مدلسازی فرآیند هیبریدی هوادهی-تراوش تبخیری جهت جداسازی ترکیبات آلی فرار از آبها و پسابهای صنعتی

امروزه فرایندهای مختلف مورد استفاده دارای محدودیت هایی هستند. فرایند جذب سطحی کربن فقط در غلظت های کم ترکیبات آلی فرار اقتصادی بوده و لزوم احیای کربن ، فرایند را برای غلظت های بالای آلودگی غیر مناسب می سازد. غیر فعال شدن میکروارگانیسم به علت تماس با آلودگی های ترکیبات آلی فرار در طول فراورش بیولوژیکی و کم بودن دانش ما از مکانیسم آن ، این فرایند را از نظر عملیاتی پیچیده می سازد. فرایند هوادهی در برج های آکنده یک فرایند شناخته شده ولی با کاربردهای محدود می باشد. استفاده از این فرایند محدود به حذف ترکیبات غیر قطبی و نسبتا فرار (با ضریب هنری بالا) می باشد و برای ترکیبات با حلالیت بالا ( با ضریب هنری کم ) برج هایی با ارتفاع زیاد لازم است. جداسازی غشایی بر پایه تراوش تبخیری با توجه به سطح غشای مورد نیاز بالای برای مقیاس های بزرگ ، هنوز یک فرایند چالش انگیز می باشد. به نظر می رسد که یک فرایند هیبریدی شامل یک برج هوادهی آکنده و در ادامه یک واحد تراوش تبخیری می تواند نقص هر فرایند به صورت جداگانه را از بین ببرد. در این تحقیق مزایای استفاده از یک فرایند هیبریدی هوادهی-تراوش تبخیری ، به صورت تئوری بوسیله یک مدل رِیاضی بررسی شده است. پروفایل غلظت در برج هوادهی با استفاده از معادلات دیفرانسیل ساده بر پایه موازنه جرم اجزا در شرایط دما ثابت مدل شده، در حالیکه مدل مقاومت های سری با در نظر گرفتن مقاومت در فاز غشا و لایه مرزی مایع برای توصیف انتقال جرم در فرایند تراوش تبخیری استفاده شده است. با استفاده از تعادل مایع-بخار مناسب و ضرایب انتقال جرم ، معادلات مدل هوادهی حل شدند تا بازده برج تحت شرایط عملیاتی مختلف مانند فشار ، دما و نسبت های حجمی هوا به آب تخمین زده شود. نتایج مدل مطابق با داده های تجربی بود و آنالیز حساسیت مدل، نشان داد که حتی در شرایط عملیاتی بهینه یک برج خیلی بلند ، برای رسیدن به بازده حذف بالا برای ترکیباتی با ثابت هنری کم مورد نیاز می باشد. از طرف دیگر ، بررسی های مدل تراوش تبخیری نشان داد که فقط در غلظت های ورودی بالا و شدت جریان های بالای آب استفاده از یک واحد تراوش تبخیری تنها برای حذف می تواند قانع کننده باشد. در هر حال ، در غلظت های کم با توجه به سطح غشای مورد نیاز بالا اقتصادی نمی باشد. نتایج بدست آمده از امتحان مدل هیبریدی هوادهی-تراوش تبخیری نشان داد که حذف آلودگی های ترکیبات آلی فرار ، با استفاده از یک برج آکنده در یک اندازه اقتصادی و باقیمانده ترکیبات در واحد تراوش تبخیری با سطح خیلی کوچکتر غشا، امکان پذیر می باشد. با توجه به هزینه های یک واحد غشایی در مقایسه با برج های هوادهی آکنده ، استفاده از یک فرایند هیبرید برای این شرایط توصیه می شود.