العمليات الفيزيائية والكيميائية في الهندسة البيئية

تُعدّ العمليات الفيزيائية/الكيميائية محوراً أساسياً في العديد من تطبيقات الهندسة البيئية، كما تُستخدم على نطاق واسع في تخصصات هندسية أخرى. صُمّم هذا المقرر لعرض المبادئ الأساسية للعمليات الفيزيائية/الكيميائية الشائعة في الهندسة البيئية (وفي مجالات أخرى)، مع التركيز على المفاهيم الجوهرية التي تساعد على تطبيقها في طيف واسع من البيئات والسيناريوهات العملية، وتعزيز القدرة على الإبداع في الحلول الهندسية. ينقسم المقرر إلى ثلاثة وحدات رئيسية. تتناول الوحدة الأولى ظواهر النقل ونظرية المفاعلات. وتُعد الأدوات والمفاهيم المقدّمة في هذه الوحدة مركزية لفهم ووصف العمليات التي سيتم تناولها في بقية المقرر، إذ تُستخدم لتفسير انتقال الكتلة والمواد داخل الأنظمة المختلفة، وربط ذلك بسلوك المفاعلات وكيفية تمثيلها وتحليلها. تركّز الوحدة الثانية على عمليات الفصل الفيزيائي، أي العمليات التي تهدف إلى فصل الجسيمات عن الموائع (مثل الماء أو الهواء) باستخدام مبادئ فيزيائية مناسبة. وتُعد هذه العمليات من الركائز المهمة في تطبيقات معالجة المياه والتحكم في الملوثات، حيث يعتمد اختيار التقنية على خصائص الجسيمات والوسط وظروف التشغيل. أما الوحدة الثالثة فتتناول العمليات المستخدمة لإحداث تحوّلات غير معتمدة على الكائنات الدقيقة (أي تحوّلات غير ميكروبية)، بما يشمل فهم آليات التحول ومحددات الأداء وكيفية دمج هذه العمليات ضمن أنظمة المعالجة. يهدف المقرر في مجمله إلى تزويد الطالب بأساس متين من المبادئ والنماذج التي تمكّنه من تحليل وتصميم وتقييم عمليات فيزيائية وكيميائية متعددة ضمن سياقات الهندسة البيئية وغيرها.

• فهم ظواهر النقل الأساسية: الحمل (Advection) والانتشار (Diffusion) والتشتت (Dispersion)
• تحليل ديناميكيات عمليات النقل بين الأطوار (Interphase transport)
• فهم حركية التفاعلات الكيميائية (Reaction kinetics) وتطبيقها في النمذجة
• التعرّف إلى نماذج المفاعلات الأساسية واستخدامها في التحليل والتصميم
• فهم دوال توزيع زمن المكوث (Residence time distribution) وتفسيرها
• تطبيق أساليب محاكاة المفاعلات (Reactor simulation methods) لتقييم الأداء