مدلسازي فرايند زيست درماني خاكهاي آلوده بر اساس پديده هاي پراكندگي و جابجايي

Mathematical Modeling of Contaminated Soil Bioremediation Bases on Convection Dispersion Phenomena

يك مدل رياضي براي بررسي فرايند زيست درماني در محل، با هدف پاكسازي خاكهاي آلوده به مواد آلي ارائه و مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته است. با عبور آب حاوي اكسيژن از بستر متخلخل خاك، ميكروارگانيزمهاي هوازي فعال شده و تجزيه بيولوژيكي آلاينده ها انجام مي شود. مدل رياضي سيستم بر اساس پديده هاي انتقال جابه جايي، پراكندگي و واكنش بيولوژيكي شامل سه معادلۀ ديفرانسيل جزئي و يك معادلۀ ديفرانسيل معمولي است. بدين ترتيب دستگاه معادلات ديفرانسيل از طريق تحليل ابعادي، ابتدا بدون بعد شده و سپس با استفاده از روش تفاضل محدود به طور عددي حل شده اند. بدين ترتيب اثرات پارامترهايي نظير كمبود ذخيره اكسيژن، رشد توده سلولي و مقاومت در مقابل حركت آلاينده ها در قالب اعداد بدون بعد مورد بررسي و تجزيه و تحليل قرار مي گيرد. نتايج شبيه سازي عددي، بيانگر آن است كه سرعت تجزيه بيولوژيكي آلاينده ها در قالب اعداد بدون بعد مورد بررسي و تجزيه و تحليل قرار مي گيرد. نتايج شبيه سازي عددي، بيانگر آن است كه سرعت تجزيه بيولوژيكي آلاينده ها در خاك نه تنها با كمبود ذخيره اكسيژن، همچنين به دليل مقاومت در مقابل حركت آلاينده ها در داخل شبكه متخلخل محدود مي شود.

A mathematical model has been analyzed for in-situ bioremediation with the purpose of remediating organic contaminated soil. Oxygen rich water when passed through the porous media of soil activates the aerobic microorganisms, leading to the biodegradation of the organic content. The model equations comprise three convection-dispersion partial differential solution of these equations has been conducted using the finite difference method. The effects of insufficient oxygen supply, growth of biomass and resistance to contaminant migration on the rate of biodegradation have been analyzed by numerically solving the equations. The results from the numerical simulation indicate that the rate of biodegradation of contaminants in soil may be constrained not only by insufficient oxygen supply, but also by resistance to contaminant migration within the pore network.