عنوان پایان‌نامه
مدل سازی یک بیوراکتور دوغابی-حبابی مورد استفاده در تجزیه بیولوزیکی پارانیترو فنول
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-انرژی و محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1055.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50013
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۸۹
- دانشجو
- فرامرز جودکی
- استاد راهنما
- شهره فاطمی
- چکیده
- پارانیتروفنول از ترکیبات سمی است که در پساب بسیاری از فرآیندهای صنعتی موجود می-باشد. در سالهای اخیر فرآیندهای تصفیه بیولوژیک به منظور حذف آلاینده های الی و تصفیه پسابهای سمی پیشرفت قابل توجهی داشته است. با توجه به اهمیت موضوع مدل¬سازی رشدمیکرواورگانیسم ها و مصرف الاینده ها دربیوراکتورها از اهمیت زیادی برخوردار است. مدل سازی انجام شده در این تحقیق مدل¬سازی سینتیکی حذف الاینده پارانیتروفنول در اب با غلظتهای پایین توسط میکرو اورگانیسم راستونیا اتروفا بوده واین مدل در یک بیوراکتور دوغابی - حبابی در مقیاس ازمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از مدلسازی سینتیکی نشان داد که برای غلظت¬های زیرppm8، رابطه مونود وبرای غلظت¬های بالاتر تا 15 ppm سینتیکهای تعمیم یافته مونود بر روی داده های ازمایشگاهی تطابق خوبی داشته و پارامترهای هر مدل بدست امد. با توجه به کاهش غلظت سلول در حین ازمایشها مدل سازی تغییرات غلظت سلول همراه با رشد و مرگ یا تحلیل سلولی در نظر گرفته شد . سپس مدل سینتیکی مصرف سوبسترا و پارامترهای حاصل از ان در بیوراکتوری با سلول¬های آزاد ارزیابی و مورد تایید قرار گرفت. در مرحله بعدی مدلسازی در بیو راکتور با سلولهای تثبیت شده در الژینات کلسیم در حالتهای سلول محبوس شده در دانه و امکان وجود یا رشد بیوفیلم اطراف ارائه گردید. با توجه به نتایج ازمایشی مدل بیو راکتورهمراه بادانه و امکان رشد و همزمان جداشدن سلول از روی سطح دانه به عنوان بهترین مدل پیشنهاد شد. پارامترهای ضریب نفوذ مولکولی سوبسترا به داخل فیلم ضریب پیچش دانه ،ضریب مرگ سلول و ضریب جداشدن سلولی در این حالت با تطبیق نتایج ازمایش و مدل تخمین زده شدند. در پایان آنالیز حساسیت مدل به منظور اثر شعاع ذرات بیوکاتالیست و همچنین اثر غلظت سوبسترای اولیه انجام و نتیجه گیری شد.
- Abstract
- Kinetic modeling of biodegradation of Para-Nitrophenol (PNP), as one of the organic pollutant in industrial wastewater has been studied in slurry bubble bioreactor, using Ralstonia eutropha. In the batch experiments for PNP concentration lower than 8ppm, the rate of PNP consumption was described well by Monod equation whereas for the higher PNP concentrations, Extended Monod was well fitted to the experiment data. The net rate of cell concentration was explained by a linear function of both cell growth and cell death rate according to the batch experiments. The kinetic parameters were predicted using Genetic Algorithm for the best fit of the model on the experimental PNP and cell concentrations versus time. The kinetic model was validated in a slurry bubble column bioreactor using free cells. Furthermore, the derived kinetic model was used for modeling the slurry bioreactor with immobilized cells in Ca- alginate to drive the rate of PNP consumption along the time. The reactor was modeled with three different model assumptions; firstly the biofilm was assumed to be entrapped within the beads with no growth, secondly, the biofilm was grown only at the external surface of the beads, thirdly the entrapped biofilm with external growth and detachment was taken into account. Comparison the results of model and experiments showed the third model could better coverage the experimental points of PNP depletion. The parameters of PNP effective diffusivity into the beads' pores, and cell detachment coefficient were well tuned by the model using the experimental data. Finally sensitivity analyses of the time dependent PNP behavior was carried out in the bioreactor for variation of the beads' radius and initial concentration of PNP.
