Biyolojik film reaktörlerinin kinetiği üzerine bir araştırma

Abstract

Bu çalışmada biyolojik filtrelerin verimlerinin hesabı ile ilgili olan teoriler incelenmiş, özel olarak düzlemsel yüzeyli biyof ilmlerde besi maddesi tüketimini karakter ize eden kısmî türevli diferansiyel denklemin, boyutsuz değişkenlerle ifade edildikten sonra, bazı sı nır şartlar: altında bilgisayar yardımı ile nümerik çö zümü yapılarak bu modelin küresel yüzeyli biyofilmlere tatbik şekli gösterilmiştir. Düzlemsel yüzeyli biyof ilmlerle ilgili teorilerin taneli filtrelere aktarılabilmesi için literatürde bu tip filtreler, özgül yüzeyleri gözönünde tutularak, aynı de rinlikte düzlemsel yüzeyli filtrelere dönüştürülmek sure tiyle hesaplanmakta ise de, her iki tip malzemenin fizik sel özellikleri ve meydana gelen akımın şekli bakımından aralarında büyük farklar vardır. Bu itibarla bu çalışmada, küresel yüzeyli biyofilmlerde besi maddesi tüketimi ve kon santrasyon darılımı hesaplanarak yukardaki kabulün netice leri ile bir karşılaştırma yapılmak amacı güdülmüştür. Olayın son derece karmaşık karakteri sebebi ile hesap kolaylığı ve karşılaştırma imkânı bakımından kübik dizilişli bir filtre seçilmiş ve nümerik bir metodla çö züme gidilmiştir. - VI - Bu filtrenin matematik modeli düşey küre zincir erinden oluştuğundan, kürelerin temas noktalarında tam bir karışım meydana geldiği kabul edilmiş, sistemin biyo lojik verimi bir küre üzerindeki konsantrasyon değişini yardımı ile hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar, düzlemsel yüzeyli bir filt re gibi hesaplanan kübik dizilişli küresel filtrelerin biyolojik verimi ile kıyaslanmış ve geliştirilen teori nin deney neticeleri ile uygunluğu gösterilmiştir.

In this study, theories concerning biological fil ter productivity have been largely considered, and in par ticular, partial differential equations in their dimensi- onless forms of finite difference equations characterizing the nutrient removal mechanisms of plane surface biofilms have been numerically solved with some boundary conditions, on digital computers. Subsequently, the way to apply the aforementioned equations to spherical surface biofilms has been effectively shown. In order to apply theories of plane surface bio films to the granular medium filters, these kind filters can be converted to the plane surface filters provided that specific surface areas are taking into account at the same depths. However, there exist major differences as re gards to the physical properties and generated flow pattern of these two materials. Hence, the overall objective of this research work are first to evaluate the removal and concentration distribution of substrate on spherical sur face biofilms and then to compare them with above mentio ned findings. Because of the complexity of events have occured, to compare these two theories in an easy way, a filter of - vur- cubically arranged plastic medium has been selected, and subsequently the problem has been solved numerically. The mathematical model of this filter is of a ver tical string plastic medium and at their contact points, it has been accepted that completely-mixed flow has occu- red. The biological productivity has been computed by con centration gradients of a single spherical surface. Finally, the results obtained are compared with biological yields of sphericalpacked and cubically arran ged medium filters. A good agreement has been observed with experimental findings.