از گذشته های دور در اثر عبور آب آلوده از یک بستر شنی مقدار زیادی از آلودگی آب کاسته می شد. بعدها از این اصل استفاده شد و بیوفیلترها یا فیلترهای بیولوژیکی در صنعت فاضلاب مورد استفاده قرار گرفتند. بنابراین می توان گفت این فرایند تصفیه پساب، اولین سیستم تصفیه می باشد. فیلترهای بیولوژیک شباهت زیادی به ستون های پکینگ دارد که در بسیاری از پروسس های صنایع پتروشیمی استفاده می شود. فاضلابی که روی محیط (بستر) فیلتر پخش می شود به آهستگی به طرف پایین سرازیر می شود. میکروارگانیسم های موجود در بستر با تغذیه از مواد آلی فاضلاب رشد نموده و تکثیر می یابند. این میکروارگانیسم ها باعث به وجود آمدن یک قشر بیولوژیک روی بستر می شوند که عمده انتقال و حذف مواد آلی به وسیله آن صورت می گیرد.
فصل اول: اساس بیوفیلتراسیون و بررسی کاربرد آن
1-1- تاریخچه بیوفیلتراسیون

نقش طبیعت با دخالت میکروارگانیسم های موجود در آن در پاکسازی اکوسیستم و محیط زیست نقشی اساسی دارد و از نمونه های آن می توان به خود پالایی رودخانه و تصفیه هوا توسط گیاهان و میکروب ها اشاره نمود. آغاز بکارگیری بیوفیلتر در سال 1973 توسط دانشمندی به نام اسمیت جهت تصفیه هوا بود. بستر این فیلتر را خاک تشکیل می داد و اهمیت آن در جداسازی گازهایی نظیر h3S و CO و C2h3 و… بود. در سال 1957، اولین فیلتر خاکی توسط محققی به نام پومروی (Pomeroy) در آمریکا استفاده شد و پس از آن در سال 1959 نوعی از این بیوفیلتر در یک واحد تصفیه فاضلاب در نورمبرگ آلمان به کار گرفته شد. هم اکنون فیلترهای بیولوژیک بستری در سراسر جهان جهت پاکسازی اکوسیستم ها به کار می روند. عمده استفاده از این نوع تصفیه جهت حذف بیولوژیک نیتروژن و فسفر از فاضلاب ها و حذف بود از فاضلاب و هوا می باشد.

خرید فایل متن کامل این پایان نامه :

2-1- تئوری بیوفیلتراسیون
میکروارگانیسم ها اساسا باکتری ها و اکتیومس ها که به بستر بیوفیلترها اتصال دارند وظیفه تجزیه اجزای معدنی و آلی با قابلیت تجزیه بیولوژیک را دارند و عمدتا نتیجه فعالیت این میکروارگانیسم ها در خروجی از بیوفیلتر به صورت دی اکسید کربن، نمک های معدنی و آب مشاهده می شود. حذف مواد در داخل بیوفیلترها ممکن است به صورت یک خط سیر عبوری که سبب بهینه سازی یا تخریب ترکیبات آلی ناخواسته می شود مشاهده شود. این خط سیر غالبا شامل چندین مرحله می باشد.
برخلاف سایر سیستم های تصفیه بیولوژیک مواد زائد، اکوسیستم های بیوفیلتری به حد زیادی نسبت به مازاد یا فقدان مواد غذایی حساس هستند. همچنین تجمع محصولات سمی ناشی در متابولیسم میکروبی نیز به طور قابل توجهی شرایط اکوسیستم را تغییر می دهد و نیز برخی مواد غذایی معدنی در طول زمان در نتیجه تبخیر از میان می روند که این موارد در انتها به تغییرات نامطلوب در شرایط بیوفیلتر منجر می شود. از نقطه نظر سینتیکی دو فرایند در بیوفیلتراسیون روی می دهد:
1- فرایندهای ماکروسینتیک
2- فرایندهای میکروسنتیک
بیوفیلم حاصل از احاطه فاز جامد موجود در بستر توسط لایه فعال بیولوژیکی عمل نقل و انتقال مواد و تجزیه بیولوژیک را بر عهده دارد. ماکروسینتیک این تجزیه بیولوژیک در داخل بیوفیلم طبق رابطه میکائیلیس منتن توجیه می گردد. در نقل و انتقال و حذف آلاینده در لایه بیوفیلم، دو نوع محدودیت نقش دارند.
– محدودیت به جهت سرعت واکنش سینتیکی
– محدودیت در اثر نفوذ آلاینده
این محدودیت ها به فعالیت بیولوژیک داخل فیلم وابسته است.

گاز سنتز (h3 و CO) کاربرد وسیعی در صنایع شیمیایی و پتروشیمی دارد. از گاز سنتز برای تولید محصولاتی نظیر آمونیاک، متانول و… استفاده می شود و در صنایع غذایی برای تولید هیدروژن به کار می رود. همچنین به دلیل داشتن خاصیت احیاکنندگی در صنایع فولادسازی و ذوب فلزات کاربرد دارد. در حال حاضر تنها مسیر ساده برای تبدیل گاز طبیعی فراوان و ارزان قیمت به محصولات باارزش افزوده بالا، از طریق تبدیل آن به گاز سنتز می باشد. بنابراین بهینه سازی فرایند تولید آن از اهمیت خاصی برخوردار است. در فصل اول این پروژه ابتدا به اهمیت گاز سنتز و کاربردهای آن اشاره شده است و سپس روش ها و فرایندهای صنعتی تولید آن بررسی گردیده است. یکی از روش های تولید گاز سنتز اکسیداسیون جزئی گاز طبیعی است که در معرض کاتالیست Ni/a-Al2O3 صورت می گیرد. در فصل دوم سنتیک و مکانیسم واکنش اکسیداسیون جزئی گاز طبیعی بررسی شده و به مطالعاتی که در ارتباط با مدلسازی و نقش پارامترهای موثر بر عملکرد راکتور صورت گرفته، اشاره گردیده است. در فصل 3 معادلات ریاضی حاکم بر راکتور کاتالیستی را با بهره گرفتن از قوانین بقای جرم و انرژی به دست آورده و راکتور به صورت پایا مدلسازی شده است. در فصل 4

خرید فایل متن کامل این پایان نامه :

 تأثیر پارامترهای مختلف بر عملکرد راکتور گاز سنتز بررسی گردیده و شرایط بهینه عملیاتی به دست آمده است. در فصل 5 نتایج و نمودارهای لازم برای تغییرات هریک از اجزاء واکنش رسم شده و در انتها نتایج پروژه و پیشنهادات لازم ارائه شده است.

فصل اول
گاز سنتز، اهمیت، کاربردها و روش های تولید آن
1-1- اهمیت گاز سنتز
در جدول (1-1) میزان تولید گاز طبیعی و همچنین میزان گاز طبیعی سوخته شده در سال 1973 و 1981 و 1992 نشان داده شده استو همانطور که مشاهده می شود تولید گاز طبیعی در سال 1992 نسبت به سال 1973 حدود 60% افزایش داشته است و همچنین درصد گازهای سوخته شده از 13% به 4% کاهش یافته است. یکی از دلایل این کاهش تزریق مجدد گاز طبیعی به چاه می باشد. اما به دلیل هزینه فشرده سازی گزان قیمت است.
گاز طبیعی قبل از استفاده تجاری، برای خارج ساختن بخارآب، هیدروکربن های مایع، مواد نمکی، ترکیبات گوگرددار و مواد بی اثر، تحت فرایند تصفیه قرار می گیرد. هیدروکربن های قابل میعان، عموما توسط سرد کردن گاز و شستشو با یک مایع هیدروکربوری، جدا می شوند. این هیدروکربن های عموما پروپان، بوتان و پنتان می باشد. تصفیه گاز می تواند در روی دهانه چاه یا یک ایستگاه مرکزی صورت گیرد. گاز طبیعی فرآوری شده، شامل حجم زیادی متان (بین 75 تا 95 درصد) و مقادیری از اتان، پروپان، بوتان و حتی دی اکسید کربن و نیتروژن بوده و عمدتا بدون گوگرد است. جدول (1-2) ترکیب درصد دو نوع جریان گاز طبیعی غنی و سبک را نشان می دهد. گاز طبیعی نوع سبک دارای 95% یا بیشتر گاز متان است. اما نوع غنی حدود 15% یا بیشتر اجزاء آن اتان و محصولات سنگین تر است. در مورد دوم جداسازی اجزاء سنگین تر دارای صرفه اقتصادی است زیرا LNG و LPG دارای ارزش بالایی است.

:
اختلاط دو مایع امتزاج ناپذیر، به گونه ای است که یک مایع در مایع دیگر پراکنده شده و ایجاد قطره می نماید. توزیع اندازه قطرات (که ناشی از دو پدیده مخالف هم یعنی شکسته شدن و درهم ادغام شدن قطرات می باشد) نقش مهمی در کارایی بسیاری از فرایندهای صنعتی از قبیل تولید مواد شیمیایی، معدنی، نفت، مواد داروئی، غذایی و غیره دارد. برای سیستم های پراکنده مایع – مایع که در آنها انتقال جرم یا واکنش شیمیایی صورت می گیرد، نسبت مساحت سطح به حجم قطرات بایستی در حداکثر ممکن باشد و این یعنی کوچکتر شدن هرچه بیشتر قطرات. اما این امر مسائلی نیز به دنبال دارد مانند افزایش زمان جدائی دو فاز. بنابراین همواره به دنبال یک توزیع اندازه قطره بهینه هستیم و این توزیع بستگی به نرخ کوالسنس و شکسته شدن قطرات و اینکه کدام تعیین کننده باشد دارد.
فصل اول: کلیات
1-1) هدف
همانطور که گفته شد سیستم های پراکنده نقش مهمی در فرایندهای عملیات مهندسی شیمی و واکنش های شیمیایی دارند. در آن واکنش های شیمیایی که سطح مشترک عامل تعیین کننده سرعت است و عملیات های انتقال جرم و حرارت، هرچه قطرات ریزتری داشته باشیم، نرخ انجام فرایند افزایش می یابد. اما این امر مشکلاتی را نیز به همراه دارد و زمان جداسازی فازها ممکن است روزها به طور بانجامد که هرگز مطلوب نمی باشد. همچنین ریزتر کردن قطرات هزینه های عملیاتی را بالا می برد. بنابراین در طراحی های سیستم های پراکنده همواره یک توزیع اندازه قطره بهینه مورد نظر است. این توزیع ممکن است باریک و یا گسترده باشد که مسلما توزیعی مناسب است که دارای کمترین انحراف استاندارد باشد. این توزیع علاوه بر مشخصات فازها (ویسکوزیته، دانسیته، کشش بین سطحی) به ساختار هندسی و دور همزن نیز بستگی دارد که همگی آنها را می توان در نرخ های شکسته شدن و کوالسنس قطرات خلاصه کرد.
در طراحی بهینه سیستم های پراکنده در تانک های اختلاط شونده از نوع همزنی بایستی استفاده کرد که با مصرف کمترین میزان انرژی، پراکندگی مورد نظر را در سریع ترین زمان ممکن به وجود آورد. همزن توربینی شش تیغه ای (معروف به توربین راشتون) با توجه به مشخصات پراکنده سازی خوبی که دارد برای این منظور در محدوده های ویسکوزیته کم و در مطالعات سیستم پراکنده مایع – مایع عموما به کار می رود. اگر مکانیسم تعیین کننده اندازه قطرات مجهول باشد، امکان طراحی مناسب عملیات سخت می گردد و ممکن است مسائل مختلفی به وجود آید، مثلا اصلا به اندازه مطلوب قطره دست نمی یابیم یا اینکه بعد از مدت طولانی این امر حاصل شود و یا حتی اندازه قطر متوسط مطلوب به دست آمده باشد ولی توزیع خیلی گسترده باشد.

انتقال جرم و واکنش های شیمیایی بر نرخ های شکسته شدن و کوالسنس و در نتیجه توزیع اندازه قطرات تاثیر دارد. این امر می تواند به دلیل تغییر مشخصات فیزیکی

خرید فایل متن کامل این پایان نامه :

 فازها باشد و یا اینکه جزء سوم دیگر بر رفتار کوالسنس تاثیرات مختلفی داشته باشد. در مطالعات سیستم های پراکنده سعی می کنند تا آنجا که امکان دارد فازها خالص و عاری از هرگونه ناخالصی باشد تا اثرات پارامترهای سیستماتیک و مکانیک سیالاتی بهتر مشخص گردد.

اگر سیستم ذاتا کوالسنس کننده باشد، یا اینکه درصد حجمی فاز پراکنده بالا باشد و یا انرژی توربلانسی فاز پیوسته برای شکستن قطرات کافی نباشد، دورهای پایین همزن به قطرات بزرگی خواهد شد. اگر شرایط به گونه ای باشد که نرخ های شکسته شدن و کوالسنس قابل مقایسه باهم باشند، احتمالا خیلی دیر به توزیع مورد نظر دست خواهیم یافت و اگر طراحی تانک و همزن و شرایط عملیاتی به خوبی صورت نگرفته باشد، توزیع خیلی گسترده ای ممکن است حاصل آید.
در این پروژه هدف دانستن مکانیسم تعیین کننده اندازه قطرات و توزیع اندازه قطرات که نقش تعیین کننده در طراحی بهینه تانک های اختلاط شونده دارد، می باشد.
2-1) پیشینه تحقیق
بسیاری از نتایج آزمایشگاهی با تشکیل قطره در یک نازل و سپس رها شدن آن بر روی فصل مشترک مایع – مایع به دست آمد، به طوری که زمان پیوند قطره را بتوان اندازه گیری کرد.
اولین مطالعه دانشگاهی توسط رانولدز (1881) با شاهد پیوند قطرات باران در یک استخر انجام شد و این مسئله توسط ورسینگتون (1895) و اسملوچوسکی (1971) با عکس برداری که آنها را قادر ساخت تا پدیده های پیچیده ای را مشاهده کنند، پیگیری شد و آنها را به سوی مکانیسم تشکیل قطره کوچک هدایت کرد. یک تعریف اجمالی از زمان پیوند یک قطره در فصل مشترک را از زمان تولید یک قطره در نازل تا رسیدن به نقطه ای که محتویات قطره به داخل فاز همگون منتقل شود در نظر می گیرند. یک لایه نازک از سیال فاز پیوسته بین قطره و فصل مشترک حائل می شود، این لایه باید قبل از اینکه عمل گسیخته شدن و سپس انتقال به داخل فاز همگون اتفاق بیافتد، تخلیه شود و تخلیه این لایه نازک فرایند پیوند قطره را کنترل می کند.

:
روش های مرسوم تولید گاز سنتز مانند اکسیداسیون جزیی متان و رفرمینگ با بخار، به ترتیب با نیاز به انرژی حرارتی بالا و کاتالیزور، روش های پرهزینه ای به شمار می روند. از این رو چالشی بزرگ در پیش روی به کارگیری گاز سنتز وجود دارد. به این ترتیب تعیین یک روش کم هزینه تر و یا پربازده تر مطلوب تواند بود.
به همین دلیل پژوهش های فراوانی برای یافتن یک روش جایگزین انجام گرفته است. فن آوری هایی مانند: راکتورهای غشایی، ریفورمر مبدل حرارتی و راکتورهای پلاسما از جمله دست آوردهای این تحقیقات می باشند.
راکتورهای پلاسما در طی این مدتی که از کاربردشان به صورت جدی در زمینه تحقیقاتی (و البته نیمه صنعتی و صنعتی) می گذرد نشان داده اند، که با ایجاد زمینه ای مناسب جهت کاهش انرژی و در نتیجه هزینه های مربوط، گامی روبه جلو در صرفه جویی مصرف انرژی می باشند.
طبیعی است اگر این نتایج برای تولید ماده ارزشمندی چون گاز سنتز موثر بیفتد شاهد تحولی شگرف در صنایع پتروشیمی خواهیم بود.
در این پژوهش کوشش شده است گاز سنتز در یک راکتور کرونای پالسی با فرکانس بالا از خوراک متان و اکسیژن در شرایطی از میزان تبدیل و انرژی مصرفی قابل قبول به همراه نسبتی از محصولات که برای به کارگیری در صنایع پتروشیمی مناسب باشند، تولید شود.

از این رو با توضیح شرایط عملیاتی و نوع طراحی آزمایش که تلاش شده است با دقت بالایی انتخاب شود نتایج به دست آمده ارائه می شوند.

خرید فایل متن کامل این پایان نامه :

در ادامه به کمک تحلیل های آماری و رسم نمودار ضمن تعیین تاثیر پارامترهای مورد بررسی تاثیر و میزان تاثیر هریک مورد بحث قرار می گیرند و نقاط بهینه تعیین می گردند.
لازم به ذکر است جهت آشنایی با روال تحقیقات و نتایج موجود در این زمینه و آشنایی با مفاهیم پایه پلاسما و گاز سنتز، در فصول یک و دو توضیحاتی آورده شده است. ولی توضیحات تفصیلی به خاطر دوری از اطاله کلام در اینجا آورده نشده است. در این مورد علاقمندان می توانند به سمینار اینجانب با نام “بررسی واکنش های شیمیایی در راکتورهای پلاسمای همراه پالس” تحت نظارت دکتر محمدرضا امیدخواه مراجعه نمایند.

با توجه به اینکه برکه های تثبیت مزایای عمده ای از قبیل راندمان بالا در تصفیه فاضلاب، شوک پذیری، راحتی طراحی و بهره برداری، اقتصادی و غیره دارند ولی از آنجایی که نیاز به زمین نسبتا زیادی دارند که علاوه بر افزایش هزینه خرید زمین و احداث برکه ها، مقداری آب هم از طریق نفوذ و تبخیر از دست می رود و باعث محدودیت کاربرد آن ها می گردد. و از دیگر بزرگترین برکه های تثبیت وجود جلبک در خروجی پساب برکه می باشد. بنابراین هر طرح و تحقیقی که بتواند این معایب را کاهش دهد می تواند کاربرد این فرایند تصفیه فاضلاب را کاهش دهد.
فصل اول: کلیات
1-1- تعریف موضوع
در این تحقیق تاثیر مواد منعقد کننده معدنی را بر جداسازی توده جلبکی حاصل از پساب برکه های تثبیت را با بهره گیری از آزمایش جارتست مورد بررسی قرار داده ایم.
2-1- فرضیات و اهداف
الف – چنانچه توده بیولوژیکی موجود در پساب خروجی از برکه های تثبیت فاضلاب (که عامل اصلی بالا بودن مواد معلق، اکسیژن خواهی شیمیایی، اکسیژن خواهی بیوشیمیایی مشتقات نیتروژن و فسفر در پساب می باشند)، در معرض مواد منعقد کننده معدنی قرار گیرد، حالت کلوئیدی خود را از دست داده و با تشکیل لخته های نسبتا درشت با عملیات فیزیکی نظیر ته نشینی و فیلتراسیون از فاضلاب جدا می شود.

ب – نوع و غلظت بهینه مواد منعقد کننده (به منظور ارتقاء کیفیت پساب خروجی برکه های تثبیت تصفیه خانه های فاضلاب) قابل تعیین است.

خرید فایل متن کامل این پایان نامه :

براساس فرضیات در نظر گرفته شده در این تحقیق اهداف ذیل مدنظر می باشد:
الف – بررسی نحوه تاثیرگذاری مواد منعقد کننده معدنی بر ناپایدار سازی سیستم کلوئیدی موجود در پساب خروجی برکه های تثبیت.
ب – انتخاب نوع و غلظت بهینه مواد منعقد کننده معدنی برای ارتقاء کیفیت پساب خروجی از برکه های تثبیت مذکور
ج – تعیین پارامترهای کیفی (نظیر کدورت، PH، TSS، VSS، COD , TKN) در پساب زلال شده با مواد منعقد کننده و مقایسه آن با پساب معمولی خروجی از برکه های تثبیت مورد مطالعه.