستون (کرمانشاه) در یک سیستم mbbr با دو نوع پرکن با سطح ویژه،(m2/m3) 500 و دو متغیر عددی اکسیژن محلول (do) بین mg/l)4-2 ) و زمان ماند هیدرولیکی (hrt) بین h)12-4 )، استفاده شد. انطباق مناسب نتایج مدل شده با داده های آزمایشگاهی نشان داد که مدل ارائه شده با دقت خوبی قادر به پیشگویی عملکرد سیستم mbbr است. این مدل ریاضی می تواند بعنوان ابزاری مناسب برای پیشگویی رفتار حالت پایدار و دینامیکی فرآیند(snd) در mbbr در تصفیه فاضلاب مورد استفاده قرار گیرد. بررسی پاسخ سطح های به دست آمده از رگرسیون نشان دادند که در بهترین حالت راندمان حذف cod، tn، tss به ترتیب 24/75، 77/44 و 35/82 درصد و با غلظت no3-n، 15/22 میلی گرم بر لیتر در زمان ماند هیدرولیکی 64/4 ساعت و do، 72/3 میلی گرم بر لیتر برای پرکن ring form به دست می آید. همچنین به منظور بررسی اثرات متغیرهای مورد مطالعه بر جمعیت گونه های مختلف مصرف کننده نیتروژن، آزمایش های میکروبی aob(ammonium oxidizing bacteria) oxidizing bacteria) nob, nitrite) در شرایط راهبری منتخب( mg/l3 do=و h12، 8، 4 (hrt = انجام شد. که در تمامی شرایط آزمایش شده، جمعیت nob بیشتر از aob بود.

در این تحقیق کارکرد راکتور ناپیوسته متوالی برای تصفیه مواد آلی در یک سیستم هوادهی با جریان برگشتی گاز خروجی مورد بررسی قرار گرفت. برای جلوگیری از تغییر ترکیب فاضلاب ورودی از فاضلاب مصنوعی استفاده شد. میزان رشد میکروارگانیسم ها در اتانول با غلظت های اولیه 5/0، 2 و4 گرم بر لیتر درحالت بسته به ترتیب 75/2، 98/3 و 12/4 گرم بر لیتر و در حالت باز به ترتیب 5/2، 66/2 و 39/2 گرم بر لیتر بود در حالیکه رشد میکروارگانیسم ها برای تولوئن در غلظت های اولیه 5/0 و 1 گرم بر لیتر در حالت بسته به ترتیب 659/0 و 81/0 گرم بر لیتر و در حالت باز 12/3 و 19/6 گرم بر لیتر بدست آمد. به طور خلاصه نتایج نشان-دهنده تاثیر مثبت هوادهی بسته بر حذف اتانول و تاثیر منفی بر حذف تولوئن بود.

در کارخانجات صنایع لبنی برای تمیز¬کردن غشاهای موجود از فرمولاسیون تجاری آلکازایم استفاده می¬شود. تهیه این پودر به دلیل وارد شدن از کشور آلمان هزینه¬بر است، از این رو در این تحقیق سعی شده است فرمولاسیون آنزیمی مناسبی برای شستشوی غشاهای صنایع لبنی به¬دست آید تا جایگزین پودرهای تجاری موجود شود. بدین منظور ابتدا آنزیم پروتئاز با کشت گونه قارچی aspergillus oryzae بر روی مخلوطی از سبوس گندم ، سبوس برنج و آرد گندم تولید شد و سپس آنزیم تولید¬شده توسط آب مقطر استخراج شد. سپس روش¬های مختلفی برای تغلیظ محلول آنزیمی حاوی پروتئاز به کار گرفته شد. در مرحله بعد، پایداری آنزیم تغلیظ¬شده تحت شرایط بازیابی مختلف دما، ph و زمان بررسی شد. در مرحله بعد به محصول تولید شده مواد مختلف دیگری افزوده شد تا فرمولاسیون آنزیمی مناسبی جهت شستشوی غشاهای صنایع لبنی به¬دست آید. این فرمولاسیون قادر به رقابت با alkazyme برای حذف رسوبات موجود بر روی پارچه¬های کتان بود. در نهایت پایداری حرارتی پودر آنزیم به صورت تابعی از زمان در دماهای مختلف بررسی شد. نتایج نشان داد که پودر آنزیم در دماهای پایین¬تر بهتر می¬تواند فعالیت خود را حفظ کند.

روش بیولوژیکی حذف نیترات بدلیل هزینه ی عملیاتی پایین و بازده بالا ترجیح داده می شود. در کاربرد روش بیولوژیکی، دو فرآیند لجن فعال و بایوفیلم مورد استفاده قرار می گیرند. در دنیتریفیکاسیون، میکروارگانیسم از منبع کربن آلی برای بیوسنتز و انتقال الکترون به منبع نیترات استفاده می کند و انرژی لازم برای بقا را بدست می آورد. در این فرآیند نیترات پذیرنده ی الکترون می باشد و به گاز نیتروژن کاهیده می شود. در این پایان نامه تاثیر منابع کربن خارجی مختلف بر فرآیند دنیتریفیکاسیون در سیستم بایوفیلم آزموده شد و نتایج مورد مقایسه قرار گرفت. در ستون های pvc استوانه ای که به عنوان بیوراکتور و ذرات شن بعنوان پر کننده مورد استفاده قرار گرفتند، تغییر منبع کربن،نسبت c/n و غلظت نیترات اولیه بررسی شدند. منابع کربن استات سدیم، متانول (منبع کربن خارجی متداول در دنیتریفیکاسیون)، گلیسرول و گلوکز بعنوان منابع کربن محلول در آب و روزنامه، کاه و خاک اره بعنوان منابع کربن جامد مورد آزمایش قرار گرفتند. برای هرکدام از منابع کربن، غلظت نیترات در سه سطح و با غلظت های اولیه ی ppm 150، ppm 450 و ppm 700 مورد آزمون و مقایسه قرار گرفتند. برای منابع کربن استات سدیم، متانول، گلیسرول و گلوکز تغییر نسبت nc از مقدار 2 به 3 صورت پذیرفت تا تاثیر این فاکتور تعیین گردد. با بررسی نتایج حاصل، مشخص شد که بهترین نتیجه با منبع کربن گلوکز و با بازده دنیتریفیکاسیون 99% بدست آمده است و در حالت کلی نتایج مربوط به منابع کربن محلول بهتر بود. با وجود رنگی بودن خروجی ستون شامل منبع کربن کاه، بدلیل بازده مناسب این منبع کربن ارزان قیمت نسبت به منبع کربن متداول متانول در غلظت های پایین نیترات، این منبع کربن پیشنهاد می شود. تاثیر نسبت nc قابل ملاحظه بود که با افزایش در این فاکتور بهبود قابل توجهی در دنیتریفیکاسیون مشاهده شد. افزایش غلظت نیترات ورودی تاثیر منفی بر فرآیند داشت و باعث کاهش بازده می شد.

بیواتانول یک سوخت زیستی است که از مواد هیدروکربنی یا سلولزی بدست می آید. منبع اصلی این مواد می توانند ضایعات و بقایای گیاهی باشند که سالانه به فور در سطح جهان به صورت طبیعی یا صنعتی تولید می شوند. الیاف خرما که از ضایعات هرس سالیانه نخل خرما هستند با دارا بودن سلولز قابلیت تولید بیواتانول را دارا می باشند. در این پژوهش از الیاف خرما برای تهیه بیواتانول استفاده شده و مراحل مختلف تولید با استفاده از روش تاگوچی مورد بهینه سازی قرار گرفته است. عملیات تولید در چهار مرحله خالص سازی، هیدرولیز، تخمیر و تقطیر انجام گرفته است. مرحله خالص سازی، اثر سه پارامتر غلظت قلیا (2، 5،10%)، زمان (30، 60، 90 دقیقه) و دما ( 80، 90، 100 °c) بر مقدار لیگنین باقی مانده بررسی گردید و همچنبن مرحله هیدورلیز توسط پارامترهای غلظت سولفوریک اسید (10، 20، 30%)، زمان (1، 2، 3 ساعت) و دما (90، 100، 110 °c) بر مقدار قند تولید شده مورد بررسی قرار گرفت. همچنین سینتیک تولید بیواتانول در مرحله تخمیر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد شرایط بهینه حاصل از مرحله خالص سازی ، غلظت سدیم هیدروکسید 5% در دمای 80 °c و با مدت زمان 90 دقیقه اتنخاب شد و همچنین مرحله هیدرولیز در شرایط سولفوریک اسید 10% در دمای 100 °c و با مدت 3 ساعت گزارش شد. نتایج تخمیر موادی قندی توسط مخمر سایکرومایسس نشان دادکه در مجموع از هر کیلوگرم الیاف خام خرما، 2/127 گرم بیواتانول حاصل گردید. کلمات کلیدی : بهینه سازی، بیواتانول، تاگوچی، الیاف

به منظور شبیه سازی انتقال باکتری، رشد و متابولیتهای میکروبی تولید شده در محیط متخلخل و همچنین اثر آن در میزان ازدیاد برداشت نفت به روش میکروبی یک مدل دو بعدی، چهار فازی تهیه شده است. در فرآیند ازدیاد برداشت نفت به روش میکروبی هنگام رشد باکتری، چندین نوع متابولیت مانند الکل، سورفکتانت، گاز و پلیمر تولید می شوند، که باعث افزایش راندمان تولید نفت می شوند. مکانیسم های میکربی ازدیاد برداشت نفت در این مدل شامل افزایش فشار مخزن در نتیجه تولید گاز دی اکسید کربن و نیتروژن که در مدلهای پیشین در نظر گرفته نشده اند، و همچنین بهبود بازده جاروب سیلاب زنی در نتیجه تشکیل بیوفیلم در مناطق با تراوایی بالا است. ابتدا معادلات ریاضی مربوط به انتقال و رشد میکروارگانیسم ها نوشته و این معادلات با توجه به شرایط مرزی و اولیه به صورت عددی حل شده اند. از روش impes برای بدست آوردن توزیع فشار و اشباع جزئی هریک از فازها استفاده شده و در مرحله بعد معادلات انتقال جرم مربوط به هر یک از اجزاء فاز آبی به روش اپراتور جداکننده حل شده اند. مقایسه حل عددی مدل ارائه شده با نتایج حاصل از مطالعات تجربی درستی مدل را به منظور پیش بینی میزان رشد و انتقال میکروب در محیط متخلخل تایید می کند، البته در بعضی موارد مقایسه نتایج حاصل از مدل با نتایج حاصل از مطالعات تجربی حداکثر 10 درصد خطا را نشان می دهد، و همچنین مدل ارائه شده افزایش میزان ازدیاد برداشت در نتیجه تیمار میکروبی را نشان می دهد.