fa مدل‌سازی عملکرد بیوفیلتر در حذف سولفید هیدروژن از جریان هوا آموزش بهداشت و ارتقاء سلامت education health and promotion پژوهشي Research چکیده مقدمه: بیوفیلتراسیون یکی از روش‌های مؤثر در حذف آلاینده‌های گازی نظیر سولفید هیدروژن از یک جریان هوا می‌باشد. وجود یک مدل ریاضی جهت پیش‌بینی بازده جداسازی می‌تواند در طراحی و بهینه‌سازی این دستگاه و همچنین مطالعه فرایند بیوفیلتراسیون مفید واقع گردد. هدف از انجام این تحقیق، مدل‌سازی ریاضی عملکرد بیوفیلتر در فرایند حذف بیولوژیکی سولفید هیدروژن از جریان هوا می‌باشد. همچنین تأثیر پارامترهای مهمی نظیر ضریب نفوذپذیری در بیوفیلم و ضخامت بیوفیلم بر پیش‌بینی نتایج مورد بررسی قرار می‌گیرد. روش‌ها: برای رسیدن به اهداف فوق، معادلات حاکم که در نتیجه به کارگیری قوانین بقای جرم بر روی یک المان در فضای گاز و بیوفیلم می‌باشند، حل گردید. با حل این معادلات توزیع غلظت سولفید هیدروژن در تمامی نقاط گاز و بیوفیلم مشخص شد و با کمک این توزیع، بازده جداسازی محاسبه گردید. یافته‌ها: این مدل قادر به پیش‌بینی تغییرات ضخامت بیوفیلم با زمان، که در اثر رشد باکتری‌ها و همچنین کنده شدن بیومس از سطح بیوفیلم رخ می‌دهد، می‌باشد. نتایج به دست آمده از مدل ریاضی توسعه‌یافته با داده‌های تجربی توافق خوبی را نشان می‌دهند. نتیجه‌گیری: نتایج حاصل از مدل ریاضی نشان می‌دهند که بازده حذف سولفید هیدروژن با افزایش ضریب نفوذ، افزایش سطح ویژه پرکن‌ها و کاهش سرعت گاز ورودی زیاد می‌گردد. همچنین بازده حذف سولفید هیدروژن با افزایش ضخامت بیوفیلم، برای مقادیر ضخامت پایین بیوفیلم (20-5 میکرومتر)، بیشتر می‌گردد. این امر نمایانگر این نکته می‌باشد که در ضخامت‌های کم بیوفیلم، سرعت واکنش کنترل‌کننده می‌باشد و مقاومت بیوفیلم تأثیر چندانی بر نرخ جداسازی ندارد. افزایش بیشتر در ضخامت بیوفیلم (100-20 میکرومتر) باعث کاهش بازده حذف سولفید هیدروزن می‌شود. به نظر می‌رسد دلیل این امر افزایش اثر تأثیر نفوذ بر نرخ انتقال جرم می‌باشد. واژه‌های کلیدی: بیوفیلتراسیون، مدل‌سازی ریاضی، ضخامت بیوفیلم، آلاینده، سولفید هیدروژن Abstract Background: Biofiltration is one of the most effective methods for pollutant removal from a gas stream. An accurate mathematical model to predict removal efficiency can be applied in design and optimization of such equipment and also in investigating biofiltration process. The objective of this study was to develop a mathematical model for predicting biofiltration process performance in hydrogen sulfide removal from a gas stream and also examining the influence of several main parameters such as biofilm diffusivity and biofilm thickness on the predicted results. Methods: In order to achieve the goals, the governing equations expressing mass conservation for a differential control volume in both gas and biofilm phases were solved. Hydrogen sulfide concentration distributions in gas and biofilm phases were determined by solving these equations. Findings: The presented model is capable of predicting the variation of biofilm thickness through time due to bacteria growth and biofilm surface abrasion. The results from the expanded mathematical model were well in agreement with empirical data. Conclusion: The results revealed that hydrogen sulfide removal efficiency increases by increments in packing specific surface area and biofilm diffusivity along with decreasing entering gas velocity. In addition, the results of the model showed that increasing biofilm thickness tends to raise the removal efficiency for biofilm thickness of less than 5 micrometer. This fact reveals that the reaction rate is the rate-controlling step for lower biofilm thickness and the biofilm-diffusion resistance does not affect mass transfer rate significantly. However, further increasing biofilm thickness (to more than 20 micrometers) causes hydrogen sulfide removal efficiency to decrease. It can be attributed to magnifying the influence of biofilm diffusion on mass transfer rate.   0 0 http://hsr.mui.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-39-136&slc_lang=fa&sid=1 Fatemeh Mehrara فاطمه مهرآرا 100319475328460015235 100319475328460015235 Yes MSc Student, Department of Chemical Engineering, School of Technology, The University of Isfahan, Isfahan, Iran دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی شیمی، گروه مهندسی شیمی، دانشکده فناوری‌‌های نوین، دانشگاه اصفهان، اصفهان Mohammad Reza Talaie محمدرضا طلایی 100319475328460015236 100319475328460015236 No Associate Professor, Department of Chemical Engineering, School of Technology, The University of Isfahan, Isfahan, Iran دانشیار، گروه مهندسی شیمی، دانشکده فناوری‌‌های نوین، دانشگاه اصفهان، اصفهان Mohammad Ali Asadolahi محمدعلی اسداللهی 100319475328460015237 100319475328460015237 No Assistant Professor, Department of Biotechnology, School of Technology, The University of Isfahan, Isfahan, Iran استادیار، گروه بیوتکنولوژی، دانشکده فناوری‌های نوین، دانشگاه اصفهان، اصفهان