Finite-dimensional approximation for steady state nonlinear analysis of biochemical systems with axial dispersion

• Autorzy: Tabiś B.

Warianty tytułu

PL

Aproksymacja skończeniewymiarowa w analizie nieliniowej stanów stacjonarnych obiektów biochemicznych z dyspersją wzdłużną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A problem concerning finite-dimensional approximation for some group of continuous bioreactors with axial dispersion was discussed. An oxidation ditch with partial recirculation of biomass was assumed as a case study. The presented methods were used to obtain steady states and steady-state branches as well as to analyse their linear stability. Three finite-dimensional approximation methods were tested and compared, i.e.: equivalent tanks-in-series approximation, finite difference algorithm and orthogonal collocation. As a numerical example, the aerobic biodegradation of a carbonaceous substrate was analysed with a dual-substrate growth kinetics, namely the Haldane kinetics for the carbonaceous substrate and Monod kinetics for oxygen.

PL

Przedstawiono zagadnienie aproksymacji skończenie wymiarowej pewnej grupy obiektów biochemicznych z dyspersją wzdłużną. Jako przykład wybrano kanał napowietrzający z recyrkulacją biomasy. Omówione metody aproksymacyjne zastosowano do wyznaczania stanów ustalonych oraz gałęzi stanów stacjonarnych, a także do analizy stabilności lokalnej tych stanów. Przetestowano i porównano metodę kaskady zastępczej, metodę różnic skończonych i metodę kolokacji ortogonalnej. Analizowano aerobową biodegradację związku organicznego wykazującego inhibitujący wpływ na wzrost biomasy. Do opisu szybkości wzrostu biomasy oraz zużywania reagenta węglowego i tlenu użyto kinetyki dwusubstratowej Haldane-Monoda.

Słowa kluczowe

EN

approximation; biomass; finite difference algorithm; orthogonal collection

PL

aproksymacja; biomasa; metoda kaskady; metoda kolokacji; metoda różnic skończonych

• Wydawca: Komitet Inżynierii Chemicznej i Procesowej Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Chemical and Process Engineering
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 30, z. 1
• Strony: 25--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz.,

Twórcy

autor

Tabiś B.

• Cracow University of Technology, Institute of Chemical and Process Engineering, ul. Warszawska 24, 31-155 Cracow, Poland

Bibliografia

• [1] ECKENFELDER W.W., Industrial Water Pollution Control, McGraw-Hill, New York, 1987.
• [2] KLIMUK E., ŁEBKOWSKA M., Biotechnologia w ochronie środowiska, PWN, Warszawa, 2005.
• [3] PETERSEN G., NOUR EL-DIN H., BUNDGARD E., Wat. Sci. Tech., 1993, 27, 105.
• [4] CHUDOBA J., OTTORA V., MADERA V., Wat. Res., 1973, 7, 1163.
• [5] BRAHA A., HAFNER F., Wat. Res., 1985, 19, 1217.
• [6] BODE H., SEYFRIED C.F., Wat. Sci. Tech., 1985, 17, 197.
• [7] LEE T.T, NEWELL R.B., WANG F.Y., Wat. Res., 1999, 33, 73.
• [8] LEE T.T, WANG F.Y., NEWELL R.B., Comp. Chem. Eng., 1999, 23, 1247.
• [9] OLSSON G., ANDREWS J.F., Wat. Res., 1978, 12, 986.
• [10] FINLAYSON B.A., The Method of Weighted Residuals and Variational Principles, Academic Press, New York, 1972.
• [11] TABIŚ B., Zasady inżynierii reaktorów chemicznych, WNT, Warszawa, 2000.
• [12] SEKER S., BEYENAL H., SALIH B., TANYOLAC A., Appl. Microbiol. Biotechnol., 1997, 47, 610.
• [13] TABIŚ B., Analiza teoretyczna i numeryczna obiektów reagujących chemicznie z dyspersją wzdłużną, Prace własne Instytutu Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Krakowskiej, Kraków, 1998.
• [14] RHEINHOLDT W.C., BURKARDT J.V., ACM Trans. Math. Soft., 1983, 9, 215–235.