مدل سازي فرايند حذف هگزان در فيلتر زيستي قارچي با دماي متغير و بارگذاري پيوسته و ناپيوسته

Modeling of Hexane Abatement in a Fungal Biofilter with Variable Temperature at Continuous and Intermittent Loading

در سال هاي اخير مطالعه فيلترهاي زيستي در تصفيه هواي صنعتي به عنوان يك جايگزين براي روش هاي معمول فيزيكي ـ شيميايي مورد توجه قرار گرفته است. با وجود اينكه دما از پارامترهاي تاثير گذار در اين فرايند به حساب مي آيد ولي مدلسازي آن به دليل پيچيدگي، كمتر مورد توجه قرار گرفته است. در اين پژوهش يك مدل رياضي براي بررسي اثر تغيير دما و نوع هوادهي بر فرايند حذف يك آلاينده فرار با در نظر گرفتن پديده پخش در فاز گاز، نفوذ در فيلم زيستي و محدوديت اكسيژن در سينتيك واكنش ارايه شده است. نتيجه هاي به دست آمده از مدل سازي با نتيجه هاي يك پژوهش تجربي كه حذف بخار هگزان را از جريان هوا در فيلتر زيستي در دماي بين °C 45-30 در دو حالت بار گذاري پيوسته و ناپيوسته ارايه داده بود، اعتبار سنجي شد. نتيجه ها نشان مي دهد كه در بارگذاري ناپيوسته در بازه دماي °C 35-30 و در بارگذاري پيوسته در بازه °C 40-30 تطابق خوبي بين مدل و نتيجه هاي آزمايشگاهي برقرار مي-باشد. آزمون حساسيت نشان مي دهد كه در بارهاي ورودي بالا كاهش دماي بستر باعث مي شود هنجار عملياتي فيلم زيستي از حالت محدوديت سرعت زيستي به محدوديت نفوذ تغيير يابد كه در آن بخشي از فيلم زيستي غير فعال شود.

In recent years biofiltration has been attended as an alternative method for the treatment of polluted air stream instead of traditional processes. Although temperature is a key factor in this process, biofiltration modeling based on the temperature effect on the reaction kinetics has been rarely considered. In this contribution, a dynamic mathematical model has been presented which takes into account the dispersion in gas phase, diffusion in biofilm, temperature effect, and potential of oxygen limitation in reaction kinetic. Model was calibrated and validated by using an experimental data in which the effect of temperature, intermittent and continuous loading on the biodegradation of n-hexane vapor was investigated. Results showed that model well predicted experimental data at intermittent loading in the temperature range of 30-35°C and continuous loading in the temperature range of 35-40°C. Sensitivity analysis showed that at high inlet loads, decreasing bed temperature may change the rate limited biodegradation to the diffusion limited and a part of biofilm become inactive.