KFUPM ePrints

Development and analysis of transient models for the biofiltration of single and mixed volatile organic compounds

Zaman, Ansar (2000) Development and analysis of transient models for the biofiltration of single and mixed volatile organic compounds. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF
4Mb

Arabic Abstract

طور في هذه الدراسة نموذج رياضي عام لوصف الأداء الغير مستقر للتصفية الحيوية للمركبات العضوية المتطايرة . ويأخذ هذا النموذج في الاعتبار مدى الخلط . وتأثير الأكسجين . وظواهر الادمزاز باستخدام سرعة تفاعل واقعية . تقدم هذه الدراسة حلولاً رقمية شاملة وأخرى مبنية على فرضية شبه حالة مستقرة في الطبقة الحيوية مما يؤدي إلى ما تجوز تسميته نماذج عامة وأخرى تقريبية . ولقد تم التأكد من صحة هذه النماذج في حالات المركب الفردي والمركبات الثنائية . لقد لوحظ أن هناك تحسناً كبيراً في تنبؤات هذه النماذج مقارنة بما نشر سابقاً من أبحاث ، كما أن النموذج العام يعطي نتائج أفضل من النموذج التقريبي . لقد أجريت دراسا حساسية للنماذج خلال هذه الدراسة وبينت أن الخلط في الطور الغازي مهم ولا ينصح بإهماله ، وأن هناك عوامل لابد من تقديرها بدقة . أما بالنسبة لتأثير الأكسجين والفرضية السابقة بوجوده بكثرة فقد أثبتت الدراسة الحالية عدم صلاحية هذه الفرضية وخاصة عند وجود تركيز عالي للمادة العضوية . ختاماً أجريت في هذه الرسالة دراسة على تأثير الاضطراب في عوامل التشغيل على أداء تفاعلات التصفية الحيوية ، وبينت هذه الدراسة أن المفاعل قادر بكشل عام على الأداء المعقول حتى في وجود اضطرابات كبيرة في تركيز وسرعة جريات الغاز الداخل إلى المفاعل .

English Abstract

In this study, a general transient model is developed for the biofiltration of mixed volatile organic compounds. The model incorporates general mixing phenomena, oxygen limitation effects, adsorption phenomena and actual biodegradation reaction kinetics. Solutions are presented with and without the assumption of pseudo steady-state for the biofilm leading to approximate and general models, respectively. The models are solved and validated for the cases of single VOCs and binary VOC mixtures. Dynamic analysis of the model is performed and compared with experimental data from the literature. Significant improvement in the model prediction is observed in comparison to earlier simplified models. The general model is superior to the approximate model as it does not require any correlations and its predictions seem to be better than the approximate model. However, the general model is mathematically very complex and difficult to solve, contrary to the approximate model. A thorough sensitivity analysis shows that mixing in the gas phase is an important phenomenon which should not be neglected and that some aparameters need to be accurately estimated. Theoritical analysis shows that the assumption of excess oxygen availability is not a good one, specially at high inlet VOC concentration levels. The performance of the biofilter was analyzed when subjected to perturbations of various operational parameters. Transient behaviour during shut-down and restart-up are also well predicted by the model and the transient period does not seem to be very long. Model predictions show that the biofilter is able to withstand extreme practical conditions such as random variations in the inlet concentration and gas flow rate.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:January 2000
Date Type:Completion
Subjects:Chemical Engineering
Divisions:College Of Engineering Sciences > Chemical Engineering Dept
Creators:Zaman, Ansar
Committee Advisor:Zarook, Shareefdeen M.
Committee Members:Shaikh, A. K. and Fatehi, Ashraf I.
ID Code:10459
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 17:05
Last Modified:30 Apr 2011 15:37

Repository Staff Only: item control page