CC BY
18
сходят со стола первыми, а плоские частицы сланца выносятся на деке стола дальше.
На основании анализа экспериментального материала были сделаны следующие выводы:
1. С окварцованным баритом, предварительно подготовленном, производительность стола будет выше, чем на необработанной сырой руде.
2. Наилучшим способом предварительной подготовки руды для столов является грохочение.
3. При крупной руде наиболее эффективно концентрация протекает при комбинированном способе предварительной подготовки — сухая классификация и гидравлическая классификация.
Литература
1. Хетугуров В.Н., Гегелашвили М.В., Каменецкий Е.С. и др. Производство минеральных порошков с применением центробежной мельницы вертикального типа., Горный журнал, М., ФГУП,"Руда и металлы", 2002.
2. Хетагуров В.Н., Каменецкий Е.С., и др. Экспериментальное исследование характера движения измельчаемого материала в корпусе центробежной мельницывертикального типа, М., ГИАБ, .№3, 2004.
3. Кочин Н.Е., Векторное исчисление и начало тензорного исчисления,.И.Наука,М.,1965.
4. www.mining-enc.ru/k/koncentracionnyj^ЮУ
5. www.mineral.ru > Аналитика > Мир - проблемы и тенденции-измельчительного оборудования.
ВЛИЯНИЕ КОЛИЧЕСТВА КИСЛОРОДА НА ДИНАМИКУ САУ ПРОЦЕССОМ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Найденова Татьяна Владимировна
Асистент кафедры автоматики и телекомуникаций, Донецкий национальный технический Университет, г. Донецк
Федюн Роман Валерьевич Попов Владислав Александрович
Канд. техн. наук, доцент кафедры автоматики и телекоммуникаций, Донецкий национальный технический
Университет, г. Донецк
АННОТАЦИЯ
Т.В. Найденова, Р.В. Федюн, В.А. Попов. Влияние количества кислорода на динамику САУ процессом биохимической очистки сточных вод. Описаны основные этапы изъятия органических веществ из сточной воды и их потребление микроорганизмами. Выделены фазы развития активного ила в контакте с загрязненной жидкостью в условиях аэрации. Проанализированы результаты моделирования при различных условиях попадания кислорода в аэротенк.
Ключевые слова: биохимическая очистка сточных вод, аэротенк, скорость потребления кислорода. ABSTRACT
Naydyenova T.V., Fedyun R.V., PopovV.A. The influence of oxygen on the dynamics of the ACS process of biological wastewater treatment. Describes the main stages of the seizure of organic substances from waste water and their consumption by microorganisms. Selected development phase of activated sludge in contact with contaminated liquid in the aeration conditions. Analyzed the simulation results under different conditions of ingress of oxygen into the aeration tank.
Keywords: biochemical water treatment, aeration tank, the rate of oxygen consumption
Общая постановка проблемы.
Основными сооружениями биохимической очистки на Донецких очистных сооружениях служат аэро-тенки и вторичные отстойники. Как правило, на очистных сооружениях применяют аэротенки с рассредоточенным впуском сточных вод и аэротенки —смесители.
Для очистных сооружений больших городов, на которых осуществляется биохимическая очистка сточных вод в аэротенке, до сих пор важной практической задачей остается оптимизация процесса технологического процесса водоочистки. Совершенствование систем аэрации сточных вод позволяет в значительной мере интенсифицировать процессы биохимической очистки, снизить эксплуатационные расходы и затраты электроэнергии.
Построение эффективной системы автоматического управления становится невозможной без глубокого исследования характеристик и процессов, которые протекают в аэротенке (объекте управления). Особое внимание небходимо уделить управлению подачей воздуха в аэро-тенк.
Постановка задач исследования.
1. Описать основные этапы изъятия органических веществ из сточной воды и их потребление микроорганизмами.
2. Выделить фазы развития активного ила в контакте с загрязненной жидкостью в условиях аэрации.
3. Проанализировать результаты моделирования при различных условиях попадания кислорода в аэро-тенк.
Биохимическая очистка сточных вод в аэротенках происходит в результате жизнедеятельности микроорганизмов активного ила. Сточная вода непрерывно перемешивается и аэрируется до насыщения кислородом воздуха. Активный ил представляет собой суспензию микроорганизмов, способную к флокуляции.
Механизм изъятия органических веществ из сточной воды и их потребление микроорганизмами может быть представлено тремя этапами [1]:
1 этап - массопередача органического вещества из жидкости к поверхности клетки. Скорость протекания этого процесса определяется законами молекулярной и конвективной диффузии веществ и зависит от гидродинамических условий в аэротенке. Оптимальные условия для подведения загрязнений и кислорода создаются посредством эффективного и постоянного перемешивания содержимого аэротенка. Первый этап протекает быстрее последующего процесса биохимического окисления загрязнений.
2 этап - диффузия через полупроницаемые мем- 1. браны в клетке или самого вещества или продуктов распада этого вещества. Большая часть вещества поступает внутрь клеток при помощи специфического белка-пере- 2. носчика, который образует комплекс, диффундирующий
через мембрану.
3 этап - метаболизм органического вещества с выделением энергии и образованием нового клеточного ве- 4. щества. Превращение органических соединений носит ферментативный характер.
Определяющими процессами для технологиче- 5. ского оформления очистки воды являются скорости изъятия загрязнений и скорость разложения этих загрязнений. Активный ил в контакте с загрязнённой жидкостью в 6. условиях аэрации проходит следующие фазы развития [1]:
Лаг-фазу I, или фазу адаптации ила к составу сточной воды. Прироста биомассы практически не происходит.
Фазу экспоненциального роста II, в которой избыток питательных веществ и отсутствие продуктов обмена способствуют максимальной скорости размножения клеток.
Фазу замедленного роста III, в которой скорость роста биомассы начинает сдерживаться недостатками питания и накоплением продуктов метаболизма. Фазу нулевого роста IV, в которой наблюдается практически стационарное состояние в количестве биомассы.
Фазу эндогенного дыхания (или фазу самоокисления) V, в которой из-за недостатка питания начинаются отмирание и распад клеток, ведущие к снижению общего количества биомассы.
Рисунок 1. Зависимость прироста биомассы в аэробных условиях от концентрации питательных веществ [1].
Из рисунка 1 видно, что отмеченным фазам роста микробиальной массы соответствует и динамика изменения концентрации питательных веществ, выраженных через БПК, и, следовательно, можно сделать следующие весьма важные для технической реализации процесса заключения:
• при биохимической очистке значительная часть загрязнений, содержащихся в сточных водах, трансформируется в биологическую массу или, иными словами, растворенные и инертные взвешенные органические вещества в результате метаболической активности микроорганизмов и сорбционной способности активного ила превращаются в биологическую массу, сравнительно легко отделимую от очищенной воды;
• длительность изъятия и окисления, содержащихся в сточной воде органических загрязнений будет тем короче, чем дольше масса микроорганизмов будет в контакте с ними;
• при падении содержания органических веществ в очищаемой жидкости ниже определенного предела жизнедеятельность микроорганизмов продолжается, но уже либо за счет накопленных питательных веществ, либо за счет их собственной массы, т.е. отмирания и окисления микроорганизмов со снижением общей их массы (процесс самоокисления). Суммарные реакции биохимического окисления в
аэробных условиях схематично можно представить в следующем виде [2]:
CxHyOzN + (x +
z_z_ 3
4 3 4
CxHyOzN + NH з + O2
C5 H 7 NO2 + O2
NH 3 + O2
ферменты
)O2
ферменты
фершнты > xCO2 + )H2O + NH3 + AH; (1)
ферменты
>C5 H 7 NO2 + H 2O + CO2 + AH; (2) > 5CO2 + NH 3 + H 2O + AH ;(3)
теРменты ^ HNO (4)
->HNO2 + O2
<
где Сх Ну Oz N - все органические вещества сточных вод, С5 Н7 N02 - среднее соотношение основных элементов в клеточном веществе бактерий.
Реакция (1) соответствует окислению вещества на энергетические потребности клетки, реакция (2) - на син-
тез клеточного вещества. Затраты кислорода на эти реакции составляют БПКполн сточной воды. Если процесс окисления проводится дальше, то начинается превращение клеточного вещества:
Общий расход кислорода на четыре реакции приблизительно вдвое больше, чем на реакции (1) и (2).
Как видно из уравнений реакций, химические превращения являются источником необходимой для микроорганизмов энергии.
Скорость биохимического окисления зависит от концентрации органического вещества и равномерности поступления загрязнений на очистку. Основными факторами, влияющими на скорость биохимических реакций, являются концентрация органического вещества, содержание кислорода в сточной воде, температура и величина рН, содержание биогенных элементов, а также тяжёлых металлов и минеральных солей.
Для окисления органических веществ микроорганизмами необходим растворённый в воде кислород. Для насыщения сточной воды кислородом проводят процесс аэрации, разбивая воздушный поток на пузырьки, которые
г/г БПК
Ж
3 4 Lв отн,г БПК/г сут
а)
по возможности равномерно распределяются в сточной воде. Из пузырьков воздуха кислород.
Обеспечение иловой смеси кислородом должно соответствовать скорости его потребления. В свою очередь, концентрация активного ила в аэротенке обуславливает необходимую скорость подачи кислорода в аэротенк. Скорость потребления кислорода свидетельствует о степени активности активного ила и степени его регенерации. На рис.2,а приведена зависимость скорости потребления кислорода от изменения относительной нагрузки на ил. Аналитически данная зависимость может быть описана следующим выражением (для условий очистных сооружений г. Донецка) [3]:
Жвк _. „ ... ,
Л?
Ж
= 1,35 + 0,63 • ЬТн - 0,09 • (Ь°8тн)2
(5)
40 30
20
10
2 3 4
отн,г БПК/г сут
б)
Рисунок 2 - Зависимость скорости потребления кислорода (а) и удельного прироста активного ила (б) от изменения
относительной нагрузки на ил.
1
0
0
1
2
1
0
Рассмотрим поведение системы автоматического управления процессом биохомической очистки сточных вод при различных условиях попадания кислорода в объект управления - аэротенк.
Проанализировав поведения САУ в различных условиях и выполнив моделирование динамического режима объекта управления - аэротенка без подачи воздуха и ила, но с заданными начальными условиями, можно сделать вывод о поведении кислорода в аэротенке[4].
2.8
2.7
2.6
2.5
2.4
2.3
2.2
2.1
С.. = 2,421 мг/л
Рисунок 3 - Концентрация растворенного кислорода в аэротенке,
а) микроорганизмы гибнут без кислорода, необходимого для их жизнедеятельности;
б) концентрация кислорода уменьшается, так как нет подачи воздуха.
2
0
50
100
150
200
250
^ с
Если увеличить поток сточных вод и посмотреть, как будет реагировать система на изменения через 10 с, то можно сказать, что скорость потребления кислорода в пределах допустимого до 3 мг/г-БПК.
Если увеличить концентрацию загрязнений во входном потоке и проанализировать поведение системы через 10 с, можно сказать следующее:
• концентрация кислорода немного уменьшилась;
• увеличилась скорость потребления кислорода, поскольку увеличилась концентрация микроорганизмов.
Выводы.
1. Были описаны основные этапы изъятия органических веществ из сточной воды и их потребление микроорганизмами и выделены фазы развития активного ила в контакте с загрязненной жидкостью в условиях аэрации.
2. Так как суточные колебания величины потребления кислорода зависят от исходной концентрации растворенного кислорода, которое может изменяться в течение суток, то при проектировании системы
3.5---г
САУ необходимо особое внимание уделит управлению подачей воздуха в аэротенк.
3. Были проанализированы результаты моделирования при различных условиях попадания кислорода в аэротенк.
3
2.5
0 50 100 150 200 250 300 350
t, с
Рисунок 4 - Концентрация растворенного кислорода в аэротенке,
Cs = 3,464 мг/л
Список использованной литературы
1. Жмур Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэро-тенками /Н.С.Жмур.-М.:АКВАРОС,2003. - 512с.
2. Моделирование аэрационных сооружений для очистки сточных вод / Брагинский Л.Н., Евилевич М.А. - Л.: Химия, 1980. - 144 с.
3. Федюн Р.В., Попов В.О., Найденова Т.В. Принципы построения динамической модели процесса биохимической водоочистки/ Р.В. Федюн, В.А. Попов,
Т.В. Найденова// Науковi пращ ДонНТУ. Серiя «Обчислювальна техшка та автоматизащя». Випуск 18(169).-Донецьк, 2010 - С. 172-179. 4. Федюн Р.В., Найденова Т.В. Синтез САУ процессом биохимической водоочистки/ Р.В. Федюн, Т.В. Найденова// Науковi пращ Донецького нащональ-ного техшчного ушверситету. Сер. обчислювальна техшка та автоматизащя, випуск 1 (26). - Донецьк: ДонНТУ. - 2014.
АЛГОРИТМЫ ИЗМЕРЕНИЯ НЕСУЩЕЙ ЧАСТОТЫ В ЦИФРОВЫХ ПРИЕМНИКАХ ПРИ СУБДИСКРЕТИЗАЦИИ РАДИОСИГНАЛОВ
Николаев Андрей Николаевич
Старший преподаватель кафедры Инфокоммуникационные технологии, Южно-Уральского государственного университета, г. Челябинск Белугина Анастасия Александровна Студент кафедры Инфокоммуникационные технологии Южно-Уральского государственного университета,
г.Челябинск
АННОТАЦИЯ
В докладе рассмотрены алгоритмы измерения несущей частоты радиосигналов. Алгоритмы используют два канала аналого-цифрового преобразования и быстрого преобразования Фурье с различными частотами дискретизации.
ABSTRACT
The report examines the algorithms for measuring the carrier frequency radio signals. The algorithms uses two channel analog-to-digital conversion and a fast Fourier transform with different sampling frequencies.
Ключевые слова: цифровой приемник, субдискретизация, быстрое преобразование Фурье. Keywords: digital receiver, subsampling, fast Fourier transform.
Введение
Измерение несущей частоты радиосигналов является одной из важнейших задач различных систем обнаружения и анализа параметров радиосигналов, в частности систем радиомониторинга. Переход к цифровой обработке сигналов в таких системах требует разработки цифровых приемников и алгоритмов обработки радиосигналов. Важным параметром приемников систем радио-
мониторинга при решении задачи измерения несущей частоты радиосигнала является полоса частот, в которой осуществляется анализ сигналов. Традиционный подход к расширению рабочей полосы частот цифрового приемника заключается в повышении частоты дискретизации аналого-цифрового преобразователя (АЦП). При этом полоса частот ЛF обрабатываемого радиосигнала и частота дискретизации fs связаны теоремой Найквиста-Котельни-кова о низкочастотной дискретизации:
