Как работает АУ - биохимические процессы

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Дык он и утеплил землю вокруг.

 

Молекулярный уровень.

Удивили вопросом. А кислород, которым дышать аэробы - это что? А углекислый газ и азот, получающиеся в результате реакций - это не газ?

Это не я загнула. Это Вы с химией не знакомы. Читайте про водородные связи. На молекулярном уровне в биологических структурах заряженные группы имеет практически все, от ДНК до клеточной мембраны. И вода в этом ряду. Это основа основ функционирования всего живого.

Пока что вижу, что не только понимаем, но даже мыслим абсолютно по-разному. Вы в физических понятиях, я в химических.

Я пропаду на выходные.

 

Почти все вопросы касаются молекулярной физики. Если Вы действительно не знаете ответа на них, в инете Вы легко найдете необходимую информацию, похоже, мне Вы все равно не поверите. А если Вы просто хотите проверить, правильно ли я это понимаю, опять же в инет, и не сомневайтесь, я понимаю именно так, как там написано.
Лично я задаю Вам вопросы из области микробиологии, предварительно прочитав что-то, и желая уточнить у профессионала, правильно ли я понял. И Вы мне сильно помогаете. В той области знаний, в которой я сам являюсь специалистом, я вопросов обычно не задаю, но на вопросы, заданные мне, стараюсь ответить в меру своих сил.

 

Похоже, Вы действительно не понимаете. А я думал издеваетесь. Извините.
Конечно не газ - это раствор газа в жидкости, следовательно жидкость. Совсем другие физические свойства и модели. Чтобы было может быть понятней, для меня этот вопрос звучит как: кусок сахара, растворенный в воде, это твердое вещество? С аналогичным ответом. Агрегатные состояния довольно точно определены в физике, а газ, жидкость и твердое тело три из них.

Молекулярный уровень это наверно где-то от 0,3 до 10 нм, на этом уровне в нашем случае следует рассматривать явления, связанные с бактериальной мембраной. Физические модели этого уровня рассматривают отдельные молекулы и взаимодействия между ними. Физические модели, использующие понятия агрегатных состояний, будут удовлетворительно работать начиная с микроуровня и количества частиц молекулярного размера, достаточного для устойчивой статистики. Начиная с этого уровня могут быть введены такие понятия как газ, жидкость, твердое вещество, температура, давление, поверхностное натяжение и пр.

Зря вы так. Конечно прочитаю еще раз.

Конечно!
Но на микроуровне, например для описания роста пузырьков газа, в этих понятиях нет необходимости. И при чтении специальной литературы я не встречал использования этих понятий в физических моделях, кстати неплохо согласующихся с экспериментами. По-моему это называется феноменологический подход. И если Вам понятна эта аналогия, Вы же не используете в своих моделях законы взаимодействия протона и нейтрона в ядре атома - не тот размерчик.

Каждый инструмент хорош на своем месте.
Но у меня был конкретный вопрос о взвешенном слое.

 

Есть желание встретиться на форуме,
Гуру и производителей АУ.

 

У меня тоже "неправильное" горизонтальное утепление, плюс утепление крышек, значительных колебаний температуры не наблюдал. В течение суток примерно в пределах градуса. Про температуру и утепление писал в теме про установку.

 

Если интересно, то легко найдете поиском.

 

@07112017, температура измерялась погодой станцией. Датчик был предварительно поверен. Макс и мин за сутки она определяет автоматически. Расход прилизительно 600 л в сутки, измерялся по счетчику изначально посуточно.

 

Установлен был в аэротенке.
Температуру входящей воды не измерял, без надобности мне это было.
Утепление по периметру эппс 30 мм два слоя, мин. от установки 1,5 м на глубине около 10 см. Вокруг установки пропенено до уровня земли и склеена крышка в два слоя из того-же материала.
Мне эти цифры исключительно с практической точки зрения были нужны, для понимания ситуации и для меня были вполне достаточны, возможно и еще кому пригодятся, поэтому и написал. А Вы можете организовать свое исследование в случае надобности.
Про малый сток что либо сказать не могу.

 

@kpox07,
Я Вам эти вопросы задаю. Чтобы Вы отвечая на них (себе, а не для меня, я ответы знаю), спустились на более глубокий уровень понимания (не в смысле объема знаний, а в смысле туда, где физика начинает граничить с химией). Сейчас у Вас выражение типа «заряженная вода» вызывает, видимо, в голове картинку з-х литровой банки воды, заряженной Чумаком, а надо, чтобы Вам рисовалось Н+ОН-, как мне. Чтобы Вы мыслили не электрически нейтральными молекулами воды Н2О, а видели в них именно диполь.
Но вижу, что придется расписывать все подробно (не только Вам, адресовано всем).

Неважно, одна молекула газа или их много, важно что это именно молекула газа. Как будет вести себя группа молекул, как газ, жидкость, или твердое тело определяется именно на молекулярном уровне. Сила межмолекулярных взаимодействий задается самой молекулой. Слава богу, что Вы оторвались наконец от восприятия газа на уровне «пузырьков» и вспомнили про то, что он еще и в растворенном виде может быть (то есть не в физическом понимании «газа» как агрегатного состояния, а в понимании «молекулярного азота» как молекулы потенциального газа).

Теперь надо понять, что такое «растворение в воде». Вода – совершенно необычная жидкость. Именно потому что ее молекулы – диполи, а сама вода легко структурируется. Растворение – это растаскивание заряженными молекулами воды молекул растворяемого вещества (я таки позволю себе этот короткий и понятный всем термин, а Вы можете мысленно переводить его в любые ваши, более правильные, понятия). И чем более несбалансирована молекула по + и – зарядам на своей поверхности, тем выше растворимость вещества, в том числе и газов. Именно поэтому более нейтральные молекулярные кислород и азот растворяются хуже, чем более полярный углекислый газ.

Инородная для воды молекула тут же окружается молекулами воды, повернутыми + или – концами в зависимости от зарядов на растворяемой молекуле, образуя некую структуру вокруг нее типа кокона. И далее судьба этих коконов с начинкой зависит от сбалансированности зарядов в нем, если их удается сбалансировать, то инородная молекула останется в растворе, если нет, то вода будет «вытеснять» таких инородцев из своей структуры, либо возвращая их в родную исходную группу, либо формируя новую.

Далее, чтобы понять какое отношение все это имеет к илу, перейдем к рассмотрению межмолекулярных связей между самими молекулами воды и между водой и другими веществами. Это так называемые водородные связи. Правильное определение можно прочитать в инете, а для нас достаточно знать, что это связь между (+) зарядом на атоме водорода и (–) зарядом на атоме кислорода и некоторых других элементов. Это самые слабые связи в химии, но они являются основой основ всего живого, да и не только. Почувствовать их можно буквально руками – попытавшись разделить смоченные водой и сложенные вместе листы стекла, «пощупав» пальцами клей, обои в домах висят именно на водородных связях.

Именно с водородными связями связаны такие понятия как «гидрофильность» и «гидрофобность». Если на поверхности материала есть заряженные группы (на молекулярном уровне естественно), то вода будет растекаться по такой поверхности, говоря образно, будет пытаться «растворить» ее. Такая поверхность называется гидрофильной, например, стекло. Если же поверхность не имеет таких заряженных групп, то силы взаимодействия между молекулами самой воды будут сильнее, чем силы межмолекулярного взаимодействия между материалом поверхности и водой, и вода будет собираться в капли, пытаясь минимизировать возникающее напряжение, вызванное разбалансированностью зарядов в структуре воды. Такая поверхность будет называться гидрофобной, пример –поверхность полипропилена или полиэтилена.

Тут мы вплотную подошли к пониманию такого понятия как поверхностное натяжение. Если у воды появляется граница с менее заряженной, чем она, поверхностью (неважно газ это, жидкость или твердое тело), молекулы воды находящиеся на границе получаются несбалансированными по заряду со стороны инертного материала, и их начинает тянуть вглубь воды, заставляя воду сокращать свою поверхность. Поверхность воды превращается в эдакую мембрану, представляющую собой слой структурированных молекул воды, в котором силы сцепления между молекулами уравновешивают силы, пытающиеся утянуть их вглубь. Если воды мало, а инертного вещества много, вода сама соберется в шарики (капли воды на силиконизированной поверхности, шарики воды в масле). Если же наоборот, вода соберет инертный материал в шарики (пузырьки газа в воде, шарики масла в воде). И все это делают водородные связи! Они первопричина, а возникающее давление - это уже последствия, рассматриваемые физикой.

Теперь еще больше приблизимся к заветному илу. Что такое хлопок ила? Каждая живая бактерия имеет на поверхности шубку из специфических молекул белка с углеводным хвостом. Хвосты эти могут быть довольно длинными, в точности как шерстинки меха. Так вот вся поверхность этих хвостов буквально усыпана заряженными группами, которые и обеспечивают взаимодействие как между ними и молекулами воды, так и между «шерстинками» разных бактерий. Именно такие взаимодействия мы видим в крахмальном киселе (я не просто так его предложила, это почти тот самый углевод). Клеящие свойства крахмального клейстера как раз и обусловлены водородными связями. Каждая такая связь слаба сама по себе, но когда их много – это весомая сила.

Поэтому нет необходимости вычислять скорость потока, достаточно просто посмотреть на вид ила. Чем сильнее поток, тем больше будет разорванных водородных связей, тем мельче будут частицы ила. Когда поток слабеет, сталкивающиеся частицы ила слипаются друг с другом в самом прямом смысле, посредством водородных связей. И эти частицы тем крупнее, чем слабее поток. Поэтому, если вы четко видите слой ила на дне, значит это уже практически единая масса. Не совсем однородная конечно, поскольку у нас не идеальные условия, но тем не менее практически не способная сколько-нибудь серьезно фильтровать сквозь себя воду, она просто будет ее удерживать. На молекулярном уровне, конечно, будет идти некий процесс скольжения слоя молекул воды по поверхности углеводов, но это именно молекулярный уровень, а не практическое профильтровывание всего входящего объема.

Понять насколько сильны водородные связи в таких вот "круто-крахмальных" структурах можно только практически работая с ними, поэтому я и предложила Вам поэкспериментировать. Чисто на бумаге вычислить это невозможно, и никто так не делает. Поэтому во всей канализационной литературе и написано про фильтрование именно через слой взвешенного ила. Скорость потока при этом определена экспериментально и она минимально возможная.

P. S. Напоминаю еще раз, что я не микробиолог, а биохимик, точнее молекулярный биолог, а еще уже - генный инженер. Хотя такой предмет как микробиология в курс моего обучения, конечно, входил, и военная специальность у меня - именно микробиолог. Но это все-таки не моя родная сфера деятельности.
Но, самое главное, совершенно нет времени так подробно отвечать на все Ваши многочисленные вопросы. Тем более Вы человек вдумчивый и на многие из них можете получить ответы сами. Я могу лишь направить Ваши мысли в нужное русло. Но я не могу убедить Вас в чем-то, если Вы сами этого не хотите. Так что извините, но свою точку зрения я уже просто разжевала до мельчайших подробностей и максимально простым языком (чтобы было понятно всем, а не только Вам).
Смысла в дальнейшей дискуссии просто не вижу.

 

Тяжелый случай.

 

Поскольку основные притоки тепла - это вода и биохимия, нам важно максимально сконцентрировать их в теплоизолированном объеме. То есть создать крутой градиент температуры, а не размазывать его по большому объему.

 

@ГАИ, напоминаю, что расчет теплопотерь делался для января месяца и не утепленной станции, а не вообще.

Целью данного расчета было - сравнение теплопотерь разных по форме станций в одинаковых условиях. Показано, что теплопотери вертикальной станции значительно меньше. А это значит, что при минимальных стоках в таких станциях проще реализовать рабочий режим.

 

А вот в этом то и вся фишка. У нас не подвал, где допустима низкая положительная температура. Нас интересует температура только выше +12. А такая температура грунта бывает только летом.

Зависит, но по сравнению с объемом грунта у нас фактически точечный объект, а теплонакопление грунта падает пропорционально кубу радиуса. И опять же у нас не подвал большого здания, где теплопотери считают по 2-х метровым зонам, так что всем этим ИМХО можно пренебречь.

За тот, когда она не упадет ниже критической, то есть ниже +12. Скорость биохимических реакций не линейная функция. Тут теплоемкость всего объема воды надо считать, какова скорость колебания температуры куба воды? Я ж не физик в конце концов. Чисто оценочно мне кажется суточно-то точно можно усреднять, а может и недельно. Данные @Esc же тоже показывают не температуру всей массы воды в аэротенке, а температуру некоего участка, который может попадать, например, в поток текущей из трубы воды. А в Евробионе вообще идет циркуляция по всему объему.

 

Не-а, это Вы посчитали остывание не АУ, а именно кубометра воды. А в АУ у нас есть свой источник тепла - биохимия. А если она не простаивает из-за отсутствия хозяев, то еще и приток теплой воды.

Если бактерия жива, то сразу. Работать будут не бактерии, а их ферменты. А это просто химические реакции, пусть и осуществляемые с помощью ферментов.