بررسي تجزيه زيستي نفت كوره سنگين توسط مدل‌هاي سينتيكي و معادله جديد سه پارامتري

Investigating Biodegradation of Heavy Fuel Oil by Kinetic Models and New Third Parametric Equation

زمينه و هدف: مدل‌سازی و تعيين روابط رياضی برای محاسبه و پيش‌بينی يك فرايند زيستی از كاربردهای مهم مهندسی زيستی محسوب می‌شود. هدف از اين مطالعه تعيين معادلات مناسب و دقيق برای توضيح تغييرات مختلف در فرايند تجزيه زيستی نفت كوره سنگين از طريق بررسی مدل‌های سينتيكی و معادله سه پارامتری Ch است. روش بررسی: برای ارائه يك رابطه دقيق و نسبتا كامل از دو شرايط فرايندی متفاوت استفاده شد كه در آن از باكتری‌های بومی جدا شده از محيط استفاده گرديد. آزمايش‌ها طی 10 روز انجام شد و نمودارهای رشد ميكروبی، تغييرات غلظت مازوت، تغييرات pH و پتانسيل الكتريكی محيط رسم گرديد. با برازش داده‌های حاصل روی مدل‌های سينتيكی و رابطه Ch ميزان دقت و ثوابت آنها بدست آمد. يافته‌ها: نتايج نشان دادند مدل‌های سينتيكی توانايی ارائه يك رابطه دقيق و مناسب برای شرايط مختلف را نداشته‌اند. از طرفی معادله Ch با ارائه معادلات بسيار دقيق توانست علاوه بر تغييرات مازوت، تغييرات pH و پتانسيل الكتريكی محيط را نيز براساس گذر زمان و رشد ميكروبی به خوبی توضيح دهد. نتيجه‌گيری: رابطه Ch به دليل استفاده از دو متغير در محاسبه متغير سوم و انتخاب صحيح متغيرها توانست در شرايط متفاوت تغييرات مختلفی در تجزيه زيستی مازوت را در قالب روابط رياضی توضيح دهد. همچنين می‌توان انتظار داشت كه در آينده اين رابطه بتواند پديده‌های گوناگون ديگری را نيز بررسی نمايد.

Background and Objectives: Modelling and specifying mathematical equations to predict and estimate a bioprocess is one of the important applications of bioengineering. Objective of this study was to identify proper and exact equations to describe various changes in biodegradation of heavy fuel oil through investigating kinetic models and third parametric equation of Ch. Materials and Methods: To submit an exact and perfect enough statement, two different experimental conditions were used in which isolated indigenous bacteria from environment were employed. Experiments were carried out during ten days and microbial growth, mazut concentration, pH, and electric potential curves were drawn. Fitting data onto kinetic models and Ch equation resulted accuracy and their constants. Results: We found that kinetic models were not capable to present an accurate and appropriate statement under different conditions. On the other hand, Ch equation by extending very accurate equations could satisfyingly illustrate mazut, pH, and electric potential changes based on time and microbial growth. Conclusion: Ch equation by reason of using two variables for computation of third variable and correctly selecting variables could describe various changes in mazut biodegradation under different conditions via mathematical statements. Moreover, it is possible that this equation can be used to study other various phenomena in future.