ChSTU repository

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
КАФЕДРА ХІМІЧНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ВОДООЧИЩЕННЯ 
 
Реєстраційний №________  
          «Допущено до захисту» 
     Завідувач кафедри  д.т.н., 
професор 
    _________Геннадій СТОЛЯРЕНКО 
                                                                       «____»  _________________2024р. 
 
 
 
КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА МАГІСТРА 
на тему 
РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ 
ВОД З ВИКОРИСТАННЯМ ГІДРОДИНАМІЧНОГО 
КАВІТАТОРА. 
за спеціальністю 161 «Хімічні технології та інженерія» 
 
 
Науковий керівник Виконавець роботи 
д.т.н., професор магістрант 
  
___________Геннадій СТОЛЯРЕНКО __________ Владислав Валовенко  
 
  
  
  
  
  
  
      Нормоконтроль                         Наталія ФОМІНА 
  
Черкаси 2024 
ВСТУП 
 
Актуальність теми. Вода є одним із найважливіших ресурсів на 
Землі для людини та навколишнього середовища. У всьому світі річки, озера 
та океани забезпечують доступ до приблизно 71% поверхневих водЗемлі 
[1]. В останні роки проблема забезпечення прісною водою стає актуальною, 
особливо через постійне забруднення як точкових (річки), так і неточкових 
(дифузних) джерел стічними водами, що містять токсичні та шкідливі 
речовини ,Стічні води харчової  промисловості, побутові, 
сільськогосподарських угідь,  закладів харчування, машинобудівних  та 
нафтопереробних заводів, зливні води від автотранспорту потрапляють у 
водойми. Крім того, внаслідок сучасної індустріалізації, глобалізації та 
цивілізації потреби у воді постійно зростають, що ускладнює проблему 
доступності води. Забруднення водних ресурсів також ставить під загрозу 
здоров'я людей і водних істот і створює значні екологічні ризики [2]. Тому 
прогрес у обробці та видаленні шкідливих і токсичних речовин є необхідним 
у сучасному світі, особливо в країнах, що розвиваються, де зараз не вистачає 
очисних споруд, досвіду та інфраструктури. Недоліки звичайних методів, 
такі як більший час обробки, відсутність загальної мінералізації, обмежена 
застосовність, низька ефективність, високі витрати на експлуатацію та 
технічне обслуговування, а також утворення вторинних забруднюючих 
речовин, також спонукали до збільшення уваги до зростання альтернативних 
технологій [3]. 
Мета роботи полягала в вивченні процесу гідродинамічної кавітації, її 
оптимальних умов для очищення стоків і розробка більш ефективної 
технології очищення стічних вод завдяки гідродинамічній кавітації.  
Об'єктом дослідження є процес гідродинамічної кавітації, його 
параметри та вплив на ефективність роботи аеротенок. 
 
Предметом дослідження є вивчення залежності ефективності роботи 
активного мулу в аеротенках від параметрів процесу гідродинамічної 
кавітації. Для досягнення цієї мети будуть використовуватись методи аналізу 
літературних джерел, проведення експериментальних досліджень та 
математичного моделювання. 
Одним з основних завдань цієї роботи є з'ясування взаємозв'язку між  
самим процесом гідродинамічної кавітації, його параметрами та 
ефективністю роботи активного мулу під її впливом. Важливо визначити 
оптимальні параметри процесу гідродинамічної кавітації, які забезпечують 
максимальну ефективність роботи активного мулу та, відповідно, 
зменшуючи витрати на очищення стічних вод. 
Результати дослідження будуть корисні для підприємств, які 
використовують аеротенки для очищення стічних вод, а також для науковців, 
які працюють в галузі водопостачання та очищення води. Дослідження може 
також використовуватись для подальшого покращення технологій очищення 
води та зменшення негативного впливу на довкілля. 
Для досягнення мети роботи будуть проведено експериментальні 
дослідження процесу гідродинамічної кавітації та роботи активного мулу. 
Методи дослідження будуть включати експериментальні дослідження 
з використанням вимірювальних приладів та обладнання, а також 
математичне моделювання процесу гідродинамічної кавітації. Для аналізу 
результатів досліджень будуть використані традиційні методи хімічного 
аналізу. 
 Отже, ця робота має важливе значення для водопостачання та 
очищення стічних вод. В результаті дослідження буде отримано рекомендації 
щодо оптимальних параметрів процесу гідродинамічної кавітації, які 
забезпечують максимальну ефективність роботи активного мулу у 
аеротенках. Ці рекомендації можуть бути використані для подальшого 
покращення технологій очищення води та зменшення шкідливого впливу на 
навколишнє середовище. 
 
1АНАЛІЗ  СУЧАСНОГО СТАНУ ПРОБЛЕМИ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД 
ТА ОБГРУНТУВАННЯ ОСНОВНОГО НАПРЯМКУ ДОСЛІДЖЕННЯ 
 
 Встановлено, що технології для біологічного очищення, які 
використовуються в Україні не забезпечують достатнього видалення 
біогенних елементів. Кожен рік разом зі стічними водами у поверхневі водні 
об’єкти надходить: завислих речовин – 45•106 кг; нафтопродуктів – 400•106 
кг; сульфатів – 800•106 кг; хлоридів – 670•106 кг; азоту – 10•106 кг; нітратів – 
60•106 кг; нітритів – 2•106 кг; СПАР – 0,25•106 кг; заліза – 0,770•106 кг; 
фосфатів – 7•106 кг [1]. 
 Протягом року в Україні у поверхневі водні об’єкти відводиться 
близько 7,7•109 м3 стічних вод. З цього обсягу – близько 1,6•109 м3 (21%), 
підприємствами промисловості – близько 4,5•109 м3. Крім того, в ході 
очистки стоків на комунальних очисних спорудах (міських та селищних) за 
цей період утворюється близько 45•106 м3 біологічно та бактеріологічно 
забрудненого осаду (який включаючає в себе значний зміст патогенних 
мікроорганізмів, таких як яйця гельмінтів, аскарид тощо), які також потребує 
утилізації. 
 Ці очисні споруди можуть слугувати джерелом отримання цінних 
сировинних ресурсів, які наразі вважаються відходами, та нетрадиційних 
джерел енергії, потенціал яких зараз не використовується повністю через 
недоліки існуючих технологій очищення стоків. В цілому, системи 
водовідведення функціонують як первинні техноекосистеми, що є 
відкритими системами: вони споживають ресурси та енергію на вході та 
виробляють продукти та неперероблені відходи на виході. 
 1.1 Сучасний стан проблеми очищення стоків 
 
 Очищення стічних вод є важливим аспектом екологічного 
менеджменту у всьому світі. З ростом населення та розвитком 
промисловості, проблема очищення стічних вод набуває все більшого 
значення. Вона включає ряд методів і технологій, спрямованих на зниження 
забруднення та захист водних ресурсів. 
 Основні методи очищення стічних вод, які використовуються в різних 
країнах світу: 
 
Фізичні методи очищення 
 
 Фізичні методи очищення зосереджені на видаленні твердих частинок 
із стічних вод за допомогою фізичних процесів. Найпоширенішими серед них 
є: 
 - скребкові решітки, що видаляють великі тверді частинки; 
 - піскоуловлювачі для видалення піску та інших важких частинок; 
 - флотаційні установки, які видаляють легкі забруднювачі, такі як 
масла та жири; 
 - седиментаційні басейни для видалення осаджених твердих частинок; 
 - різні типи фільтрів для видалення дрібних частинок. 
 
Хімічні методи очищення 
 
 Хімічні методи використовуються для видалення розчинених і 
колоїдних забруднювачів. До них належать: 
 - коагуляція та флокуляція, які включають введення хімічних реагентів 
для утворення флокул; 
 - окислення для знищення органічних забруднювачів та патогенів; 
 - нейтралізація для коригування pH стічних вод; 
 - адсорбція, зокрема використання активованого вугілля для видалення 
розчинених органічних речовин. 
 
Біологічні методи очищення 
 
 Біологічні методи включають використання живих організмів для 
видалення органічних забруднювачів. Основні типи такого очищення: 
 - аеробне очищення, де мікроорганізми використовують кисень для 
розкладання органіки; 
 - анаеробнеочищення, що відбувається в умовах відсутності кисню; 
 - фиторемедіація, використання рослин для поглинання забруднювачів. 
 
Сучасні технології очищення стічних вод 
 
 Інноваційні технології включають: 
 - мембранні технології, такі як обратний осмос і ультрафільтрація; 
 - адсорбційні технології, що використовують різні адсорбенти; 
 - розробка та використання енергоефективного та водозберігаючого 
обладнання. 
 У процесі очищення стічних вод на станціях, окрім вироблення чистої 
води, формується певний вид відходів, відомих як осади стічних вод (ОСВ). 
Для переробки значних мас стоків застосовуються спеціалізовані очисні 
системи, що працюють на основі створення активного мулу або мулових 
осадів. Ці осади часто накопичуються на звалищах протягом тривалого часу і 
потребують подальшої переробки [2 – 4]. 
 Наприклад, Бортницька станція аерації (БСА) є основним об'єктом для 
очищення стічних вод у Києві та навколишніх містах і селищах Київської 
області. Заснована у 1960-х роках із проектною здатністю обробляти 3 
мільйони тонн осаду, наразі на БСА накопичено приблизно 10-14 мільйонів 
тонн осаду. Ці відходи утримуються за допомогою дамб, які постійно 
підвищуються, щоб впоратися з цілодобовим надходженням 10 тисяч 
кубометрів осаду зі станції. Враховуючи перепад висоти у 46 метрів між 
муловими картами та річкою Дніпро, потенційний прорив дамби може 
спричинити катастрофічні наслідки. Тому критично важливим є знаходження 
рішень для переробки осадів. 
 Необхідність проведення досліджень пов’язана з тим, що: 
 Спостерігається зростання кількості джерел, що утворюють мулові 
осади, а також розширення географічного поширення цих осадів, що 
призводить до збільшення їх загального обсягу, як в цілому, так і на одного 
мешканця; 
- структура мулових осадів ускладнюється, включаючи більше 
екологічно шкідливих елементів; 
- виникає зростаюча негативна реакція на «традиційні» методи 
утилізації такого роду відходів, як-от вивіз на звалища; 
- прийняття законодавчих актів, які встановлюють строгі норми 
зберігання відходів різного типу; 
- недостатнє використання інноваційних технологій у сфері утилізації 
відходів; 
- застосування нових економічних стратегій, що передбачають 
збільшення вартості утилізації відходів та відкриття систем 
переробки відходів для приватних виробників та великих інвесторів. 
 Враховуючи вищевказане, існує важлива потреба в розробці 
комплексного підходу до переробки мулових відкладень. Такий підхід 
повинен охоплювати соціальні, економічні, технологічні та інженерні 
аспекти, забезпечуючи при цьому екологічну безпеку запропонованих 
рішень, які будуть базуватися на світових технологіях. 
 
Очищення стічної води в інших країнах 
 У розвинених промислових країнах обсяг сухих речовин осадів стічних 
вод, що припадає на одну особу щороку, становить приблизно 19-20 кг. 
Розглядаючи країни з порівнянною кількістю населення, такі як Франція 
(54,2 мільйона людей) та Англія (56,1 мільйона), ми бачимо значну різницю в 
обсягах виробництва осадів - 510 тисяч тонн у Франції проти 1240 тисяч тонн 
у Англії. У той же час, Україна з населенням 42,22 мільйона людей виробляє 
більше осадів, ніж ці дві країни разом - 1802 тисячі тонн на рік. Серед лідерів 
у виробленні осадів стічних вод виділяються такі країни як Росія, США та 
Німеччина [5 - 7]. В таблиці 1.1 наведеноосновні методи утилізації 
осадів стічних вод (в %). 
 
Таблиця 1.1-Основні методи утилізації осадів стічних вод (в %) [7] 
Використання Захоронення Скидання в 
Країна Спалювання 
в с/г на звалищах море, океан 
1 2 3 4 5 
Англія 53 16 7 24 
Австрія 20 49 31 - 
Німеччина 25 55 15 5 
Данія 45 28 18 9 
США 25 25 35 15 
Італія 20 60 - 20 
Франція 23 46 31 - 
Фінляндія 40 41 - 19 
Фінляндія 50 30 20 - 
Швеція 60 30 - 10 
 
 
Як видно з таблиці 1.1, значна частина осадів стічних вод 
відправляється на звалища. Методи знешкодження та утилізації цих осадів 
варіюються від використання у сільському господарстві, захоронення на 
звалищах, викиду в океан, до спалювання.  
 У майбутньому, багато країн планують зменшити використання 
звалищ. Наприклад, Німеччина має намір збільшити частку використання 
осадів стічних вод у сільському господарстві з 25% до 40%. У Фінляндії з 
загального обсягу осадів, які використовуються як добрива, одна третина 
вноситься на поля, інша третина використовується при будівництві 
магістральних доріг, 17% використовується для міського озеленення, і 
близько 16% йде на компостування [5 - 7]. 
 В розвинутих країнах, таких як Японія та США основним методом 
утилізації осадів стічних вод є спалювання. Основна перевага методу: мала 
площа, необхідна для утилізації, незалежність від клімату і часу року, а 
також мала кількість зольного продукту, що можна безпечно 
використовувати в дорожньому будівництву. 
 Окрім вже відомих традиційних методів утилізації осадів стічних вод, 
що описані у таблиці 1.1, світова практика також включає новітні та 
ефективні підходи. Наприклад, в країнах Європейського союзу віддається 
перевага аеробній та анаеробній обробці осадів. Зокрема, Іспанія, 
Великобританія, Італія, Фінляндія та Словаччина активно застосовують 
анаеробну обробку, тоді як у Чехії та Польщі більше уваги приділяється 
аеробним технологіям. 
 Під час аеробної обробки в осадах формуються гумінові кислоти, а в 
результаті анаеробної обробки – білки та ароматичні амінокислоти, які є 
важливими для органо-мінеральних добрив у аграрному секторі. У 
місцевостях з високою температурою, таких як Лос-Анджелес, осади стічних 
вод переробляються методом компостування у неглибоких траншеях з 
активним надходженням кисню та легким підігрівом суміші, зазвичай цей 
процес триває близько трьох місяців. 
 Європейські країни також демонструють зростання використання 
осадів стічних вод у аграрному секторі. Наприклад, у Німеччині 
використовують стабілізовані, компостовані та пастеризовані осади як 
добрива, де пастеризація включає нагрівання до 65-70°С на 20-30 хвилин для 
знищення патогенних мікроорганізмів та яєць гельмінтів. Також тут 
практикується спалювання активного мулу як альтернативу нафті та вугіллю, 
а в Німеччині та Австрії акцент робиться на розробці установок для 
спільного компостування відходів та осаду стічних вод [7]. 
 В сучасних умовах багато країн застосовують спалювання твердих 
побутових відходів та осадів стічних вод. Але при цьому вміст твердих 
речовин в осаді повинен бути не нижчим 40%, а сумарна вологість не 
більшою за 60%. Попередньо перед спалюванням їх необхідно зневоднити та 
висушити. Для спалювання осадів застосовують в спеціальних печах 
(циклонні, барабанні, піч з киплячим шаром). Газоподібні продукти 
спалювання, такі як окиси сірки, миш’як, важкі метали, а також сірководень і 
хлор забруднюють атмосферу. 
  
1.2 Стан світових прісних водойм. 
 
 Світові запаси прісної води є обмеженими та становлять невелику 
частку водних ресурсів планети - лише 3%. З цих 3%, придатна для пиття 
прісна вода становить всього 0.3% від усієї води на Землі. Очікується, що до 
2030 року розрив між попитом та пропозицією на прісну воду сягне 40%. До 
2025 року третина світового населення може відчувати водний дефіцит. У 
країнах, що розвиваються, втрати води в системах водопостачання часто 
перевищують 30%, а іноді навіть досягають 80%. Це означає, що більш ніж 
32 мільярди кубометрів питної води щорічно втрачається через витоки у 
міських системах, причому лише 10% цих витоків є видимими. 
 Загальні світові запаси води оцінюються у 1386 мільйонів кубічних 
кілометрів, з яких на кожну людину припадає близько 230 мільйонів 
кубометрів. Проте, як вже зазначалося, лише мала частка цих ресурсів є 
прісною водою. Більшість прісної води (68%) знаходиться у льодовиках, тоді 
як 30.9% становлять підземні води. Ріки, які є основним джерелом води для 
людства, містять лише 0,1% всієї прісної води. 
 Розподіл легкодоступної прісної води на планеті є нерівномірним. У 
Африці лише 10% населення мають доступ до регулярного водопостачання, в 
той час як у Європі цей показник перевищує 95%. Великі річкові басейни 
часто розташовані на територіях, які мало розвинені, наприклад, річка 
Амазонка та річки Росії та Канади. Найбільші річкові водні ресурси мають 
такі країни як Бразилія, Росія, США та Китай. 
 Основним споживачем води на планеті є сільське господарство, за ним 
слідують промисловість та комунальне господарство. Забруднення та 
інтенсивне використання води призводять до зменшення її доступних 
ресурсів. У країнах, що розвиваються, використання забрудненої води через 
відсутність коштів на її очищення стає причиною численних хвороб. Таким 
чином, забезпечення водопостачанням стає важливим завданням, яке вимагає 
постійної уваги та вирішення. 
 Світове споживання прісної води значно зросло через промисловий 
розвиток, збільшення населення та покращення побутових умов. Що раніше 
вважалося безмежним ресурсом, тепер стає об'єктом економії через 
зростаючий дефіцит прісної води. Хоча точний облік споживання прісної 
води у світі відсутній, припускається, що загальне споживання становить 
близько 7 мільярдів тонн на день, або 2500 кубічних кілометрів на рік, що є 
порівнянною з річним обсягом видобутку усіх корисних копалин у світі. 
 За прогнозами, до 2025 року близько 1 мільярда осіб будуть жити у 
країнах із гострою нестачею питної води, що змусить їх зменшити 
використання води у сільському господарстві для задоволення побутових і 
промислових потреб [7]. 
 Нерівномірний розподіл питної води між континентами є іншою 
важливою проблемою: 60% населення світу проживає в Азії, але має доступ 
лише до однієї третини світових водних ресурсів. Особливо гостро цю 
проблему відчувають Індія і Китай. З 1970 по 2002 рік водозабезпечення на 
душу населення в світі знизилося майже вдвічі. У країнах Західної Європи на 
одну людину припадає 100-300 літрів води на день, тоді як в Україні - 250 
літрів на день. 
 Кілька факторів посилюють проблему водної нестачі: зростання 
населення Землі, екологічне забруднення від промисловості, техногенні та 
природні катастрофи, неефективне використання води та глобальні 
кліматичні зміни [6]. Країни Аравійського півострова, у яких майже повністю 
відсутні власні джерела прісної води, активно використовують опріснену 
морську воду. У регіоні Перської затоки діє багато опріснювальних 
установок, подібно до Гонконгу і Сінгапуру, які імпортують воду з Малайзії. 
Країни з обмеженими ресурсами прісної води, такі як Японія, Італія, а також 
деякі африканські та азіатські країни, також зіштовхуються з цією 
проблемою. 
 Існує близько 30 методів опріснення морської води, включаючи 
випаровування, дистиляцію, виморожування, та інше. Опріснення океанської 
та морської води вважається глобальною проблемою, над якою працюють 
ООН та інші міжнародні організації, з метою розробки ефективних методів 
використання водних ресурсів океану для виробництва питної води [2]. 
 
 1.3 Стан водних об’єктів України 
 
На сьогоднішній день, в Україні спостерігається зростаюча тенденція 
до зменшення запасів прісної води на тлі збільшення споживання водних 
ресурсів та підвищення вимог до їх якості. Це призвело до порушення 
балансу в екосистемах та зниження їх здатності до самовідновлення через 
прогресуюче забруднення шкідливими стоками. 
Ця ситуація викликала низку гострих соціальних, економічних і 
екологічних викликів, таких як потреба в додатковому очищенні більшості 
природних водних ресурсів перед їх використанням, збільшення витрат на 
очищення стічних вод, а також недостатню зацікавленість водокористувачів у 
впровадженні заходів щодо економії води. Розв'язання цих проблем залежить від 
поліпшення підходів до ефективного, екологічно безпечного використання, 
відновлення та охорони водних ресурсів. 
У вирішенні цих проблем важливу роль відіграли такі фахівці, як О. Ф. 
Балацький, З. В. Герасимчук, Б.М.Данилишин, О.О. Дмитрієва, С.І. Дорогунцов, 
О.М. Масенко, Є.В. Стаценко, Б.О. Сидорук, М.А. Хвесик, О.В. Яроцька та інші. 
Наприклад, за даними 2022 року, в Україні було спожито 9,5 мільярдів 
кубометрів води, що на 0,8 мільярдів менше, ніж у 2023 році. Споживання води 
розподілялося так: 54% на виробничі потреби, 21% на побутово-питні потреби, 
15% на зрошення, 8% на ставково-рибне господарств, 2% на 
сільськогосподарське водопостачання та інші потреби [6]. 
Скорочення використання води відбулося в основному за рахунок 
зменшення її витрат на виробничі та побутово-питні потреби. Промисловість 
також вдавалася до застосування оборотних і повторнопослідовних систем 
водопостачання, частка яких становила 89% у загальному обсязі 
використання води на виробництво, що дозволило зекономити значну 
кількість води у 2023 році. Водночас, зменшилися обсяги забруднених стоків, 
скинутих у водойми [7]. 
Однією з причин скидання забруднених стоків у водойми є нестача 
централізованого водовідведення у багатьох населених пунктах, низька 
якість очищення стоків та незадовільний стан очисних споруд. Аналіз 
сучасного стану водного господарства України виявив ці та інші важливі 
проблеми [5 - 8]. 
Економічного характеру: присутні значущі соціально-економічні 
втрати через вживання населенням води неналежної якості; підвищення 
витрат на покращення стандартів якості води; спад економічних показників 
унаслідок збільшення витрат на додаткове очищення води для побутових 
потреб; прискорене зношування ключового обладнання у системах 
водопостачання, яке контактує з забрудненою водою; необхідність 
додаткових фінансових вливань для ліквідації водного дефіциту на 
забруднених територіях тощо. 
Управлінського характеру: відсутність ефективного заохочення для 
інвестицій у водозберігаючі чи безводні технології на підприємствах, що 
великі споживачі води; потреба у розробці строгіших покарань та штрафів 
для бізнес-суб'єктів, які уникають своєчасної оплати за використання водних 
ресурсів; недостатнє врахування водних роялті, що присвоюються 
користувачами води; розбіжності у швидкості зміни водних тарифів із 
динамікою економічного розвитку та інше. 
Екологічного характеру:евтрофікація водних ресурсів; різноманітне 
забруднення водних об'єктів - хімічне, теплове, радіаційне, бактеріологічне; 
зміни у видовому складі та скорочення біорізноманіття водних екосистем; 
модифікація гідрологічного режиму річок через їх регулювання, створення 
водосховищ, осушення боліт тощо. 
Соціального характеру:зростання захворюваності серед населення 
через споживання забрудненої питної води; брак доступу громадян до 
інформації про якість питної води та систему водопостачання; відсутність 
громадського нагляду за водними ресурсами та ігнорування інтересів різних 
верств населення при їх використанні; зменшення рекреаційних та 
відпочинкових зон унаслідок зростаючого антропогенного впливу та інше 
Нормативно-правового характеру: брак законодавчих актів, що 
регулюють діяльність басейнових ринків водних ресурсів; недосконалість та 
невідповідність механізмів встановлення плати за спеціальне використання 
води; відсутність єдиного водного реєстру з детальним описом водних 
об'єктів; неефективний контроль за оновленням списку шкідливих речовин, 
що забруднюють водні ресурси; потреба у застосуванні жорсткіших покарань 
за порушення водного законодавства; брак нормативів для затвердження 
процедури проведення аукціонів з продажу ліцензій на водокористування 
тощо. 
Територіального характеру: конфлікт економічних інтересів між країнами, 
розташованими у зонах основних водних стоків, та тими, що залежать від 
стану цих водних ресурсів; відсутність загальних договорів між країнами в 
одному басейні щодо координованого використання води; невирішеність 
обміну інформацією між сусідніми державами щодо стану спільних водних 
ресурсів; розбіжності у загальних статистичних показниках використання 
води, що ускладнює міждержавні порівняння; відсутність міжнародних 
організацій, що могли б займатися збором аудиторської інформації про стан 
транскордонних водних об'єктів. і впливати напорушення.  
 
     1.4 Обґрунтування напрямку дослідження 
 
 Завдання кваліфікаційної роботи магістра  полягає в інтенсифікації 
роботи очисних споруд, особливо аеротенка, за допомогою ферментативного 
каталізу мікроорганізмів, що знаходяться в аеротенку. Використовуючи 
метод гідродинамічної кавітації, підвищується активність мікроорганізмів, 
що сприяє ефективнішій обробці стічних вод. Головною метою цієї наукової 
задачі є досягнення вищої ефективності очищення стоків, а також зменшення 
споживання енергії та ресурсів у процесі очищення, що в кінцевому підсумку 
позитивно впливає на економічні та соціальні аспекти експлуатації очисних 
систем. 
 Для досягнення вказаної мети, наукова робота передбачає ретельне 
дослідження та визначення оптимальних умов для гідродинамічного 
кавітатора, який каталізує мікроорганізми зворотнього мулу, що подається в 
аеротенк. Окрім того, необхідно враховувати можливість збільшення 
ефективності аераційного обладнання за рахунок впровадження кавітаційних 
технологій. 
 Для досягнення цієї мети необхідно вирішити наступні задачі: 
- провести глибокий аналіз існуючих наукових робіт і напрацювань інших 
дослідників за тематикою даного дослідження; 
- розробити і удосконалити методику проведення процесу ферментативного 
каталізу з активним використанням гідродинамічної кавітації; 
- вибрати та адаптувати аналітичні методи для супроводження процесів 
інтенсифікації роботи очисних споруд; 
- створити детальний ескіз та технічний проект дослідної установки для 
проведення ферментативного каталізу за допомогою гідродинамічної 
кавітації; 
- організувати і провести експериментальні дослідження, спрямовані на 
оцінку впливу кавітації на активний мул, що подається в аеротенк, та його 
вплив на процеси очищення стічних вод; 
- визначити та зафіксувати оптимальні параметри гідродинамічної кавітації, 
які забезпечують найкращий ступінь очищення в установках нітро- та 
денітрифікації; 
- проаналізувати та порівняти результати роботи аеротенка при різних 
умовах, зокрема, визначити ефект від використання гідродинамічної кавітації 
на процеси, що відбуваються в мікроорганізмах. 
 Таким чином, поставлені в рамках науково-дослідної роботи задачі 
мають на меті не лише покращення технічних характеристик аеротенків, а й 
забезпечення більшої ефективності та економічності очищення стічних вод. 
Завдяки впровадженню інноваційних підходів, таких як гідродинамічна 
кавітація, можна досягти значного прогресу у сфері очищення стоків. 
 
1.5 Аналіз вітчизняної та зарубіжної літератури 
 
 Стічні води утворюються з різних джерел, таких як промисловість, 
домогосподарства, лікарні та сільське господарство [8, 9]. Недостатньо 
очищені стічні води, потрапляючи у водні об'єкти, спричиняють різноманітні 
наслідки для здоров'я та навколишнього середовища [9]. Очищення стічних 
вод необхідне для підтримання допустимого рівня відходів, які можуть бути 
скинуті в навколишнє середовище. 
Фізичні методи для очищення стічних вод 
 Різні фізичні методи, доступні для очищення стічних вод, наведені 
нижче [8, 9]: 
 ● Адсорбція 
 ● Удосконалений процес окислення (УПО) 
 ● Мембранний метод 
 ● Сепарація за допомогою нанофільтрів 
Адсорбція: 
 Адсорбційний метод очищення стічних вод широко використовується 
для очищення стічних вод і являє собою процес масообміну, який полягає в 
акумулюванні молекул рідини або газу на поверхні твердого тіла [10]. 
 Речовина, яка адсорбується, називається адсорбатом, а адсорбуючий 
матеріал - адсорбентом. Адсорбція поділяється на два типи: фізична 
адсорбція/фізична сорбція та хімічна адсорбція/хемосорбція. У першому 
випадку сили притягання є слабкими ван-дер-ваальсовими силами, 
результати процесу є оборотними, і він відбувається при температурі нижче 
або близько до критичної температури адсорбованої речовини. У другому 
випадку сили притягання між адсорбованими молекулами і твердою 
поверхнею зумовлені хімічним зв'язком. Це відбувається тільки у вигляді 
моношару, тоді як при фізіосорбції існує більше, ніж один шар молекул на 
поверхні твердого тіла. Речовини, хемосорбовані на поверхні твердого тіла, 
нелегко видаляються внаслідок дії сильніших сил [11]. Фізична адсорбція 
супроводжується зменшенням вільної енергії та ентропії адсорбційної 
системи, а отже, цей процес є екзотермічним [12]. 
 Адсорбція сильно впливає на транспорт важких металів, токсичність та 
біологічну доступність у водному середовищі. Це широко використовуваний 
метод очищення стічних вод, оскільки він простий в експлуатації, гнучкий, 
економічно вигідний і ефективний для невеликих кількостей шкідливих 
речовин [29,30]. Перенесення забруднювача з водного розчину на поверхню 
сорбенту, адсорбція на твердій поверхні та перенесення всередині частинок 
сорбенту є трьома основними процесами при адсорбції на твердому сорбенті. 
Завдяки електростатичній силі притягання заряджені забруднювачі мають 
тенденцію адсорбуватися на протилежно заряджених адсорбентах. Загалом, 
метрики, що використовуються для розуміння адсорбції металів різними 
матеріалами, включають ізотерму адсорбції Фрейндліха (KF) та максимальну 
адсорбційну ємність Ленгмюра (qmax) [13]. 
 У цьому методі існує багато типів адсорбентів, які використовуються 
для очищення стічних вод відповідно до вимог. Температура, рН, час 
перемішування та початкова концентрація - це лише декілька змінних, які 
можуть впливати на ефективність адсорбенту [13, 14]. До таких адсорбентів 
належать нанорозмірні оксиди металів, активоване вугілля, біомаса, 
сільськогосподарські відходи та інші речовини. Активоване вугілля є часто 
використовуваним адсорбентом, оскільки його можна легко змінювати 
хімічно для збільшення адсорбційної здатності. Як результат, воно широко 
використовується як адсорбент для фільтрації води [13, 14]. Важливим 
методом очищення промислових стічних вод для видалення розчинених 
органічних сполук з сильним запахом з промислових стічних вод є адсорбція 
забруднюючих речовин з водного потоку стічних вод на гранульованому 
активованому вугіллі (ГАВ) у нерухомих шарах. [15].  
 Кількість розчиненої речовини, що адсорбується на грам адсорбенту в 
стані рівноваги (qe), була отримана з рівняння масового балансу (1.1): 
 
,                                              (1.1)                     
 
 де C0 та Ce - початкова та рівноважна концентрації розчиненої 
речовини у воді, V - об'єм розчину, а w - суха маса адсорбенту [15]. 
 Процес біологічного активованого вугілля(БАВ) є одним з процесів 
очищення стічних вод. У цьому процесі адсорбція активованого вугілля, що 
супроводжується біологічним розкладанням органічних забруднювачів, 
відбувається в шарі БАВ, де у великій кількості відбувається ріст аеробної 
біомаси [15]. 
 Переваги: 
 ● Адсорбція - це гнучкий процес і високоефективний метод очищення 
стічних вод зі швидкою кінетикою. 
 ● Цей процес вимагає простого обладнання для обробки, що знижує 
початкову вартість інвестицій [16]. 
 ● Це дуже вигідний метод, оскільки він видаляє різні забруднення, що 
утворюються при переробці гудрону. 
 ● Регенерація адсорбенту може зменшити потребу в свіжому або 
новому адсорбенті, що є економічновигідним. 
 ● Широкий асортимент комерційних продуктів [17]. 
 
 Недоліки: 
 ● Цей метод неселективний.  
 ● У цьому методі потрібні різні види адсорбентів відповідно до потреб 
стічних вод. 
 ● Ефективність адсорбції знижується при багаторазовому використанні 
адсорбентів, оскільки деякі частинки відходів застряють на поверхні 
адсорбату. 
 ● Хоча регенерація є економічно ефективною, регенерація адсорбентів 
є дорогою і може призвести до втрати адсорбенту [18]. 
 
Удосконалений процес окислення: 
 Процеси глибокого окислення є одним з методів очищення стічних вод. 
Це генерація гідроксильного радикалу (OH●) та його використання для 
окислення [19]. Гідроксильний радикал є найбільш 
реакційноздатнимокислювачем при очищенні стічних вод, неселективним у 
своїй поведінці і швидко реагує з різними видами забруднень [16-18]. 
Ефективність УПО залежить від генерування активних вільних радикалів, 
особливо гідроксильного радикалу (OH●) [17-19]. УПО застосовуються 
переважно для руйнування органічних або неорганічних забруднень у 
стічних водах [19]. 
 Для видалення зі стічних вод ароматичних сполук, які є 
антропогенними, токсичними та біологічно стійкими забруднювачами, що 
спричиняють неприємний запах у воді, можна використовувати кілька 
додатків. Деякі з цих ароматичних сполук - фенол, нітрофенол, хлорфенол 
тощо[19,20]. Як правило, їх використовують як попередню обробку для 
перетворення забруднювачів на прості коротколанцюгові сполуки, які в 
подальшому можуть бути очищені звичайними методами . Різні УПО 
включають опромінення, озонування, фотоліз, фотокаталіз, реакцію Фентона 
та технології електрохімічного окислення [21]. Вони застосовуються 
відповідно до вимог до стічних вод; наприклад, для очищення 
фармацевтичних препаратів, стічних вод, озонування, а також процес 
Фентона або фото-Фентона можуть бути використані [21]. 
 Процес озонування ґрунтується на утворенні оксидантів, а озон (O3) є 
сильним окислювачем, який розкладаєорганічні речовини; як правило, цей 
метод використовується для дезінфекції. Цей процес вимагає високих 
енерговитрат для отримання озону з кисню та забезпечення ефективного 
масообміну зі стічними водами [21]. 
 Пряме окиснення O3, з іншого боку, є селективною реакцією, в якій O3 
реагує лише з органічними сполуками в їхній іонізованій та дисоційованій 
формах. Окиснення починається з утворення з O3 за певних обставин, і 
загальна реакція, що включає генерацію OH●, описана нижче [21]. 
 
3О3+ H2O→2ОН●+ 4О2                                    (1.2) 
 
 Вихід OH● може бути значно збільшений у присутності інших 
окислювачів. Цикл розкладання озону може бути посилений додаванням 
пероксиду водню, що призводить до утворення ОН●. 
  
                                                          H O →HO - + H+                                                           
2 2 2 (1.3) 
 
HO - 
2 + О3 →ОН●+О -
2 +О2                               (1.4) 
 
 При ультрафіолетовому (УФ) опроміненні O3/H2O2 утворюється як 
додатковий окислювач, головним чином за рахунок фотолізу O3 (рівняння 
(3.5). 
О3+ H2O+ hv→ H2O2 +О2                                                (1.5) 
 
 Як наслідок, OH● може утворюватися, як мінімум, трьома способами: 
озонуванням (рівняння 3.2); О3/H2O2 (рівняння 3.2 і 3.4); і фотолізом H2O2 
[22], як показано в рівнянні 3.6. 
 
H2O2 + hv→ 2ОН●                                     (1.6) 
 
Мембранний метод: 
 Мембранна технологія була визначена як одна з найпоширеніших 
технологій очищення стічних вод для відокремлення забруднюючих речовин 
від забрудненої води. Мембрана - це бар'єр, який яє дві фази шляхом 
селективного проникнення [23]. Рушійною силою при мембранному енні 
може бути градієнт тиску або електричний потенціал [23].  Поділ матеріалів 
через мембрану залежить від розмірів пор і молекул. Завдяки цьому були 
розроблені різні мембранні процеси для очищення стічних вод. Залежно від 
розміру пор і молекул вони включають мікрофільтрацію (МФ), 
ультрафільтрацію (УФ), нанофільтрацію (НФ) і зворотний осмос (ЗО) [22,23]. 
Це найпоширеніші технології мембранного ення, що використовуються в 
промисловому секторі. 
 Мембрани на основі полімерів здебільшого використовуються для 
процесів ення. Проте, такі полімери, як полісульфід і поліефірсульфон є 
гідрофобними, і використання цих полімерних матеріалів призводить до 
забруднення через блокування мембранних пор і знижує ефективність 
мембран. Для полімерних мембран необхідна модифікація поверхні 
полімеру; ця модифікація поверхні включає в себе прищеплення, змішування 
і включення наноматеріалів, таких як TiO2, Al2O3, вуглецеві нанотрубки, 
оксид графену і ZnO. Така модифікація поверхні полімерного матеріалу 
запобігає забрудненню та підвищує ефективність [23]. 
Переваги: 
 ● Маємалірозміри установки. 
 ● Мембрани є простими і легкими в експлуатації і є ефективними 
процесами [23]. 
 ● Для відділення твердих відходів від стічних вод не потрібні хімічні 
речовини, оскільки при цьому утворюється стабільна вода [23]. 
 ● Мембранна технологія є одним з переважних методів очищення 
стічних вод, оскільки утворює менше осаду. 
Недоліки: 
 ● Мембранна технологія є енергозатратною і вимагає високої енергії 
для роботи. 
 ●Високі витрати на експлуатацію та обслуговування, оскільки 
мембрани необхідно періодично очищати розчином, що містить хлор, 
кислоти або луги, щоб підтримувати потік на мембрані [23]. 
 ● Частинки відходів у пористих мембранах застрягають і спричиняють 
блокування, через що в мембрані відбувається забруднення. 
 
Очищеннястічних вод з використанням нанофільтрів: 
 Використання нанофільтрів (НФ) для очищення стічних вод (ОСВ) є 
сучасним підходом. НФ є ще однією перспективною технологією для 
очищення стічних вод, і вони можуть бути на водній або неводній основі 
(тобто, водними або неводними) [23]. Зменшене споживання енергії, 
порівняно зі зворотним осмосом (ЗO), і більший ступінь відторгнення, ніж 
при ультрафільтрації (УФ), вказує на те, що використання НМ є 
перспективною технологією не тільки для очищення стічних вод, але й для 
повторного використання води [23]. Наноматеріали характеризуються 
високим співвідношенням поверхні до об'єму, селективною реактивністю, 
високою адсорбційною здатністю і простим функціональним механізмом. 
Вирішальна роль НФ полягає у селективному видаленні іонів та органічних 
елементів з води [23]. 
 У процесі з використанням НФ часткова сировина проходить через 
напівпроникну мембрану. Вхідний потік яється на відфільтровану та 
нефільтровану частини. НФ демонструє значне видалення органічних 
речовин, проте дезінфекція за допомогою хлору є важливою практикою, яку 
необхідно виконувати для викорінення росту мікроорганізмів [23]. 
Електростатичні характеристики мембран НФ відіграють ключову роль у 
відштовхуванні аніонів, тобто негативний дзета-потенціал на поверхні 
мембрани змінюється відповідно до рН розчину, до якого вона потрапляє 
[23]. Примітною особливістю НФ є виведення іонів кальцію та магнію Ca2+ та 
Mg2+, що призводить до пом'якшення води. Крім того, НФ не потребує 
додаткової хімічної обробки для зменшення жорсткості. Отже, додавання 
іонів Na+ не потрібно протягом усього процесу фільтрації, на відміну від 
іонообмінних фільтрів [23]. 
 Однак застосування НФ обмежене лише лабораторними та пілотними 
масштабами через розмір пор мембрани, тобто звужений до нанорозміру. 
Забруднення мембран є ще однією перешкодою для їх комерціалізації. Навіть 
після видалення різних органічних субстратів і регенерації мембран, 
видалення природних органічних речовин (ПОР) з високою молекулярною 
масою залишається ще однією проблемою. На противагу цьому, методи 
зворотного осмосу та ультрафільтрації є бажаними через їх легкість та 
ефективне охоплення діапазону НОМ, тобто техніко-економічну вигоду. 
Нарешті, шкідливі наслідки впливу наноматеріалів повинні розглядатися 
відповідно до рекомендацій з безпеки [20-23]. 
Хімічні методи для очищення стічних вод 
 Існує багато відомих процесів хімічного окислення для різноманітних 
каталітичних застосувань. Однак вважається, що процес поглибленого 
окислення (УПО) є життєво важливим методом для очищення стічних вод. 
УПО охоплює всі методи очищення стічних вод, які використовують подібні 
ідеї для отримання окислювачів, таких як гідроксильні радикали (OH●). 
 Можливими процесами окислення є електрохімічне окислення, 
фотоелектрохімічне окислення, окислення Фентона за допомогою 
ультрафіолетового випромінювання та озонування. Каталізатори та рівень 
рН, як правило, є ключовими елементами процесу окислення. 
 
Електрохімічні методи для очищення стічних вод: 
 Електрохімічні процеси поглибленого окислення (EППО), які 
очищають стічні води та усувають барвники, стали перспективним методом. 
Оскільки електрони є чистими видами, і для видалення кольорового осаду не 
потрібен подальший процес, EППО є екологічно вигідним. Висока 
ефективність видалення забруднень, просте обладнання та легкість у 
використанні є додатковими перевагами. Однак, застосування EППО значно 
ускладнюється зростанням витрат на електроенергію та зниженням 
ефективності окислення. Щоб подолати цю проблему, дослідники 
зосередилися на підвищенні стабільності та каталітичної активності 
електродних матеріалів шляхом створення різних оксидів металів на 
електродах і легування. Порівняно з традиційними методами, електрохімічне 
окислення з імпульсною подачею струму вважається більш 
енергоефективним. Цей метод використовує потік імпульсного струму 
прямокутної форми з тривалістю вимкнення, вбудованою в кожен цикл 
імпульсу, і періодом увімкнення. Під час увімкнення та вимкнення струм 
подається періодичними сплесками постійної амплітуди. Метиловий 
оранжевий (MO), алізарин червоний (AЧ) та індигокармін (ІК) були обрані 
дослідниками як зразкові азобарвники, антрахінонові барвники та індиго, 
відповідно, для цього дослідження. Кожен барвник піддавали 
електрохімічному окисленню з використанням імпульсного PbO2 /Ti анода. 
Результати Ванга та ін. [23] показали, що на деградацію барвника суттєво 
впливають оптимізовані операційні фактори, включаючи густину струму та 
імпульсний електроліз. Для МО, АЧ та ІК, відповідно, метод 
електрохімічного окиснення може зменшити потребу в енергії на 47,9%, 
41,0% та 25,5%. 
 
Фотоелектрохімічне окислення для очищеннястічних вод:  
 Для ефективного видалення забруднюючих речовин і досягнення 
високої ефективності видалення з метою утримання рівнів забруднення 
нижче допустимих меж необхідні вдосконалені процеси окислення, які 
покладаються на активні та потужні окислювачі, такі як гідроксильні (OH●) 
радикали, що дозволяють досягти високої ефективності видалення. 
Електрохімічні процеси на основі гідроксильних радикалів набувають все 
більшого значення серед УПО [23]. Під час процесу фотоелектрокаталізу на 
напівпровідниковому аноді відбувається хімічна реакція, яка підвищує 
світлову ефективність у відповідь на електричний струм. Наприклад, 
напівпровідниковий фотоанод піддається впливу сонячного випромінювання 
для видалення барвників за допомогою фотоелектрохімії, таких як метиловий 
оранжевий (МО). Радикали під назвою OH● утворюються при окисленні 
води, і ці радикали допомагають МО окислюватися. Ці радикали є достатньо 
реакційноздатними, щоб розривати азосполуки, відкривати ароматичні кільця 
і створювати крихітні молекули. Хоча високого виходу можна досягти, 
працюючи при низьких концентраціях і малих струмах, високу швидкість 
можна отримати для ефективного видалення барвника при великих струмах і 
низьких початкових концентраціях. Концентрацію барвників можна 
зменшити і розщепити за допомогою фотоелектрокаталізу [23]. 
 
 
Озонування: 
 Озон є потужним окислювачем, який може взаємодіяти як з 
органічними, так і з неорганічними речовинами, вступаючи в різноманітні 
хімічні реакції. При певних налаштуваннях рН процес озонування можна 
класифікувати як процес удосконаленогопроцесу окислення (УПО). Ван і 
Чен [23] у своєму дослідженні дійшли висновку, що розпад озону призводить 
до утворення гідроксильних радикалів. Залежно від рівня рН розглядаються 
дві реакції озонування: 
 ● При рН 4 відбувається пряма реакція між молекулярним озоном і 
розчиненими у воді хімічними речовинами. 
 ● Реакція непрямого шляху між розчиненими речовинами і 
гідроксильними радикалами, що утворюються при розпаді озону, 
відбувається при рівнях рН вище 10. 
 Озон сам по собі є УПО через його здатність продукувати гідроксильні 
радикали у воді. Крім того, для підвищення ефективності видалення 
кольорових або органічних відходів озон можна використовувати в 
поєднанні з іншими технологіями, включаючи H2O2, ультрафіолет (УФ) та 
ультразвук (УЗ). 
 
Біологічні методи: 
 Біологічні методи вважаються найбільш екологічними та ефективними 
для очищення стічних вод. Однак застосування конкретного біологічного 
методу залежить від типу та складу стічних вод. Наприклад, сучасний 
сценарій скидання побутових стічних вод та відходів кремації разом з 
дубильними та іншими промисловими стічними водами є основною 
причиною забруднення води в річці Ганга в Індії. 
 Тріпаті та Шукла досліджували очищення води річки Ганга з 
використанням гіацинта та деяких видів водоростей (наприклад, 
ChlorellaVulgaris, Microcystisaeruginosa, Scenedesmusquadricauda, 
EuglenaViridis). Дослідження показало, що використання цих водних рослин 
збільшує біологічне споживання кисню (БСК) у водних об'єктах. Таким 
чином, забруднена вода може бути очищена зручно та економічно. В іншому 
дослідженні Чаудхурі та ін. проводили очищення стічних вод 
рибопереробних підприємств. Стічні води рибопереробних підприємств 
вимагають дуже високих значень БСК і ХСК (тобто, близько 100-3000 мг/л і 
1000-18000 мг/л відповідно). Дослідження показало, що близько 80% ХСК 
можна видалити за допомогою анаеробних фільтрів і реакторів з 
псевдозрідженим шаром. Воно також показало, що багатоступеневий реактор 
з обертовим біологічним контрактором є більш доцільним, оскільки він може 
усунути понад 95% ХСК. В іншому незалежному дослідженні, проведеному 
Suehara та ін. , стічні води з заводу з виробництва біодизелю (БД) очищалися 
біологічно. Відпрацьована вода з заводу БД містить велику кількість гексану 
та високий рівень рН [23]. Тому вирощування мікроорганізмів є складним 
завданням. Тому для зниження рН до 6,8 використовували компостувальні 
дріжджі (наприклад, Rho- dotorulamucilaginosa). Крім того, до очищення 
стічних вод заводу біодизелю були додані різні джерела азоту та дріжджові 
екстракти. В результаті дослідження було зроблено висновок, що 
співвідношення C:N 15,5 є оптимальним для розбавленого осаду стічних вод 
заводу БД. Також було зроблено висновок, що ця технологія є простою через 
легкість контролю факторів, окрім температури. Ji та ін.  вивчали вплив 
магнітного поля на біологічне очищення стічни, змінюючи величину 
магнітного поля в діапазоні від 0 до 500,0 мТл. З їхнього дослідження було 
зроблено висновок, що магнітне поле прискорює біодеградацію 
забруднювачів, що призводить до підвищення ефективності очищення 
сточних вод.Однак, час відстоювання, переробка або утилізація осаду, зміна 
об'єму осадута його осідання разом зі складним мікробіологічним 
механізмом є декількома обмеженнями для біологічного очищення 
стічнихвод і потребують особливої уваги.
 1.6 Патентний пошук методів хімічного очищення 
 
 Було проведено патентний пошук методів хімічного очищення та 
інтенсифікації процесів очищення стоків. 
 1. Спосіб окислення вологим повітрям при використанні 
регенерованого каталізатора (RU2458865C2, Чад Л. Фелч (US), рік 2012). 
Цей процес виявився ефективним у знищенні забруднювачів у стічних водах 
і виробничих потоках від муніципальних та промислових джерел 
забруднення. У цій процедурі водний розчин, що містить небажану речовину, 
обробляється розчинним у воді мідним каталізатором і окислювачем при 
температурах від 240 °C до критичної і тиску від 30 до 275 атмосфер. Це 
призводить до утворення окисленого водного розчину, з осадженням частини 
каталізатора шляхом регулювання рН водного розчину в межах від 6 до 12 у 
присутності кисню при температурі близько 80 °C, перетворюючи його на 
тверді частинки оксиду міді. При повторному використанні каталізатора, 
його рН коригують у діапазоні від 6 до 12 для розчинення цих твердих 
частинок оксиду міді. 
Для цього процесу була розроблена спеціальна схема обладнання, 
пристрій каталітичного вологого окислення який показано на рисунку 1.1. 
Система включає вузол для вологого окислення (206), джерело водного 
розчину (202), джерело мідного каталізатора, розчинного у воді (224), 
розміщене між джерелом водного розчину і вузлом для вологого окислення, 
датчик рН, блок регулювання рН окисленого водного розчину (212), 
сепаратор (220) для осадження частини мідного каталізатора у вигляді 
оксиду міді, розташований після вузла для вологого окислення (206), а також 
лінію рециркуляції для повторного використання каталізатора (224). Цей 
винахід гарантує до 95% очищення водних розчинів від різноманітних 
забруднювачів, які можуть бути знищені окисленням, і сприяє зниженню 
енергоспоживання обладнанням [18]. 
 
 
 
Рисунок 1.1 - Пристрій каталітичного вологого окислення 
  
2. Установка очищення стічних вод (RU116851U1, С. Ф. Степанов, О. О. 
Ахмедова, А. Г. Сошин, рік 2012) є прикладом використання фізико-хімічних 
методів у обробці рідин. Цей комплексний підхід включає використання озону, 
ультразвуку, ультрафіолетового випромінювання і високочастотних хвиль для 
очищення води, у тому числі видалення важких металів і знищення патогенних 
мікроорганізмів.Пристрій для обробки стічних вод з використанням фізико-
хімічних процесів, впливом озону, ультразвуку, ультрафіолету представлено на 
рисунку 1.2 
 Система очистки стоків  складається з ультрафіолетового освітлювача (1), 
відбиваючого рефлектора (3), озоногенератора (4), приладу для вимірювання 
концентрації озону у воді (5), контрольно-порівняльного пристрою (6), механізму 
стеження (7), клапана (9), крана (10), електричних засувок (11, 12), сенсорів 
положення цих засувок (13, 14), датчика тиску (15), блоку керування (16), 
пристроїв для вимірювання мутності (17), комутатора (18), контактної камери (19) 
зі знімною НВЧ-газорозрядною лампою без електродів (20), підключеної до 
магнетрона (21) через коаксіальний збудник (22), барботажного реактора (27), 
резервуара (28) з вихідною водою, з'єднаного з барботажним реактором (27), 
пристрою для диспергування газу (29) у барботажному реакторі (27), пьезометра 
(30), системи для деструкції озону (31), мірного циліндра (32), з'єднаного через 
трьохходовий кран (33) з барботажним реактором (27), газоаналізатора (34), 
компресора (35), блоку для очищення і осушення повітря (36), пьезоелектричних 
елементів. 
 
Рисунок 1.2 – Пристрій для обробки стічних вод з використанням  
фізико-хімічних процесів, впливом озону, ультразвуку, ультрафіолету 
 
 Ультрафіолетовий випромінювач (1) складається з окремих 
ультрафіолетових ламп, один з виходів блоку управління (16) з'єднаний з входом 
комутатора (18). Вихід комутатора (18) з'єднаний з лампами ультрафіолетового 
випромінювача (1). Електрифіковані засувки (11, 12), датчики положення (13, 14) 
електрифікованих засувок (11, 12), датчик тиску (15) і Концентратомер (5) 
розчиненого озону в воді з'єднані з блоком управління (16). Компресор (35) 
з'єднаний з входом блоку (36) очищення і осушення повітря, вихід якого 
з'єднаний з озонатором (4). П'єзоелектричні елементи (37) розміщені в контактній 
камері (19). Мутноміри (17) встановлений на вході контактної камери (19), вихід 
Мутноміри (17) з'єднаний з входом блоку управління (16), інший вихід блоку 
управління (16) з'єднаний з  входом  пристрою (7), що підсумовує вхід якого 
з'єднаний з задає пристроєм (6). Вихід  пристрою (7) з'єднаний з входом 
слідкуючого приводу (8), з'єднаного з запірно-регулюючим органом вентиля (9).  
Концентратомер (5) встановлено на виході контактної камери (19). Технічний 
результат - інтенсифікація процесу знезараження води шляхом комплексного 
впливу озоном, ультразвуком, ультрафіолетом і НВЧ, і зменшення споживаної 
потужності за рахунок застосування оптимальної інтенсивності і тривалості 
впливу [19]. 
 
 3. Електрохімічний спосіб очищення стічних вод (RU2104960C1 Г.Ф. 
Потапова, А.В. Путилов, А.И. Сорокин, В.П. Никитин, Н.Н. Шипков, О.В. 
Шестакова, О.П. Френкель, рік 1998) є інноваційним підходом у сфері 
водоочищення. Цей метод зосереджується на електрохімічних процесах для 
очищення промислових і побутових стічних вод. Він ефективний у боротьбі з 
органічними забруднювачами, як-от пестицидами, хлорорганічними, 
ароматичними і токсичними речовинами, а також з неорганічними 
забруднювачами. Процес полягає в електролізі потоку стічних вод у катодному 
відсіку диафрагмованого електролізера. Катод виготовлений зі скловуглецю або 
вуглеграфітової тканини, і через нього неперервно подається озонокиснева суміш 
з вмістом озону 10-17%. Озон генерується у анодному відсіку при використанні 
фторидвмісного розчину. Такий метод дозволяє інтенсифікувати електросинтез 
пероксиду водню, з вихідними показниками 90-95%, завдяки вищій розчинності 
озону порівняно з киснем. Це забезпечує замкнений цикл обробки, знижуючи 
витрати на технічний кисень. Крім того, використання катода зі скловуглецю 
підвищує його термін служби порівняно з гідрофобізованим вуглецем. 
Зафіксована відкрита пористість скловуглецю становить 0,35%, у той час як у 
звичайного графіту - до 30% і більше. У процесі експлуатації катода зі 
скловуглецю не виникає проблем з його намоканням. В катодній камері 
відбувається глибока окисна деструкція органічних і неорганічних забруднення, 
завдяки впливу пероксиду водню, озону і продуктів розпаду озону в лужному 
середовищі - гідроксил радикалів [20]. 
 
 
1.7 Патентний пошук методів біологічного очищення 
 
Було проведено патентний пошук методів біологічного очищення та 
інтенсифікації процесів очищення стоків. 
 
 1. Пристрій для біологічного очищення побутових стічних вод 
після механічного очищення (RU76642U1, Д. В. Кореньков, В. М. 
Кореньков, 2010 р.)  включає в себе гідравлічно пов'язані елементи, 
починаючи з багатокамерного аеротенка, де знаходяться взаємозв'язані 
секції. Кожна камера містить пластиковий носій для мікроорганізмів, які 
відіграють роль оброщувачів. Ці носії оснащені системами аерації. Далі йде 
тонкошаровий поличковий відстійник, а також засіб для знезараження. 
Особливістю конструкції є те, що кожна камера аеротенка поділена на дві 
зони: аерації та відстоювання. 
 У зоні аерації розташовані дві паралельні сітки, між якими поміщений 
пластиковий носій мікроорганізмів з великопористою структурою та 
відкритими порами. Над верхньою сіткою змонтований лоток з особливими 
водозливами для подачі стічної води. Під нижньою сіткою встановлено 
аераційний пристрій. Зона відстоювання, розміщена під цим пристроєм, 
обмежена днищем камери, формою схожим на перевернутий конус. 
 Кожна зона відстоювання, крім останньої, відділена від зони аерації 
вертикальною перегородкою, яка не досягає днища. Ці перегородки мають 
вікна у верхній частині для з'єднання з лотками водозливів. Між першою та 
другою камерами встановлений тонкошаровий блок для осадження важкої 
суспензії. Остання камера аеротенка на межі з відстійником також має 
перегородку, яка не доходить до дна зони відстоювання. Дно тонкошарового 
відстійника має конусну форму у поздовжньому перерізі, створюючи 
додаткову зону відстоювання. У цих зонах, а також у зонах відстоювання 
кожної камери аеротенка, розміщені трубопроводи з затворами для 
видалення осаду під гідростатичним тиском. 
Пристрій для біологічного очищення побутових стічних вод 
представлено на рисунку 1.3. 
У пристрої для біологічного очищення стічних вод , пластиковий носій 
мікроорганізмів має великопористу структуру із відкритими порами до 8 мм, 
а розміри фракцій варіюються від 15 до 25 мм у поперечнику та від 30 до 50 
мм у довжину. 
 Об'ємна густина цього носія наближена до об'ємної щільності води, і 
він займає близько 10% обсягу кожної зони аерації[21]. 
 
 
Рисунок 1.3 - Пристрій для біологічного очищення побутових стічних вод 
 
 2.Пристрій для біологічного очищення стічних вод (RU36375U1, Я 
І. Вайсман, Л.В. Рудакова, Т.А. Зайцева, І.С. Глушанкова, Ю.В. 
Анфимова, 2004 р.). 
 Пристрій для біологічного очищення стічних вод, що містить біоротор 
представлено на рисунку1.4, поділений на секторні модулі перфорованими 
перегородками і заповнений гранульованим завантаженням, що відрізняється 
тим, що біоротор забезпечений електроприводом для обертання і 
пристосуванням для додаткової аерації очищуваних стічних вод, виконаним 
у вигляді поздовжніх увігнутих лопаток, закріплених на циліндричній 
поверхні біоротора, а гранульоване завантаження виконане з поліетилену 
високого тиску. 
 Корисна модель відноситься до галузі біологічного очищення стічних 
вод і може бути використана для інтенсифікації процесу очищення стічних 
вод в аеротенках. 
 
Рисунок 1.4 – Біоротор в аеротенку 
 
 Відомо пристрій для очищення стічних вод, що містить ємність з 
встановленим в ній на горизонтальному валу біофільтрами з порожнистих 
барабанів, доповнених елементами завантаження. Стінки барабанів виконані 
з отворами, а елементи завантаження виконані у вигляді пористих тіл з 
еластичного матеріалу, наприклад поліуретану, з округлими металевими 
вантажами всередині. Істотним недоліком відомого пристрою є те, що 
пористе завантаження, що містить металеві вантажі всередині, піддається 
швидкому стиранню і вимагає частої заміни, що в свою чергу призводить до 
збільшення експлуатаційних витрат. 
 Причина, що перешкоджає отриманню необхідного технічного 
результату, полягає в тому, що відомий пристрій, прийнятий за прототип, 
неможливо встановити безпосередньо в аеротенк, тому що  біоротор 
приводиться в рух внаслідок потоку падаючої води, яка подається під 
тиском. 
 Пристрій містить біоротор 1, виконаний у вигляді циліндра, 
встановлений в одному з коридорів аеротенках 2. Біоротор 1, закріплений на 
валу 3, занурений у воду приблизно на половину. Потік води, що очищається, 
потрапляючи на сітчасту поверхню 5 біоротора 1, забезпеченого увігнутими 
лопатками 6, за рахунок обертання біоротора 1 захоплюється до поверхні 
стічної рідини. Лопатки 6 мають увігнуту поверхню, що забезпечує 
додаткову механічну аерацію води, що очищається. Далі під дією сили 
тяжіння очищається вода стікає у внутрішній простір біоротора 1, де і 
відбувається її очищення. Внутрішній простір біоротора 1 ене на секторні 
модулі 7 перфорованими перегородками 8, виконаними, як і поверхня 
циліндра, і торцеві поверхні, з листів перфорованого металу або металевої 
сітки. Біоротор 1 заповнений на 50-80% гранульованої завантаженням 9 - 
ПВД, зерна якого переміщаються під час обертання, що забезпечує 
самоочищення біоротора 1 від надлишкової біомаси [22]. 
 
 3. Спосіб біологічного очищення стічних вод (RU2440307C2, А.М. 
Халемський, Е.М. Швець, І.Амброж, Є.Р. Слюсарчик, 2012 р.). 
 Цей метод може застосовуватися в секторах муніципального 
управління, промисловості та аграрному секторі для очистки стоків 
побутового, промислового та аналогічного характеру, що містять 
біорозкладні компоненти. Спочатку стічні води, які включають нерозчинні 
механічні домішки з адсорбованими на них органічними елементами, 
обробляються в баку для первинної аерації. Вхід до цього резервуару 
з'єднаний з осадовим баком, куди подається активний іл. Після первинної 
аерації, стічні води з очищеними нерозчинними механічними домішками та 
активний іл направляються на механічне очищення. Вода, що містить 
активний іл та органічні речовини, які перейшли у розчин, подається в 
біореактор з чергуванням зон з різним вмістом кисню та повітря, а потім - у 
осадовий бак, який також має зони з різним вмістом кисню. Активний іл з 
осадового баку повертається в біореактор та бак первинної аерації, 
формуючи закрите технологічне коло для очищення стічних вод. Це сприяє 
автоматизації процесу біологічного очищення, зменшенню впливу на 
навколишнє середовище, а також зниженню енергетичних, експлуатаційних і 
капітальних витрат на будівництво очисних споруд.Система біологічного 
очищення стічних вод представлено на рисунку 1.5. 
 
1 - резервуар попередньої аерації, 2 - пристрій механічного очищення,  
3 - біореактор, а, б - відповідно анаеробна і аеробна зони, на які умовно ений 
активаційний резервуар, 4 - відстійник, б, а - відповідно аеробне і анаеробна 
зони, на які умовно ений відстійник 4, 5 - трубопровід подачі стічних вод,  
6 - трубопровід подачі активного мулу з відстійника в резервуар попередньої 
аерації, 7 - трубопровід подачі активного мулу з відстійника в біореактор,  
8 - система аерації, 9 - аераційні елементи із середнім міхуром, 10 - аераційні 
елементи з дрібним міхуром, 11 - трубопровід подачі повітря в резервуар 
попередньої аерації, 12 - трубопровід подачі повітря в біореактор, 13 - випуск 
очищених стічних вод[23]. 
 
Рисунок 1.5 – Система біологічного очищення стічних вод. 
4. Спосіб і установка для біологічного очищення стічних вод 
(RU2636708C1, В.С. Кім, Н.Ю. Большаков, Г.О. Павлов, 2017 р.). Спосіб 
біологічного очищення стічних вод включає подачу стічної води в аеротенк 
(2) коридорного типу і обробку води активним мулом в освічених по всій 
довжині аеротенках (2) щонайменше по одній анаеробної (AN), аноксидних 
(D), аеробного (N) і перехідних зонах, відділення активного мулу у 
вторинному відстійнику (3) і його рециркуляціюПристрій глибокого 
біологічного очищення представлено на рисунку1.6. 
 
1 – пристрій для подачі стічної води, 2 – аеротенк, 3 – вторинний відстійник, 
4 – механічні мішалки, 5 – дискові аератори (5) 
 
Рисунок 1.6 – Пристрій глибокого біологічного очищення 
 
 Обробку води активним мулом здійснюють в послідовно розташованих 
першої аноксидних (D1), анаеробної (AN), перехідної анаеробно-аеробного 
(AN/N), першої аеробного (N1), другий аноксидних (D2), перехідної 
аноксидних-аеробного (D / N) і другий аеробного (N2) зонах аеротенках або в 
послідовно розташованих першої аноксидних (D1), анаеробної (AN), 
перехідної анаеробно-аеробного (AN/N), першої аеробного (N1), другий 
аноксидних (D2) і другий аеробного (N2) зонах аеротенках. Перехідну 
анаеробно-аеробне (AN/N) зону переводять в анаеробний режим 
роботишляхом відключення подачі повітря і включення механічних 
перемішують (4) або в аеробний режим роботи шляхом включення подачі 
повітря і відключення механічних перемішують (4) [23]. 
 Установка містить пристрій (1) для подачі стічної води, аеротенк (2) і 
вторинний відстійник (3) механічні мішалки (4) дискові аератори (5). 
Аеротенк (2) енийпродольними перегородками на наступні послідовно 
розташовані зони: 
- першу аноксидних (D1) зону (перша зона денітрифікації); 
- анаеробну (AN) зону; 
- перехідну анаеробно-аеробне (AN / N) зону (яка може працювати або в 
анаеробному, або аеробному режимі); 
- першу аеробне (N1) зону (перша зона Нітрифікація); 
- другу аноксидних (D2) зону (друга зона денітрифікації); 
- перехідну аноксидних-аеробне (D / N) зону (яка може працювати або в 
аноксидних, або в аеробному режимі); 
- другу аеробне (N2) зону (друга зона Нітрифікація). 
 
2 ВИБІР І ОБГРУНТУВАННЯ ТЕОРИТИЧНИХ ТА 
ЕКСПЕРЕМЕНТАЛЬНИХ МЕТОДІВ ДОСЛІДЖЕНЬ 
 
 Протягом багатьох років дезінфекція води досягалася різними 
хімічними та фізичними засобами. Однак недоліки всіх цих методів 
переважують їхню ефективність. Наприклад, хлор, який широко 
використовується як дезінфікуючий засіб, призводить до утворення 
мутагенних і канцерогенних речовин у воді та стічних водах. На додаток до 
цього утворення неприйнятних залишкових компонентів, хімічні методи 
також обмежені суворими обмеженнями масообміну, що призводить до 
нижчої швидкості дезінфекції. Також деякі види мікроорганізмів виробляють 
колонії та спори, які агломерують у сферичні або великі скупчення. Хімічна 
обробка таких кластерів може знищити мікроорганізми на поверхні, 
залишивши внутрішні організми недоторканими. Крім того, ефективність 
будь-якого методу дезінфекції залежить від ряду факторів, включаючи умови 
розчину (тобто температура, каламутність) і різну стійкість мікроорганізмів 
до інактивації. Ефективність певних фізичних методів, таких як 
ультрафіолетове світло, обмежена при сильному розсіюванні світла або 
поглинаючих розчинах, або коли мікроорганізми здатні до фотореактивації 
(самовідновлення). Дрібні частинки, такі як глини, зазвичай видаляються 
шляхом флокуляції з використанням таких хімічних речовин, як сульфат 
алюмінію. Пластівки можуть захоплювати бактерії та їхні спори, захищаючи 
їх від хлорування. Переважна більшість частинок флоку видаляється, але 
одна або дві можуть пройти через систему, не зачіпаючи кінцевої стадії 
дезінфекції. Таким чином, існує потреба в розробці деяких альтернативних 
методів знезараження води. 
 Кавітація, завдяки своїм вражаючим ефектам у вигляді утворення 
гарячих точок, високоактивних вільних радикалів і турбулентності, 
пов’язаної з циркуляцією рідини, пропонує потенціал як ефективний 
інструмент для дезінфекції води. Загалом кавітація може бути визначена як 
утворення, подальше зростання та згортання порожнин, які вивільняють 
велику кількість енергії в дуже малому місці, що призводить до дуже високої 
щільності енергії. Кавітація виникає в мільйонах місць у реакторі одночасно 
та створює умови дуже високих температур і тиску (декілька тисяч атмосфер 
тиску та кілька тисяч K температури) локально разом із загальними умовами 
навколишнього середовища. 
 Дизайн апаратів гідродинамічної кавітації сприяє частій зміні векторів 
швидкостей, регулюючи таким чином напрям потоку рідини і ефективно 
змішуючи компоненти. Їхня ключова перевага полягає у компактних 
розмірах при збереженні високої продуктивності. Характерними ознаками 
цього типу обладнання є неперервність хімічно-технологічних процесів, 
високий рівень інтенсифікації, здатність до виконання значних деформацій і 
напружень зсуву, а також інтенсивний гідродинамічний та кавітаційний 
вплив, що забезпечує ефективне змішування та покращення дифузійних 
процесів. Також відзначається простота та надійність конструкції. 
Економічність гідродинамічних кавітаційних апаратів визначається їх 
низькою вартістю виготовлення та обслуговування у порівнянні з 
аналогічними змішувальними системами. 
 
2.1 Існуючи схеми гідродинамічних кавітаторів 
 
 Наразі існує безліч модифікацій проточних кавітаційних змішувачів, 
які переважно відрізняються формою кавітатора. Більшість сучасних моделей 
базуються на одному загальному принципі, описаному в патенті СРСР № 
294897. Цей змішувач був розроблений та протестований у 1971 році і 
пізніше запатентований у США, Великобританії, Франції, Японії та інших 
європейських країнах [23]. 
Принципова схема проточного кавітаційного змішувача та форми 
кавітаторів показана на рисунку 2.1. У своїй найпростішій формі він 
складається з послідовно розташованих конфузора 1, проточної камери 2 та 
дифузора 3. У проточній камері 2 з прямокутним перетином 
перпендикулярно до осі вмонтований циліндричний кавітатор 4, який 
створює місцеве звуження проточної камери [23]. 
 Змішувач працює наступним чином. Потік оброблюваних компонентів 
подається додатковим насосом зі швидкістю 1-3 м/с у конфузор. В конфузорі, 
за рахунок стиснення, швидкість потоку зростає до 10-20 м/с і надходить в 
проточну камеру 2, обтікаючи кавітатор 4. За кавітатором, в результаті 
місцевого зниження тиску, утворюються кавітаційні каверни і бульбашки, які 
зносяться в зону підвищеного тиску, де зхлопуються, здійснюючи 
динамічний вплив на 59 оброблювальне середовище. В дифузорі 3 швидкість 
потоку знижується до необхідної по умовам транспортування 
 
1-конфузор; 2-проточна камера; 3-дифузор; 4-кавітатор 
 
Рисунок 2.1 – Принципова схема проточного кавітаційного змішувача 
та форми кавітаторів 
 
Поширеними елементами для створення нестійкості в потоці рідини в 
конструкціях статичних змішувачів є гвинтові елементи або тангенціальне 
введення потоку рідини в робочу камеру. Відповідно до закону збереження 
енергії, рідина прагне пройти робочу камеру за найменшим шляхом. Цьому 
перешкоджають гвинтові напрямні, що призводить до підвищення зсувних 
зусиль в потоці, зриву вихорів при обтіканні верхній частині потоку рідини 
спіральної навивки і її турбулізації. Схема конструкції гідродинамічного 
змішувача і кавітаторівзображені на рисунку 2.2. 
Гвинтові елементи сприяють утворенню вихорів всього потоку рідини, що 
протікає через змішувач і підсилюють кавітаційні і вихрові ефекти. 
 Для здійснення процесу гомогенізації компонент, що змішуються, 
проходить по трубі з гвинтовими елементами. Потік рідини, огинаючи 
нерухомі елементи, безперервно поділяється на кілька потоків, збільшуючи 
тим самим поверхню розподілу компонентів і їх дисперсність. Потрібна 
ступінь гомогенізації суміші регулюється числом елементів. 
 
 
 
D - діаметр каналу; L - довжина елемента; α - кут закрутки спіралі; S - 
відстань між сусідніми елементами. 
 
Рисунок 2.2 - Схема конструкції гідродинамічного змішувача і 
кавітаторів 
  
Ефективними елементами статичних змішувачів є перегородки з 
каналами (отворами), які зображено на рисунку 2.3. Перегородка може бути 
виконана у формі диска, в якому є кілька каналів для проходження рідини. 
Канали рівномірно розподілені на робочій поверхні диска і можуть мати 
різну форму і різний розмір. При проходженні рідини через отвори в диску в 
потоці рідини виникають вихроутворення, відривні течії і кавітація. Дані 
ефекти впливають на частки рідини і сприяють їх інтенсивному подрібненню 
і гомогенізації, зриву прикордонних шарів на частинках. 
 
 
 
 
  
a - канали циліндричної форми; б - канали форми еліпса; в - канали 
прямокутної форми; г - канали трикутної форми 
 
Рисунок 2.3 - Перегородки з каналами 
 
 Перемішування рідин може бути також досягнуто за рахунок створення 
різкого розширення або звуження каналу (як показано на рисунку 6.4) за 
рахунок зміни розмірів і конфігурацій отворів, що викликають зміну 
швидкості потоку робочого середовища і виникнення потужного 
вихроутворення. 
 При проходженні рідини через звуження каналу, а потім через 
розширення в каналі, в потоці рідини виникають збурення, відривні течії і 
кавітація.  Перераховані ефекти впливають на дисперсну фазу рідини і 
сприяють інтенсивному подрібненню і гомогенізації. Форма обтічних або 
погано обтічних елементів змушує потоки рідин рухатися з різними 
швидкостями, зростаючими в міру віддалення від поверхні цих елементів, що 
призводить до відносного руху шарів, вихреобразование і кавітації 
[23].Канали з дифузорами і конфузорами представлено на рисунку 2.4. 
 
  
1 – звуження каналу; 2 – розширення каналу 
 
Рисунок 2.4 - Канали з дифузорами і конфузорами 
  
Тенденції розвитку конструкцій кавітаційних пристроїв характеризуються 
прагненням підвищити їх продуктивність, ефективність і інтенсивність 
диспергування, знизити питомі енерговитрати на обробку. Так для регулювання 
інтенсивності кавітаційного поля деякі змішувачі оснащені вакуумною системою. 
В інших випадках, для створення поля з підвищеною інтенсивністю, передбачені 
додаткові конструктивні елементи, які є по суті допоміжними кавітаторами [23]. 
Відомі також ПКЗ, які мають декілька кавітаторів, які утворюють решітку в 
проточній камері, перпендикулярно її поздовжній осі [23]. Особливостями інших 
змішувачів є наявність другого ряду кавітаторів , деякі мають еліптичну форму і 
встановлені з можливістю обертання навколо своєї осі на 90°. Для інтенсифікації 
перемішування на поверхні кавітатора в деяких конструкціях виконана насічка , а 
в інших пропонується покриття кавітатора шаром еластичного матеріалу. Для 
підвищення ерозійної активності кавітаційного 62 поля в деякі пристрої 
встановленні пружно еластичні елементи і з’єднані з робочим контуром за 
допомогою гнучких трубопроводів [23]. 
 Існує ряд ПКЗ, в яких використовується циліндрична проточна камера. 
Один з перших змішувачів представляють собою круглу трубу з встановленим в 
ній коаксиальнокавітатором капле видної, круглої або складної трикутної форми , 
роль конфузора в даній конструкції виконує дросель. В ПКЗ даного типу для 
інтенсифікації процесу кавітаційної обробки також використовується решітки 
кавітаторів, розташовані послідовними рядами [23]. 
 Найбільшого розповсюдження отримали кавітатор з плавними обводами, 
виконані у вигляді стержнів круглого перерізу і еліпсів, а також каплеподібних і 
шароподібних тіл [23]. В ряді інших конструкцій використовуються погано 
обтікаючими формами, виконані у вигляді трапецій, клинків, конусів, 
суперкавітуючих крильчаток, пластин, дисків . Також існує група апаратів, в яких 
роль кавітаторів виконує струмінь рідини, яка направлена на зустріч потоку, що 
подається. 
  
2.2 Фактори, що впливають на утворення кавітації 
 
 Кавітація спричинена низкою факторів, які охоплюють не лише фізичні 
властивості рідини, описані відповідними фізичними властивостями [12, 13], 
тепловий стан рідини, а й газоподібні домішки, розчинені в рідині чи іншій 
рідині. Домішки [14], а також домішки у вигляді занурених тіл. Кавітація 
викликає багато важливих фізико-хімічних ефектів, які можна 
використовувати для розкладання та/або окислення забруднюючих речовин, 
що містяться у воді та стічних водах. Кавітаційні бульбашки, утворені 
пульсаціями тиску, виконують функцію «мікрореакторів», які досягають 
екстремальних температур і тисків і виробляють потужні окислювачі, такі як 
гідроксильні радикали та чудові ініціатори ланцюгових реакцій за короткий 
час [15]. Кавітація сприяє розсіюванню енергії, що призводить до 
підвищення температури поблизу руйнування бульбашок і 
порожнин. Есплозія також викликає ряд інших фізико-хімічних і механічних 
ефектів. 
 Утворення кавітаційних бульбашок і їх імплозія характеризується дуже 
високою щільністю енергії порядку 1018 кВт/мл. Утворення та зникнення 
порожнин може відбуватися в багатьох місцях в реакторі, створюючи 
локальні умови високих температур і тиску в безпосередній близькості від 
місця, де відбуваються фізико-хімічні процеси [16]. 
 
 2.3 Деградація стійких органічних забруднювачів за допомогою 
гідродинамічної кавітації 
 
Протягом тривалого часу зростає інтерес до окремої групи 
забруднювачів навколишнього середовища, а саме СОЗ (Стійкі органічні 
забруднювачі) [23https://www.omicsonline.org/open-access/an-overview-of-the-application-of-
hydrodinamic-cavitation-for-theintensification-of-wastewater-treatment-applications-a-review-ier-
1000137.php?aid=75158 - 4]. Ці сполуки, що потрапляють у навколишнє 
середовище, переважно з антропогенних джерел, характеризуються високою 
токсичністю, стійкістю та здатністю до біоакумуляції [23]. До цієї групи 
органічних забруднювачів входять, серед іншого: поліциклічні ароматичні 
вуглеводні (ПАВ), хлорфеноли, поліхлорованібіфеніли (ПХБ), діоксини 
ПХДД (поліхлорованідибензодіоксини) і ПХДФ 
(поліхлорованідибензофурани), а також деякі пестициди. Ці сполуки, 
залежно від частини даної екосистеми, в якій вони зустрічаються (ґрунт, 
донні мулові відкладення, поверхневі та підземні води) можуть зазнавати 
повільних змін через різні фізичні, хімічні, біологічні або навіть фотохімічні 
процеси [23https://www.omicsonline.org/open-access/an-overview-of-the-application-of-
hydrodinamic-cavitation-for-theintensification-of-wastewater-treatment-applications-a-review-ier-
1000137.php?aid=75158 - 30]. 
Залежно від сполуки та середовища, в якому вони знаходяться, а також 
факторів навколишнього середовища, характерних для середовища, процеси 
розкладання відбуваються з різною швидкістю, і новоутворені сполуки 
можуть створювати навантаження на навколишнє середовище більшою чи 
меншою мірою. Двома ключовими механізмами, відповідальними за 
розкладання органічних забруднювачів за допомогою гідродинамічної 
кавітації, є термічне розкладання/піроліз органічних забруднювачів, 
захоплених у порожнинах через створення перехідних температурних умов 
тиску (локалізовані гарячі точки), і, по-друге, реакція вільних радикалів. з 
органічним забруднювачем, що виникає на межі порожнина–вода 
[23https://www.omicsonline.org/open-access/an-overview-of-the-application-of-hydrodinamic-
cavitation-for-theintensification-of-wastewater-treatment-applications-a-review-ier-
1000137.php?aid=75158 - 31]. 
Озонек та ін. [40https://www.omicsonline.org/open-access/an-overview-of-the-
application-of-hydrodinamic-cavitation-for-theintensification-of-wastewater-treatment-applications-a-
review-ier-1000137.php?aid=75158 - 32] провели дослідження щодо визначення умов і 
можливого видалення поліциклічних ароматичних вуглеводнів зі стічних вод 
за допомогою гідродинамічної кавітації. 
Раут-Джадхав та ін.  досліджували деградацію метомілу в гідродинамічному 
кавітаційному реакторі. Вони поєднали інтенсифікатори, такі як H2O2, 
реагент фентон і озон (гібридні процеси). У цьому дослідженні спочатку було 
оптимізовано рН і вхідний тиск для кавітаційного пристрою (кругової трубки 
Вентурі), щоб максимізувати ефективність гідродинамічної кавітації. При 
оптимальному рН  2,5 і оптимальному вхідному тиску 5 бар застосовували 
гібридні процеси для забезпечення подальшого розкладання метомілу. У всіх 
гібридних процесах спостерігався значний синергетичний ефект. Після 
поєднання гідродинамічної кавітації з H2O2, процесу Фентону та озону, 
синергетичні коефіцієнти були отримані як 5,8, 13,41 та 47,6 відповідно. За 
ступенем мінералізації та енергетичною ефективністю також отримано 
ефективність індивідуальних та гібридних процесів. Найбільша ефективність 
була досягнута при поєднанні впливу гідродинамічної кавітації з озоном з 
найвищим синергетичним коефіцієнтом, енергоефективністю та ступенем 
мінералізації. Дослідження показало, що для повної деградації метомілу 
можна ефективно застосовувати гідродинамічну кавітацію в присутності 
інтенсифікаторів. 
 
 2.4 Розробка та опис лабораторної установки 
 
Для 
проведенняекспериментальногодослідженняоптимізаціїпроцесуочищеннястіч
них вод з використаннямгідродинамічноїкавітації та підвищенняроботи 
активного мулу буларозробленаспеціальналабораторна установка. 
Схема експерементальної установки показано на рисунку 2.5. 
 
 
 
1 – насос, 2, 4 – манометри, 3 – кавітатор, 5 – засувка, 6 - повітряник, 
7 – аеротенк 
 
Рисунок 2.5 - Схема лабораторної установки 
 
Лабораторна установка включає в себе: 
Насосну систему: 
Насос 1 забезпечує подачу стічних вод у кавітатор з необхідною 
рівномірністю і інтенсивністю потоку. Для контролю тиску після насосу 
встановлений манометр 2. 
Гідродинамічний реактор: 
Установка включаєгідродинамічний реактор 3, якийскладається з 
циліндричного резервуара з водною суспензією активного мулу. Реактор 
оснащений механізмами для створенняпотоків з точно налаштованими 
параметрами і створюєоптимальніумови для формуваннякавітаційних зон. 
Вимірювальніпристрої: 
Установка обладнана манометрами 2, 4 для контролю процесу і 
аналізуданих з метою оцінкиефективностіпроцесу. 
 Описана лабораторна установка буларозроблена з 
урахуваннямосновнихвимог до проведеннядослідження з 
оптимізаціїпроцесуочищеннястічних вод за 
допомогоюгідродинамічноїкавітації. Їїосновна мета полягає в 
дослідженнівпливупараметрівкавітаційногопроцесу на ефективністьроботи 
активного мулу під час очищеннястічних вод та 
визначенняоптимальнихрежимів для 
досягненнямаксимальноїефективностіпроцесу. 
 
 2.5 Розробка та опис основного апарату 
 
 Дослідження проводили на експериментальному стенді для 
дослідження впливу гідродинамічної кавітації на 
процесруйнуванняорганічних з’єднань. Для створення явища 
гідродинамічної кавітації був використаний проточний кавітаційний 
змішувач статичного типу.  
Схема генерування кавітації представлена на рисунку2.6 
 
 
 
1 – кавітатор; 2 – конфузор; 3 – вихід холодного потоку; 4 – ення гарячого та 
холодного потоку; 5 – сопло; 6 – дифузор; 7 – вібраційна пластина; 8 – відвід 
рідини; 9 – байпасний трубопровід холодного потоку. 
  
Рисунок 2.6 Схема кавітатора 
 
Принцип роботи проточного кавітаційного змішувача заснований на 
нестаціонарності потоків рідини, а також на активних гідродинамічних 
ефектах впливу на оброблювані речовини. 
Пристрій призначений для руйнування органічних з’єднань і дозволяє 
проводити обробку великих обсягів в потоці. Стенд представляє собою 
замкнений контур трубопроводу, на робочій ділянці якого створюється потік 
рідини певної швидкості і тиску. 
Холодна вода подається через інжекційний патрубок 2 в завиток 6, 
закручується у вихровому русі і поступає у вихрову трубу 5. Закручений 
потік переміщується по гвинтовій спіралі вздовж стінок труби до її 
протилежного кінця, що закінчується отвором 8 для виходу гарячого потоку. 
Перед отвором труби закріплена вібраційна пластина 7. 
 Наявність укавітаторі вібраційної пластини - діафрагми  дозволяє 
створити додаткові умови для кавітації, що призводить до підвищення 
температури води. (за експериментальними даними – 300 л води нагрівається 
зі швидкістю 0,3 – 0,50С/хв). 
 
 2.6 Розрахунок основного апарату 
 
 Для визначення витрати води через конічне сопло, можна скористатися 
рівнянням потоку через сопло, відомим як рівняння Торрічеллі: 
 
Q = A · C · √(2 · g · Δh),                (2.1) 
 
 де  
 Q - витрата води через сопло (м3/с). 
 A - площа поперечного перерізу сопла (м²). 
 C - коефіцієнт витрати (для конічного сопла приймається 0.97). 
 g - прискорення вільного падіння (приблизно дорівнює 9.81 м/с на 
поверхні Землі). 
 Δh - різниця у висоті між рівнем води в резервуарі та соплом (в 
метрах). 
Діаметр сопла дорівнює 9 мм, що відповідає радіусу R = 4.5 мм = 0.0045 м. 
 Площа поперечного перерізу сопла можна обчислити, використовуючи 
формулу для площі кола: 
 
A = π · R2                                                                                 (2.2) 
 
A = π · (0.0045)2 ≈ 6.3662 · 10-5 м²                                (2.3) 
 
 Визначення витрати води: 
 
Q = 6.3662 · 10-5 · 0.97 · √(2 · 9.81 · Δh)                          (2.4) 
 
 Тиск, що створюється насосом, дорівнює 5 атмосфер, що можна 
перевести в паскалі (1 атмосфера = 101325 Па): 
 
P = 5 атмосфер · 101325 Па/атмосфера ≈ 506625 Па                      (2.5) 
 
 Визначення геометричного напору Δh: 
 
Δh = P / (ρ · g),                                              (2.6) 
 
 де: 
 ρ - густина води (приблизно 1000 кг/м³). 
 g - прискорення вільного падіння (9.81 м/с). 
 
Δh = 506625 Па / (1000 кг/м³ · 9.81 м/с²) ≈ 51.58 м                  (2.7) 
 
 Тепер ми можемо вставити значення Δh до рівняння витрати: 
 
Q = 6.3662 x 10-5 · 0.97 · √(2 · 9.81· 51.58) = 0.0187 м³/с               (2.8) 
 
Q ≈ 0.0187 м³/с ≈ 18.7 л/с                                      (2.9) 
 
 Таким чином, витрата води через конічне сопло з діаметром 9 мм та 
тиском, створюваним насосом в 5 атмосфер, становить 18.7 літрів на секунду. 
 
  
 
2.7 Розрахунок допоміжного обладнання 
 
1. Перетворенняодиниць 
 
1 атмосфера дорівнює 101325 Паскалів (Па). 
 
5 атм = 5 ⋅101325 Па = 506625 Па                        (2.10) 
2. Визначеннянеобхідноїпотужності 
 
Потужність P можнарозрахувати за формулою: 
 
P = ρ⋅Q⋅g⋅H,                                                 (2.11) 
 де: 
 P — потужність в ватах (Вт). 
 ρ — густинарідини (для води приблизно 1000 кг/м³). 
 Q — витрати насоса (0.0187 м³/с). 
 g — прискореннявільногопадіння (приблизно 9.81 м/с²). 
 H — геометричнийнапір, якийстворює насос, м. 
 
Щоб перевести статичнийтиск в напір, використовується формула: 
  
,                                                        (2.12) 
 
 де: 
 Pтиск — тиск, який насос повинен створити (506625 Па). 
 
3. Розрахунок напору та потужності: 
 
Розрахунок напору Н: 
 
Н =    (2.13) 
 
Розрахунокпотужності насоса: 
Р = = 13534 Вт                        (2.14) 
На основі проведеного розрахунку, насос, необхідний для створення 
тиску 5 атм при витратах 0.0187 м³/с з ККД 0.7, повинен мати потужність 
приблизно 13.53 кВт. 
3 РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРЕМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ 
 
3.1 Розробка та опис методик дослідження процесів та результатів 
 
Перед початком експерименту проводимо аналізи для порівняння 
різниці між обробкою з використанням кавітації та без неї. Аналізи включали 
хімічне споживання кисню (ХСК), біохімічне споживання кисню (БСК), 
кислотність та концентрації амонію, нітратів, фосфатів та сульфат-іонів.. 
Після процесу кавітації витримуємо час(від 1 години до доби) стоків в 
аеротенку. Після очищення проводимо аналізи стічних вод з аеротенку за 
наступними показниками: 
- Хімічне споживання кисню (ХСК) 
- Біологічнеспоживаннякисню(БСК) 
- Лужність 
- NH +
4  
- NO -
3  
- Р205 
- SO - 
4
 - Муловийіндекс 
 
 3.1.1 Метод визначення хімічного споживання кисню(ХСК) 
Для визначення хімічного споживання кисню (ХСК) обраний 
титрометричний метод вимірювання, який ґрунтується на окисленні 
органічних та неорганічних відновників, які містяться у воді, біхроматом 
калію у кислому середовищі при кип’ятінні та подальшому титруванні 
надлишку біхромату калію розчином солі Мора. 
Для більш повного окислення органічних речовин у пробу води додають 
каталізатор сірчанокисле срібло. Додаванням до проби води сульфату ртуті 
усувають вплив іонів хлору, наявність яких завищує результат аналізу. За 
наявності у воді неорганічних відновників (заліза двовалентного, нітритів 
тощо) окремо вимірюють їх масові концентрації, перераховують на масову 
концентрацію кисню та віднімають від результату вимірювання ХСК. 
 
 3.1.2 Метод визначення біологічного споживання кисню(БСК) 
 Для визначення біологічного споживання кисню(БСК) обраний 
титрометричний метод вимірювання. Вимірювання БСК ґрунтується на 
вимірюванні масової концентрації розчиненого кисню, витраченого за 
визначений проміжок часу на аеробне біохімічне окислення органічних 
речовин, які містяться у воді. БСК не включає витрату кисню на 
нітрифікацію (нітрифікація – процес окислення аміаку до азотної кислоти 
через азотисту кислоту). Повне БСК визначається експериментально для 
кожного виду стічних вод. 
 
3.1.3 Метод визначення лужності 
Для вимірювавання лужності був обраний титрометричний метод  
вимірювання. 
Загальну лужність води обумовлює сума бікарбонатів, карбонатів, 
гідратів і солей інших слабких кислот, що містяться у ній та вступають у 
реакцію з сильними кислотами. Лужність визначають титруванням проби 
води розчином сильної кислоти (соляної або сірчаної). Об’єм розчину 
кислоти, витрачений на титрування до досягнення значення рН 8,3, 
еквівалентний сумі карбонатів і гідратів (вільна лужність), об’єм розчину 
кислоти, необхідний для досягнення значення рН 4,5, еквівалентний 
загальній лужності. 
   Nа2СО3 + НСI = NаНСО3 + NаСI   (3.1) 
 
   NаНСО3 + НСI = NаСI + Н2О + СО2      (3.2)  
 
NаОН + НСI = NаСI + Н2О          (3.3) 
 3.1.4 Метод визначення NH +
4  
 Для визначення масової концентрації іонів амонію обраний 
фотоколориметричний метод вимірювання, який ґрунтується на взаємодії 
іонів амонію з реактивом Неслера з утворенням комплексної сполуки, яка 
забарвлює розчини в жовтий колір. Оптичну густину розчинів вимірюють на 
фотоелектроколориметрі при довжині хвилі (440 ± 10) нм. 
 
3.1.5 Метод визначення NO -
3  
Для вимірювання концентрації нітратів обраний фотоколориметричний 
метод, який ґрунтується на утворенні забарвлених в жовтий колір 
нітропохідних фенолу при взаємодії нітратів з фенолсульфокислотою у 
лужному середовищі: 
 
HOC6H4SO3H + 3 HNO3 → HOC6H2 (NO2)3 + Н2SО4 + 2 Н2О        (3.4) 
 HOC6H2 (NO2)3 + NН3 → H4NОC6H2 (NO2)3           (3.5) 
 
Інтенсивність забарвлення пропорційна масовій концентрації нітратів у 
розчині, що аналізують. Визначенню нітратів заважає присутність хлоридів, 
масова концентрація хлоридів повинна бути не більша ніж 10 мг/дм3. У 
випадку перевищення масової концентрації хлоридів проводять розведення 
проби. 
Оптичну густину розчинів вимірюють на фотоелектроколориметрі при 
довжині хвилі (440 ± 10) нм. 
 
3.1.6 Метод визначення Р205 
Для вимірювання масової концентрації фосфатів обраний 
фотоколориметричний метод вимірювання, який ґрунтується на взаємодії 
фосфат-іонів з ванадомолібденовим розчином у кислому середовищі з 
утворенням фосфованадомолібденового комплексу жовтого кольору. 
 Оптичну густину забарвлених розчинів вимірюють на 
фотоелектроколориметрі при довжині хвилі (400 ± 5) нм. 
 
 3.1.7 Метод визначення SO -
4  
Для визначення масової концентрації сульфат-іонів обраний 
титрометричний метод вимірювання, який ґрунтується на титруванні 
сульфат-іонів у водно-спиртовому середовищі розчином хлориду барію в 
присутності адсорбційного індикатора алізаринового червоного С (S) до 
зміни забарвлення розчину від жовтого до рожевого або рожево-фіолетового. 
Зміна забарвлення спостерігається лише в тому випадку, коли в об’ємі, що 
титрують, маса сульфат-іонів не менша ніж 2 мг. Вплив заліза, що 
заважає, усувають додаванням розчину натрію фтористого. 
  
3.1.8 Метод визначення осідання мулу 
Муловийіндексхарактеризуєздатність активного мулу до осадження та 
ущільнення.   
Якіснийактивний мул здатнийшвидкоосідати. Такуздатність 
оцінюютьмуловиміндексом, см3/г, щоявляє собою об’єм активного мулу в   
см3післявідстоюванняпротягом 30 хв, віднесений до 1 гсухоїречовини мулу. 
Хідвизначення:Визначеннядози мулу за об'ємом Пробу активного 
мулу об'ємом 500 см3 вносять в циліндрмісткістю 500 см3, об'ємдоводять до 
мітки водою і вміст 3 рази перемішують рукою круговими рухами. 
Потімциліндрставлять на рівнуповерхню столу, включаютьсекундомір і 
через кожні 3 хввідзначаютьобсяг в см3, займанийосідаючоїмасою активного 
мулу. Через 30 хв. відстоюваннязаписуютьостаточнезначеннядози мулу за 
об'ємом (у см3). На підставіотриманихданихпобудуватикриву, 
щохарактеризуєдинамікуосідання активного мулу V = f (t). Формула для 
розрахункудози мулу за об'ємом (V), см3/см3: 
 
V = V1/ V2, 
 
 де V1 - обʼєм мулу, щоосів за 30 хввідстоювання, см3; 
 V2 - обʼєммуловоїсуміші, взятої для аналізу, см3. 
 
 3.2 Реультати дослідження 
 
 У рамках дослідницької роботи було проведено серію аналізів, 
результати яких мають важливе значення для науковців, що працюють у 
сфері водопідготовки та водовідведення. Аналізи включали визначення 
загальної вологості, маси образця, об'єму газу, масової концентрації сухого і 
діючого мула, мулових індексів, відсотку відхилення, об'єму газу від 1 г 
мулу, а також розрахунок коефіцієнта приросту мулу. Дослідження 
проводилися в трьох різних секціях — 3, 4, 5 — з інтервалом у 12 годин, що 
дозволяє виявити динаміку змін та вивчити ефективність процесу очищення 
активним мулом. Результати, представлені у таблицях 3.1 та 2.2, надають 
цінну інформацію для глибшого аналізу і зрозуміння процесів, які 
відбуваються в аеротенках та вторинних відстійниках, та можуть бути 
використані для вдосконалення технологій очищення стічних вод.
Таблиця3.1- Результатидосліджень 
Масоваконцентраціяактивно
гомулу 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
29/09 - 30/09/24 20:00 3 6,3 78 22,6512 22,9437 2925 267   
29/09 - 30/09/24 20:00 4 5,61 78 22,646 22,9305 2845 274   
29/09 - 30/09/24 20:00 5 4,92 68 22,7644 23,0082 2438 279   
30/09/24 08:00 3 5,94 74 22,8362 23,1971 3009 246   
30/09/24 08:00 4 6,36 73 22,9064 23,1963 2899 259   
30/09/24 08:00 5 5,48 71 22,5021 22,7868 2847 249   
30/09 - 1/10/24 20:00 3 6,19 75 22,6234 22,9218 2984 251   
30/09 - 1/1024 20:00 4 6,18 78 22,6045 22,9053 3008 259   
30/09 - 1/10/24 20:00 5 5,45 72 23,2496 23,5296 2800 257   
01/10/24 08:00 3 6,03 74 22,6598 22,9548 2950 251   
01/10/24 08:00 4 6,29 76 22,7725 23,0688 2963 256   
01/10/24 08:00 5 5,3 74 32,1215 32,4173 2958 250   
Дата 
Час 
№секціїаеротенку 
Масоваконцентраціяк
исню,м 
Об'ємначасткаактивн
огомул 
Масабюксузфіл
ьтром,г 
Масабюксузоса
дом,г 
Результат,мг/д
м3 
Муловийіндекс,см3/г 
Водневийпоказник,о
дрН 
Масоваконцентрація
амоній-іонів 
Масоваконцентраціяактивно
гомулу 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
1/10 - 2/10/24 20:00 3 5,75 80 23,594 23,906 3120 256   
1/10 - 2/10/24 20:00 4 6,14 82 22,807 23,1286 3216 255   
1/10 - 2/10/24 20:00 5 5,6 76 22,7835 23,0823 2988 259   
02/10/24 08:00 3 5,69 80 22,481 22,8398 3288 243   
02/10/24 08:00 4 6,48 80 22,6123 22,9231 3108 257   
02/10/24 08:00 5 4,82 75 22,608 22,9095 3015 249   
02/10 - 03/10/24 20:00 3 6,01 75 22,624 22,9164 2927 256   
02/10 - 03/10/24 20:00 4 6,23 74 22,7994 23,0849 2854 259   
02/10 - 03/10/24 20:00 5 5,37 70 23,2975 23,5745 2770 253   
03/10/24 08:00 3 5,81 79 23,5708 23,8874 3166 250 7,1  
03/10/24 08:00 4 5,84 78 22,7696 23,0758 3062 255 7,1  
03/10/24 08:00 5 5,06 74 22,656 22,9597 3007 246 7,1  
03/10 - 04/10/24 20:00 3 5,6 73 22,6403 22,9454 3051 239   
Дата 
Час 
№секціїаеротенку 
Масоваконцентраціяк
исню,м 
Об'ємначасткаактивн
огомул 
Масабюксузфіл
ьтром,г 
Масабюксузоса
дом,г 
Результат,мг/д
м3 
Муловийіндекс,см3/г 
Водневийпоказник,о
дрН 
Масоваконцентрація
амоній-іонів 
Масоваконцентраціяактивно
гомулу 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
03/10 - 04/10/24 20:00 4 5,74 75 22,6067 22,8823 2756 272   
03/10 - 04/10/24 20:00 5 4,79 66 22,7976 23,0439 2463 270   
04/10/24 08:00 3 5,9 75 22,8887 23,1979 3092 243   
04/10/24 08:00 4 6,46 78 22,8843 23,1817 2974 262   
04/10/24 08:00 5 5,81 80 22,4938 22,7719 2781 287   
04/10 - 5/10/24 20:00 3 5,18 75 22,7937 23,1037 3100 242   
04/10 - 5/10/24 20:00 4 6,14 76 22,7535 23,0575 2980 255   
04/10 - 5/10/24 20:00 5 5,4 67 22,6348 22,8969 2621 256   
05/10/24 08:00 3 5,62 74 22,8976 23,2148 3165 234   
05/10/24 08:00 4 5,85 74 22,8933 23,2049 3116 237   
05/10/24 08:00 5 5,48 71 22,6107 22,9082 2975 239   
05/10 - 06/10/24 20:00 3 5,42 75 22,792 23,0941 3021 248   
05/10 - 06/10/24 20:00 4 5,67 79 22,7552 23,0748 3196 247   
Дата 
Час 
№секціїаеротенку 
Масоваконцентраціяк
исню,м 
Об'ємначасткаактивн
огомул 
Масабюксузфіл
ьтром,г 
Масабюксузоса
дом,г 
Результат,мг/д
м3 
Муловийіндекс,см3/г 
Водневийпоказник,о
дрН 
Масоваконцентрація
амоній-іонів 
Масоваконцентраціяактивно
гомулу 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
05/10 - 06/10/24 20:00 5 5,73 68 22,6367 22,9228 2861 238   
06/10/24 08:00 3 5,34 81 23,5899 23,3876 3577 226   
06/10/24 08:00 4 5,93 82 22,4935 23,8427 3492 235   
06/10/24 08:00 5 4,64 77 22,6091 22,9451 3350 229   
6/10 - 7/10/24 20:00 3 5,21 76 22,9073 23,2197 3124 243   
6/10 - 7/10/24 20:00 4 5,7 78 22,8956 23,2185 3229 246   
6/10 - 7/10/24 20:00 5 5 72 22,6217 22,9275 3058 235   
07/10/24 08:00 3 5,66 77 23,5779 23,8963 3184 242   
07/10/24 08:00 4 5,84 78 22,8984 23,219 3206 243   
07/10/24 08:00 5 5,16 74 22,6194 22,9299 3105 238   
07/10 - 08/10/24 20:00 3 5,4 76 22,9026 23,2212 3186 239   
07/10 08/10/24 20:00 4 5,96 77 22,6225 22,9434 3209 240   
07/10-08/10/24 20:00 5 5,09 65 22,6104 22,8878 2774 234   
Дата 
Час 
№секціїаеротенку 
Масоваконцентраціяк
исню,м 
Об'ємначасткаактивн
огомул 
Масабюксузфіл
ьтром,г 
Масабюксузоса
дом,г 
Результат,мг/д
м3 
Муловийіндекс,см3/г 
Водневийпоказник,о
дрН 
Масоваконцентрація
амоній-іонів 
Масоваконцентраціяактивно
гомулу 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
08/10/24 08:00 3 6 73 23,571 23,9051 3341 218   
08/10/24 08:00 4 6,29 72 22,7869 23,1259 3390 212   
08/10/24 08:00 5 5,38 69 22,9078 22,8384 3306 209   
08/10 - 09/10/24 20:00 3 5,88 72 22,8952 23,2158 3206 225   
08/10 - 09/10/24 20:00 4 6,11 77 22,6081 22,9481 3400 226   
08/10 - 09/10/24 20:00 5 5,24 66 22,6234 22,9339 3105 213   
09/10/24 08:00 3 5,52 73 22,7868 23,1165 3297 221   
09/10/24 08:00 4 5,94 73 22,5254 22,8682 3428 213   
09/10/24 08:00 5 5,29 72 22,6232 23,942 3188 226   
9/10 - 10/10/24 20:00 3 5,18 78 22,9101 23,2174 3073 254   
9/10 - 10/10/24 20:00 4 6,06 80 23,5698 23,8863 3165 253   
9/10 - 10/10/24 20:00 5 5,45 68 22,7538 23,0494 2956 230   
10/10/24 08:00 3 5,77 81 22,8993 23,2294 3301 245   
Дата 
Час 
№секціїаеротенку 
Масоваконцентраціяк
исню,м 
Об'ємначасткаактивн
огомул 
Масабюксузфіл
ьтром,г 
Масабюксузоса
дом,г 
Результат,мг/д
м3 
Муловийіндекс,см3/г 
Водневийпоказник,о
дрН 
Масоваконцентрація
амоній-іонів 
Масоваконцентраціяактивно
гомулу 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
10/10/24 08:00 4 6,5 79 23,563 23,8957 3327 237   
10/10/24 08:00 5 5,21 74 22,7865 23,0959 3094 239   
10/10 - 11/10/24 20:00 3 6,09 75 22,5142 22,8227 3085 243   
10/10 - 11/10/24 20:00 4 6,3 73 22,6559 22,9636 3077 237   
10/10 - 11/10/24 20:00 5 5,37 65 22,6343 22,9082 2739 237   
11/10/24 08:00 3 5,84 80 22,5025 22,8332 3307 242   
11/10/24 08:00 4 6,12 79 22,7663 23,0878 3215 246   
11/10/24 08:00 5 5,28 74 22,6213 22,9251 3038 244   
11/10 - 12/10/24 20:00 3 5,92 83 23,6047 23,9604 3557 233   
11/10 - 12/10/24 20:00 4 6,29 82 22,7743 23,1166 3423 240   
11/10 - 12/10/24 20:00 5 5,16 70 22,6805 23,9388 2583 261   
12/10/24 08:00 3 5,06 77 22,9105 23,2667 3562 216   
12/10/24 08:00 4 5,58 76 23,5826 23,9234 3408 223   
Дата 
Час 
№секціїаеротенку 
Масоваконцентраціяк
исню,м 
Об'ємначасткаактивн
огомул 
Масабюксузфіл
ьтром,г 
Масабюксузоса
дом,г 
Результат,мг/д
м3 
Муловийіндекс,см3/г 
Водневийпоказник,о
дрН 
Масоваконцентрація
амоній-іонів 
Масоваконцентраціяактивно
гомулу 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
12/10/24 08:00 5 5,38 67 22,7924 23,0911 2987 224   
12/10 - 13/10/24 20:00 3 5,26 76 22,4957 22,8397 3430 222   
12/10 - 13/10/24 20:00 4 5,64 75 22,774 23,1051 3311 227   
12/10 - 13/10/24 20:00 5 5,4 65 22,6544 22,9428 2884 225   
13/10/24 08:00 3 5,39 80 22,9123 23,2306 3183 251   
13/10/24 08:00 4 6,27 79 23,5793 23,226 3114 254   
13/10/24 08:00 5 5,55 67 22,9077 23,1725 2648 253   
13/10 - 14/10/24 20:00 3 4,99 83 22,7892 23,1248 3356 247   
13/10 - 14/10/24 20:00 4 5,03 81 22,7828 23,0925 3097 262   
13/10 - 14/10/24 20:00 5 5,1 70 23,2627 23,5145 2518 278   
14/10/24 08:00 3 5,4 80 23,5958 23,9139 3181 251   
14/10/24 08:00 4 5,68 82 22,8838 23,2157 3319 247   
14/10/24 08:00 5 4,91 76 22,6344 23,9195 2851 267   
Дата 
Час 
№секціїаеротенку 
Масоваконцентраціяк
исню,м 
Об'ємначасткаактивн
огомул 
Масабюксузфіл
ьтром,г 
Масабюксузоса
дом,г 
Результат,мг/д
м3 
Муловийіндекс,см3/г 
Водневийпоказник,о
дрН 
Масоваконцентрація
амоній-іонів 
Масоваконцентраціяактивно
гомулу 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
14/10 - 15/10/24 08:00 3 5,17 80 27,5174 22,8381 3207 249   
14/10 - 15/10/24 08:00 4 5,15 82 22,645 22,9775 3325 247   
14/10 - 15/10/24 08:00 5 5,09 71 22,6739 22,9487 2748 258   
15/10/24 20:00 3 5,08 76 23,6032 23,9107 3075 247   
15/10/24 20:00 4 4,98 77 22,8975 23,208 3105 248   
15/10/24 20:00 5 4,93 71 22,771 23,0263 2553 278   
15/10 - 16/10/24 08:00 3 5,21 75 22,92 23,1967 2767 271   
15/10 - 16/10/24 08:00 4 5,3 76 22,7882 23,0648 2761 275   
15/10 - 16/10/24 08:00 5 4,77 68 22,5916 22,8179 2263 300   
16/10/24 08:00 3 5,3 80 22,5073 22,8021 2948 271   
16/10/24 08:00 4 5,33 82 22,6622 22,9728 3106 264   
16/10/24 08:00 5 5,42 77 22,7531 23,0153 2622 294   
16/10 - 17/10/24 20:00 3 5,22 76 23,5716 23,8549 2788 273   
Дата 
Час 
№секціїаеротенку 
Масоваконцентраціяк
исню,м 
Об'ємначасткаактивн
огомул 
Масабюксузфіл
ьтром,г 
Масабюксузоса
дом,г 
Результат,мг/д
м3 
Муловийіндекс,см3/г 
Водневийпоказник,о
дрН 
Масоваконцентрація
амоній-іонів 
Масоваконцентраціяактивно
гомулу 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
16/10 - 17/10/24 20:00 4 5,3 77 22,6244 22,9051 2807 274   
16/10 - 17/10/24 20:00 5 5,26 74 22,6298 22,88 2505 296   
17/10/24 08:00 3 4,85 83 23,5893 23,8792 2899 286 6,8  
17/10/24 08:00 4 5,98 88 22,5008 22,7723 2715 324 7,1  
17/10/24 08:00 5 5,84 82 22,6794 22,9263 2468 332 7,1  
17/10 - 18/10/24 20:00 3 4,81 81 22,9138 23,1865 2727 297   
17/10 - 18/10/24 20:00 4 5,01 84 22,6415 22,9315 2900 290   
17/10 - 18/10/24 20:00 5 4,71 76 22,6434 22,8728 2294 331   
18/10/24 08:00 3 5,56 83 22,7866 23,1068 3202 259   
18/10/24 08:00 4 5,49 84 22,8987 23,2059 3072 273   
18/10/24 08:00 5 4,64 81 22,7454 23,0309 2855 284   
18/10 - 19/10/24 20:00 3 5,11 80 22,905 23,1859 2809 285   
18/10 - 19/10/24 20:00 4 5,57 80 22,6257 22,8965 2708 295   
Дата 
Час 
№секціїаеротенку 
Масоваконцентраціяк
исню,м 
Об'ємначасткаактивн
огомул 
Масабюксузфіл
ьтром,г 
Масабюксузоса
дом,г 
Результат,мг/д
м3 
Муловийіндекс,см3/г 
Водневийпоказник,о
дрН 
Масоваконцентрація
амоній-іонів 
Масоваконцентраціяактивно
гомулу 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
18/10 - 19/10/24 20:00 5 5,15 78 22,7481 23,004 2559 305   
19/10/24 08:00 3 5,42 83 22,6217 22,9572 3355 247   
19/10/24 08:00 4 5,34 85 22,6523 22,9529 3006 283   
19/10/24 08:00 5 4,78 83 32,5994 22,8894 2900 286   
19/10/24 20:00 3 5,32 85 23,5994 23,8929 2935 290   
19/10/24 20:00 4 5,4 84 22,9109 23,1875 2766 304   
19/10/24 20:00 5 4,04 82 22,5138 22,7796 2658 309   
20/10/24 08:00 3 4,24 84 22,8897 23,1985 3088 272   
20/10/24 08:00 4 6,82 83 22,6319 22,905 2731 304   
20/10/24 08:00 5 5,09 82 22,6757 22,9553 2796 293   
20/10 - 21/10/24 20:00 5 4,31 84 22,3019 23,2007 2988 281   
20/10 - 21/10/24 20:00 4 6,12 85 22,8999 23,1915 2914 292   
20/10 - 21/10/24 20:00 5 4,95 85 22,598 22,876 2780 290   
Дата 
Час 
№секціїаеротенку 
Масоваконцентраціяк
исню,м 
Об'ємначасткаактивн
огомул 
Масабюксузфіл
ьтром,г 
Масабюксузоса
дом,г 
Результат,мг/д
м3 
Муловийіндекс,см3/г 
Водневийпоказник,о
дрН 
Масоваконцентрація
амоній-іонів 
Масоваконцентраціяактивно
гомулу 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
21/10/24 08:00 3 5,03 83 22,9105 23,2138 3123 266   
21/10/24 08:00 4 6,07 85 22,9117 23,2231 3114 273   
21/10/24 08:00 5 4,35 83 22,6074 22,8807 2733 304   
21/10 - 22/10/24 20:00 3 4,37 87 22,76 23,0574 2974 293   
21/10 - 22/10/24 20:00 4 4,76 86 22,6342 22,9102 2760 312   
21/10 - 22/10/24 20:00 5 4,54 87 22,6487 22,8974 2488 390   
22/10/24 08:00 3 5,11 86 22,8999 23,2246 3247 265   
22/10/24 08:00 4 4,85 86 22,6192 22,9299 3107 277   
22/10/24 08:00 5 4,4 85 22,6723 22,9746 3023 281   
22/10 - 23/10/24 20:00 3 5,03 84 23,5867 23,8946 3079 273   
22/10 - 23/10/24 20:00 4 4,7 85 22,8035 23,1043 3008 283   
22/10 - 23/10/24 20:00 5 4,15 80 22,9107 23,1792 2685 298   
23/10/24 08:00 3 5,14 83 22,7858 23,1066 3208 259   
Дата 
Час 
№секціїаеротенку 
Масоваконцентраціяк
исню,м 
Об'ємначасткаактивн
огомул 
Масабюксузфіл
ьтром,г 
Масабюксузоса
дом,г 
Результат,мг/д
м3 
Муловийіндекс,см3/г 
Водневийпоказник,о
дрН 
Масоваконцентрація
амоній-іонів 
Масоваконцентраціяактивно
гомулу 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
23/10/24 08:00 4 4,95 84 22,637 23,94 3030 277   
23/10/24 08:00 5 4,52 82 22,641 22,9441 3031 271   
23/10 - 24/10/24 20:00 3 5,1 82 22,6157 22,8933 2777 295   
23/10 - 24/10/24 20:00 4 4,74 83 22,6638 22,924 2602 319   
23/10 - 24/10/24 20:00 5 4,28 82 22,7726 23,03 2581 318   
24/10/24 08:00 3 4,76 85 22,7637 23,044 2803 305 7,1  
24/10/24 08:00 4 5,27 80 22,6429 22,9189 2760 290 7  
24/10/24 08:00 5 4,98 83 22,6566 22,8433 2867 290 7,1  
24/10/24 20:00 3 4,9 83 22,784 23,082 2980 279   
24/10/24 20:00 4 5,11 82 22,6078 22,8926 2848 288   
24/10/24 20:00 5 4,6 82 22,6176 22,9047 2774 296   
25/10/24 08:00 3 4,87 85 22,8064 23,1039 2975 286   
25/10/24 08:00 4 5,15 80 22,7872 23,0496 2624 305   
Дата 
Час 
№секціїаеротенку 
Масоваконцентраціяк
исню,м 
Об'ємначасткаактивн
огомул 
Масабюксузфіл
ьтром,г 
Масабюксузоса
дом,г 
Результат,мг/д
м3 
Муловийіндекс,см3/г 
Водневийпоказник,о
дрН 
Масоваконцентрація
амоній-іонів 
Масоваконцентраціяактивно
гомулу 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
25/10/24 08:00 5 4,8 82 22,6322 22,9081 2759 297   
25/10/24 20:00 3 4,53 83 22,6077 22,8872 2795 297   
25/10/24 20:00 4 5,71 83 22,625 22,8903 2653 313   
25/10/24 20:00 5 5,11 82 22,7523 23,0338 2815 291   
26/10/24 08:00 3 4,98 83 22,807 23,0864 2794 297   
26/10/24 08:00 4 5,09 83 22,6156 22,8594 2538 327   
26/10/24 08:00 5 4,76 83 22,6292 22,893 2638 315   
26/10 - 27/10/24 20:00 3 4,7 82 22,9279 23,1981 2702 303   
26/10 - 27/10/24 20:00 4 5,27 81 23,5963 23,8474 2511 323   
26/10 - 27/10/24 20:00 5 4,92 82 22,9283 23,187 2587 317   
27/10/24 08:00 3 4,95 80 22,6145 22,9015 2870 274   
27/10/24 08:00 4 5,12 81 22,6363 22,8951 2588 313   
27/10/24 08:00 5 5,01 82 22,6214 22,8954 2740 293   
Дата 
Час 
№секціїаеротенку 
Масоваконцентраціяк
исню,м 
Об'ємначасткаактивн
огомул 
Масабюксузфіл
ьтром,г 
Масабюксузоса
дом,г 
Результат,мг/д
м3 
Муловийіндекс,см3/г 
Водневийпоказник,о
дрН 
Масоваконцентрація
амоній-іонів 
Масоваконцентраціяактивно
гомулу 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
27/10 - 28/10.24 20:00 3 4,81 82 22,6199 22,8716 2517 326   
27/10 - 28/10.24 20:00 4 5,04 80 22,7673 22,9851 2178 367   
27/10 - 28/10.24 20:00 5 4,97 80 22,1282 22,3918 2236 358   
28/10/24 08:00 3 5,13 85 22,9024 23,1857 2833    
28/10/24 08:00 4 5,28 83 23,584 23,8245 2435    
28/10/24 08:00 5 5,33 83 22,7965 23,0503 2538    
28/10 - 29/10/24 20:00 3 4,92 84 22,9085 23,2025 2940    
28/10 - 29/10/24 20:00 4 5,18 83 22,9107 23,1487 2380    
28/10 - 29/10/24 20:00 5 5,12 82 22,7515 22,9816 2297    
29/10/24 08:00 3 4,84 83 22,9126 23,2015 2889    
29/10/24 08:00 4 5,57 81 23,5893 23,8395 2502    
29/10/24 08:00 5 4,62 83 22,8037 23,0506 2469    
 
Дата 
Час 
№секціїаеротенку 
Масоваконцентраціяк
исню,м 
Об'ємначасткаактивн
огомул 
Масабюксузфіл
ьтром,г 
Масабюксузоса
дом,г 
Результат,мг/д
м3 
Муловийіндекс,см3/г 
Водневийпоказник,о
дрН 
Масоваконцентрація
амоній-іонів 
Таблиця 3.2Результатидослідженьвторинноговідстійника 
Масоваконцентрація,мг/дм3 
норма  6,5-8,5  0,1   15 20   
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
 01/10 7,95 7,59 1,27 56,75 60,1  19,53   
 02/10 7,8 5,29 1,57 46,98 70,11 14,58 18,4 2380000000  
 03/10 7,9 3,82 2,04 38,28 60,1  18,93   
 04/10 7,8 6,31 1,61 38,13 60,1  18,27   
 05/10 7,95 10,06 0,16 51,8 60,1  18,53   
 06/10 7,75 12,3 2,77 62,93 60,1  18,2   
 07/10 8,2 14,59 2,94 43,75 50,08  19,07   
 08/10 7,85 13,67 3,19 46,68 60,76  20,6   
 09/10 7,9 12,52 0,85 41,08 59,88  18,93   
 10/10 7,85 8,48 2,44 48,68 69,86  19,8   
 11/10 7,9 4,03 0,51 49,5 59,88  24,13   
 12/10 8,45 1,95 0,6 43,88 79,84 13,25 23,87   
Місцевідборупр
об 
Дата 
рН,одрН 
іонівамонію 
іонівнітриті
в 
іонівнітраті
в 
ХСК 
БСК 
завислихреч
овин 
колі-
індекс,од/дм3 
примітка 
Масоваконцентрація,мг/дм3 
 13/10 7,8 0,92 0,37 65,45 69,86  20,53   
 14/10 7,65 0,85 0,5 62,35 59,88  23,93   
 15/10 7,95 1,7 0,2 46,68 69,86  23,8   
 16/10 7,9 1,79 0,2 57,38 79,84  20,13   
 17/10 7,9 0,55 0,11 67,78 59,88  19,8   
 18/10 8 1,13 0,2 62,5 59,64  18,53   
 19/10 8 0,93 0,05 59,88 69,58  19,07   
 20/10 7,75 1,16 0,42 83,03 69,86  19,47   
 21/10 7,9 0,14 0,1 80,25 49,7  21,2   
 22/10 8 0,93 0,17 74,38 59,64  18,87   
 23/10 7,9 0,86 0,16 46,55 69,58  22,4   
 24/10 7,6 2,21 0,18 49,5 79,52  20,4   
 25/10 7,75 14,6 0,18 39,3 69,58  210,67   
 26/10 7,8 22,49 0,17 23,95 69,3  162,47   
 27/10 7,75 28 0,053 23,48 69,3  27,73   
Місцевідборупр
об 
Дата 
рН,одрН 
іонівамонію 
іонівнітриті
в 
іонівнітраті
в 
ХСК 
БСК 
завислихреч
овин 
колі-
індекс,од/дм3 
примітка 
Масоваконцентрація,мг/дм3 
 28/10 7,95 20,8 1,5 31,13 59,4  19,13   
 29/10 7,95 7,4 1,45 78,18 59,4  18,8   
 30/10 8,1 1,78 0,52 82,5 59,4  18,33   
 31/10 7,8 0,59 0,075 83,2 64,24  21,07   
Сер.знач
 7,9 6,78 0,86 54,23 64,64 13,92 31,15 2380000000  
. 
max  8,45 28 3,19 83,2 79,84 14,58 210,67   
min  7,6 0,55 0,053 20,48 49,7 13,52 18,2   
Місцевідборупр
об 
Дата 
рН,одрН 
іонівамонію 
іонівнітриті
в 
іонівнітраті
в 
ХСК 
БСК 
завислихреч
овин 
колі-
індекс,од/дм3 
примітка 
3.3 Аналіз отриманих результатів 
 
 Графіки зміни ХСК та БСК у стічних водах у процесі біологічного 
очищення в дослідному(а) та контрольному(б) аеротенках представлено на  
рисунку 3.1 
 
а – без регенерації мулу; б - з регенерацією мулу; 
1 – необроблений (Gt =0) зворотний мул; 2, 3 і 4 - зворотний мул, оброблений 
в кавітаторі при Gt = 2,1·103; 3,8·103 та 5,1·103 
 
Рисунок 3.1 -Графікизміни ХСК та БСК попередньоосвітлених стічних 
вод у процесі біологічного очищення в дослідному та контрольному  
аеротенках 
 
Діаграми залишкових концентрацій амонійного та нітритного азотудля 
іологічно очищених стічних вод (Та=5 год) в контрольному (1) та дослідному 
(2) аеротенках представлено на рисунку 3.2. 
 
 
 
Рисунок 3.2- Діаграми залишкових концентрацій амонійного азоту для 
біологічно очищених стічних вод (Та=5 год) в контрольному (1) та 
дослідному (2) аеротенках 
 
Діаграми залишкових концентрацій фосфатів та нітратного азоту 
представлено на рисунку 3.3 
 
Рисунок 3.3 –Діаграми залишкових концентрацій фосфатів та нітратного 
азоту 
 
Графіки зміни каламутності освітленої води в процесі вторинного 
відстоювання мулової суміші при дозі мулу а=2,5 г/л представлено на 
рисунку 3.4 
 
 
1 – після контрольного аеротенку; 2 – після досвідченого аеротенку 
 
Рисунок 3.4 - Графіки зміни каламутності освітленої води в процесі  
вторинного відстоювання мулової суміші при дозі мулу а=2,5 г/л 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 РОЗРОБКА ТА ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИНА ОСНОВІ 
РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ 
 
 
 
1 – ерліфтна камера; 2 – насос; 3 – гідроакумулятор; 4 – компремуюче 
обладнання (насос); 5 – кавітатор; 58/5 – аеротенк, секція 5. 
 
Рисунок 4.1 - Принципово-технологічна схема вузла ферментації 
Зворотногомулу, що подається в 5 секцію аеротенку, поз.58/5 
 
 Зворотній мул із вторинних відстійників подається до ерліфтної камери 
1. Після цього зворотний мул перекачується насосом 2 і яється на два потоки, 
які подаються до 5 секції аеротенку, поз. 58/5. 
 Після лінії нагнітання насосу 2, потік розподіляється на 2 потоки, і від 
10% до 20% потоку направляється в гідроакумулятор 3 через запірну 
арматуру. 
 На вході в аеротенк, основний потік, направлений в 1 коридор 
аеротенку, має забезпечувати тиск не менше 0,56 технічних атмосфер, з 
максимальним розрахунковим тиском, розрахованим на продуктивність 
агрегату від 78000 до 300000 м3/д хлорованих очищених стічних вод для 
роботи всіх 5 секцій аеротенку. Навантаження на кожну секцію станом на 
липень 2023 року варіюється від 5 до 10 тис. м3/добу. 
 Після лінії нагнітання насосу 2,основний потік розподіляється на 2 
потоки, і від 10% до 20% потоку направляється в гідроакумулятор 3 через 
запірну арматуру. Гідроакумулятор автоматично регулює рівень в заданих 
межах та забезпечує сталий рівень зворотного мулу для наступної 
ферментації в кавітаторі 5. 
 Мул з гідроакумулятора 3 через компремуюче обладнання (насос) 4 
направляється в кавітатор 5, який встановлено на вібраційну подушку. Насос 
4 має забезпечити сталий тиск потоку не менше 5 технічних атмосфер. 
Витрата зворотного мулу, що виходить з насоса 4, регулюється в межах від 
390 до 6000 м3/д залежно від регламентованої продуктивності. 
 Тиск подачі мулу на кавітатор 5 фіксується манометром , і для 
регулювання тиску передбачено систему запірних арматур, регулятор тиску 
та байпасні потоки. Показники температури та витрати зворотного мулу на 
вході та виході з кавітаторамоніторяться для налагодження режиму роботи. 
 Зкавітований, ферментований зворотній мул через колектор 
розподілення по чотирьох трубах з форсунками (крок не більше 10 м) 
надходить у 2 та 3 коридори секції аеротенку, поз. 58/5. Трубопроводи з 
форсунками розташовані між фільтрозними трубами на дні аеротенку для 
забезпечення перемішування ферментів та активного мулу та уникнення 
застійних зон аерації в 2 та 3 коридорах аеротенку, поз. 58/5. 
5 ОХОРОНА ПРАЦІ взяти окремо  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ 
 
 6.1 Дослідження ринку та забезпечення випуску продукції. 
 
Вода - одне з найбільших багатств у житті людини. Вона широко 
застосовується в різних галузях життєдіяльності. У повсякденному житті 
людини використовується для пиття, приготування їжі, задоволення 
санітарно - гігієнічних потреб. Вода необхідна для забезпечення перебігу 
багатьох технологічних процесів, вирощування сільськогосподарської 
продукції та переробки її на продукти споживання, а також для різних 
галузей промисловості, де вона використовується як сировина, реагент, 
теплоносій, промисловий засіб тощо. 
В наш час, коли багато міст зруйновано під час повномаштабного 
вторгнення окупантів на Українську землю, коли багато заводів та 
підприємств зазнало великих руйнувань необхідно думати про майбутнє 
нашої країни – її відбудову . Тому обовязково після перемоги відбудеться 
стрімкий ріст міст, поліпшення санітарно-технічного благоустрою будинків, 
а також зміна згодом якісних показників природних вод, вичерпання джерел, 
використовуваних для водопостачання, потребують безупинного росту 
продуктивності систем водопостачання та розроблення нових джерел 
водопостачання. 
 
6.2 Виробничий план підприємства 
 
6.2.1 Вибір методу виробництва та режиму роботи цеху. 
 
Об’єктом дослідження є стічні води підприємства. 
Технологічний процес очищення і підготовки води відбувається за 
такою схемою: 
 
- водозабір води та подача насосною станцією першого підйому на 
очищення; 
- відстоювання води; 
- біоактивація; 
- коагуляція та освітлення; 
- подача насосною станцією другого підйому. 
Продуктивність виробництва 3000 м3/добу питної води. 
У зв`зку з тим, що зупинка обладнання може призвести до значних 
втрат сировини, порушення технологічного режиму вводимо безперервний 
режим роботи станції.  
Цех водопідготовки працює по режиму з безперервним робочим 
тижнем в три зміни по 8 годин. Кількість бригад визначається за 
формулою: 
 
П = 24/tзм + 1,                                            (6.1) 
 
де tзм - тривалість зміни, год. 
Отримую: 
 
П = 24/8 + 1 = 4 бригади. 
 
Тривалість змінооберту визначаю за формулою: 
 
Т = Па,                                               (6.2) 
 
де а - число робочих днів у зміні протягом тижня. 
 Тоді: 
 
Т = 42 = 8 днів. 
 
Роботу обслуговуючого персоналу організовую цілодобово по 
чотирьохбригадному графіку з прямим чередуванням змін. 
 Виходячи з отриманих розрахунків складаю графік виходу 
бригад, який наведений у таблиці 6.1. 
 
Таблиця 6.1 – Графік змінності 
 Числа місяця 
Брига 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 
ди 
1 А А - В В В В - С С С С - - А 
2 С С С С - - А А А А - В В В В 
3 В В В - С С С С - - А А А А - 
4 - - А А А А - В В В В - С С С 
 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 
1 А А А - В В В В - С С С С - - 
2 - С С С С - - А А А А - В В В 
3 В В В В - С С С С - - А А А А 
4 С - - А А А А - В В В В - С С 
 
 А - робоча зміна з 16-00 до 0-00; 
 B - робоча зміна з 8-00 до 16-00; 
 C - робоча зміна з 0-00 до 8-00. 
За цим графіком змінообіг складає 12 днів, з них 9 робочих та 3 
вихідних, тобто на протязі року працівник відпрацьовує так кількість змін: 
 
Рд=365·9/12= 274 дні; 
 
та має вихідних: 
 
В= 365·3/12= 91 день. 
 
 Денний персонал працює в одну зміну по п’ятиденному тижню і 
за рік всього відпрацьовує: 
 
Р=365·5/7=261 день 
 
та має вихідних: 
 
В=365·2/7=104 дні. 
 
6.2.2 Фонд часу роботи обладнання 
Календарний фонд - це максимально можливий фонд часу роботи 
обладнання на рік. Тобто: 
 
Fк = 36524 = 8760 год. 
 
Номінальний фонд часу роботи обладнання в залежності від 
встановленого режиму виробництва визначається за формулою: 
 
Fд = 365np,                                             (6.3) 
 
де np - кількість годин роботи обладнання на добу. 
 Для встановленого режиму: 
 
Fд = 36524 = 8760 год. 
 
Ефективний фонд часу дорівнює дійсному фонду за мінусом 
технологічних зупинок на ремонт, який проводиться у робочий час і 
визначається за формулою: 
 
Fеф = Fд – Трем – Т0,                                              (6.4) 
 
де Трем - загальна тривалість зупинок обладнання по всіх видах ремонту 
протягом року, год.;  
Т0 - тривалість зупинок технологічного характеру за рік, год. 
 
Fеф = 8760 – 480 – 24 = 8256 год. 
 
6.2.4 Розрахунок виробничої потужності 
Виробнича потужність дільниці визначається продуктивністю 
основного апарату чи агрегату. Виробнича потужність цеху - 
продуктивністю основної дільниці.  
Виробничу потужність визначаю за формулою:   
 
N Q n F К ,                                             (6.5) 
еф в
 
де Q - продуктивність підприємства, м3/год; 
     n – кількість агрегатів;  
Fеф – ефективний фонд часу роботи обладнання, год; 
Кв – коефіцієнт виходу продукції (вихід готової продукціїї з одиниці 
сировини чи напівфабрикатів). 
N 1251825611032000 , м3/рік 
6.2.5 Розрахунок вартості основних фондів 
 Таблиця 6.3 - Розрахунок вартості будівель 
Амор
Кі Початкова Сума 
ти-
Найменування ль вартість, аморти-зації, 
зація, 
к. грн грн 
% 
Будівлі: 
Насосна станція  1 35026,00 5 1751,30 
Виробниче приміщення 1 125002,00 5 6250,10 
Побутовий блок 1 24926,70 5 1246,34 
Споруди: 
Відкритий майданчик 1 105217,00 5 5260,85 
під обладнання 
Всього  290171,80  14508,59 
 
 
Далі проводимо розрахунок вартості основних фондів, до яких 
належать вартість будівель та вартість обладнання. Розрахунок вартості 
будівель наведено у таблиці 6.3, а розрахунок вартості обладнання в 
таблиці 6.4. 
 
 
 
 
 
Таблиця 6.4 - Розрахунок вартості обладнання 
Найменування Кіл Ціна за 15% Вартість з % Сума 
обладнання ькіс одиницю, витрат урахуван- амор амортиза-
ть грн. на ням тиза ції, грн 
монтаж монтажу ції 
1 2 3 4 5 6 7 
Насосна станція 3 15348,2 2302,23 52951,29 15 7942,69 
Насос 17 1510,00 226,50 29520,50 15 4428,08 
Тангенційнапіско
2 1611,90 241,79 3707,37 15 556,11 
ловка 
Флотатор 3 2360,80 354,12 8144,76 15 1221,71 
Прес-фільтр 4 681,55 102,23 3135,13 15 470,27 
Кавітатор 2 1604,63 481,39 4172,03 15 625,80 
Біореактор 1 2859,52 428,93 3288,45 15 493,27 
Прояснювач 1 1250,50 187,58 1438,08 15 215,71 
Дозатори 2 50581,9 1674,57 100512,94 15 22176,94 
Всього    206870,55  38130,58 
 
 
6.3 Штати і фонд заробітної плати персоналу 
 
6.3.1 Баланс часу роботи 
  
Баланс робочого часу визначає кількість днів, які повинен 
відпрацювати один середньостатистичний робітник за рік в залежності від 
прийнятого у проекті режиму роботи цеху та тривалості робочої зміни. 
 Для безперервних виробництв з 8-годинною робочою зміною 
баланс роботи часу одного робітника в днях за рік складає: 
- календарний фонд – 365 днів; 
- вихідні та святкові дні – 91 день; 
- дійсний фонд часу роботи 274 дні; 
- неявки на роботу: 
- відпустка - 24 дні; 
- хвороба - 7 днів; 
- виконання держобов’язків - 1 день; 
Разом невиходів - 32 дні; 
Ефективний фонд робочого часу одного робітника - 242 дні. 
Змінообіг становить 16 днів, тобто робітник працює 12 днів по 8 
годин і має 4 вихідні. 
 
6.3.2 Визначення кількості працюючих 
 
Розрахунок кількості робітників проводиться за явочними списками. 
Для переходу від явочної до облікової кількості необхідно зіставити 
кількість днів роботи цеху з часом роботи окремого робітника за рік. 
При безперервній роботі цеху кількість днів роботи за рік становить 
365 днів, баланс часу роботи одного робітника - 242 дні, коефіцієнт 
переходу від явочної до облікової кількості робітників становить: 
 
365 : 242 = 1,5 
 
Різниця між обліковою і явочною кількістю робітників становить 
додаткову кількість для підміни в графіку змінності роботи та заміні при 
неявці в зв`язку з хворобою, відпусткою тощо. Порядок розрахунку 
кількості працюючих та фонду їх зарплати наводиться в таблиці 6.5 та 6.6 . 
 
6.3.3 Розрахунки фонду зарплати робітників. 
 
Розрахунки фонду зарплати для робітників основних виробництв 
та допоміжних робітників наводяться окремо, тому що зарплата (з 
нарахуванням) робітників основних виробництв при калькуляції 
собівартості продукції включається в окрему статтю витрат, а 
допоміжних робітників в склад цехових витрат та витрат по утриманню 
та експлуатації обладнання. При цьому допоміжні робітники 
розподіляються на групи: 
- робітники по обслуговуванню технологічного процесу 
(КВПіА, лаборанти) - зарплата цієї групи включається в кошторис 
цехових витрат; 
- робітники по нагляду за технологічним обладнанням (ремонтні 
бригади, чергові слюсарі, електрики, налагоджувальники) - зарплата 
їх включається в кошторис витрат по утриманню та експлуатації 
обладнання; 
- робітники по поточному ремонту технологічного обладнання 
(ремонтні бригади по здійсненню поточних ремонтів самими цехами) – 
зарплата включається в склад витрат по поточному ремонту 
обладнання. 
Розрахунки фонду заробітної плати робітників проводяться на 
основі діючих тарифних умов, чисельності основних і допоміжних 
робітників та фонду часу [24]. 
Рзультатирозрахунків наведено в таблиці 6.5 
 
Таблиця 6.5 - Розрахунки чисельності робітників та фонду заробітної плати. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6.3.4 Штат і фонд заробітної плати цехового персоналу 
 
Таблиця 6.6 - Розрахунки штату і фонду заробітної плати цехового 
персоналу 
Разом 
Катего Чи- Посадовий Річний Додатко-
річний 
рія сел оклад за фонд ва 
№ п/п Посада фонд 
праців- ьніс місяць, зарплати, зарплата, 
зарплати, 
ників -ть грн. грн. грн. 
грн. 
  Керівники:             
1 Начальник вир-ва ІТП 1 22500 270000 7200 356400 
2 Головний інженер ІТП 1 18875 226500 5250 289500 
3 Енергетик ІТП 1 15000 180000 4200 230400 
4 Економіст ІТП 1 16500 198000 3300 237600 
5 Головний бухгалтер ІТП 1 18750 225000 3600 268200 
 Спеціалісти:       
6 Технолог ІТП 1 15000 180000 2050 204600 
7 Лаборант ІТП 1 13500 162000 1836 184032 
8 Електрик ІТП 1 16500 198000 1950 221400 
9 Охоронець ІТП 1 12750 153000 1730 173760 
10 Слюсар ІТП 1 17250 207000 2000 231000 
Разом   10    1992132 
6.4 Кошторисвитрат 
 
6.4.1 Розрахуноксобівартостіпродукції 
Розрахунки собівартості виробництва включають: 
- вивчення річної потреби в сировині, матеріалах, енергії; 
- розрахунки вартості електроенергії, води та пари; 
- розрахунки вартості обладнання та амортизаційних витрат; 
- кошторис цехових витрат основних виробничих цехів; 
- кошторис витрат на утримання та експлуатацію обладнання; 
- складання калькуляції собівартості виробництва продукції та 
визначення її ціни. 
Розрахунки проводяться у відповідності з встановленими в 
технологічній частині нормами витрат сировини, матеріалів, палива, 
енергії та у відповідності з прийнятим обсягом виробництва. Закупівельні 
ціни взяті за даними підприємства . 
 
Таблиця 6.7 Витрати сировини та матеріалів. 
Ціна за Витрати на одиницю 
Перелік сировини та Одиниці 
один., продукції 
матеріалів виміру 
грн Кількість Сума, грн 
Сировина: 
Гідроксид кальцію кг 0,525 0,43 0,2258 
Хлорид заліза кг 2,20 0,055 0,121 
Матеріали: 
Полівінілхлорид кг 5,28 0,00082 0,00433 
Алюмогель кг 3,96 0,01382 0,05473 
Всього:    0,4059 
 
Потреби в силовій енергії розраховую за формулою: 
 
Есил = N · T · K · Kф,                                              (6.6) 
 
де  N - потужність використованого обладнання, кВт; 
      Т - час роботи обладнання, год/рік; 
      К - коефіцієнт навантаження обладнання за потужністю, К=0,7; 
Кф - коефіцієнт, який враховує косинус  , Кф= 0,95. 
Витрати електроенергії, що використовується для живлення насосів:  
 
Енас= 119 · 8256 · 0,7 · 0,95 = 653338,56 кВт∙год/рік. 
 
653338,56 24
 0,633
Це 3000 8256  кВт/м3 підготовленої води. 
 
Потреба в електроенергії для освітлення визначаю за формулою: 
 
T S a K 1,02 1,05
Eосв  ,
1000                                   (6.7) 
 
де T – період штучного освітлення в годинах а залежності від району 
розміщення установки, становить 3000 год; 
     S – площа освітлення, м2; 
     а – потужність світильників на 1 м2 поверхні (8 – 15 Вт); 
     1,02 –  коефіцієнт, який враховує втрати в мережах; 
     1,05 – коефіцієнт чергового освітлення. 
 
3000 116 8 0,8 1,02 1,05
Eосв   2385,33
1000  кВт/рік. 
Загальні потреби в електроенергії визначаю за формулою: 
 
Е = Енас + Еосв, кВт/рік                                        (6.8) 
 
Е = 653338,56 + 2385,33 = 655723,89 кВт/рік. 
 
6.4.2 Кошторисцеховихвитрат 
 
Кошторис цехових витрат складаю на основі попередніх розрахунків 
та заношу у таблицю 6.8 
 
Таблиця 6.8 Цехові витрати  
Сума, 
№ Статті витрат Примітки 
грн 
1 2 3 4 
1 Заробітна плата цехового 726630,8  
 персоналу  36,3% від фонду 
2 Відрахування на страхування та  заробітної плати 
 нарахування на заробітну плату 272486,55  
3 Утримання виробничих будівель 13783,16 
5 - 7% від їх вартості 
 та споруд  
 
4 Поточний ремонт виробничих 3514,44 
2 - 3% від їх вартості 
 будівель  
 
5 Амортизація виробничих будівель 14508,59 
10% від ФОП 
6 Витрати на охорону праці 56101,49 
Разом по ст.1 - 6 1087024,73  
7  Зношування малоцінного 10 - 15% від суми 
108702,5 
інвентарю та ін.  витрат по ст.1 - 6 
Разом цехових витрат 1195727,23  
 
6.4.3 Кошторис витрат на утримання та експлуатацію обладнання 
Кошторис складаю на основі попередніх розрахунків та заношу у 
таблицю 6.9 
Таблиця 6.9 Утримання та експлуатація обладнання 
№ Статті витрат Сума, грн Примітки 
1. Утримання і витрати по експлуатації   
 виробничого обладнання, апаратури і   
 транспорту:   
      - зарплата робітників по нагляду і 133098,75 з табл. 9.5 
 обслуговуванню обладнання   
      - відрахування на соціальне  49912,03 36,3% від ЗП 
страхування   
     - допоміжні матеріали 16874,00 10% від вартості 
обладнання 
 Разом по ст.1 199884,78  
2. Поточний ремонт обладнання і   
транспортних засобів:   
     - зарплата робітників по ремонту 143245,98 36,3 % від ЗП 
     - нарахування на зарплату 53717,24 5% від вартості 
     - послуги РМЦ, запасні деталі 8436,99 обладнання 
 Всього по ст.2 205400,21  
3. Амортизація виробничого обладнання,   
апаратури та транспортних засобів 38130,58 з табл. 9.4 
 Всього по ст.1 - 3 443415,57  
4. Зношування малоцінного інвентарю, 13302,47 3% від суми витрат 
інструментів, пристроїв, переміщення по ст.1 - 3 
вантажів по території, інші витрати 
 Разом по кошторису 456718,03  
 
 
6.4.4 Калькуляція собівартості продукції 
Розрахунки витрат на виробництво продукції використовуються на 
весь обсяг продукції підприємства за статтями калькуляції. Калькуляція 
собівартості заноситься в таблицю 6.10. 
 
Таблиця 6.10 Калькуляція собівартості продукції 
Ціна Витрати на 
Витрати на річну 
Од. за одиницю (1 
продуктивність 
Статті витрат вимі один м3) 
ру ., Кількість Сума, грн К - Сума
грн сть , грн 
1 2 3 4 5 6 7 
1. Сировина :        
Річкова вода м3  3000    
Гідроксид кальцію кг 0,52 428968,00 225208,20 0,43 0,225
Хлорид заліза  кг 5 54868,00 120709,60 0,055 2 
2,20 0,121 
2. Матеріали:       
Полівінілхлорид кг 5,28 818,032 4319,21 0,000 0,004
Алюмогель кг 3,96 13786,832 54595,85 8 3 
0,013 0,054
8 7 
Всього :    404832,86  0,405
3 
3. Енергозатрати       
Електроенергія  кВт 4,32 655723,89 327861,9 6,55 3,275 
год 
Всього:    327861,9  3,275 
 
Кінець таблиці 6.10 
4. Експлуатація 
грн   456718,03  0,4 
обладнання 
5. Вартість грн 
  168739,97  0,16 
обладнання  
6. Цехові витрати грн   1195727,23  1,2 
7. Разом цехова 
грн   1821185,23  1,8 
собівартість 
8. Витрати 
грн   997625,12  1,0 
загальнозаводські 
Разом виробнича 
грн   2818815,83  2,8 
собівартість 
9. Позавиробничі 
грн   19525  0,02 
витрати 
Повна собівартість грн   2838340,83  6,50 
 
Отже, повна собівартість 1 м3 води становить 6,50 грн., а витрати на 
річний випуск при продуктивності 1095000 м3/рік – 2838340,83 грн/рік. 
 
Тепер необхідно визначити на скільки збільшиться вартість очистки 
1 м3 води, ввівши стадію попередньої очистки води методом 
гідродинамічної кавітації. 
 
Вартість обладнання з урахуванням монтажу складає: 42895,00 грн. 
(кавітатор) + 4154,96 грн. (ємність) + 8050,60 грн. (ерліфтна камера) = 
55100,56 грн. 
Сума амортизації становить: 6434,25 грн. (кавітатор) + 623,24 грн. 
(єрліфтна камера) + 1207,59 грн. (насос) = 8265,08 грн. 
Загальна вартість обладнання, з урахуванням монтажу складає: 
206870,55 грн. + 55100,56 грн. = 261971,11 грн, а сума амортизації загальна 
становить: 38130,58 грн. + 8265,08 грн. = 46396,66 грн. 
 
Таблиця 6.11 Утримання та експлуатація обладнання (разом із 
попередньою очисткою) 
№ Статті витрат Сума, грн Примітки 
1. Утримання і витрати по   
 експлуатації виробничого   
 обладнання, апаратури і   
 транспорту:   
      - зарплата робітників по нагляду 133098,75 з табл. 9.5 
 і обслуговуванню обладнання   
      - відрахування на соціальне  49912,03 36,3 % від ЗП 
страхування   
     - допоміжні матеріали 21557,5 10% від вартості 
обладнання 
 Разом по ст.1 204568,28  
2. Поточний ремонт обладнання і   
транспортних засобів:   
     - зарплата робітників по ремонту 143245,98  
     - нарахування на зарплату 53717,24 36,3 % від ЗП 
     - послуги РМЦ, запасні деталі 10778,77 5% від вартості 
обладнання 
 Всього по ст.2 207741,99  
3. Амортизація виробничого 46395,66 з табл. 9.4 
обладнання, апаратури та 
транспортних засобів 
 Всього по ст.1 - 3 458705,93  
Кінець таблиці 6.11 
4. Зношування малоцінного 45870,6 3% від суми 
інвентарю, інструментів, пристроїв, витрат по ст.1 - 3 
переміщення вантажів по території, 
інші витрати 
 Разом по кошторису 504576,53  
 
Таблиця 6.12 Калькуляція собівартості продукції разом із 
попередньою очисткою методом кавітації 
Ціна Витрати на річну Витрати на одиницю 
Од. 
за продуктивність (1 м3) 
Статті витрат вим
один., 
іру Кількість Сума, грн К - сть Сума, грн 
грн 
1 2 3 4 5 6 7 
1. Сировина :        
Річкова вода м3  3000    
Гідроксид кг 0,525 428968,00 225208,20 0,43 0,2252 
кальцію кг 2,20 54868,00 120709,60 0,055 0,121 
Хлорид заліза  
2. Матеріали:       
Полівінілхлорид кг 5,28 818,032 4319,21 0,00082 0,00433 
Алюмогель кг 3,96 13786,832 54595,85 0,01382 0,05473 
Всього :    404832,86  0,4053 
3.       
Енергозатрати кВт 0,50 - - 9,29 4,65 
Електроенергія  год 
Всього:      4,65 
Кінець таблиці 6.12 
1 2 3 4 5 6 7 
4. Експлуатація 
обладнання грн   504576,53  0,5 
5. Вартість грн 
обладнання  
  215575,45  0,2 
 
 
6. Цехові 
витрати грн   1195727,23  1,2 
Разом цехова 
грн   1915879,21  1,9 
собівартість 
7. Витрати 
загальнозаводсь грн   997625,12  1,0 
кі 
Разом 
виробнича грн   2913504,33  2,9 
собівартість 
8. 
Позавиробничі грн   19525  0,02 
витрати 
Повна 
грн   2933029,33  7,98 
собівартість 
 
Щоб знайти вартість очистки 1 м3 води необхідно відняти від 
загальної вартості з попередньою очисткою води вартість без попередньої 
очистки: 7,98 грн. - 6,50 грн. = 1,48 грн. 
Отже, повна собівартість попередньої очистки 1 м3 води методом 
електроактивації становить 1,48 грн., а витрати на річний випуск при 
продуктивності 1095000 м3/рік – 94688,5 грн/рік. 
  
6.5 Оцінка ефективності впровадження розробленої технології 
 
Крім вже існуючого виробництва і проведення економічних 
розрахунків є альтернативне вирішення питання по будівництву більш 
економічно вигідної станції очищення води. 
Оцінка ефективності визначається в порівнянні з показниками діючих 
підприємств, які виготовляють аналогічну продукцію. 
До основних показників ефективності діяльності підприємства 
відносять: 
1. Показники ефективного використання основних засобів: 
- фондовіддача: 
 
Фв = В / Фср          (6.9) 
 
де   В - обсяг реалізованої продукції, грн; 
Фср - середньорічна вартість основних фондів, грн. 
- фондоємкість: 
 
Фє = Фср / В                                              (6.10) 
 
- коефіцієнт оборотності оборотних засобів: 
 
B
Kоб  ,                               (6.11) 
Qср
 
де Q  - середньорічні залишки оборотних засобів; 
ср
- тривалість обороту: 
Д Оср  Д
Т   ,                           (6.12) 
об
Коб В
 
де Д – кількість днів роботи за рік. 
2. Cобівартість продукції: 
 
С С           (6.13) 
пр мн  Пе Озп  Д зп Н зп  Внв  Вем Цв  Зв Нев ,
 
де Смн  - витрати на сировину, матеріали, напівфабрикати; 
Пе  - витрати на паливо та електроенергію; 
Озп  - основна заробітна плата робітників; 
Д зп  - додаткова заробітна плата робітників; 
Н зп  - нарахування на зарплату; 
Внв  - витрати на освоєння нових виробів; 
Вем  - витрати на експлуатацію машин і обладнання; 
Ц в  - цехові витрати; 
Зв   - загальнозаводські витрати; 
Н ев  - невиробниці витрати. 
3. Ціноутворення: 
 
Цпр = Спр+ НпрПр,                                        (6.14) 
 
 де Нр – норма рентабельності; 
Пр – прибуток. 
4. Прибуток і рентабельність: 
 
Пр= Рпр- Спр,                                       (6.15) 
 
П р
Р  ,                                         (6.16) 
п
Спр
 
П р
Ра  ,                                         (6.17) 
А
 
де Рп – рентабельність продукції; 
     Ра – рентабельність активів. 
Ефективність проектних рішень може бути визначена двома 
шляхами – або через показники фінансово-економіної діяльності 
підприємств, або за традиційними методами визначення річного 
економічного ефекту, який прийнятий в галузі [19]. 
До основних показників ефективності фінансово – економічної 
діяльності відносяться: 
1. Окупність інвестицій: 
 
Чистий прибуток
Koi = ,                             (6.18) 
Загальні активи
 
2. Окупність власного капіталу: 
 
Чистий прибуток
Koв =               (6.19) 
Загальні зобов,язання перед власниками
 
3. Коефіцієнт ліквідності: 
 
Загальні поточні активи
Kл =                             (6.20) 
Загальні поточні пасиви
 
4. Коефіцієнт загальної заборгованості: 
 
Загальні поточні пасиви
Kзб =                            (6.21) 
Загальні активи
 
5. Коефіцієнт автономії: 
 
Сумарний власний капітал
Kавт =                   (6.22) 
Сума авансових коштів (балансу)
 
Отримані в результаті розрахунків параметри використовують при 
визначенні точки беззбитковості, яка розраховується аналітичним 
методом: 
 
Загальні умовно-постійні витрати
T =    (6.23) 
б
Ціна реалізованої одиниці продукції - питомі змінні витрати
 
За традиційними методами економічний ефект визначається: 
 
Ер  (С1  Еф К1) (С 
2  Еф К2 ) ,                                 (6.24) 
 
де С1, С2 - собівартість продукції проекту до і після впровадження;  
     К1, К2 - інвестиції відповідно до і після впровадження;  
     Еф - коефіцієнт економічної ефективності. 
 
1 Пр
Еф = = ,                               (6.25) 
Тоі Кз
 
де Т - термін окупності інвестицій; 
оі
Пр – прибуток; 
Кз – сумарні інвестиції для впровадження проекту. 
Ефективність проекту по охороні довкілля розраховується за 
окремою методикою, яка включає всі фактори, що впливають на довкілля, 
а відтак і їх ефективність. 
Заключним етапом кваліфікаційної роботи магістра є складання 
таблиці техніко-економічних показників  . 
 
 6.6  Розрахунок заміни ерліфтів на циркуляційні насоси 
 
 Розрахунок економічного ефекту від впровадження циркуляційного 
контуру подачі активного мулу в аеротенки насосними агрегатами замість 
ерліфтних камер наведено в таблиці 6.13. 
Витрати на використання: 
Циркуляційні насоси (3шт.) = 4 100,000·3 = 12 300,000 тис. грн без ПДВ 
Проект з розрахунком аерації в аеротенці = 3 500,000 тис. грн 
Трубопровідна продукція та арматура для монтажу = 1 000,000 тис. грн 
Витрати  на використання = 16 800,000 тис. грн. 
Терміни окупності: 
Циркуляційний контур на основі 1 нагнітача в роботі + 3 циркуляційні 
насоси = Витрати на використання / Економія =  
37 231,314/16 800,000 = 2,21року (26,5 місяців); 
Таблиця 6.13 – Розрахунокекономічногоефекту 
До впровадження Пропонована схема 
№ Параметри та характеристики 1 нагнітач 
2 нагнітача повітря 
+ 3 насосні агрегати 
1 Кількість годин роботи на рік 8760 8760 
2.1 Продуктивність нагнітача стисненого 
90,000 45,000 
повітря на аеротенки, тис.м3/год. 
2.2 Річне виробництво стисненого повітря на 
788 400,00 394 200,00 
аеротенки, тис.м3/рік 
3 Електроенергія   
3.1 Сумарне річне споживання електроенергії 
виробництва стиснутого повітря, 17 520,00 8 760,000 
тис.кВт·год. 
3.2.1 Потужність циркуляційного насоса, 
- 0,055 
тис.кВт·год /рік 
3.2.2 Сумарне споживання електроенергії 
циркуляційними насосами, тис. - 0,165 
кВт·год./рік 
3.2.3 Сумарне річне споживання електроенергії 
вузлами циркуляційного контуру, тис. - 1 445,400 
кВт·год./рік 
3.2.4 Сумарне річне споживання електроенергії 
вузлами циркуляційного контуру 17 520,00 10 205,400 
танагнітачами повітря, тис. кВт·год./рік 
3.3 Сумарна річна вартість електроенергії тис. 
89 176,8 * 51 945,486 * 
грн./рік 
4 Разом економія, тис.грн./рік  37 231,314 
5 Витрати на використання, тис.грн.  16 800,000 
6 Терміни окупності  26,5 міс. 
* - вартість 1 тис. кВт.год. електроенергії = 5,09 тис. грн. без ПДВ 
4 РОЗРОБКА ТА ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИНА ОСНОВІ 
РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ 
 
 
 
1 – ерліфтна камера; 2 – насос; 3 – гідроакумулятор; 4 – компремуюче 
обладнання (насос); 5 – кавітатор; 58/5 – аеротенк, секція 5. 
 
Рисунок 4.1 - Принципово-технологічна схема вузла ферментації 
Зворотногомулу, що подається в 5 секцію аеротенку, поз.58/5 
 
 Зворотній мул із вторинних відстійників подається до ерліфтної камери 
1. Після цього зворотний мул перекачується насосом 2 і яється на два потоки, 
які подаються до 5 секції аеротенку, поз. 58/5. 
 Після лінії нагнітання насосу 2, потік розподіляється на 2 потоки, і від 
10% до 20% потоку направляється в гідроакумулятор 3 через запірну 
арматуру. 
 На вході в аеротенк, основний потік, направлений в 1 коридор 
аеротенку, має забезпечувати тиск не менше 0,56 технічних атмосфер, з 
максимальним розрахунковим тиском, розрахованим на продуктивність 
агрегату від 78000 до 300000 м3/д хлорованих очищених стічних вод для 
роботи всіх 5 секцій аеротенку. Навантаження на кожну секцію станом на 
липень 2023 року варіюється від 5 до 10 тис. м3/добу. 
 Після лінії нагнітання насосу 2,основний потік розподіляється на 2 
потоки, і від 10% до 20% потоку направляється в гідроакумулятор 3 через 
запірну арматуру. Гідроакумулятор автоматично регулює рівень в заданих 
межах та забезпечує сталий рівень зворотного мулу для наступної 
ферментації в кавітаторі 5. 
 Мул з гідроакумулятора 3 через компремуюче обладнання (насос) 4 
направляється в кавітатор 5, який встановлено на вібраційну подушку. Насос 
4 має забезпечити сталий тиск потоку не менше 5 технічних атмосфер. 
Витрата зворотного мулу, що виходить з насоса 4, регулюється в межах від 
390 до 6000 м3/д залежно від регламентованої продуктивності. 
 Тиск подачі мулу на кавітатор 5 фіксується манометром , і для 
регулювання тиску передбачено систему запірних арматур, регулятор тиску 
та байпасні потоки. Показники температури та витрати зворотного мулу на 
вході та виході з кавітаторамоніторяться для налагодження режиму роботи. 
 Зкавітований, ферментований зворотній мул через колектор 
розподілення по чотирьох трубах з форсунками (крок не більше 10 м) 
надходить у 2 та 3 коридори секції аеротенку, поз. 58/5. Трубопроводи з 
форсунками розташовані між фільтрозними трубами на дні аеротенку для 
забезпечення перемішування ферментів та активного мулу та уникнення 
застійних зон аерації в 2 та 3 коридорах аеротенку, поз. 58/5. 
ВИСНОВКИ 
 
 Під час опрацювання матеріалу для написання кваліфікаційної роботи 
магістра були розглянуті та проаналізовані ключові аспекти, пов'язані з 
розробкою та впровадженням ефективних технологічних рішень для 
очищення води. Основна увага була приділена розробці технологічної схеми 
вузла гідродинамічної кавітації, що включає в себе інноваційні підходи та 
методики, зорієнтовані на підвищення ефективності та зниження 
екологічного впливу. 
 Основні досягнення роботи: 
- Розробка та оптимізація принципово-технологічної схеми, що 
дозволяє забезпечувати стабільність та ефективність процесу очищення 
води. 
- Впровадження новітніх методів ферментації зворотного мулу, що 
сприяє підвищенню ефективності процесу аерації та зменшенню 
споживання електроенергії. 
- Аналіз економічної ефективності впровадження запропонованої 
технології, що включає розрахунок окупності інвестицій та впливу на 
загальну вартість експлуатації системи. 
- Розробка заходів щодо охорони праці та безпеки на виробництві, що 
забезпечують високий рівень захисту персоналу та довкілля. 
 Враховуючи результати проведених досліджень та аналізу, можна 
стверджувати, що запропоновані технічні рішення та методики є 
ефективними і відповідають сучасним вимогам екологічної безпеки та 
економічної вигоди. Реалізація проекту з розробки та оптимізації системи 
очищення води дозволяє забезпечити високу якість очищення води, 
зниження витрат на експлуатацію та підвищення ефективності водоочисних 
споруд. 
 Дана робота підкреслює важливість комплексного підходу до 
вирішення проблем очищення води, де інноваційні технології та економічна 
ефективність поєднуються для досягнення оптимальних результатів. 
Результати дослідження можуть бути використані для подальшого 
вдосконалення технологій очищення води та розробки нових ефективних 
рішень в цій галузі. 
 Таким чином,  робота досягла поставлених цілей і завдань 
обґрунтування та практичну реалізацію ефективних методів очищення 
стічної води, що є важливим внеском у розвиток водоочисної індустрії та 
охорони  навколишнього середовища .