Three dimensional mathematical modeling of multiphase fluid flow and bioremediation in biopiles
Biyo-topraklardaki çok-fazlı sıvı akışı ve biyolojik iyileştirmenin üç boyutlu matematiksel modellenmesi
- Tez No: 152415
- Danışmanlar: PROF.DR. CEM AVCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2004
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
VI ÖZET BİYO-TOPRAKLARDAKİ ÇOK-FAZLI SIVI AKIŞI VE BİYOLOJİK İYİLEŞTİRMENİN ÜÇ BOYUTLU MATEMATİKSEL MODELLENMESİ Bito-topraklar zemin üstüne serilmiş kirli toprak yığınları ve bu topraklar içine inşa edilmiş havalandırma, sulama, ısıtma ve diğer gerekli sistemlerden oluşmaktadır. Bu sistemler topraktaki kirliliği ayrıştıran mikroorganizmalara uygun koşullar sağlama amacı taşımaktadırlar. Biyo-toprak teknolojisi son yıllarda petrol kirliliklerim bertaraf etmekte artan bir ilgi görmektedir. Bu alanda literatürde birçok deneysel çalışma olmasına rağmen, biyo-topraklann performanslarını arttırıcı etkileri gözlemlemek ve optimizasyonunu yapmak amacıyla herhangi matematiksel bir model bulunmamaktadır. Bu tezde biyo-topraklann üç boyutlu matematiksel bir modeli sunulmuştur. Model biyo-ayrıştırmada tüketilen oksijenin taşıma denklemini ve çiftlenimli, doğrusal olmayan hava ve su denklemlerim kapalı şekilde çözmektedir. Çözüm alanı zemin üstü, heterojen ve gözenekli ortamdır. Sıcaklık, mikroorganizma üremesi, pH, besin ve oksijensiz ayrışma etkileri göz önüne alınmamıştır. Modelin doğrulaması bir analitik çözüm ve bir nümerik modelle yapılmıştır. Ayrıca güncel deneysel bir çalışmayla da modelin sonuçlan karşılaştınlmıştır. Eleman aralıklan ve boyut sayısı seçiminin simulasyon sonuçlanna olan etkisi gösterildikten sonra ardıl simulasyonlarla sulamanın, havalandırmanın ve toprak cinsinin iyileştirmeye olan etkisi incelenmiştir. Simulasyonlar göstermiştir ki hava akışını kolaylaştıncı toprak cinsleri, örneğin kumlu topraklar, daha iyi sonuç vermektedirler. Ancak, uygun toprak cinsi seçiminde dahi, biyo-topraklardaki uygun ve uygun olmayan dizayn parametreleri birbirlerine çok yakın olabilmektedir. Bu sebeple oksijen tüketim hızı ve optimal doygunluk etkileri de göz önüne alınarak dizayna özel bir önem verilmesi gerekliliği ortaya çıkmıştır. Dizayndaki küçük değişiklikler biyo-toprak etkinliğinde on kata varan değişikliklere neden olabilmektedir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT THREE DIMENSIONAL MATHEMATICAL MODELING OF MULTIPHASE FLUID FLOW AND BIOREMEDIATION IN BIOPILES Biopiles are above-ground, engineered systems formed by a stack of soil that is to be remediated with aeration, watering, heating and any other systems needed. These systems are in use to supply suitable conditions to the microorganisms degrading the contamination in the soil. The biopile technology in bioremediation of petroleum contaminations is gaining popularity in the last decades. Although there are many experimental studies about biopiles, there has not been any mathematical model that observes and optimizes the factors that affect their performance. In this thesis, a three dimensional mathematical model of biopile system is presented. The model solves coupled non-linear air and water flow equations implicitly and transport equation of oxygen consumed in biodegradation. The solution domain is ex situ heterogeneous porous medium. Effects of temperature, microorganism population growth, pH, nutrients and anaerobic degradation are not included. The model is verified with an analytical solution and a numerical simulation made by a commercial software. Comparisons of a recent experimental study results with the corresponding model simulations are also demonstrated. Following the consequences of grid spacing and number of dimension selection on the results, with successive simulations, the effects of watering, aeration and soil type on remediation performance is investigated. Simulations showed that the soil types allowing easier air flow, e.g. sandy soils, give better results. However, even with a proper soil type selection, the effective design parameters for biopiles might be very close to ineffective design parameters. Hence special care should be given to designing, considering also the oxygen utilization rate and optimum saturation values. Small design changes can be result in as much as an order of magnitude efficiency change in biopiles.
Benzer Tezler
- Faz bileşenleri ve çok-uçlu eleman kavramı yardımı ile 3-fazlı dağıtım şebekelerinin harmonik analizi
Harmonic analysis of 3-phase distribution networks by utilizing concept of multi-terminal components and phase coordinates
ÖMER GÜL
Doktora
Türkçe
2001
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. ADNAN KAYPMAZ
- Three-dimensional mathematical modelling of circulation and pollutant transport in İzmir Bay
İzmir Körfezi'nde kıyısal akıntıların ve kirletici taşınımının 3-boyutlu matematiksel modellenmesi
LALE HAPOĞLU
- Mathematical modeling of three-dimensional coastal circulation and application to Marmaris Bay
Başlık çevirisi yok
FARHOOD MASHROUTECHİ
- Mathematical modelling of radiative heat transfer in participating media
Işınım ısı transferinin katılımcı ortamda modellenmesi
HAKAN ERTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FARUK ARINÇ