Система топас принцип работы: Принцип работы системы ТОПАС

Так же можете посмотреть электрическую схему аналога Топас. Она более понятна для обычного пользователя.

Как видите, схема подключения Топас очень проста и в ней разберется любой электрик. А можно купить блок управления Топас в сборе: с герметичными розетками, с гермовводами, которые предотвратят попадание влаги внутрь корпуса.

Качество очистки

Обратите внимание, что Топас может очищать только хозяйственно-бытовые стоки. Если вы планируете очищать стоки от кафе, различных предприятий и производств, где характер стоков отличается от среднестатистических, то при принятии решения о выборе септика, вам следует опираться на следующую таблицу.

Состав и свойства бытовых сточных вод по основным нормируемым показателям до и после очистки должны соответствовать требованиям, приведенным в таблице.

^*— при добавлении реагента.

Продолжаем изучать проблему канализации для загородного дома со следующей статьей.

Принцип работы септика Топас: как проводится очистка стоков

Септики Топас – это уникальная установка для очищения стоков, в которой загрязненная жидкость проходит несколько этапов очистки. Если в обычных септиках перегнивание отходов происходит без доступа кислорода, то в септиках Топас основная стадия очистки проходит при подкачке воздуха, то есть в нем используются другой тип микроорганизмов – аэробные бактерии. Они способны быстро и качественно разрушить любые органические загрязнения. Рассмотрим принцип работы септика Топас и разберемся, как в нем проходит очищение стоков.

При постройке местной канализации крайне важно чтобы схема включала эффективно работающую очистную установку. Примером такой установки может послужить септик аэробного типа Топас.

Способ очистки стоков, используемый в септике этого типа, весьма продуктивен, он позволяет получить на выходе воду, которая на 98% очищена от примесей. Кроме того, этот способ очистки абсолютно безопасен для людей и окружающей среды. Септик во время работы не выделяет неприятного запаха и не создает шума.

Микроорганизмы, используемые в септиках Топас, способны за относительно короткие сроки удалить все загрязнения из стоков, при этом их присутствие препятствует загниванию воды и размножению в ней болезнетворных бактерий. Рассмотрим, как функционирует топаз септик – принцип работы этой установки заключается в поэтапной и последовательной переработки сточных вод.

Что такое активный ил?

Каждый, кто интересовался септиками Топас, наверняка, слышал о том, что в нем используется активный ил. Что это за субстанция, и какую роль она играет в деле очищения стоков? Активный ил – это колония микроорганизмов – бактерий, инфузорий, амеб и пр.

Всех «обитателей» септика можно поделить на две категории. Одним для осуществления процессов жизнедеятельности необходим кислород, другие отлично себя чувствуют без доступа воздуха.

Совет! Приобретать отдельно бактерии и засыпать их в септик Топас нет необходимости. Микроорганизмы есть в окружающей среде – воздухе, почве, самих стоках, поэтому они неизбежно попадут в септик, а там, в благоприятных условиях, начнут активно расти и размножаться.

Для хорошего качества очистки стоков необходимо, чтобы схема очистки включала «работу» и анаэробных бактерий, и аэробных. Сначала стоки «обрабатывают» анаэробы, затем жидкость попадает в аэротенк, где среда активно насыщается кислородом, что создает прекрасные условия для существования аэробов.

И на последней стадии очистки снова вступают в работу бактерии, которые существуют без поступления воздуха. Только такая схема очистки позволяет добиться разложения 98% примесей, содержащейся в стоках, и на выход поступает технически чистая вода, не имеющая запаха и не представляющая угрозы для окружающей среды.

Совет! В обычных септиках используется только один вид бактерий – анаэробы, поэтому уровень очищения стоков в них составляет всего 50-70%, кроме того, в отстойниках накапливается осадок, который нужно будет периодически удалять при помощи ассенизаторской техники. Если же используется септик Топас – принцип работы которого основан на использовании микроорганизмов двух видов, то вода очищается намного лучше, да и ассенизаторов вызывать не требуется, производить очистку камер от излишков ила можно при помощи встроенного или дополнительного дренажного насоса.

Как происходит очистка стоков?

Сегодня многие домовладельцы приобретают септик Топас, рассмотрим, каков принцип действия этой установки. В работе этого септика выделяют две фазы, в каждую из которых работает только один из двух компрессоров, установленных в корпусе станции. Переключение компрессоров происходит при помощи датчика наполнения приемной камеры.

Первая фаза очистки

Условно эта фаза названа первой, так как при стартовом запуске септика цикл работы начинается с нее. Работа происходит так:

• При подводящей трубе происходит поступление стоков в первую камеру, которая носит название приемной.
• Поступление стоков происходит до тех пор, пока стоки не достигнут определенной отметки и не сработает поплавковый датчик.
• После срабатывания датчика включается первый компрессор, который подает воздух в аэратор второй камеры (аэротенка). Одновременно происходит перекачка стоков из приемной камеры во вторую.
• Из второй камеры стоки перекачиваются в отстойник, где происходит оседание активного ила. После чего, отстоянная и очищенная вода перетекает на выход.

Продолжается первая фаза очистки до тех пор, пока уровень стоков в приемной камере не понизится до определенного уровня и не сработает поплавковый датчик. С этого момента наступает вторая фаза работы септика. Таким образом, на первой фазе стоки проходят три стадии:

• В приемной камере их обрабатывают анаэробные микроорганизмы.
• Во второй – включаются в работу аэробы.
• Во вторичном отстойнике вновь задействуют бактерии, живущие без доступа воздуха. Вода здесь отстаивается и самый чистый верхний слой подается на выход.

Вторая фаза очистки

• этот цикл начинается с включения второго компрессора, подающего воздух в аэратор, установленный в приемной камере;
• стоки из аэротенка поступают в стабилизатор ила, тут осаждаются тяжелые фракции, а более легкие  снова перемещаются в приемную камеру, чтобы принять участие в новом цикле переработки стоков.

Вторая фаза продолжается до момента, когда уровень жидкости в приемной камере снова поднимется на метки, что приведет к срабатыванию датчика и переключению компрессора. Если стоки перестают поступать (например, ночью), то объем жидкости в септике остается постоянным. В этом режиме первая и вторая фаза будут чередоваться, а вода будет перетекать из камеры в камеру, очищаясь от примесей.

Как стоки перемещаются из камеры в камеру?

При описании схемы работы септика упоминалось, что стоки в процессе очистки постоянно перемещаются между камерами. Происходит это при помощи эрлифтов. Эрлифт – это простейший насос, который представляет собой длинную трубу из пластика с присоединенным шлангом для подачи воздуха.

При работающем компрессоре в трубу поступает воздух, который устремляется вверх по трубе, увлекая вместе с собой жидкость. Достигнув верха трубы, жидкость под давлением воздуха выплескивается. А поскольку конец трубки эрлифта изогнут в нужном направлении, то стоки попадают в ту или иную камеру.

Чтобы получить более наглядное представление о принципе действия станции, стоит посмотреть, как работает установка – видео, на котором демонстрируются обе фазы процесса, можно найти на сайте производителя станции Топас – Эко-Топол.

Принцип работы | О системе ТОПАС

Внимание! Заводская гарантия действует только на оборудование купленное у официального дилера.

Принцип действия и устройство

Установка очистки сточных вод «ТОПАС» — это уникальное устройство для очистки бытовых сточных вод, разработанное российскими специалистами из компании «ТОПОЛ-ЭКО». Эта разработка основана на принципах, которые некоторое время казались фантастикой, но сегодня воплотились в жизнь! Система автономной канализации «ТОПАС» производит очистку бытовых сточных вод при помощи мельчайших микроорганизмов, которые абсолютно безопасны для природы и человека.

Не касаясь пока устройства системы очистки сточных вод «ТОПАС», мы в нескольких словах расскажем вам о преимуществах биохимического метода очистки воды. В воде, прошедшей биохимическую обработку, полностью устраняются все органические вещества. Устройство очистного сооружения таково, что очищенная вода становится прозрачной, она не загнивает и не выделяет неприятного запаха.

Основная часть работы совершается специальными микроорганизмами, устраняющими из воды все вредные элементы.

Непосредственно устройство установки очистки сточных вод «ТОПАС» предельно простое, оно доступно показано на приведённой ниже схеме. Давайте рассмотрим устройство очистного сооружения подробнее, пройдя вместе со сточной водой весь путь внутри устройства.

Прежде всего, сточная вода попадает в приёмную камеру установки очистки сточных вод «ТОПАС». Согласно схеме устройства очистного сооружения, именно здесь происходит начальный, предварительный этап очистки. После этого уже немного очищенная вода закачивается в аэротенк при помощи эрлифта. Именно там происходит главное очистительное действо – органические соединения разрушаются окислением с использованием активного ила.

Устройство очистного сооружения «ТОПАС» предусматривает перемещение смеси чистой воды и активного ила во вторичный отстойник, называемый пирамидой. Там ил опускается на дно, а очищенная вода вытекает из очистного сооружения. Устройством очистного сооружения предусмотрено многократное использование активного ила. После отработанного цикла, он возвращается в аэротенк. Только после нескольких полных циклов отработанный ил утилизируется.

Установка очистки сточных вод «Топас» является очень экономичной системой, которая позволяет гарантировать полную очистку сточной воды. Ведь именно биологический метод очистки является самым эффективным и современным методом. Устройство очистного сооружения позволяет использовать всё несколько раз. Даже отработанный активный ил можно применять в качестве удобрения.

Описанная конструкция максимально эффективна и при этом достаточно проста и надежна. Наилучшим способом очистки бытовых сточных вод является биологический, ускоренный природный процесс.

Закажите профессиональный выезд специалиста для обследования объекта:

 Ещё важно:

• ТОПАС в наличие на нашем складе в Воронеже — доставка в любое удобное для вас время
• Гарантия на ТОПАС 3 года — сервисный центр в Воронеже
• Компания Гидросистемы — официальный дилер ТОПАС с 2008 г.

Устройство и схема работы ТОПАС

Наименование отсеков

А. Приемная камера
Б. Аэротенк
В. Вторичный отстойник
Г. Стабилизатор активного ила

Устройство Септика Топас

1. Ввод стоков
2. Фильтр крупных фракций
3. Эрлифт, главный насос
4. Эрлифт рециркуляции
5. Эрлифт откачки ила
6. Эрлифт стабилизированного ила
7. Компрессоры
8. Волосоуловитель
9. Выход очищенной воды
10. Датчик уровня
11. Распаячная коробка для подключения подводящего электро-кабеля
12. Блок управления
13. Розетки для подключения компрессоров 
14. Кнопка включения и выключения станции

Принципиальная схема работы очистной станции Топас состоит в постоянном взаимодействии воды и  воздуха. Подача воздуха осуществляется  одним из двух компрессоров (7) , которые являются «сердцем» станции ТОПАС и отвечают за определённый цикл ее работы. Септик Топас работает в двух циклах (прямой и обратный), которые  по очереди включаются поплавковым переключателем (10),  расположенным в приемной камере (А).

Технология работы автономной канализации  позволяет смешивать бактерии, находящиеся в поступающей воде и в воздухе, с помощью которых и происходит биологическая очистка сточных вод. В итоге, из септика Топас вытекает обычная техническая вода очищенная до 95-98%. При этом Вам не придется покупать и заливать какие-либо дополнительные биодобавки.

А теперь более подробно о работе ТОПАС!

Загрязненные сточные воды поступают в накопительный резервуар (А) через ввод стоков (1), в котором происходит усреднение залповых сбросов и предварительное насыщение стоков воздухом. Из накопительного резервуара (А) неочищенные сточные воды с помощью эрлифта главного насоса (3) поступают в аэротенк (Б), предварительно пройдя через фильтр крупных фракций (2) и волосоуловитель (8). В аэротенке (Б) происходит биологическая очистка с помощью активного ила и аэрации (насыщением воздухом). Смесь воды и активного ила, подвергнутая очистке, перекачивается с помощью эрлифта рецеркуляции (4) в вторичный отстойник (В),по которому ил  опускается на дно вторичного отстойника (В) и возвращается обратно в аэротенк (Б). Очищенная вода после отстаивания и оседания  ила за счет меньшей плотности оказывается сверху и выходит из септика ТОПАС через отвод очищенной воды (9).

Если приток стоков недостаточный и уровень в накопительном резервуаре (А) достигает заранее установленного минимума, срабатывает поплавковый переключатель (10), который переключает станцию в фазу обратного цикла (рециркуляции). В этой фазе происходит аэрация приемной камеры (А) (насыщение воздухом стоков и измельчением на мелкие фракции) и откачка излишка ила из аэротенка (Б), эрлифтом стабилизированного ила (6) в стабилизатор активного ила (Г), где происходит разделение  ила на фракции, легкий (активный ил) направляется вместе с отстоявшейся водой обратно в приемную камеру (А), а более тяжелый старый ил оседает на дно камеры стабилизатора активного ила (Г), где он и аккумулируется.

Таким образом, в ходе работы очистного сооружения Топас, все процессы протекают автоматически и не требуют дополнительного вмешательства, ну за исключением плановых технических осмотров и обслуживаний, которые необходимы любому устройству и механизму.

Для работы и очистки канализационных стоков  не надо сооружать поля фильтрации и комплексы перепускных колодцев, весь процесс очистки осуществляется в самом септике Топас, причем степень очистки составляет 95-98%, что позволяет сливать очищенную воду непосредственно в грунт, дренажный колодец, ливневые системы или просто использовать ее для полива!

характеристики, преимущества и недостатки, видео

Предлагаемые сегодня канализационные системы должны отвечать большому количеству требований. Наряду с высокой эффективностью они должны отличаться надежностью и безопасностью в работе. Среди представленных на рынке моделей особо стоит выделить систему Топас, представляющую собой автономный канализационный комплекс, который обладает всеми названными характеристиками.

Технические параметры канализационного комплекса Топас

Стоит отметить, что в последние годы Топас завоевал высокую популярность среди потребителей. Причина этого заключается в наличии у него большого количества значимых характеристик:

• небольшие габариты – при размещении комплекса приходится выделять для него не более одного квадратного метра;
• во время монтажа септика у владельца есть возможность выбрать для него место по своему желанию. Главное, чтобы там можно было обустроить канализационные стоки;
• отсутствие сложностей с удалением воды, которая подходит для применения в качестве полива либо иных нужд;
• простота эксплуатации и обслуживания системы. При возникновении необходимости в выполнении подобных работ владелец может справиться с этой задачей самостоятельно.

По мере использования системы в резервуаре будет собираться ил, который может служить в качестве органического удобрения.

Преимущества

Отличительной особенностью септика Топас является наличие набора определенных достоинств, за счет чего он выгодно отличается на фоне конкурентов.

• крышка находится над уровнем земли, за счет чего у владельца не возникает проблем с доступом к внутреннему устройству септика;
• в конструкции предусмотрен надежный корпус, который эффективно справляется с задачей сохранения тепла;
• в системе предусмотрена возможность отвода очищенной воды естественным путем, что избавляет от необходимости использования насоса;
• благодаря наличию в септике воды система остается на месте, что исключает резкие смещения и подъем ее над поверхностью.

Недостатки

В то же время канализационная установка Топас не лишена определенных минусов, которые должен учитывать каждый покупатель, решивший установить ее в своем загородном доме. Среди них наиболее значимыми недостатками являются следующие:

• работа системы возможна только при наличии тока в электросети. В случае возникновения перебоев в подаче электроэнергии происходит отключение установки. Подобным минусом обладает подавляющее большинство автономных систем канализации;
• высокая стоимость, причина чего обусловлена высокими затратами на производство асептика.

Принцип работы автономной канализации Топас

Действие канализационной установки Топас основывается на использовании биологического метода очистки сточных вод. Для удаления из загрязненных стоков фекалий используют аэробные бактерии. В плане своей реализации это процесс отличается достаточной простотой.

Унося вместе с собой органические загрязнения, сточные воды оказываются в септике, для транспортировки которых туда используется трубопровод. Попав в первый резервуар, они сталкиваются с активными бактериями, которые начинают производить очистку. Для ускорения процесса разложения в емкость в непрерывном режиме поступает кислород, обеспечиваемый аэротенком.

Благодаря снабжению кислородом создаются благоприятные условия для ускоренного разложения фекалий, жира, остатков пищи, отводимых в канализацию. Использование подобной системы позволяет очистить воду от загрязнения на 99% с минимальными затратами времени. На основании этих показателей можно с высокой степенью достоверности утверждать, что рассматриваемый септик обладает высокими экологическими характеристиками.

В плане уровня очистки стоков с использованием канализационной системы Топас обеспечивается полное удовлетворение требований действующих норм и стандартов. С помощью подобной установки можно эффективно организовать полный цикл очистки сточных вод. Стоит заметить, что во время очистки сточных вод, которая проходит непосредственно в самой установке, исключается взаимодействие воды окружающим пространством.

Особенности автономной канализации Топас

При правильном монтаже автономная канализация Топас способна эффективно выполнять свои задачи вне зависимости от климатических условий. Подобная особенность ее применения связана с наличием высоких экологических характеристик, а также отсутствием проблем в эксплуатации. Подавляющее большинство потребителей останавливают выбор на системе Топас, учитывая, что можно с ее помощью наиболее качественно и в короткие сроки решать проблему очистки стоков.

На текущий момент, на рынке септики Топас представлены в нескольких вариантах исполнения. Наибольший интерес проявляется как модификации топас 5 и топас 10. Присущие им эксплуатационные параметры дают возможность применять их в определенных условиях, для которых они создавались. Если говорить о модели топас 5, то основное предназначение заключается в обслуживании дач. Модификация топас 10 является востребованной канализационной системой среди собственников загородных домов. Если анализировать ассортимент септиков подобной марки, то в нём можно встретить и такие модели, при помощи которых можно эффективно решать задачу очистки стоков, возникающую на таких объектах, как гостиницы и коттеджные поселки.

Особенности септика Топас 5

Если оценивать все модели, которые представлены в ряду этого производителя, то модель Топас 5 отличается минимальным показателем мощности. В первую очередь подобная модификация пользуется популярностью среди собственников дач и небольших загородных домов. Рассматриваемая установка демонстрирует мощность на уровне 1 кубометр воды, который очищается без использования реагентов.

Среди особенностей этой модели следует выделить возможность использования в непрерывном режиме либо для эксплуатации в течение определенного времени года. Среди всех достоинств, которыми обладает подобный септик, следует выделить то, что ему под силу обеспечивать очистку воды высокого качества при соблюдении технологии монтажа. По мере работы септика наблюдается фильтрация твердого осадка, который аккумулируется на дне емкости.

Довольно часто владельцы подобных канализационных систем используют ил в качестве удобрения для выращиваемых культур на садовом участке. Обладая довольно высоким показателем мощности переработки, подобная модификация септика требует для работы небольшое количество электроэнергии. В плане энергозатрат она не отличается от обычной лампочки.

Если монтаж канализационной системы планируется выполнить в местах, где часто наблюдаются перебои в подаче энергии, то этот септик можно применять в сочетании с электрогенератором.

Рассматривая другие преимущества, присущие этой системе, следует выделить отсутствие необходимости в дополнительном добавлении в систему новых порций бактерий. Достаточно один раз их посадить туда, чтобы они начали самостоятельное размножение. Однако для этого им потребуется питательная среда, роль которой могут исполнять отходы жизнедеятельности человека, транспортируемые в емкость. Благодаря принципу самотека, положенного в основу работы септика, воды после прохождения системы направляются в сточную канаву или на дренажное поле.

На этапе создания модификации Топас 5 изначально предполагалось использовать ее для обслуживания стоков, отводимых из душевой кабины, унитаза и двух раковин. В то же время эту модель можно использовать и для загородного дома при условии, что количество проживающих в нем людей не превышает 5 человек.

Основной принцип отвода стоков

Иногда вблизи участка отсутствует естественный водоем или овраг, в который могли бы поступать канализационные стоки. В этом случае владельцу придется подумать о создании фильтрационной площадки. Чтобы этот элемент канализационной системы эффективно справлялся со своей задачей, следует обратить внимание на следующие моменты:

• глубина промерзания грунта;
• уровень поверхностных вод;
• уровень грунтовых вод.

Еще до того как приступить к установке септика, следует решить вопрос с вариантом отвода очищенных вод. Применительно к модификации Топас 5 следует подумать о месте, в которое будет ежедневно выводиться 1000 литров. При наличии возможности в качестве места для отвода воды может использоваться канава. В случае ее отсутствия необходимо подумать о создании фильтрационного колодца.

Советы по эксплуатации септика Топас 5

Чтобы септик на протяжении длительного времени эффективно очищал сточные воды, нужно соблюдать правила инструкции по эксплуатации:

• позаботиться о том, чтобы в систему не проникали агрессивные вещества в виде кислот, щелочей, спирта, лекарственных средств, так как это может привести к уничтожению бактерий;
• запрещается выбрасывать в систему канализации гнилую пищу, поскольку это может стать причиной возникновения неполадок в работе септика;
• если прекратилась подача электричества, необходимо свести к минимуму количество сбрасываемой воды. Если емкость будет переполнена грязными стоками, они в итоге окажутся на участке;
• необходимо следить за тем, чтобы в стоки попадало минимальное количество песка и земли. Если в системе окажутся вещества неорганического происхождения, то это может ухудшить эффективность ее работы;
• очень важно регулярно выполнять сервисное обслуживание системы очистки, основные мероприятия которого сводятся к замене фильтров и иных ключевых элементов.

Среди предлагаемых сегодня на рынке систем очистки канализации одним из наиболее предпочтительных вариантов является септик Топас. Подобные установки предназначены для обслуживания загородных домов, где они превосходно справляются со своей задачей. Во многом эффективность их работы связана с наличием большого количества преимуществ.

При использовании подобной автономной системы можно гарантировать высокий уровень очистки стоков, которые превращаются в воду, удовлетворяющую всем требованиям экологических стандартов. Обработанная подобным образом вода может находить применение в хозяйстве, что не будет сопряжено с каким-либо риском для здоровья. Применение находит и ил, который собирается на дне резервуара. Это вещество может применяться в качестве прекрасного удобрения. Доступные на многих сайтах видео инструкции по использованию септика Топас позволяют получить подробное представление о принципе работы системы очистки и сделать правильный выбор.

Какой принцип работы септика Топас: все фазы очистки

Автор Монтажник На чтение 4 мин Просмотров 13.2к. Обновлено 05.12.2020

Септик Топас – это локальное очистное сооружение, в котором происходит глубокое очищение хозяйственно-бытовых сточных вод. Основной принцип работы септика топас, это очищение канализационной воды, которое происходит в несколько этапов, что дает высочайшее качество. На выходе из септика вытекает вода, освобожденная от загрязнений на 98%.

Данный показатель позволяет использовать очищенную воду на технические нужды или полив, а это весьма актуально для дач, коттеджей и прочей загородной недвижимости с земельными наделами. Септик Топас – компактная очистная установка, которая монтируется в непосредственной близости с домом, при этом, не нарушая общего вида территории. При работе септик Топас не издает шума и не источает запаха. На поверхности земли остается только крышка установки, что облегчает сервисное обслуживание.

В настоящее время септики Топас вытесняют выгребные ямы и септики с почвенной доочисткой, так как гарантируют безопасность и качество очищения сточных вод, что очень важно для сохранения санитарной и экологической безопасности. Для владельцев и будущих обладателей данного очистного сооружения не лишним будет знать принцип работы септика топас.

Септик Топас производит поэтапную очистку канализационной воды, последовательно и тщательно освобождая ее от всевозможных загрязнений. В процессе очищения принимает участие особая биомасса – активный ил. В его состав входят различные бактерии и микроорганизмы, которые разлагают органические соединения. Основная часть данных микроорганизмов живет и размножается только при наличии кислорода, поэтому в септике Топас создаются особые условия, а именно, при помощи компрессоров периодически нагнетается кислород.

Аэробные микроорганизмы попадают в септик Топас вместе со сточной водой и при благоприятных условиях начинают образовывать целые колонии, которые для питания как раз используют органические соединения. В очистке сточной воды также принимают участие и анаэробные бактерии, которые частично разлагают органику сразу же в приемной камере, куда поступают сточные воды, а также в камере, где происходит заключительная стадия очищения стока и выпадение в осадок отработанного ила.

В любом септике нужно поддерживать определенный объем активного ила, иначе снизится качество очищения сточной воды, начнет образовываться неприятный запах. А вот излишки активного ила следует раз в квартал откачивать из септика.

Септик Топас производит очистку стоков в две фазы.

Первая фаза запускает септик в работу по очищению сточной воды, которая попадает из жилища по подводящей канализационной трубе в приемную камеру (1), где они накапливаются до определенного уровня. За это время происходит выпадение в осадок крупных фракций и их первоначальное разложение анаэробными бактериями.

Как только сточная вода в приемной камере (1) достигнет установленной отметки, срабатывает поплавковый датчик, запускающий в работу первый компрессор второй камеры (2) септика Топас, куда начинают при помощи эрлифта перекачиваться сточные воды из камеры приемной. Компрессор нагнетает кислород и буквально обогащает им загрязненную воду.

Подобная мелкопузырчатая аэрация измельчает органические загрязнения, окисляет их, а аэробные бактерии начинают ими питаться. В результате образуется активный ил. Из второй камеры (2) очищенная вода с активным илом перекачивается в отстойник, где происходит осаждение отработанного ила на дно, а чистая отстоявшаяся вода уходит из септика самотеком или откачивается принудительно при помощи насоса.

Первая фаза очистки продолжается до тех пор, пока в приемной камере сточная вода вновь не понизится до определенного уровня, тогда вновь срабатывает датчик, который запустит в работу второй компрессор и начнется вторая фаза.

Вторая фаза очистки – это, прежде всего, обогащение кислородом сточной воды в приемной камере, и перемещение туда активного ила для нового цикла очищения стоков. Данная фаза продолжается до тех пор, пока в приемной камере вновь не поднимется уровень поступающих стоков и не сработает датчик.

Таким образом, срабатывание датчика позволяет переключать компрессоры и чередовать первую и вторую фазу очищения стоков. По сути, сточные воды проходят двойную глубокую очистку при помощи аэробных бактерий, которым также помогают анаэробные бактерии на последней стадии очищения воды, когда наблюдается выпадение отработанного ила.

Септик Топас и принцип работы септика топас позволяет очищать канализационные воды от самых сложных и опасных органических соединений, поэтому он незаменим при создании локальной канализации в современной загородной недвижимости.

Видео принцип работы септика топас

TOPAS-Academic

Введение

Версия 7 ТОПАС-Академик Technical_Reference.pdf теперь доступен:

1) Учреждения, присуждающие ученые степени, в состав которых входят университеты, университетские институты, лаборатории и школы.

2) Центры синхротронных и нейтронных исследований.

TOPAS-Academic включает в себя все функциональные возможности BRUKER-AXS TOPAS работает в Launch режим, включающий всю графику, а также редактор и программу просмотра структуры OpenGL.В режиме запуска реализована полная функциональность TOPAS.

*** Использование TOPAS-Academic требует компьютерной грамотности ***

Что нового New7.pdf

Что такое TOPAS-Academic

TOPAS-Academic — это общий нелинейный метод наименьших квадратов на основе Windows. система, управляемая языком сценариев. Основное внимание уделяется кристаллографии, химия твердого тела и оптимизация.В основе ТА его превосходное процедуры минимизации, обернутые системой компьютерной алгебры; это этот фундамент это делает сияющими предметно-зависимые модули, такие как уточнение Ритвельда. Основные характеристики включают:
• Система компьютерной алгебры для минимизации функций и применения линейных / нелинейных ограничений.
• Полнофункциональная программа Ритвельда для лабораторной дифракции рентгеновских лучей, синхротрона, монокристалла и нейтронов с фиксированной длиной волны и данных TOF.
• Алгоритм моделирования отжига для всех систем, включая решение конструкции в реальном космосе по порошковым, нейтронным, нейтронным данным TOF и монокристаллам.
• Программа командной строки под названием TC.EXE, которая включает ядро ​​TA; используется для пакетной обработки.

Учебники, описывающие функциональные возможности TOPAS-Academic, любезно предоставленные Джоном Эвансом, можно найти здесь.

Кто это для

TOPAS-Academic предназначен для ученых и аспирантов, работающих в области кристаллографии, химии твердого тела, оптимизации и минимизации функций в целом. Запросы на ТА без кристаллографических модулей или в качестве учебного пособия следует направлять автору.

Вход в TOPAS-Academic — Написание сценариев INP

Опытные пользователи BRUKER-AXS TOPAS используют режим запуска, в котором ввод данных осуществляется через редактор для написания известного сценария ввода. как формат INP.Благодаря хорошему редактору и справочной системе писать сценарии INP очень просто.

Редакторы — это личный выбор, и было бы неразумно ожидать, что все пользователи согласятся на какой-то конкретный. Однако в усилия по стандартизации редактирования файлов INP и поощрение использования хорошего редактора и обмена редактор macors редактор с открытым исходным кодом jEdit (под лицензией GNU General Public License, GNU GPL) Рекомендовано.

Сотрудничество с Джоном Эвансом и TOPAS Wiki

Участие Джона Эванса в TOPAS-Academic продолжается с неизменной поддержкой. Его многочисленные идеи, предложения, руководства и тщательное тестирование привели к множеству прорывов и улучшений.

TOPAS-Academic / Сравнение TOPAS

Нет различий между ядром TA и Bruker-AXS TOPAS для одного и того же номера версии.TA всегда будет включать последнее ядро.

Нет никаких различий в отношении измельчения монокристалла, решения структуры, нейтронного времени пролета и нестандартного измельчения Ритвельда.

Существуют некоторые различия в том, как вводятся данные для подгонки пиков, как показано в учебных пособиях. здесь.

Для стандартного уточнения Ритвельда TOPAS предлагает использование диалогов Windows.

Индексирование отличается, но в целом похоже — снова см. Учебные пособия здесь.

Цены — лицензии на один компьютер / пользователя на уровне отделов

Каждая лицензия запускает один экземпляр программы на определенном компьютере. Конечно, этим компьютером могут пользоваться несколько человек, но не одновременно; TA.EXE и TC.EXE можно запускать одновременно. НДС в размере 10% взимается только с клиентов из Австралии.

Версия 7

Новых пользователей
• 1600 евро за первую лицензию
• 550 евро за каждую дополнительную лицензию

Обновление версии 6 до версии 7 и начало с самой старой версии

На первую лицензию
• 100 евро при покупке в течение последних 3 месяцев
• 300 евро при покупке в течение последних 6 месяцев
• 400 евро при покупке в течение последних 12 месяцев
• 700 евро при покупке в течение последних 24 месяцев
• 1000 евро при покупке до последних 24 месяцев
Для дополнительных лицензий
• 50 евро при покупке в течение последних 3 месяцев
• 100 евро при покупке в течение последних 6 месяцев
• 150 евро при покупке в течение последних 12 месяцев
• 250 евро при покупке в течение последних 24 месяцев
• 400 евро при покупке до последних 24 месяцев
Плата может взиматься за передачу лицензии по причинам обновления компьютера после первоначального двухлетнего периода.

Поддержка

Поддержка по предлагаемым методикам и работе программы предоставляется по электронной почте.тем не мение полное решение проблем, требующих иногда нескольких дней работы, не поддерживается; это консалтинг и с клиентов будет взиматься соответствующая плата.

Закупки

Отправьте электронное письмо на адрес AlanCoelho @ bigpond. Включите веб-адрес университета, отображающий ваш адрес электронной почты. Аспиранты должны указать адрес своего научного руководителя или начальника отдела в Интернете и на адрес электронной почты. Рассмотрены дополнительные предложения по подтверждению вашего академического статуса.

Покупателю высылается счет-фактура. Покупатель платит банковским переводом или кредитной картой. Реквизиты австралийской компании можно получить на веб-сайте правительства Австралии, используя Австралийский бизнес-номер, указанный в верхней части этой страницы.

Благодарности

BRUKER-AXS для признания потребностей научного сообщества и предоставление постоянного использования кода TOPAS в TOPAS-Academic.

Джон Эванс для постоянная поддержка, тестирование и руководство по развитию функциональности ТА.

---

Краткий обзор функциональных возможностей версии 7

Решение белков при атомном разрешении

Облачные вычисления с использованием Amazon Web Services

Облачные вычисления с использованием Amazon Web Services

Создание PDF

Средство просмотра структуры

История

Скелеты

Вспомогательные программы

Пожалуйста, не скачивайте

Для чтения файлов brml

Если у вас есть вопросы, напишите по электронной почте AlanCoelho @ bigpond.ком

Topas 5. Септик Топаз

Автономная канализация

Если рассматривать весь спектр локальных очистных сооружений, то пальму первенства нужно отдать бренду TOPAS. Основной принцип работы 5 — это биологическая очистка сточных вод аэробными бактериями.

В данной системе используется не естественная, а принудительная пузырьковая аэрация. За счет этого происходит усиленное размножение бактерий и, соответственно, скорость окисления воды сточными водами.

Г-н Джефферс сказал, что его клиенты искали заказ, который отменил бы решение о присуждении контрактов Топазу. Одно из заявлений, которые добивались его клиенты, заключалось в том, что описание критериев было недостаточно ясным, чтобы позволить достаточно хорошо информированному и обычно добросовестному участнику торгов правильно их интерпретировать.

Это в основном следующее. Особняки, базы отдыха и коттеджи, гостиницы и пансионаты, рестораны. Установки для очистки сточных вод поставляются в готовом виде, включая крышку, без необходимости приобретения дополнительных переходников в соответствии с глубиной поставляемого трубопровода.

По сравнению с аналогичными продуктами данный септик имеет ряд преимуществ:

• Степень очистки воды достигает 99%.
• Срок службы до 70 лет.
• Простая установка и обслуживание.
• Септик можно устанавливать на различных типах грунта.
• Отсутствие посторонних запахов.
• Низкое энергопотребление.

Последнюю цифру можно отнести к недостаткам, но потребление настолько мало, а КПД устройства настолько велик, что затратами на электроэнергию можно пренебречь.

В то же время сертификаты или сертификаты были выданы из следующих стран: Германии, Румынии, Франции, Польши и России. Воздух, необходимый для жизнедеятельности микроорганизмов, обеспечивает небольшой бесшумный мембранный нагнетатель, который находится прямо на заводе. Воздуходувка вместе с дополнительным трехходовым электрическим клапаном также используется для питания воздушного насоса, который обеспечивает перекачку воды между отдельными камерами станции очистки сточных вод.

Технические характеристики

Среди размеров очистных сооружений указывается количество в эквиваленте населения, для которого построены соответствующие очистные сооружения.Примечание. Суточное потребление воды может быть кратковременно превышено до 200%. В этой статье мы сначала увидим, как делается круг, шаг за шагом. Позже мы увидим другие варианты с той же техникой и, наконец, немного более сложные приложения.

TOPAS достаточно широк, поэтому выбрать необходимый для дома товар будет несложно. В названии бренда есть цифры, которые показывают, на сколько человек рассчитан септик. Например, автономный кран канализации 5 предназначен для дома, где постоянно проживают 5 человек.

Эти работы могут выполняться нейлоновой или цветной проволокой толщиной около 0, 30 мм. Мы не можем использовать более толстые нити, потому что они должны проходить через один и тот же аккаунт более двух раз. Нейлоновую нить легче обрабатывать и затягивать, но если мы хотим, чтобы конструкция имела тело, лучше использовать проволоку.

Пошаговое рисование круга из шариков.

План проделанной работы будет следующим. По такой схеме можно было делать только работу. Звездочка указывает на начало работы, стрелки направления, в которых вы начинаете, а нить становится розовой с одной стороны и зеленой с другой.Там, где нити пересекаются, есть то, что мы называем крестом. Наносим каплю в виде синего овала и граниты, как оранжевые шарики.

Как работает септик ТОПАС?

Основано на действии аэробных бактерий, которые могут существовать только в присутствии кислорода. Они питаются органическими веществами, превращая их в безопасные химические соединения. Чтобы бактерии не задохнулись, в камеру постоянно подается воздух, плюс тем самым ускоряются процессы разложения стоков и сточных вод. И все, что не смогли обработать бактерии, оседает на дно септика.

Присоединение септика к канализационной сети

Эту схему можно применить ко многим проектам. Ниже этой страницы вы увидите другие примеры. По этой же схеме сделана центральная часть кольца из сердечек. Как водоток они представляют собой аэробные бактерии, обеспечивающие очищение. Процесс усиливается за счет вдувания воздуха. Благодаря запатентованной саморегулирующейся системе он обеспечивает постоянную очистку независимо от колебаний расхода бытовых сточных вод.

Оценка водоочистных сооружений по качеству воды

Чрезвычайная компактность Автоматический контроль расхода Простая и быстрая установка Встроенный буферный резервуар Простота эксплуатации и обслуживания Низкое энергопотребление Установка надземной или подземной установки Внутренний подъем. Резервуар из армированного полипропилена Моноблок для захоронения с резервуаром для хранения, резервуаром аэрации, ящиком и хранилищем ила.

• Регулятор входного потока со встроенным буферным баком.
• Электрощит управления содержит рабочий таймер, счетчик времени.
• Звуковая и визуальная сигнализация.
• Встроенный технический отсек со звукоизоляцией.

Схема его работы следующая:

1. Сточные воды стекают в первый отсек, где на дно оседают тяжелые крупные частицы. Здесь сточные воды изначально насыщены кислородом. В результате происходит частичное окисление и разложение, а частицы минерала оседают на специальной поддоне, образуя прочную монолитную массу.Периодически его нужно чистить.
2. Через перелив (эрлифт) стоки направляются во вторую камеру. В переливе установлен специальный защитный фильтр, предотвращающий попадание крупных органических частиц во второй отсек.
3. Во второй камере происходит основной процесс очистки. Сюда подается большой объем кислорода, за счет чего эффективность и скорость разложения сточных вод увеличивается в несколько раз.
4. Очищенная таким образом вода поступает в септик, имеющий форму пирамиды.Здесь откладывается ил, а вода сбрасывается во внешнюю среду.

Его запатентованный принцип действия патента основан на оригинальной комбинации непрерывного и прерывистого потока очистки сточных вод, связанного с одним пластиковым резервуаром. Контролируя уровень сточных вод с помощью датчика давления, расположенного во входной камере, обе фазы очистки переключаются.

Вода очищенная пригодна для полива и дальнейшего использования. Имеет съемную технику.Все внутренние технологии сделаны так, что их можно без проблем вынуть, почистить или заменить, а затем снова вставить и вставить в соответствующие ручки. Зеленое покрытие и квадратная форма не искажают окружающий вид и не вписываются в концепцию сада.

Станция аэрации «ТОПАС 5 стандарт

Производительность септика зависит от объема его камер. А это, в свою очередь, определяется количеством постоянно проживающих в доме людей.Поэтому при выборе устройства, в том числе септика 5 — инструкция к нему должна быть основным ориентиром. Обычно в нем указывается объем отходов, для которого рассчитана вместимость.

Правила эксплуатации и обслуживания

Практически минимизирует эксплуатационные требования. Чистящие средства максимально упрощают обслуживание, основанное на патентном принципе. Если вы собираетесь использовать воду для корнеплодов, просто добавьте ее в выгребную яму или резервуар, который является частью растения.Для капания рекомендуется использовать воду, очищенную на сэндвич-очистителе со встроенным песочным фильтром.

Имеет оригинальное оборудование для контроля движения. Оригинальный механизм контроля — это система измерения уровня сточных вод с помощью датчика давления, оптимизирующая процесс очистки в зависимости от количества сточных вод. Это уникальное техническое решение для управления процессом очистки компьютерного блока снижает потребность в операторе на 80% по сравнению с обычными очистителями.

Но этот расчет можно произвести самостоятельно, исходя из трех показателей:

• Количество жителей.
• Среднее количество воды, потребляемой на человека в день. Эта величина постоянная и равна 200 литрам.
• Количество дней, в течение которых септик выдержит этот объем. Обычно берут 3 дня.

Теперь, умножив эти цифры, можно точно сказать, сколько сточных вод способно обработать септик.

Позволяет как минимум три месяца рекреационной работы. Благодаря манометрической системе химчистка может храниться не менее трех месяцев. Она получила множество наград. За более чем 15 лет своего существования она получила множество наград на выставках, подтверждающих ее исключительные качества.

При выборе инструмента, который поможет вам оценить конкретный тип, вы можете найти здесь. Вас интересует более подробная информация? Как доставка, сборка и подключение? Какая потребляемая мощность? Что могло быть не так или корродировало на объекте? Как сравнение сравнивается с потоком? Как избавиться от лишнего осадка? Как работает зима? Доступен ли сервис и как получить запчасти?

В качестве примера давайте выполним этот расчет для 5: 5x200x3 toapaz = 3000 литров или 3.0 м.куб.

Но это пассивная септическая активность. Поэтому производители сами рассчитывают необходимый объем и указывают его в марке товара.

Бытовые очистные сооружения стали частью зданий в ИК и по всей Европе. Способствуя этому, экологическое и фактическое законодательство становится экономически жизнеспособным. Экономическую оценку оформляем отдельным документом.

Технические характеристики устройства для очистки сточных вод

Таким образом, если гражданин решает, что у небольшого домовладельца есть свое имущество, он должен сначала найти типы, доступные на рынке, а затем выбрать, какой из них лучше всего подходит для его или ее бизнеса.Если вы введете свой пароль для домашнего поиска при поиске в Интернете, вы найдете только 20-30 ссылок на разных производителей. Эти устройства находятся в инфракрасном диапазоне, что будет представлять примерно одинаковое количество различных типов доменов. И как вы объясните, что цены на эти устройства с одинаковой величиной колеблются примерно от тысячи долларов до тысячи?

Автономная канализация ТОПАС для дачи

Некоторые стараются делать все «с запасом», поэтому пытаются достать септик большего, чем необходимо, объема.Но специалисты отмечают, что в этом нет необходимости. К тому же недогрузка емкости обязательно приведет к гибели некоторых бактерий, так как им будет не хватать пищи. К тому же оборудование с более высокими характеристиками стоит дороже. Так зачем тратить деньги на неэффективную работу?

Кто, когда между ними нет разницы с первого взгляда? На все эти вопросы можно ответить, если внимательно рассмотреть один короткий сегмент, и на первый взгляд это важный актив, с которым согласны все производители в своих материалах.В противном случае может оказаться невозможным даже выдать соответствующий сертификат, подтверждающий их работоспособность.

Конструкция отдельных опор, технологическая схема, последовательность процессов, количество добавляемого кислорода и другие важные технические параметры регулируются одними и теми же биохимическими и физическими законами. Кроме того, сточные воды попадают в так называемую биологическую часть, где культура микроорганизмов выводится из загрязненной воды в растворимой форме. В этом разделе необходимо размножить микроорганизмы кислородом и непосредственно поглощать питательные вещества или измельчать различные носители, на которых микроорганизмы присутствуют в сточных водах.

Есть дома, в которых постоянно проживают 3 человека или ограничено потребление воды, а ТОПАС выставляет минимальную оценку «5». Что делать в этом случае — отказаться от этой модели?

Можно пойти другим путем. Если ваш выбор пал на кран, сотрудничайте с соседями. Септик будет загружен на полную мощность, и все останутся довольны.

Эти микроорганизмы фактически содержат органические загрязнители из воды, а подаваемый кислород дышит, а также происходит их накопление.Это нетрадиционные микроорганизмы, которые присутствуют в поверхностных водах и рыбоводных прудах, напротив, заявляя, что этот процесс активации уничтожит 99% патогенных микроорганизмов в сточных водах первоначального присутствия. Дальнейшая утилизация обычно может включать складирование, компостирование, подъем. дальнейшая обработка.

Логично, что все вышеупомянутые процессы должны управляться должным образом, чтобы поддерживать их надлежащее функционирование. Очень неуверенно говоря, речь идет о следующем.Пьяный читатель мог подумать, где он, а потом и гроза. Он подходит для использования в воде и других целях. В связи с необходимостью повторного использования высококачественной воды в качестве неизбежной воды, дальнейшее развитие в следующие два года продолжилось в этом направлении. Эта технология была дополнена другим классом клеток и мембранной микрофильтрацией.

Как установить

Осуществляем монтаж септика

Для установки безопасности 5 необходимо выполнить несколько обязательных шагов:

1. Сначала определите место установки.По санитарно-гигиеническим нормам септик должен располагаться на расстоянии не менее 5 метров от фундамента дома.
2. Затем подготовьте яму. Топаз 5 имеет габаритные размеры 1100х1200х2400 мм, поэтому для него необходимо вскрыть котлован размером 1800х1800х2400 миллиметров. При этом условие установки опалубки, без которого работа внутри котлована становится опасной, является обязательным условием.
3. Дно котлована насыпать 15-сантиметровым слоем песка.Это подушка, из-за которой сам септик будет выступать над землей на 15 сантиметров. Но без этого не обойтись. Ведь в период таяния снегов и сильных дождей септику, если он установлен заподлицо с землей, грозит затопление через покрытие станции или ее вентиляционные трубы. А это может привести к короткому замыканию и выходу компрессора из строя.
4. Поставьте емкость на дно ямы. Это можно сделать вручную, так как безопасность весит 5, как и безопасность 8, немного.А вот для остальных моделей придется использовать специальное оборудование. Для того, чтобы опустить устройство на дно ямы, вам понадобится прочный трос, который продевают через специальные отверстия в корпусе изделия.
5. Подсоедините септик к канализационной трубе. Для вставки трубы нужно просверлить отверстие в корпусе коронкой и заделать зазор между стенками трубы и корпусом. Для этого используйте специальный полипропиленовый шнур, который идет в комплекте с септиком, и строительный фен для нагрева шнура.Другие способы пломбирования не допускаются. И вот еще. Глубина врезки канализационной трубы в септик — 70-80 сантиметров. Это значение наносится не с верхней плоскости устройства, а с поверхности земли.
6. Теперь подключите септик к электросети. Для этого по канализационной трубе проложите кабель ПВА сечением 3х1,5 см. Подключите один его конец к специальным клеммам внутри септика, а второй — к автоматическому распределителю внутри дома.Обязательным условием является прохождение кабеля в защитной гофрированной трубе. Отметим, что габариты машин варьируются в пределах 6-16 А, что зависит от типа оборудования.
7. Последний этап монтажа — подстилка. Здесь вам понадобится песок, который необходимо заливать одновременно с заливкой воды в прибор. Это делается для того, чтобы уравнять давление, создаваемое песком на стенки септика.

Важно! Если подземные воды расположены близко к поверхности земли, то специалисты рекомендуют выбирать модель, на этикетке которой есть буквы «Пр».То есть с принудительной откачкой очищенной воды с помощью насоса, встроенного в саму установку.

После этого этапа вода теряет все безупречные партии и даже бактерии, и ее можно повторно использовать, например, в птичнике. для чистки туалетов. Вот почему он продолжил развитие в другом направлении, чтобы повысить надежность и контроль всего процесса. И вот как мы наконец подходим к первоначальному вопросу и как будет служить это дополнительное оборудование. Здесь необходимо подчеркнуть тот факт, что речь идет только о дополнительном оборудовании, а значит, полностью сохранился оригинальный запатентованный и хорошо зарекомендовавший себя принцип Topas.

Устройство установлено, и теперь можно смело пользоваться канализацией.

И напоследок — несколько практических советов.

Автономная канализация «Топас» — отличное решение.

Они вам пригодятся при эксплуатации септика:

Видео: Установка тапаса

Так как там круглосуточная установка и где все технологии работают со сточными водами, на практике не исключено, что есть какие-то правонарушения в действии.Сигнализировалась только одна аварийная ситуация, и владелец должен был пройти через себя или помочь самому определить причину происшествия.

Требования к питанию

Это частота переключения поплавка, время отдельных фаз, последовательность, в которой они возникли, и т. Д. Таким образом, это предотвращает потенциалы, а не только их последующее обсуждение. Владелец просто смотрит на простой список неисправностей, где сразу обнаруживает, о чем идет сигнал и в чем причина неисправности, и может немедленно ее устранить.

• При отключении электричества необходимо уменьшить сброс сточных вод.
• Необходимо вовремя откачать образовавшийся на дне ил. В противном случае это может привести к загустеванию отложений и выходу из строя всей системы.
• Постарайтесь свести к минимуму сброс в канализацию антисептических растворов и отбеливающих средств, которые могут привести к гибели бактерий.
• Не выбрасывать сточные воды (песок, известь, мел, гипс и т. Д.) И нерастворимые полимеры в канализацию.
• Нежелательно выбрасывать большое количество шерсти домашних животных в канализацию.

Правила очень простые. Но если вы будете им следовать, ваш септик проработает долгие годы безупречно.

Связанные записи

Предлагаемые сегодня канализационные системы должны отвечать большому количеству требований. Наряду с высоким КПД они должны отличаться надежностью и безопасностью в эксплуатации. Среди представленных на рынке моделей особо выделяется система Topas, представляющая собой автономный канализационный комплекс, обладающий всеми этими характеристиками.

Технические параметры канализационного комплекса Topas

Стоит отметить, что в последнее время Topas завоевал большую популярность среди потребителей. Причина этого в том, что он имеет большое количество значимых характеристик:

• малые габариты — при размещении комплекса необходимо выделить для него не более одного квадратного метра;
• при установке септика у хозяина есть возможность выбрать для него место по желанию.Главное, чтобы там можно было построить канализацию;
• нет проблем с отводом воды, которая пригодна для использования в качестве полива или других нужд;
• простота эксплуатации и обслуживания системы. Если есть необходимость выполнить такую ​​работу, хозяин сможет справиться с этой задачей самостоятельно.

При использовании системы отстой будет собираться в резервуар, который может служить органическим удобрением.

Преимущества

Отличительной особенностью септика является наличие набора определенных преимуществ, благодаря которым он выгодно отличается от конкурентов.

• крышка расположена над уровнем земли, благодаря чему у владельца нет проблем с доступом к внутренней конструкции септика;
В конструкции
• предусмотрен прочный корпус, эффективно справляющийся с задачей сохранения тепла;
• в системе предусмотрена возможность отвода очищенной воды естественным путем, что исключает необходимость использования насоса;
• из-за наличия воды в септике система остается на месте, что исключает резкие движения и ее подъем над поверхностью.

недостатки

В то же время канализационная установка Topas не лишена определенных минусов, которые должен учитывать каждый покупатель, решая установить ее в своем загородном доме. Среди них наиболее существенными недостатками можно назвать следующие:

• Работа системы возможна только при наличии тока в сети. В случае отключения электроэнергии установка отключается. Подобный недостаток имеет подавляющее большинство автономных систем канализации;
• высокая стоимость, причина которой связана с дороговизной асептического производства.

Принцип работы автономной канализации Топас

Эффект от канализационной установки Топаз основан на использовании метода биологической очистки сточных вод. Аэробные бактерии используются для удаления фекалий из загрязненных стоков. С точки зрения реализации этот процесс довольно прост.

Унося с собой органические загрязнители, сточные воды попадают в септик, для транспортировки которого используется трубопровод. Попав в первый резервуар, они сталкиваются с активными бактериями, которые начинают очищаться.Для ускорения процесса разложения в резервуар в непрерывном режиме подается кислород, обеспечиваемый резервуаром аэрации.

Благодаря подаче кислорода создаются благоприятные условия для ускоренного разложения каловых масс, жира, остатков пищи, сбрасываемых в канализацию. Использование такой системы позволяет очистить воду от загрязнений на 99% с минимальными затратами времени. Исходя из этих показателей, можно с высокой степенью уверенности утверждать, что рассматриваемый септик имеет высокие экологические характеристики.

По степени очистки сточных вод с использованием системы канализации Топаз обеспечивает полное соответствие требованиям действующих норм и стандартов. С помощью такой установки можно эффективно организовать полный цикл очистки сточных вод. Стоит отметить, что при очистке сточных вод, которая происходит непосредственно в самой установке, взаимодействие воды с окружающим пространством исключено.

Особенности автономной канализации Topas

При правильной установке автономной канализации Топас способен эффективно выполнять свои задачи вне зависимости от климатических условий.Эта особенность его применения связана с наличием высоких экологических показателей, а также с отсутствием проблем в эксплуатации. Подавляющее большинство потребителей выбирают систему Topas, учитывая, что решить проблему очистки сточных вод можно качественно и в короткие сроки.

В настоящее время септики Topas доступны на рынке в нескольких вариантах. Наибольший интерес вызывают модификации безопасности 5 и безопасности 10.Присущие им рабочие параметры позволяют применять их в конкретных условиях, для которых они были созданы. Если говорить о модели 5, то основное предназначение — это обслуживание дачи. Модификация безопасности 10 — востребованная канализационная система среди владельцев загородных домов. Если проанализировать ассортимент септиков аналогичной марки, то можно найти и такие модели, с помощью которых можно эффективно решить проблему очистки сточных вод, возникающую на таких объектах, как отели и коттеджные поселки.

Особенности септика Топаз 5

Если оценивать все модели, представленные в серии этого производителя, то модель Topas 5 имеет минимальную номинальную мощность. В первую очередь такая модификация популярна у владельцев дачных и небольших загородных домов. Рассматриваемая установка демонстрирует емкость 1 кубический метр воды, очищаемой без использования реагентов.

Среди особенностей данной модели следует выделить возможность использования в непрерывном режиме или для работы в определенное время года.Среди всех преимуществ, которыми обладает такой септик, следует выделить то, что в его силах обеспечить очистку качественной воды при соблюдении технологии установки. Во время работы септика наблюдается фильтрация твердого осадка, который скапливается на дне резервуара.

Нередко владельцы таких канализационных сетей используют ил как удобрение для посевов, выращиваемых на приусадебном участке. Обладая достаточно высоким показателем мощности обработки, такая модификация септика требует для работы небольшого количества электроэнергии.По энергопотреблению не отличается от обычной лампочки.

Если монтаж канализации планируется производить в местах, где часто наблюдаются перебои в электроснабжении, то этот септик можно использовать в сочетании с электрогенератором.

Принимая во внимание другие преимущества, присущие этой системе, следует отметить, что нет необходимости добавлять новые порции бактерий в систему. Их достаточно один раз туда посадить, чтобы они приступили к самостоятельному размножению.Однако для этого им понадобится питательная среда, роль которой могут выполнять вывозимые в контейнер отходы жизнедеятельности человека. Благодаря принципу безнапорного потока, лежащему в основе работы септика, воды после прохождения системы направляются в канализацию или на дренажное поле.

На этапе создания модификации Topas 5 изначально предназначался для обслуживания стоков, сбрасываемых из душевой кабины, унитаза и двух раковин. В то же время эту модель можно использовать для загородного дома при условии, что количество проживающих в нем не превышает 5 человек.

Основной принцип дренажа

Иногда рядом с участком нет естественного водоема или оврага, в который могли бы стекать сточные воды. В этом случае владельцу придется задуматься о создании фильтрующего сайта. Чтобы этот элемент канализационной системы эффективно справился со своей задачей, следует обратить внимание на следующие моменты:

• глубина промерзания грунта;
• уровень поверхностных вод;
• уровень грунтовых вод.

Еще до того, как приступить к установке септика, следует решить вопрос с вариантом слива очищенной воды.Что касается модификации Topaz 5, то стоит задуматься о месте, где ежедневно будет выводиться 1000 литров. По возможности канаву можно использовать как место для слива воды. В случае его отсутствия необходимо подумать о создании фильтрационного колодца.

Чтобы септик долго очищал сточные воды, нужно соблюдать правила инструкции по эксплуатации:

• следить за тем, чтобы агрессивные вещества в виде кислот, щелочей, спирта, лекарств не проникали в систему, так как это может привести к уничтожению бактерий;
• запрещается выбрасывать гнилые продукты в канализацию, так как это может вызвать сбои в работе септика;
• , если подача электричества прекратилась, необходимо минимизировать количество сбрасываемой воды.Если бак заполнен грязными стоками, они окажутся на участке;
• необходимо следить за тем, чтобы в канализацию попадало минимальное количество песка и земли. Если в системе присутствуют вещества неорганического происхождения, это может ухудшить эффективность ее работы;
• очень важно проводить регулярное обслуживание системы очистки, основные виды деятельности которого сводятся к замене фильтров и других ключевых элементов.

Среди представленных сегодня на рынке систем очистки сточных вод одним из наиболее предпочтительных вариантов является септик.Такие установки предназначены для обслуживания загородных домов, где отлично справляются со своей задачей. Во многом эффективность их работы связана с наличием большого количества преимуществ.

При использовании такой автономной системы может быть гарантирована очистка сточных вод высокого уровня, которые превращаются в воду, отвечающую всем требованиям экологических норм. Обработанную таким образом воду можно использовать на ферме без риска для здоровья. Применяется и отстой, который собирается на дне емкости.Это вещество можно использовать как отличное удобрение. Доступные на многих видео-сайтах инструкции по использованию септика Топаз позволяют получить подробное представление о том, как работает система очистки, и сделать правильный выбор.

TOPAS MC

Добро пожаловать в TOPAS MC Inc., некоммерческую организацию, которая поддерживает и расширяет инструмент TOPAS для моделирования частиц.

12 августа 2021 г .: Выпущена версия 3.7 TOPAS. Лицензированные пользователи могут видеть подробную информацию на форуме пользователей и в репозитории кода.

TOPAS дополняет и расширяет Geant4 Simulation Toolkit, чтобы сделать расширенное моделирование методом Монте-Карло всех форм лучевой терапии более простым в использовании для медицинских физиков. TOPAS может моделировать терапевтические головки с рентгеновскими лучами и частицами, моделировать геометрию пациента на основе изображений КТ, оценивать дозу, плотность энергии и т. Д., Сохранять и воспроизводить фазовое пространство, обеспечивает расширенную графику и является полностью четырехмерным (4D) для обрабатывать изменения в доставке луча и геометрии пациента во время лечения. Пользователи TOPAS конфигурируют предварительно созданные компоненты (такие как сопла, геометрия пациента, компоненты дозиметрии и визуализации) для моделирования широкого спектра лучевой терапии без обязательного знания базового набора инструментов Geant4 Simulation Toolkit или какого-либо языка программирования.Все аспекты моделирования, включая поведение в 4D, контролируются с помощью уникальной системы управления параметрами TOPAS. TOPAS был разработан с нуля, чтобы быть гибким, но простым в использовании, надежным и воспроизводимым. В коде большое внимание уделяется безопасности «на месте», в нем используются различные методы, чтобы пользователям было сложнее совершать ошибки. Два очень кратких введения в видео TOPAS можно найти здесь и здесь.

TOPAS дополнительно описан в рукописи открытого доступа: Perl J, Shin J, Schumann J, Faddegon B, Paganetti H.TOPAS: инновационная протонная платформа Монте-Карло для исследований и клинических приложений. Med Phys. 2012 ноя; 39 (11): 6818-37. (Просмотр: PubMed). Эта рукопись была процитирована 578 раз в Google Scholar.

Базовые концепции TOPAS были первоначально созданы в результате финансируемого NIH сотрудничества Национальной ускорительной лаборатории SLAC, Массачусетской больницы общего профиля и Калифорнийского университета в Сан-Франциско. После бета-тестирования сообществом пользователей в 88 учреждениях Стэнфордский университет предоставил TOPAS MC Inc.лицензию на защищенное авторским правом ядро ​​TOPAS, чтобы мы могли распространять TOPAS среди конечных пользователей и собирать лицензионные сборы для финансирования дальнейшей разработки и поддержки пользователей. По последним подсчетам, у нас было 1828 лицензированных пользователей в 515 учреждениях в 52 странах.

В то время как самые ранние применения TOPAS были в протонной терапии, TOPAS теперь доступен для использования во всех областях исследований лучевой терапии, а также подходит для некоторых приложений медицинской визуализации. Продолжается работа по распространению TOPAS на радиационную биологию и естественнонаучное образование.Другие потенциальные приложения включают исследования радиационного повреждения электроники, физики элементарных частиц, ядерной физики и астрофизики.

Наша миссия — превратить TOPAS в инструмент, который удобно поместится в руках каждого медицинского физика.

Стоимость лицензии на одного пользователя варьируется от бесплатной до 2500 долларов США. в зависимости от класса пользователя. См. Подробности в разделе «Типы лицензий».

TOPAS MC Inc. является некоммерческой общественно полезной корпорацией и признана IRS в качестве освобожденной от налогов общественной благотворительной организации в соответствии с разделом 501 (c) (3).

TOPAS: сетевое структурное выравнивание последовательностей РНК | Биоинформатика

Аннотация

Мотивация

Для многих семейств РНК вторичная структура, как известно, лучше консервативна среди РНК-членов по сравнению с первичной последовательностью. По этой причине важно учитывать лежащие в основе структуры сворачивания при выравнивании последовательностей РНК, особенно для тех, которые имеют относительно низкую идентичность последовательностей. Учитывая набор РНК с неизвестными структурами, алгоритмы одновременного выравнивания и сворачивания РНК нацелены на точное выравнивание РНК путем совместного прогнозирования их согласованной вторичной структуры и оптимального выравнивания последовательностей.Несмотря на повышенную точность результирующего выравнивания, вычислительная сложность одновременного выравнивания и сворачивания для пары РНК составляет O (N6), что слишком дорого для использования для крупномасштабного анализа.

Результаты

Чтобы устранить этот недостаток, в данной работе мы предлагаем новую сетевую схему для попарного структурного выравнивания РНК. Предлагаемый алгоритм, TOPAS, основан на концепции топологических сетей, которые предоставляют структурные карты РНК, подлежащих выравниванию.Для каждой последовательности РНК TOPAS сначала строит топологическую сеть на основе предсказанной складчатой ​​структуры, которая состоит из последовательных ребер и структурных ребер, взвешенных по вероятностям спаривания оснований. Полученные сети затем могут быть эффективно выровнены с использованием методов вероятностного выравнивания сетей, тем самым обеспечивая структурное выравнивание РНК. Вычислительная сложность предлагаемого нами метода значительно ниже, чем у метода динамического программирования в стиле Санкоффа, но дает хорошие результаты согласования.Кроме того, еще одним важным преимуществом предложенного алгоритма является его способность обрабатывать РНК с псевдоузлами при прогнозировании структурного выравнивания РНК. Мы демонстрируем, что TOPAS в целом превосходит предыдущие методы структурного выравнивания РНК в тестах РНК с точки зрения как скорости, так и точности.

1 Введение

играют важную роль в сравнительном анализе генома, особенно для ускорения открытия новых некодирующих РНК (нкРНК), а также для изучения их функций и структур.Методы выравнивания последовательностей обеспечивают эффективные средства количественной оценки сходства между различными последовательностями РНК, которые могут использоваться для компьютерной идентификации гомологичных РНК, принадлежащих к одному и тому же функциональному семейству. Как показали различные сравнительные исследования РНК, для многих семейств РНК вторичная структура РНК, как правило, лучше сохраняется среди членов по сравнению с их первичной последовательностью (Freyhult et al. , 2006; Glotz et al. , 1981; Джонссон и др., 2014; Raué et al. , 1988; Zwieb et al. , 1981). Как следствие, для методов выравнивания последовательностей РНК критически важно разумно включить лежащую в основе вторичную структуру РНК в процесс выравнивания, чтобы получить точные результаты выравнивания.

представляет собой одноцепочечную молекулу, которая состоит из цепочки нуклеотидов с четырьмя различными типами оснований A, C, G и U. Из-за взаимодействий спаривания оснований между различными основаниями РНК может складываться сама по себе, образуя сложная конструкция.Хотя предсказание естественной трехмерной структуры РНК является сложной задачей, двумерная вторичная структура РНК поддается математическому анализу и вычислительному предсказанию (Flamm et al. , 2000; Greenleaf et al. , 2008; Tinoco and Bustamante, 1999), благодаря квазииерархической природе складчатой ​​структуры. Канонические пары Ватсона-Крика A – U и C – G обычно образуются между основаниями, а пары колебаний G – U также часто наблюдаются во вторичной структуре РНК.В типичной вторичной структуре РНК пары оснований появляются вложенными, так что две пары оснований ( i ₁ , i ₂ ) и ( j ₁ , j ₂ ) — i _k и j _k со ссылкой на базовые местоположения — либо удовлетворяет i1 .Как правило, псевдоузлы выполняют вычислительный анализ РНК, например. прогнозирование структуры и структурное выравнивание — значительно сложнее.

Вероятно, первым — и, возможно, также наиболее влиятельным — методом, который был предложен для структурного выравнивания РНК с неизвестными структурами, является алгоритм, предложенный Санкофф, который одновременно решает проблему выравнивания последовательностей и проблему прогнозирования вторичной структуры РНК посредством консенсуса. подход динамического программирования (Санкофф, 1985).На сегодняшний день существует несколько различных реализаций алгоритмов в стиле Санкофф для структурного выравнивания РНК. Например, Dynalign и Foldalign — популярные методы, которые используют термодинамические модели для оценки свободной энергии потенциальной вторичной структуры и используют динамическое программирование для поиска структуры с наименьшей свободной энергией, которая является общей для выравниваемых РНК ( Fu и др. , 2014; Harmanci и др. , 2008; Havgaard и др. , 2005; Mathews and Turner, 2002; Sundfeld et al., 2016). Другой метод, названный PARTS , представляет модель псевдосвободной энергии, основанную на вероятностях образования пары оснований и выравнивания, чтобы найти лучшее структурное выравнивание, которое максимизирует совместную вероятность (Harmanci et al. , 2008). Хотя алгоритмы Санкоффа обычно дают более точные и надежные результаты выравнивания по сравнению с методами выравнивания, основанными исключительно на сходстве последовательностей, их основным недостатком является резкое увеличение сложности. Например, сложность исходного алгоритма Санкоффа для структурного выравнивания двух последовательностей РНК длиной N составляет O (N6) во времени и O (N4) в пространстве (т.е.е. памяти) (Hamada et al. , 2009). Чрезвычайно высокая сложность исходного алгоритма Санкоффа делает его непрактичным для крупномасштабного анализа генома, и для эффективного решения проблемы структурного выравнивания РНК был разработан ряд упрощенных вариантов алгоритмов Санкоффа (Gardner et al. , 2005). ; Уилл и др. , 2007, 2015). Одним из таких примеров является PMcomp , который использует вероятности пар оснований в качестве облегченной модели энергии и налагает ограничения на совпадающие пары оснований, чтобы снизить общую вычислительную сложность до O (N4) (Hofacker et al., 2004). LocARNA принимает облегченную модель энергии, такую ​​как PMcomp , и упрощает подход динамического программирования за счет включения разреженного свойства спаривания оснований (Will et al. , 2007). SPARSE (Will et al. , 2015) и RAF (Chuong et al. , 2008) дополнительно улучшают скорость выравнивания, достигая квадратичной временной сложности. Чтобы улучшить скорость выравнивания, SPARSE (Will et al., 2015) использует спарсификацию на основе ансамблей, а RAF (Chuong et al. , 2008) использует тот факт, что вероятные края выравнивания в выравнивании последовательностей имеют тенденцию быть разреженными. Все вышеупомянутые алгоритмы в стиле Санкофф используют энергетические модели (или псевдоэнергетические модели, основанные на вероятности образования пары оснований) и стремятся найти оптимальное структурное выравнивание посредством динамического программирования с различными упрощениями и ограничениями для уменьшения общей сложности.

В отличие от алгоритмов Санкоффа, мы предлагаем новый подход к структурному выравниванию РНК, приняв концепцию топологической сети , которая объединяет последовательность и структурную информацию РНК, подлежащих выравниванию.Топологические сети предоставляют удобные способы краткого представления сложных взаимодействий и отношений между частями или объектами, которые образуют большее целое. Хорошо известными примерами таких сетей являются сети белок-белкового взаимодействия (PPI) и сети коэкспрессии. В сети PPI узлы соответствуют белкам, а ребра между узлами представляют собой взаимодействия между соответствующими белками. В сети коэкспрессии узлы обычно соответствуют генам, и наличие границы между двумя узлами подразумевает, что существует значительная корреляция между уровнями экспрессии связанных генов.В последние годы растет интерес к разработке эффективных вычислительных инструментов для сравнительного анализа крупномасштабных биологических сетей (Yoon et al. , 2012), особенно для сравнения и согласования сетей PPI (Jeong and Yoon, 2015; Джеонг и др. , 2016; Ляо и др. , 2009; Сахрейян и Юн, 2013; Сингх и др. , 2008). Сравнивая сети PPI (Gursoy et al. , 2008), которые фиксируют физические взаимодействия между белками у разных видов, выравнивание сети PPI направлено на прогнозирование функционального соответствия между белками в сетях и определение сетевых модулей, которые могут сохраняться у разных видов. .Чтобы получить точные результаты выравнивания, которые являются биологически значимыми, методы выравнивания сетей обычно учитывают как сходство последовательности между белками, так и топологическое сходство между сетями во время процесса выравнивания (Yoon et al. , 2012).

В этой статье мы предлагаем новый алгоритм структурного выравнивания РНК под названием TOPAS ( TOP логическая сеть на основе A выравнивание структурных РНК S ), который основан на концепциях топологических сетей и сетевого выравнивания.TOPAS сначала создает топологическую сеть для каждой последовательности РНК, так что сеть фиксирует последовательность и структурные свойства РНК. Построенные топологические сети затем выравниваются с использованием эффективного метода выравнивания сети, что приводит к точному структурному выравниванию, которое плавно интегрирует сходство последовательностей и структурное сходство между данными РНК. Сетевой подход, принятый TOPAS для представления и выравнивания РНК, делает алгоритм очень гибким, позволяя обрабатывать РНК с произвольной структурой, включая псевдоузлы.Мы сравниваем предложенный нами алгоритм TOPAS с несколькими хорошо известными алгоритмами структурного выравнивания РНК и показываем, что TOPAS превосходит предыдущие алгоритмы с точки зрения скорости и точности.

2 Материалы и методы

направлено на предсказание точного выравнивания данного набора РНК, так что их общие складчатые структуры точно выровнены друг с другом. Для быстрого и точного структурного выравнивания РНК мы предлагаем инновационный сетевой подход.В предлагаемом подходе мы сначала строим топологическую сеть для каждой РНК, которая обеспечивает графическое представление ее последовательности, а также ее потенциальной вторичной структуры. Затем построенные топологические сети эффективно выравниваются с использованием метода выравнивания сети, при котором результирующее выравнивание сети приводит к структурному выравниванию соответствующих РНК. Недавние исследования сравнительного сетевого анализа (Singh et al. , 2008; Yoon et al., 2012) показали, что точные результаты выравнивания сети могут быть достигнуты путем разумной интеграции сходства между узлами в сетях, а также топологического сходства между сетями. Подобным образом методы выравнивания сетей могут использоваться для надежного выравнивания топологических сетей, представляющих последовательности РНК и их складчатые структуры, тем самым предсказывая точное структурное выравнивание РНК, которое включает как сходство последовательностей, так и структурное сходство между РНК.Далее мы обсудим два основных этапа предлагаемого алгоритма структурного выравнивания РНК TOPAS, т. Е. построение топологических сетей на основе заданных РНК и нахождение структурного выравнивания РНК через топологические сети выравнивания — более подробно.

2.1 Построение топологической сети из последовательностей РНК

Для каждой выравниваемой РНК мы сначала строим топологическую сеть, которая обеспечивает графическое представление последовательности РНК и ее потенциальной складчатой ​​структуры.Костяк топологической сети формируется на основе первичной последовательности РНК, где каждый нуклеотид в РНК представлен как узел в топологической сети. Затем узлы, которые могут образовывать пару оснований в структуре сворачивания РНК, также соединяются взвешенным краем, где вес определяется соответствующей вероятностью образования пары оснований. Вероятности образования пар оснований можно оценить с помощью моделей термодинамического равновесия с экспериментально определенными параметрами (Mathews, 2004; McCaskill, 1990; Turner and Mathews, 2010), которые широко используются для предсказания структуры РНК.Чтобы топологическая сеть оставалась разреженной за счет сохранения только тех ребер, которые соответствуют надежным парам оснований, ребра с вероятностями образования пары оснований, которые ниже порогового значения P _Th , удаляются из сети. Это снижает общую стоимость выравнивания сети и повышает точность окончательных результатов выравнивания. Сходство последовательностей между узлами в разных сетях оценивается с помощью парной скрытой марковской модели (пара-HMM) (Mount, 2009; Yoon, 2009).Вероятности выравнивания между нуклеотидами оцениваются с помощью алгоритма вперед-назад на основе заданной пары-HMM, и их нормализованные битовые оценки используются в качестве меры сходства узлов в сетях, которые включают сходство последовательностей между соответствующими РНК. Подробный процесс построения сети и предлагаемый сетевой алгоритм структурного выравнивания РНК TOPAS подробно описаны в разделе 2.2.

2.2 Структурное выравнивание РНК на основе топологических сетей

Пусть Gn = (Vn, En) будет топологической сетью n . V _n — это набор узлов в сети, где каждый узел соответствует нуклеотиду в последовательности n -й. E _n — это набор взвешенных ребер между узлами, где каждое ребро отражает, что соединенные узлы могут образовывать пару оснований в РНК с вероятностью образования пары оснований, превышающей пороговое значение P _Th . Учитывая две топологические сети G ₁ и G ₂ , мы стремимся точно выровнять сети, интегрируя сходство их узлов и топологическое сходство, тем самым предсказывая точное структурное выравнивание РНК, представленных сетями.Пусть R будет общим сходством между двумя сетями, где элемент R ( a , b ) является общим показателем сходства между двумя узлами a∈V1 и b∈V2⁠. Чтобы вычислить общее сходство R , мы интегрируем следующие три типа сходства: (i) структурное сходство R _S между лежащими в основе вторичными структурами двух РНК; (ii) связанного сходства R _C для последовательного узла (нуклеотидного) выравнивания; и (iii) сходство последовательностей R _E для сходства последовательностей на нуклеотидном уровне.Структурное подобие R _S и связное подобие R _C отражают топологическое сходство между сетями G ₁ и G ₂ , а R _E отражает сходство между узлами в двух сетях (т. е. сходство на уровне последовательностей между соответствующими РНК).

RS (a, b) = ∑c∈NG1 (a) d∈NG2 (b) PS1 (a, в) PS2 (b, d) D (c) D (d) R (c, d)

RC (a, b) = 12 (R (a − 1, b − 1) + R ( a + 1, b + 1))

Рис.1.

Иллюстрация топологических сетей для структурного выравнивания РНК. R ( c , d ) обозначает попарное сходство между узлами в позиции c в сети G ₁ и позиции d в сети G ₂ . PS1 (a, c) — это вероятность пары оснований для узлов в позиции ( a , c ) в сети G ₁ . NG1 (a) обозначает набор соседей узла в позиции a , если существует взаимодействие пар оснований в сети G ₁

Рис.1.

Иллюстрация топологических сетей для структурного выравнивания РНК. R ( c , d ) обозначает попарное сходство между узлами в позиции c в сети G ₁ и позиции d в сети G ₂ . PS1 (a, c) — это вероятность пары оснований для узлов в позиции ( a , c ) в сети G ₁ . NG1 (a) обозначает набор соседей узла в позиции a , если существует взаимодействие пар оснований в сети G ₁

Структурное сходство R _S измеряет топологическое сходство между узлами в различных топологических сетях на основе вероятностей образования пар оснований в соответствующих РНК, так что узлы (нуклеотиды), участвующие в консервативных парах оснований, вероятно, будут выровнены при выравнивании сети (отсюда и структурное выравнивание РНК).Затем связанное подобие R _C вдохновлено схемой выравнивания последовательностей на основе передачи сообщений, предложенной в Yoon (2014). R _C вычисляется на основе принципа, что два нуклеотида в двух последовательностях РНК, вероятно, будут выровнены, если их соседние нуклеотиды также выровнены при выравнивании последовательностей РНК. Как упоминалось ранее, как R _S , так и R _C пытаются оценить топологическое сходство между данными сетями, фиксируя сходство между окрестностями двух узлов, принадлежащих разным сетям.

R = ( α · RS + β · RC + (1 − α − β) · RE),

Рис. 2.

Псевдокод предложенного алгоритма структурного выравнивания РНК

Рис. 2.

Псевдокод предложенного алгоритма структурного выравнивания РНК

В вычислительной сложности TOPAS преобладает оценка общего сходства R .Обычно матрица A очень разреженная, что позволяет эффективно вычислить R . Общая вычислительная сложность составит O (kd1d2N2) ⁠, где k — количество итераций в степенном методе, d ₁ — количество ребер взаимодействия пары оснований в сети G ₁ , а d ₂ — количество ребер взаимодействия пары оснований в G ₂ . Для типичных РНК мы имеем kd1d2≪N2⁠.Кроме того, пространственная сложность TOPAS составляет O (N2), что намного ниже, чем O (N4), требуемого традиционным алгоритмом Санкоффа. Стоит отметить, что LocARNA и RAF также имеют одинаковую низкую пространственную сложность O (N2) ⁠.

3 Результаты

3.1 Построение топологических сетей

Учитывая пару последовательностей РНК, TOPAS строит топологические сети для соответствующих РНК на основе вероятностей образования пар оснований, оцененных с помощью пакета RNAstructure (версия 5.8). RNAstructure — это программный пакет для анализа вторичной структуры РНК, который также включает инструмент для предсказания структуры одиночной РНК на основе термодинамической модели ближайшего соседа и выравнивания последовательностей, полученных из пары HMM (Harmanci et al. , 2008 ; Рейтер и Мэтьюз, 2010). Ранее алгоритм PARTS использовал предварительно вычисленные вероятности спаривания оснований и выравнивания для оценки псевдосвободной энергии, и аналогичным образом TOPAS использует вероятностные модели в структуре РНК для прогнозирования структурного выравнивания РНК на основе топологических сетей.

3.2 Параметры для структурного выравнивания на основе сети с использованием TOPAS

Уравнение (3) оценивает общее сходство между узлами (которые соответствуют базам) в сетях (которые представляют последовательности РНК, которые необходимо выровнять), где параметр α взвешивает топологическое сходство R _S и параметр β взвешивает связное подобие R _C . Кроме того, следует включить сходство последовательностей R _E , чтобы избежать симметричной структурной неоднозначности (т.е.е. α + β <1⁠), но вклад сходства последовательностей должен сохраняться на относительно низком уровне, чтобы он не влиял на конечный результат выравнивания при анализе последовательностей с низкой идентичностью последовательностей (SI). Мы проиллюстрировали влияние весовых параметров (α, β) на точность структурного выравнивания на основе двух пар тРНК, полученных из базы данных Rfam (Griffiths-Jones et al. , 2003): (i) первая тРНК пара (X14835.1 / 6927-7002, M32222.1 / 12777-1363) была выбрана для иллюстрации случая высокой идентичности последовательности (SI = 0.77) и (ii) другая пара тРНК (X14835.1 / 6927-7002, M86496.1 / 1024-1089) была выбрана для иллюстрации случая идентичности низкой последовательности (SI = 0,24). Соответствующие вторичные структуры этих трех тРНК показаны на рисунке 3 (a – c), которые были нарисованы с использованием VARNA (Darty et al. , 2009). Точность алгоритма структурного выравнивания оценивается с точки зрения чувствительности (SEN) = TPTP + FN и положительной прогностической ценности (PPV) = TPTP + FP⁠. TP, FP и FN — это количество истинных срабатываний, ложных срабатываний и ложных отрицаний, соответственно, и они рассчитываются путем сравнения предсказанных краев выравнивания с краями истинного выравнивания.F-Score = 2 / (1SEN + 1PPV) также измеряется для оценки эффективности и сравнения.

Рис. 3.

Иллюстрация влияния параметров α и β на точность центровки. ( a ) Вторичная структура тРНК X14835.1 / 6927-7002. ( b ) Вторичная структура тРНК M32222.1 / 1277-1363. ( c ) Вторичная структура тРНК M86496.1 / 1024-1089. ( d ) Чувствительность (SEN) для пары тРНК с высокой идентичностью последовательностей.( e ) Положительная прогностическая ценность (PPV) для пары тРНК с высокой идентичностью последовательностей. ( f ) Чувствительность к паре тРНК с низкой идентичностью последовательностей. ( g ) Положительная прогностическая ценность для пары тРНК с низкой идентичностью последовательностей

Рис. 3.

Иллюстрация влияния параметров α и β на точность выравнивания. ( a ) Вторичная структура тРНК X14835.1 / 6927-7002. ( b ) Вторичная структура тРНК M32222.1 / 1277-1363. ( c ) Вторичная структура тРНК M86496.1 / 1024-1089. ( d ) Чувствительность (SEN) для пары тРНК с высокой идентичностью последовательностей. ( e ) Положительная прогностическая ценность (PPV) для пары тРНК с высокой идентичностью последовательностей. ( f ) Чувствительность к паре тРНК с низкой идентичностью последовательностей. ( g ) Положительная прогностическая ценность для пары тРНК с низкой идентичностью последовательностей

Для первой пары с высоким SI производительность предложенного сетевого структурного выравнивания не очень чувствительна к выбору параметров (α, β ), как показано на рис. 3 (d) и (e).В этом случае сходство последовательностей дает достаточно ключей для предсказания относительно точного выравнивания, хотя качество выравнивания можно дополнительно улучшить, учитывая структурное сходство между РНК. Однако для РНК с относительно низким SI сходство последовательностей между РНК само по себе недостаточно для нахождения точного выравнивания. Это проиллюстрировано на рис. 3 (f) и (g) на основе пары тРНК с низким SI. Как видно из этих графиков, в этом случае большее значение топологического сходства обычно приводит к более высокому SEN и более высокому PPV.На практике весовые параметры α и β могут быть оценены посредством поиска по сетке на основе доступных обучающих данных, чтобы установить баланс между структурным сходством и сходством последовательностей для надежного и точного предсказания структурных выравниваний РНК.

3.3 Оценка эффективности

Чтобы оценить производительность предложенного нами метода структурного выравнивания TOPAS, мы использовали пары последовательностей в BRAliBase 2.1 набор данных K2 (Wilm et al. , 2006) в качестве эталона для оценки и сравнения производительности. В наборе данных было 389 пар последовательностей, содержащих неизвестные основания. Эти пары последовательностей были исключены из нашей оценки производительности, и окончательный размер тестового набора данных составил около 95,67% от размера исходного набора данных BRAliBase 2.1 K2. Тест состоит из последовательностей РНК из 36 структурных семейств РНК, включая 8587 пар последовательностей РНК со средней длиной 109 оснований и средней идентичностью последовательностей 0.67. Для сравнения мы также оценили производительность нескольких широко используемых алгоритмов структурного выравнивания в стиле Санкоффа на основе того же теста. В таблице 1 перечислены алгоритмы структурного выравнивания, которые учитывались в нашей оценке и сравнении производительности.

Список алгоритмов структурного выравнивания РНК, которые были рассмотрены в этой работе для сравнения производительности с TOPAS

Список алгоритмов структурного выравнивания РНК, которые были рассмотрены в этой работе для сравнения производительности с TOPAS

Результаты оценки производительности на основе на BRAliBase 2.1 набор данных K2 сведен в Таблицу 2. Параметры TOPAS были установлены на (α, β, NIt, PTh) = (0,40, 0,56, 30, 0,01). Все эксперименты проводились на iMac (ЦП 3,5 ГГц, 32 ГБ ОЗУ, OS X 10.9.5), а время вычислений для всех алгоритмов измерялось в секундах. Общее время вычислений TOPAS состоит из двух основных частей: времени, необходимого для вычисления вероятностей образования пар оснований с использованием пакета RNAstructure (Reuter and Mathews, 2010), и времени вычислений для построения топологических сетей и прогнозирования структурного выравнивания РНК на основе на построенных сетях.Вероятности образования пары оснований, используемые в качестве входных данных для алгоритма TOPAS, также могут быть вычислены другими пакетами сворачивания РНК, такими как популярный пакет ViennaRNA (Hofacker, 2009), на основе предпочтений пользователя. В таблицах 2 и 3 время вычисления, показанное для TOPAS, соответствует времени, необходимому для структурного выравнивания на основе сети, и не включает время для вычисления входных вероятностей пары оснований с использованием структуры РНК.

на основе BRAliBase 2.1 Набор данных K2

78 5,625

78 5,625 0,894

78 5,625 5,657 Dynalign2 0,706 0,914 0,797 5,803 LocaRNA 0.862 0,922 0,891 4,128 SPARSE 0,848 0,931 0,888 3,653

78

78

78

78

78 RAF Таблица 2.

Результаты оценки производительности на основе набора данных BRAliBase 2.1 K2