Тема 6.

Комплексные числа.

Но и на этом поиски новых чисел не закончились, потому что надо было извлекать корень четной степени из отрицательных чисел. Конечно, такое число как не могло быть действительным, так как квадрат любого действительного числа есть число неотрицательное, а тут . Это число обозначили буквой i от слова imaginary - воображаемый. На русский язык его перевели как мнимое. А числа вида , где a и b действительные числа, стали называть комплексными числами. Их множество обозначают буквой C. Множество комплексных чисел замкнуто относительно всех арифметических операций.

Аэробная стабилизация осадков.

В последние годы на ряде отечественных и зарубежных станций аэрации получает применение процесс аэробной стабилизации осадков. Заключается он в длительной (в течение нескольких суток) аэрации осадков воздухом. Процесс аэробной стабилизации проще анаэробного сбраживания в осуществлении, строительстве и эксплуатации, легче поддается автоматизации.

Аэробная стабилизация - процесс окисления органического вещества микроорганизмами (аэробами) в присутствии кислорода воздуха. В отличии от анаэробного сбраживания аэробная стабилизация осадков протекает в одну фазу:

C₅H₇NO₂+ 7O₂ 5CO₂ + 3H₂O + H⁺+ NO₃^- , или

C₅H₇O₂N+ 5O₂ 5CO₂ + 2H₂O + NH₃

Процесс аэробной стабилизации осадков подобен процессу очистки СВ в аэротенках при помощи активного ила, который интенсивно растет, развивается за счет имеющегося питательного субстрата, а затем самоокисляется, после чего образуется один вид осадка.

Продолжительность аэробной стабилизации активного ила связана со временем его аэрации в аэротенках, т.е. возрастом ила. Чем больше последний, тем короче период стабилизации и меньше скорость потребления кислорода и наоборот. Продолжительность стабилизации смеси ила с осадком из первичных отстойников больше и в значительной степени зависит от количества вносимого с осадком субстрата и степени их распада. Процесс продолжается до тех пор, пока имеется питательный субстрат.

Таким образом, эффективность и продолжительность процесса зависят от:

- соотношения осадка и активного ила;

- количества и концентрации органических веществ;

- интенсивности аэрации;

- температуры и требуемого технологического эффекта (максимальное повышение зольности и улучшение водоотдачи и т.п.).

На жизнедеятельность микроорганизмов (аэробов), так же, как и на процесс метанового сбраживания, оказывают влияние содержащиеся в СВ микроэлементы, соли тяжелых металлов и токсические химические соединения.

По мнению специалистов процесс аэробной стабилизации осадков может протекать как в мезофильной (Т=10-42^о), так и термофильной зоне (Т>42^о) зоне. Снизу она ограничена Т=8^оС, когда процесс практически полностью затухает, а сверху - свертыванием белка и гибелью активного ила (Т>60-70^о), поэтому термофильный режим возможен лишь при выращивании специфических микроорганизмов.

Для аэорбной стабилизации могут использоваться любые емкостные сооружения: переоборудованные отстойники, уплотнители, аэротенки и др. Как правило, аэробная стабилизация осуществляется в открытых сооружениях типа аэротенков.

Аэробной стабилизации может подвергаться неуплотненный и уплотненный (не более 5-ти часов) активный ил, сырой осадок первичных отстойников и их смеси. Технологический эффект от стабилизации в аэробных условиях близок к эффекту анаэробного сбраживания. Распад беззольного (органического) вещества зависит от продолжительности аэрации и для неуплотненного ила заканчивается за 7-10 суток, а для смеси осадка с уплотненным активным илом за 10-15 суток (при Т=20^оС). Расход воздуха составляет 1-2 м³ на 1 м³ осадка в час в зависимости от его концентрации.

Помимо состава и свойств, на водоотдачу аэробно сброженного осадка влияют:

- степень уплотнения исходного активного ила;

- продолжительность стабилизации активного ила;

- продолжительность уплотнения стабилизированного осадка;

- соотношение осадка и активного ила в исходной смеси.

К недостаткам аэробной стабилизаци относятся:

- зависимость от климатических условий (при низких температурах процесс практически прекращается, что увеличивает время);

- повышенный расход электроэнергии на аэрацию;

- после аэробной стабилизации необходима дополнительная термическая обработка для уничтожения яиц глистов, лентецов и др. (дегельментизация);

- при стабилизации большого количества осадков требуется увеличивать размеры стабилизаторов.

Следующим способом стабилизации осадков является их обезвоживание, что является весьма затруднительным без применения специальных методов, понижающих удельное сопротивление.

6.1. Обработка осадков химическими реагентами с целью снижения их удельного сопротивления.

Процесс укрупнения и объединения в хлопья тонкодисперсных и коллоидных частиц, происходящий при введении в осадки электролитов (коагуляции), является основным приемом подготовки осадков к механическому обезвоживанию на вакуум-фильтрах и вакуум-прессах.

В качестве химических реагентов для коагуляции применяются хлорное железо, сернокислое окисное железо, хлорированный железный купорос, хлоргидрат алюминия и другие реагенты в сочетании с известью. Применяемые дозы реагентов лежат в пределах 0,5-20% от массы сухого вещества осадка и зависят от свойств осадка и типа реагентов.

Эффективность коагулянтов определяется:

- величиной заряда частиц осадка;

- концентрацией реагента;

- химическими реакциями, происходящими введении реагентов в осадок;

- значением рН среды;

- степенью перемешивания;

- временем контакта с осадком;

- агрегативной устойчивостью образующихся хлопьев;

- степенью их сжимаемости и другими факторами.

Результаты многочисленных работ в области коагуляции СВ и осадков могут быть выражены в следующих общих положениях, присущим коллоидным системам:

- коагулирующей частью электролита является один из его ионов, который несет заряд, противоположный по знаку заряду коллоидной частицы;

- эффективность электролитов тем больше, чем выше валентность коагулирующего иона;

- добавлением электролита после наступления изоэлектрического сосотяния можно перевести знак заряда коллоидных частиц на противоположный, что уменьшает степень коагуляци;

- количество электролита, требуемого для коагуляции, в значительной мере определяется дисперсностью и химическим составом частиц твердой фазы.

Наиболее эффективным из применяемых реагентов является хлорное железо, которое по сравнению с другими реагентами быстрее разрушает белковые соединения. При этом рН осадка уменьшается до 4-5, т.е. до значения, соответствующего изоэлектрической точке белковых веществ.

Коагулянты вводятся в осадок в непосредственной близости фильтровальных установок в смесителях с мешалками, где осуществляется взаимодействие коагулянтов с осадками в течение 1,5-2 минут (большее время контакта ведет к разукрупнению частиц и увеличению удельного сопротивления). Скоагулированный осадок после смесителя подается на фильтровальные установки для обезвоживания.