РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД МІСТА. СТАДІЯ ОЗОНУВАННЯ

ПЕТРАШ, Богдана

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6232

Title:	РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД МІСТА. СТАДІЯ ОЗОНУВАННЯ
Authors:	СТОЛЯРЕНКО, Геннадій ПЕТРАШ, Богдана
Keywords:	ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД;ОЗОНУВАННЯ
Issue Date:	Dec-2022
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6232
Appears in Collections:	161 Хімічні технології та інженерія (Хімічні технології та інженерія)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Петраш Богдана Іванівна МГХТ-213.pdf Restricted Access		1.97 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show full item record

Extracted text

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
«____» _________________2022р.

КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА МАГІСТРА
на тему
РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД МІСТА.
СТАДІЯ ОЗОНУВАННЯ
за спеціальністю 161 «Хімічні технології та інженерія»

Науковий керівник Виконавець роботи
д.т.н., професор магістрант

___________Геннадій СТОЛЯРЕНКО __________ Богдана ПЕТРАШ

Нормоконтроль Наталія ФОМІНА

Черкаси 2022

ВСТУП

В умовах нарощування антропогенних навантажень на природне
середовище, розвитку суспільного виробництва і зростання матеріальних
потреб виникає необхідність розробки і додержання особливих правил
користування водними ресурсами, раціонального їх використання та
екологічно спрямованого захисту.
Нормування якості води в нашій державі здійснюється за відповідними
правилами та нормативними актами. У прийнятому Верховною Радою
України Законі «Про охорону навколишнього природного середовища» є
спеціальний розділ щодо охорони водяного середовища, а «Водний кодекс
України» законодавчо забезпечує науково обґрунтоване використання вод
та їх охорону від забруднення, засмічення та вичерпання[1].
Скорочення обсягів скидів забруднень у водойми можливі за рахунок
збільшення потужності очисних споруд, створення підприємств із
замкненим циклом водокористування, розробкою та впровадженням
локальних очисних споруд.
Важливим фактором є розробка нових технологій які б інтенсифікували
процес очищення стічної води взагалі і від органічних сполук зокрема.
Мета магістерської роботи – дослідити доцільність використання
біологічного очищення стічних вод методом аеробного збродження з
використанням озону на кінцевій стадії процесу, як продукту для
знезаражування води перед її скиданням у водоймище. Розробити технологію
очищення стоків із використанням найбільш ефективного методу очищення.
Об’єкт дослідження – стічні воді, які йдуть на скидання у р.Дніпро.
Предмет дослідження – технологія інтенсифікації біологічного методу
очищення; озонування біологічно очищених стічних вод на очисних
спорудах ПрАТ «Азот» м.Черкаси.

Водні ресурси України поки що перевищують теперішній рівень
водоспоживання, проте вже сьогодні в багатьох південних районах країни
відчутний значний дефіцит води. Ріст водокористування призводить до
збільшення кількості стічних вод. Об`єм води, що скидається у водоймища
складає приблизно 2% від середньорічного стоку[2].
Вода, використовувана на потреби промисловості, комунального і
сільського господарства, не тільки сама забруднюється, але й надходячи у
водойми, забруднює їх, знижуючи самоочисну спроможність водойм.
Спроможність до самоочищення не безмежна, і тому перевищення норм
забруднень, припустимих до скидання у водойми, може призвести до
незворотних змін і до загибелі водойм.
Скидання промислових та побутових стічних вод, які не пройшли
очищення та обробку на очисних спорудах, викликає перевищення
граничнодопустимих концентрацій тих чи інших забруднюючих речовин, що
може позначитися на здоров'ї населення, завдати шкоду водній флорі, фауні
та викликати цілий ряд несприятливих явищ, та призвести до великих втрат
цінних речовин, утилізація яких могла б істотно збільшити їх ресурси.
Скидання в середньому 1м3 неочищених або стічних вод робить
непридатними до використання 10  50 м3 води поверхневих джерел. Тому
запобігання забрудненню водойм та очищення стічних вод набуває в
теперішній час важливого значення для всього людства. Але скорочення
кількості стічних вод та їх повторне використання не дозволяє цілком
вирішити проблему запобігання забруднення водойм. Як у системі
оборотного водопостачання, так і при прямоточному водопостачанні
необхідною ланкою залишається процес очищення стічних вод, що
утворюються, або перед поверненням їх у технологічний процес, або перед
випуском у водойм[3].
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
5
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4

Відповідно до характеру забруднення стічні води можуть змінювати
хімічний режим водойм і впливати на механічний склад і розподіл ґрунтів в
них. Здебільшого ці зміни у водоймі взаємозалежні.
Вплив на хімізм водойма залежить від складу стічних вод: токсичні
речовини, що містяться у виробничих стічних водах, є отруйними для
гідробіонтів; висока концентрація органічних речовин призводить до
створення у водоймі анаеробні умови; так само діють сульфіди, що знижують
окисно-відбудовний потенціал, тощо. Підвищене утримання в стічних водах
біогенних елементів призводить до заростання водойм[4].

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
6
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4

1 АНАЛІЗ СУЧАСНОГО СТАНУ ОБ'ЄКТУ, ОБҐРУНТУВАННЯ ТА ВИБІР
ОСНОВНОГО НАПРЯМУ РОБОТИ
Проблема захисту водойм від забруднень і зберігання водних ресурсів
Україні стала однієї з найважливіших проблем сьогодення.
Серйозної уваги заслуговує розробка нових технологій біохімічного
очищення виробничих стічних вод із використанням сировини і відходів
виробництва даного підприємства або відходів інших виробництв. Серед
відомих технологій біохімічного очищення стічних вод найбільш
ефективним та економічно доцільним є технологія аеробного збродження.
Але для обласного центру м. Черкаси характерно скидання у стічні води
ПрАТ «Азот» стоків промислових та комунальних підприємств усього міста.
Токсичні сполуки (іони важких металів, органічні розчинники, ртуть,
кадмій тощо) пригнічують життєдіяльність мікроорганізмів процесу
аеробного зброджування, що у свою чергу призводить до збільшення
концентрації органічних сполук у воді що іде на скидання у р.Дніпро.
Використання стадії хлорування для знезаражування стічних вод в таких
умовах призводить до синтезу оксихлорпохідних – високотоксичних сполук,
які отруюють воду р.Дніпро.
1.1 Обґрунтування актуальності, формулювання мети та задач роботи
В даній роботі поставлено задачу уникнути надходження
оксихлорпохідних у воду, яка іде на скидання у водоймище, запропонувавши
технологію інтенсифікації біологічного методу очищення. Для вирішення
цієї проблеми проведені дослідження з озонування біологічно очищених
стічних вод на очисних спорудах ПрАТ «Азот» м.Черкаси.
Для очищення промислових стічних вод близьких за своїм складом до
господарчо-побутових застосовують методи , які можуть бути поділені на
такі групи: механічні, хімічні, фізико-хімічні, біологічні. Для ліквідації
бактеріального забруднення стічних вод проводять їх знезараження
(дезинфекцію).
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
7
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4

Основним методом очистки стічної води від органічних сполук є
біохімічний метод аеробного розкладання, який проходить в аеротенках[5].
1.2 Огляд літературних джерел і патентів, аналіз прогресивних
технологічних і конструктивних рішень
Біологічне очищення стічної води
Біологічне очищення води полягає у свідомому застосуванні
гідробіонтів для звільнення води від небажаних домішок
Гідробіонти  це мікроорганізми, представники тваринного і
рослинного світу, які живуть у воді. Досягнення мікробіології, гідробіології
та біотехнолопі останніх десятиліть дають змогу стверджувати, що сучасні
біологічні методи можна успішно використовувати для очищення води від
усіх без винятку розчинених у ній органічних сполук у будь-яких
концентраціях, від ионів важких металів, нітратів, сульфатів, хроматів та від
небезпечних біологічних агентів (хвороботворних бактерій, вірусів тощо).
Завдяки біологічному очищенню можна не лише знешкодити стічні
води, а й відтворити якість води, використаної в промисловому виробництві,
побуті сільському господарстві чи забрудненої внаслідок техногенних аварій
на водоймах. 3 огляду на його відносну дешевизну (а іноді й прибутковість),
надійність та екологічну бездоганність біологічне очищення води має
безсумнівну перспективу закріпити свою важливу роль в охороні водного
басейну від забруднення[6].
Інформацію про патенти розташовано в додатках до диплому.
1.3 Основи біологічного очищення води
Як і будь-яка інша біотехнологія, біологічні методи очищення води
ґрунтуються на використанні тих чи інших живих істот, їхніх комплексів 
біоценозів. Таких біоценозів в очищенні води нині відомо п'ять: біоплівка;
активний мул; анаеробні мікроорганізми, зокрема гранульований мул;
селекціоновані мікроорганізми  деструктори певних забруднень;
гідробіоценози, що становлять просторову сукцесію.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
8
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Саме ці біологічні угруповання є основою всіх існуючих біотехнологій
очищення води: найрізноманітніших біофільтрів (з гравійним, піщаним чи
синтетичним завантаженням; вертикальних чи новітніх – горизонтальних, що
звуться "wetlands" – мочарами, занурених у воду, чи інтенсивно
провітрюваних тощо); аеротенків, окситенків різних типів і калібрів
(витискувачі, змішувачі, циркуляційні, шахтові, баштові тощо),
бактеріальних біореакторів, низки анаеробних споруд з висхідним чи
низхідним потоком, з рециркуляцією чи без неї; нарешті, прямотечійні
мікробіо-, зоо- та фітореактори.
Людина придумала силу-силенну технічних пристроїв, споруд,
апаратів для біологічного очищення води, проте всі вони спираються на
перелічені вище п ять типів біологічних агентів, які споконвічно існують у
природі. Згадаймо: у будь-якому потічку каміння та інші тверді предмети
слизькі від біоплівки; немає озерця без мулу на дні  верхній шар якого
аеробний, нижній  анаеробний, найкращі бактерії-деструктори живуть у
грунті, що зрошується забрудненими водами, в кожній річці, що інтенсивно
забруднюється органічними речовинами, можна спостерігати просторову
сукцесію гідробіонтів, яка забезпечує поступове самоочищення води в ній.
Однак історія називає поіменно тих хто вперше запропонував
використання того чи іншого типу біоценозу, і фахівці з очищення води
знають, що активний мул "придумали' англійці Ардерн і Локкет,
мікробіологічний метод  наша співвітчизниця, дослідниця з Києва Наталія
Путиліна, гранульований анаеробний мул  нідерландський учений Леттінга.
1.4 Очищення води за допомогою біоплівки
Біоплівка – головний дійовий гідробіоценоз таких очисних споруд, як
біофільтри та обертові біоконтактори[7].
Типовий, "класичний" біофільтр  це кругла, багатогранна чи прямокутна
в плані залізобетонна ємкість 6 (рис 1.1) з несправжнім дном 7, в яку вміщено
(насипано) завантаження 3. На цій поверхні розвиваються найрізноманітніші
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
9
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
гідробіонти, що власне і ста новлять біоплівку. Стічна вода 4, що надходить
на очищення, розбризкується тим чи іншим пристроєм 5 по всій поверхні
завантаження біофільтра, стікає, омиваючи біоплівку, вниз і збирається у
піддоні 9, звідки насосом 1 рециркулюється крізь біофільтр для повторного її
очичення. Для забезпечення біоплівки, що обростає завантаження в усьому
тілі біофільтра, киснем повітря в нижній частині біофільтра передбачено
вентиляційні вікна 2. Для запобігання замерзанню води в біофільтрах їх
споруджують у приміщеннях або укомплектовують вентиляційними
системами з калориферами. На період роботи вентиляторів і підігрівання
повітря (взимку) вентиляційні вікна 2 герметизують.

1 насос; 2  вентиляційні вікна; 3  завантаження; 4  подача стічної води;
5  розбризкувальні пристрої; 6  корпус біофільтра; 7  несправжнє дно;
8  відведення очищеної води; 9  піддон.
Рисунок 1.1 – Біофільтр

Сучасні невеликі біофільтри, призначені для локального очищення
стічних вод окремих будинків, вкопують у землю або обваловують, зверху
герметизують кришками, в яких монтують маленькі вентилятори, що
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
10
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
подають повітря крізь завантаження біофільтра згори вниз. Виходить повітря
з біофільтра по тій самій трубі, по якій витікає очищена вода[8].
За типом завантаження біофільтри поділяють на дві категорії: з
об'ємним і плоским завантаженням. У разі об'ємного, як правило насипного,
завантаження застосовують гравій, керамзит, шлак, кільця Рашига, Полля,
сідла Берля, "інталькс", пластмасові вироби різноманітних конфігурацій та
розмірів. Питома поверхня об'ємного завантаження становить від 70 до 300
м2/м3. Плоске завантаження — це переважно блокові вироби з шиферу,
пластмас, тканин, ниток, волокон (виготовлених, наприклад, у вигляді
"йоржів" чи "вій") тощо Питома поверхня їх може досягати 10000 м2/м3.
Біофільтри не потребують особливих затрат на аерацію. Однак
вважається, що біофільтр не може нормально функціонувати без
рециркулювання рідини, яку очищають, бо основна маса води проходить
крізь біофільтр дуже швидко і за цей короткий проміжок часу весь бруд не
встигає осісти на біоплівці, що міститься на насадці. Однак рециркулювання
має свої недоліки, пов'язані не лише зі значними витратами електроенергії на
перекачування води, а й зі збільшенням об'ємів відстійників, підвищенням
навантаження на біофільтр за забрудненнями, схильністю до кольматації
завантаження, а найголовніше  з вирівнюванням якісного складу біоценозів
біоплівки по всій висоті біофільтра. Доречно зазначити, що біоплівка на
зернах піску виконує чи не найважливішу роль в очищенні питної води від
розчинених органічних сполук під час пропускання її крізь шар піску,
особливо в так званих повільних фільтрах.
Своєрідним різновидом біофільтра можна вважати відносно новий тип
очисних споруд, що набуває всезростаючої популярності в США, Великій
Британії, Нідерландах та інших країнах, а саме  мочари (wetlands). Мочари 
це інженерна споруда в землі «лежачий біофільтр»' (рис 1.2) з гравійним
завантаженням 2 розміщеним невеликою товщиною (до 1 м ) на надійній
гідроізоляції 1 з синтетичної плівки. Стічна вода 4 після ретельного
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
11
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
механічного очищення розподіляється по ширині мочари перфорованою
трубою 3 і дуже повільно просочується впродовж тривалого часу (13 доби)
крізь обросле біоплівкою завантаження 2, на якій, крім того, щільно ростуть
водяні рослини 5  рогіз, комиш, водяний перець, череда, аїр тощо, які
сприяють аерації води, що очищається, вилучають з неї біогенні елементи,
зокрема фосфор, калій азот, а також важкі метали і завдяки своїй
розгалуженій кореневій системі збільшують поверхню обростання
бюплівкою. Природно очищена вода збирається перфорованою трубою 6 і
відводиться в найближчий потік. Така очисна споруда не потребує жодних
енергетичних затрат на аерацію, переміщення води, вона проста в
обслуговуванні, екологічно бездоганна і повинна зайняти гідне місце в
системі очищення стічних вод в Україні
Біоплівка є основою функціонування ще одного типу очисних споруд,
об'єд наних загальною назвою обертові біоконтактори. Це напівзанурені у
стічну воду металеві або пластмасові диски, барабани з різноманітних
синтетичних матеріалів у вигляді склеєних між собою під різними кутами
листів шиферу, волоконних йоржів, "вій", що інтенсивно обростають
біоплівкою.
Ці диски чи барабани прикріплені до вала, що повільно (14 оберти за
хвилину) обертається, і біоплівка, яка наростає на розвиненій поверхні
біоконтакторів, постійно то занурюється у стічну воду, перемішуючи її та
сорбуючи й адгезуючи з неї розчинені та завислі органічні речовини, то
підіймається у повітря, де добре аерується й окиснює (розкладає,
мінералізує) зазначені забруднення. Частина біомаси зривається водою,
суспендується в ній і теж бере участь в її очищенні. Надлишкова біомаса
виноситься з очищеною водою у вторинний відстійник, де й осідає.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
12
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4

1  гідроізоляція; 2  гравійне завантаження; 3  розподільна труба;
4  стічна вода; 5  водяні рослини; 6  труба збору очищеної води.
Рисунок 1.2  Мочари

Біоконтактори використовують, як правило, на біологічних очисних
спорудах невеликої потужності їх розміщують в обвалованих ґрунтом
приміщеннях.
Біоплівка має низку незаперечних достоїнств. Вона дуже стійка проти
будь яких змін у складі та кількості стічної води, не боїться залпових скидів,
витримує короткочасну негативну дію токсичних речовин, швидко відновлює
свої очисні функції після зняття збурювальних чинників[9].
1.5 Активний мул в очищенні стічних вод
Активний мул використовують в аеротенках "Класичний" аеротенк 4
(рисунок 1.3)  це залізобетонний канал завглибшки 45 м, завширшки 3-11
м (залежно від потужності), завдовжки 50150 м (залежно від ступеня
забрудненості стічних вод).

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
13
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4

1  регенератор; 2  стічна вода; 3  повітря; 4  аеротенк;
5  пристрій для розпилювання повітря; б  насос; 7 зворотний мул;
8  надлишковий мул; 9  осад активного мулу; 10  відстійник
Рис. 1.3  Аеротенк

Стічну воду 2 подають з одного або декількох місць вона контактує з
регенерованим активним мулом переміщується й аерується повітрям 3, що
подається в розміщений на дні аеротенка пристрій 5 для розпилення повітря.
Після біологічного очищення яке триває 448 годин, вода перетікає у
відстійник 10, в якому активний мул 9 осідає, й основну його кількість – так
званий "зворотний мул"  за допомогою ерліфта чи насоса 6 подають в
«голову» аеротенка, в ту його частину, що зветься «регенератором» 1, де за
інтенсивної аерації відбувається, як вважають деякі дослідники, відновлення
якості активного мулу: він перетравлює сорбовані раніше зі стічних вод
органічні сполуки, особливо ті, що розкладаються повільно, "голодніє" і
готується до інтенсивного очищення нової порції свіжої стічної води 2.
Надлишок активного мулу, що так і зветься "надлишковим мулом" 8,
подають на стабілізацію, ущільнення, зневоднення, складування, а в міру
можливості й на подальше використання, наприклад, для одержання біогазу,
добрив тощо.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
14
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Взагалі осади що утворюються під час очищення стічних вод, у тому
числі й надлишковий активний мул є дуже непростою проблемою над
розв’язанням якої працює вже не одне покоління науковців в усьому світі.
Створено багато найрізноманітніших конструктивних модифікацій
аеротенків. Класифікують аеротенки за численними ознаками:
 конструктивними: прямокутні, круглі, овальні, комбіновані, баштові
шахтні, фільтротенки флототенки та ін;
 структурою потоку: витискувачі, змішувачі, комірчаного, проміжного
типу із розосередженим випусканням рідини, яку очищають, з
нерівномірно розподіленим подаванням стоку;
 способом відокремлення активного мулу та його регенерації: аеротенки з
відстійниками та регенераторами, розміщеними окремо сумісні з
відстійниками та регенераторами;
 навантаженням на мул: з великим, звичайним і низьким навантаженням;
 кількістю ступенів: одно дво- та багатоступінчасті;
 типом системи аерації: з пневматичною, механічною, поверхневою, за
глибиною, пневмомеханічною, комбінованою, гідродинамічною
системами;
 типом аерації: звичайні аеротенки (з аерацією повітрям) та окситенки (з
аерацією киснем або повітрям, збагаченим киснем).
Аеротенки мають незаперечні позитивні якості, що особливо
виявляються під час очищення побутових стічних вод: це і їхня
конструктивна простота, надійність у роботі (коли очищаються стабільні,
нетоксичні і помірно концентровані за забрудненням стічні води), відносна
дешевизна обробки води тощо. Однак така велика різноманітність аеротенків
викликає сумнів щодо високої досконалості цих споруд. Труднощі з якими
стикаються виробничники під час експлуатації аеротенків для очищення
промислових стічних вод у разі потрапляння в стічні води токсичних речовин
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
15
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
(ксенобіотиків, йонів важких металів), залпових скидань тощо, які часто
супроводжують очищення стічних вод, стимулюють пошуки нових рішень.
Очевидно, що ці пошуки слід проводити не тільки в інженерному, а й у
біологічному напрямі.
Найбільша технологічна цінність активного мулу полягає в його
здатності утворювати великі і досить важкі конгломерати  флокули, які
відносно легко і швидко (протягом 1,5-2 години) осідають у звичайних
гравітаційних відстійниках, відокремлюються від очищеної ними води. Вода
стає прозорою і чистою. Частину активного мулу можна спрямовувати на
початок аеротенка і тим самим забезпечувати потрібну концентрацію (засів
"закваску') активного мулу в стічній воді, що надходить на очищення. Однак
технологічно привабливе рішення із зворотним активним мулом не витримує
критики з біологічного погляду[10].
Адже в цьому разі біоценоз аеробних гідробіонтів, які живуть у
відносно чистій воді в кінці аеротенка, після не менш ніж півторагодинного
витримування в безаераційних умовах вторинного відстійника переміщують
у забруднену стічну воду на початок цього аеротенка. І цей біоценоз
потрапляє у шкідливу або й токсичну для переважної більшості гідробіонтів
активного мулу рідину, що аж ніяк не сприяє нормальній їхній
життєдіяльності, а отже, й очищенню води. Тому виникає парадокс: що
краще, до більш високих кондицій очистять гідробіонти активного мулу
стічну воду, то в гіршу ситуацію вони потраплять коли їх перенесуть з цієї
чистої води у початкову стічну воду. Багато гідробіонтів загине, а інші довго
адаптуватимуться до цих складних і несприятливих умов існування. Тому в
аеротенку відбувається своєрідне саморегулювання поганого очищення.
До такого самого висновку приводять нас і математичні
закономірності, якими звичайно користуються для описування швидкості
росту активного мулу та його очисної здатності. Виведені на основі аналізу
росту мікроорганізмів в безперервному режимі культивування рівняння
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
16
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4

Моно, МихаелісаМентен, Ієрусалимського досить точно описують процеси,
що відбуваються в аеротенках. Так, швидкість наростання біомаси активного
мулу можна визначити за формулою:
 S
мах . ,
= K  S
m (1.1)
де   швидкість росту мікроорганізмів; мах.максимальна
швидкість росту мікроорганізмів за оптимальних умов, S  концентрація
субстрату (доступних для активного мулу забруднень води); Кm — константа
Михаеліса.
Окиснювальна потужність активного мулу описується рівнянням 1.2:
 S  x
ОП = Мах . 1
 K , (1.2)
2 T
 K  S 1   x
K  S  1
o   K  
s i
 C C
o  o
де х концентрація активного мулу;
мах.  максимальна фізіологічна активність активного мулу;
Со  концентрація розчиненого у воді кисню;
КS, КО, Кі, КТ константи, що характеризують вплив відповідно
концентрацій субстрату, кисню та інгібіторів, а також температури;
  коефіцієнт інгібування швидкості росту активного мулу
продуктами обміну.
В усіх згаданих вище формулах ефективність біологічного процесу
прямо пропорційна концентрації субстрату S, причому S у чисельнику є
множником, а не доданком. Це означає, що в разі зменшення концентрації
забруднень у воді до мінімальних величин (тобто за найліпшого очищення
води S 0) приріст біомаси активного мулу та окиснювальна потужність теж
різко зменшуються (0, ОП0) навіть за найсприятливіших інших умов:
високої початкової концентрації активного мулу х, найбільшої його
активності мах., оптимальної температури (КТ) тощо.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
17
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4

Отже, навіть найкращий активний мул за найсприятливіших, ідеальних
умов, на жаль, не може забезпечити бажану і навіть стандартизовану у нас
глибину очищення стічних вод до концентрації органічних сполук З  4
мг/дм3. Однак про більш-менш сприятливі умови в такій справі, як очищення
стічних вод, годі й мріяти. У стічні води навіть у звичайні, побутові, нерідко,
якщо не сказати постійно, потрапляють токсичні синтетичні речовини 
ксенобіотики, яких раніше просто не було в природі синтетичні поверхнево-
активні речовини (СПАР), штучні барвники, йони важких металів, зокрема
хромати, різноманітні органічні розчинники, а також нафтопродукти, стічні
води з підвищеним вмістом солей тощо. Залпове скидання таких речовин
призводить до розпадання флокул активного мулу, його спучування і
відповідно масового винесення з вторинних відстійників іноді з такою
інтенсивністю і в такій кількості, що щезає можливість забезпечення споруди
зворотним мулом. Аеротенк перестає функціонувати як біологічна очисна
споруда і перетворюється на звичайний транзитний канал стічних вод. Для
відновлення роботи аеротенка після такої аварії необхідно завозити з інших
очисних споруд значну кількість активного мулу як посівного матеріалу,
поступово нарощувати біомасу активного мулу, адаптувати його до даних
стічних вод, що іноді вимагає 23 місяці часу.
1.6 Використання анаеробних бактерій для очищення стічних вод і
стабілізації осадів
Анаеробні бактерії відіграють велику роль в очищенні води. Вони
живуть упродовж усіх етапів формування, транспортування й очищення
стічних вод. Нестерпний запах побутових стоків, що надходять до очисних
споруд,  це ре зультат життєдіяльності анаеробних бактерій. Непоодинокі
смертельні випадки з персоналом, що обслуговує каналізаційні колектори,
трапляються від задухи внаслідок перебігу анаеробних процесів, які
відбуваються всюди, де є поживні речовини і нестача кисню. Анаеробні
бактерії виявлено навіть у місцях з інтенсивною аерацією  у флокулах
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
18
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
активного мулу, в нижніх шарах біоплівки. Там, де така аерація відсутня,
наприклад у відстійниках, особливо первинних, анаеробні процеси можна
виявити за запахом, а також за виділенням газів на поверхні води.
1.7 Знезараження води методом хлорування перед скиданням у
водоймище
Для знезараження води перед скиданням ії у водоймище
використовують хлор. Знезаражувальна дія хлору пояснюється взаємодією
хлорноватистої кислоти і гіпохлорид – йонів з речовинами, що входять у
склад протоплазми кліток бактерій, в результаті чого останні гинуть.
Найбільш чутливі до хлору бацили брюшного тифу, дизентерії і холерні
вібріони. Вода, що сильно заражена бактеріями, добре знезаражується навіть
малими дозами хлору. Однак під час хлорування не відбувається повна
стерилізація води, в ній залишаються одиничні хлоррезінстентні особи, що
зберігають життєздатність.
У випадку продовження часу контакту хлору з водою
хлоропоглинаємість її збільшується, а концентрація залишкового хлору
відповідно зменшується. Тривалість збереження залишкового хлору у воді
при дозах хлору 1 мг/л не перевищує декількох годин. Характер залежності
хлоропоголинаємості води і вмісту залишкового хлору визначається тим, до
якої дільниці кривої залишковий хлор - введений хлор відноситься дана доза
хлору. При дозі хлору до 1мг/л хлоропоглинаємість води і вміст залишкового
хлору в ній змінюються пропорційно часу, при більших дозах
спостерігається логарифмічна залежність. Підвищення температури і
опромінення світлом хлорованої води збільшує її хлоропоглинаємість.
Дозу хлору, необхідну для знезаражування води визначають після
отримання графіку залежності кількості залишкового хлору від кількості
введеного. Зазвичай для збереження бактерицидних властивостей на протязі
тривалого проміжку часу концентрація залишкового хлору у воді після 30
хвилинного контакту повинна бути нижче 0,3 мг/л.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
19
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
При епізодичному бактеріальному зараженні води стійкими
культурами доза хлору повинна бути підвищена. Кількість хлору, що
використовується, і час контакту його з водою встановлюють
експериментально в кожному окремому випадку, бо вони визначаються
мінеральним і органічним складом води та природою бактерій.
При двохкратному хлоруванні бактерицидний ефект помітно не
збільшується в порівнянні з введенням сумарної дози.
Наявність виважених у воді домішок як органічного, так і мінерального
походження знижує бактерицидний ефект хлорування. Їх поверхня сорбує на
себе хлор, вилучаючи його з води. Крім того, бактерії, які знаходяться в
середині пластівців чи грудочок, які знаходяться в зваженому стані, у меншій
мірі підвергаються впливу хлору. Знезараження багатих домішками вод
потребує збільшених доз хлору і тривалого контакту його з водою. При
цьому гігієнічні та смакові якості води як правило погіршуються.
Хороші результати знезаражування води досягаються за допомогою
хлорування підвищеними дозами (перехлорування) з наступним
дехлоруванням води. Бактерицидний ефект невеликих доз хлору зростає у
випадку застосування комбінованих методів хлорування (додавання до
хлорованої води перманганату калію чи солей важких металів).
Хлорування води поряд із знезаражуванням в значній мірі змінює її
органічний склад. Хлор, як уже відмічалося, окиснює і руйнує органічні
домішки води, внаслідок чого понижується її кольоровість та інші показники,
пов’язані з наявністю у воді органічних речовин, наприклад її спінювання.
Руйнація при хлоруванні гумусових речовин, які стабілізують неорганічні
суспензії (гідроокис алюмінію, гідроокис заліза, глинисті часточки) та
перешкоджають їх злипанню і осадженню, сприяють покращанню процесів
очищення води коагулюванням.
При окисненні органічних сполук мірою активності окиснювачів є їх
окиснювальний електрохімічний потенціал. Дія окиснювачів на органічні
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
20
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
речовини природної води залежить від хімічної характеристики сполуки, що
окиснюється, концентрації реагентів, рН середовища.
Хлорування призводить до утворення сильно пахнучих хлорпохідних -
продуктів розкладання рослин і тваринних організмів.
Знезаражувальна дія хлору пояснюється взаємодією хлорноватистої
кислоти і гіпохлорид-йонів з речовинами, що входять у склад протоплазми
кліток бактерій, в результаті чого останні гинуть. Найбільш чутливі до хлору
бацили брюшного тифу, дизентерії і холерні вібріони.
Вода, що сильно заражена бактеріями, добре знезаражується навіть
малими дозами хлору. Однак під час хлорування не відбувається повна
стерилізація води, в ній залишаються одиничні хлоррезінстентні особи, що
зберігають життєздатність.
Бактерицидний ефект (властивість деяких речовин знищувати бактерії)
хлору в значній мірі залежить від його початкової дози і тривалості контакту
з водою. Звичайно, на руйнування бактеріальних кліток витрачається лише
незначна частина хлору, який вводиться в воду. Більша його частина йде на
реакції з різноманітними органічними і мінеральними домішками води, що
протікають з різною швидкістю. В залежності від концентрації хлору, рН,
температури води та інших факторів вони можуть зупинятися на тій чи іншій
стадії[11].
Кількість хлору, що поглинається домішками, характеризує
хлоропоглинаємість води. Вона визначається концентрацією хлору (мг/л), що
витрачається при 30-хвилинному контакті його з водою, яка досліджується,
на окиснення та хлорування органічних та неорганічних речовин, які в ній
містяться. До таких речовин відносяться водний гумус, продукти розпаду
клітковини та білкових з’єднань, солі двохвалентного заліза, нітрити, аміак,
солі амонію, сірководень та ін. Хлоропоглинна ємість води залежить від
дози хлору. У відомій мірі вона є показником ступеню забруднення води
органічними речовинами.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
21
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Звичайно хлоропоглинаємість річкових і озерних вод складає 2 - 2,5
мг/л Сl2, в водах ставків і боліт вона підвищується до 4 - 5мг/л Сl2. Різке
підвищення хлоропоглинаємості засвідчує про пониження якості води і
можливе погіршення її санітарно-бактеріологічних показників.
Для порівняльної характеристики хлоропоглинаємості різних вод
користуються показником хлорування води., що являє собою умовний дріб,
чисельником якого є одиниця, а знаменником – доза хлору, що
забезпечується після півгодинного контакту 0,5 мг/л залишкового хлору.
На практиці при визначенні необхідної для знезаражування води дози
хлору виходять з загальної хлоропотрібності води, яка включає
хлоропоглинаємісь її і деякий надлишок хлору, що забезпечує на протязі
заданого відрізку часу бактерицидний ефект. В зв’язку з цим дослідження
величини та швидкості хлоропоглинання знезаражувальної води набуває
велике значення. При підвищенні дози хлору, який вводиться в воду,
хлоропоглинаємість води і концентрація залишкового хлору плавно
зростають.
Виникнення підйому і спаду залишкового хлору обумовлено впливом
амонійного і в меншій мірі амінного азоту. Вважають, що на першій ділянці
хлор присутній у вигляді суміші моно- і дихлорамінів
NH3 + Cl2 = HCl + NH2Cl, (1.3)
NH3 + 2Cl2 = 2HCl + NHCl2. (1.4)
Максимум відповідає часу, коли увесь аміак, який є у воді, витрачений
на утворення хлорамінів. Надлишок хлору, що з’являється, реагує з ними, і
кількість залишкового хлору зменшується

2NH2Cl + Cl2 = N2 + 4HCl. (1.5)
Мінімум відповідає моменту повної руйнації хлорамінів. Подальше
збільшення дози хлору викликає відповідний ріст залишкового хлору.
Є дані, які як підтверджують, так і заперечують утворення хлораміну.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
22
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4

Крім того, хімізм процесів, що приводять до утворення мінімуму, не
можна звести до простого окиснення хлорамінів, так як поряд з азотом
повинні утворюватися і інші з’єднання.
Л.А. Кульській і О.К. Лєбєдінцева, які вивчали вплив аміаку на процес
хлорування води, пояснюють виникнення максимуму остаточного хлору
виникненням монохлораміну, а мінімум - окисненням монохлораміну під
впливом надлишку хлору за наступним рівнянням:
4NHCl2 + 3Cl2 + H2O = N2 + N2O + 10HCl. (1.6)
Концентрація залишкового хлору залежить від співвідношення
кількості введеного хлору і аміаку при одній тій же дозі хлору, до того ж ця
залежність має місце лише при молекулярних відношеннях NH3:Cl2, менших
1:1. При співвідношеннях NH3 : Cl2, близьких до 1 : 2, кількість залишкового
хлору являється мінімальною, так як весь надлишковий хлор витрачається на
окиснення монохлораміну.
Розбіжність у поглядах дослідників на хімізм хлорування на дільниці
до появи мінімуму пояснюється незначними концентраціями реагуючих
речовин, що ускладнює вивчення продуктів реакції. Мінімум, який виражає
залежність між дозою введеного хлору та його залишковою кількістю, вказує
на ту дозу хлору, при якій відбувається повна руйнація монохлораміна, і
називається оптимальною точкою.
Обробка води хлором в кількостях, менших, ніж ті, які відповідають
утворенню мінімуму, отримала назву хлорування до точки перелому, а
обробка більшими дозами - хлорування за точкою перелому. Хлорування
дозами, що відповідають мінімуму, називається хлоруванням в точці
перелому.
У випадку продовження часу контакту хлору з водою
хлоропоглинаємість її збільшується, а концентрація залишкового хлору
відповідно падає. Тривалість збереження залишкового хлору у воді при дозах
хлору 1  мг/л не перевищує декількох годин. Характер залежності
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
23
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
хлоропоголинаємості води і вмісту залишкового хлору визначається тим, до
якої концентрації залишкового хлору - введений хлор відноситься дана доза
хлору. При дозі хлору до 1мг/л хлоропоглинаємість води і вміст залишкового
хлору в ній змінюються пропорційно часу, при більших дозах
спостерігається логарифмічна залежність. Підвищення температури і
опромінення світлом хлорованої води збільшує її хлоропоглинаємість.
При постійній концентрації хлору у воді кінетику процесу
обеззараження можна виразити рівняннями, дійсними для мономолекулярних
реакцій:

dY 
   ( t
0  Y),  e , (1.7)
dt  0
де Y - кількість загиблих під дією хлору мікроорганізмів за одиницю часу;
t - час дії реагенту;
N0 - початкова кількість мікроорганізмів у воді;
N - кількість мікроорганізмів у воді через час t;
A - константа швидкості процесу обеззараження води (розмірність - t-1).
Вплив концентрації хлору на час, необхідний для знешкодження
бактерій від початкової до заданої кількості, описується рівнянням
Cn t = K, (1.8)
де С - концентрація хлору, мг/л;
t - час контакту хлору з водою, хв.;
n - показник ступеня рН, близький до 7, рівний 1,3;
К - константа резистентності мікроорганізмів у відношенні до хлору, яка
залежить від виду мікроорганізмів, властивостей хлору та рН середовища.
Величина константи К визначається присутністю у воді тих чи інших
форм активного хлору при даному значенні рН. Для води, яка не містить
солей амонію, при зниженні кількості бактерій колі на 95 % вона рівна 0,15
при рН 8,5 та 4 при рН 9,8. За наявністю у воді солей амонію, коли активний
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
24
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
хлор присутній у вигляді моно- і дихлорамонів, К змінюється від 3,5 при рН
7 до 400 при рН 9,5.
Дозу хлору, необхідну для обеззараження води, у зв’язку зі складною
залежністю хлоропоглинаємості від деяких факторів визначають після
отримання в даних умовах графіку залежності кількості залишкового хлору
від кількості введеного. За звичай для збереження бактерицидних
властивостей на протязі тривалого проміжку часу концентрація залишкового
хлору у воді після 30 хвилинного контакту повинна бути нижче 0,3 мг/л. При
епізодичному бактеріальному зараженні води стійкими культурами доза
хлору повинна бути підвищена. Кількість внесеного хлору і час контакту
його з водою встановлюють експериментально в кожному окремому випадку,
так як вони визначаються мінеральним і органічним складом води та
природою бактерій.
При двохкратному хлоруванні бактерицидний ефект помітно не
збільшується в порівнянні з введенням сумарної дози. Вплив температури на
швидкість процесу обеззараження води можна подати рівнянням
t1 E(2  1)
lg  , (1.9)
t 2 R12
де t 1 , t2 - час, необхідний для зниження вмісту у воді мікроорганізмів на
заданий відсоток, при температурі Т1 і Т2 (град К) відповідно, хв.;
Е - енергія активації;
R - газова постійна, рівна 8,33 Дж/град К.
Особливо сильно швидкість процесу обеззараження води змінюється з
температурою у випадку хлорамінів.
Наявність взважених у воді домішок як органічного, так і мінерального
походження знижує бактерицидний ефект хлорування. Їх поверхня сорбує на
себе хлор, вилучаючи його з води. Крім того, бактерії, які знаходяться в
середині пластівців чи комочків, які знаходяться в зваженому стані, у меншій
мірі підвергаються впливу хлору. Обеззараження багатих домішками вод
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
25
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
потребує збільшених доз хлору і тривалого контакту його з водою. При
цьому гігієнічні та смакові якості води як правило погіршуються.
Хороші результати обеззараження води досягаються за допомогою
хлорування підвищеними дозами (перехлорування) з наступним
дехлоруванням води. Бактерицидний ефект невеликих доз хлору зростає у
випадку застосування комбінованих методів хлорування (додавання до
хлорованої води перманганату калію чи солей важких металів).
Хлорування води поряд з обеззаражуванням в значній мірі змінює її
органічний склад. Хлор, як уже відмічалося, окиснює і руйнує органічні
домішки води, внаслідок чого понижується її кольоровість та інші показники,
пов’язані з наявністю у воді органічних речовин, наприклад її спінювання.
Руйнація при хлоруванні гумусових речовин, які стабілізують неорганічні
суспензії (гідроокис алюмінію, гідроокис заліза, глинисті часточки) та
перешкоджають їх злипанню і осадженню, сприяють покращанню процесів
очищення води коагулюванням.
Як відомо, сутність реакцій окиснення-відновлення зводиться до
перенесення водню чи електронів від окиснюючої речовини-донора до
відновлюваної речовини-акцептора. При окисненні органічних сполук мірою
активності окиснювачів є їх окиснювальний електрохімічний потенціал. Дія
окиснювачів на органічні речовини природної води залежить від хімічної
характеристики окиснюючої сполуки, концентрації реагентів, рН
середовища.
Вивчена взаємодія сильних окиснювачів (хлору, озону, двоокисі хлору)
з органічними речовинами, які містяться в поверхневих водоймищах і
відносяться до другої та третьої групам класифікації домішок за їх фазово-
дисперсійним станом. В таких водах знаходяться колоїдні, мінеральні та
органічні домішки, недисоційовані та нерозчинні форми гумусових речовин,
які надають води барвистість.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
26
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Дослідження процесу знебарвлення води, пофарбованої
високомолекулярними гумусовими речовинами, під дією хлору показало, що
протікання його обумовлено окисненням фенольних гідроксилів, що
містяться в складі цих речовин, з утворенням карбонільних з'єднань. Цим
пояснюється і поліпшення коагулювання при перехлоруванні води, тому що
заміна більш гідратованих гідроксильних груп менше гідратованих
карбонільними знижує захисні властивості гумусу стосовно гідрофобних
колоїдів, що сприяє прискоренню їх коагуляції й осадження[12].
У процесі взаємодії хлору з органічними речовинами природної води
знебарвлення гумусових речовин максимально при рН 78. При такому
значенні рН швидкість реакції цих речовин із хлором досягає максимальної
величини. Одночасно зі знебарвленням природної води під дією хлору
спостерігається і зниження її окисненності. Це пояснюється виникненням
з'єднань, що не реагують з окиснювачами. При хлоруванні води вуглекислота
не утворюється, отже хлорування гумусових речовин не є деструктивним
процесом.
Кількість хлору, необхідна для знебарвлення води, визначається
фракційним складом гумусу: із збільшенням вмісту низькомолекулярних
кренових кислот у складі гумусу витрата хлору зростає. Досвід знебарвлення
води хлором на Дніпровському водопроводі м. Києва показав, що дози хлору
в 8 - 10 г/м3 знижують кольоровість води на 50 - 80%, доводячи її іноді до
норм ДСТу.
Дози хлору, що забезпечують максимальне знебарвлення дніпровської
води визначаються за рівнянням:
Секв = Сзал + 0,24БО; (1.10)
Секв = Сзал + 0,79ПО, (1.11)
де Секв, Сзал – еквівалента та залишкова концентрація хлору, відповідно БО та
ПО – біхроматна і перманганатна окисненність води, мг кисню на 1л. Сзал
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
27
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
коливається в межах 0,5 - 1,0 мг/л в залежності від пори року. Швидкість
знебарвлення описується наступним виразом:
1
Цзал  , (1.12)
1
kt 
Цвих

де Квих Кзал, – початкова і залишкова кольоровість дніпровської води, град;
t – час контакту води з хлором, хв;
k – константа швидкості знебарвлення, що залежить від Кпоч, л/град  хв.
Відомі випадки, коли хлорування приводить до утворення сильно
пахнучих хлорпроізводних – продуктів розпаду рослин і тваринних
організмів. Найбільше стійкими і неприємними є іодоформенні присмаки і
запахи, що виникають при хлоруванні води, забрудненої стоками, що містять
феноли й інші ароматні з'єднання, що відносяться до третьої групі домішок
по їхньому фазово-дисперсному стану.
Присмаки і запахи, що виникають при вмісті у воді фенолу в
співвідношенні 1:10 000 000 і більш, згодом підсилюються і при нагріванні
не зникають. Усунення їх досягається хлоруванням підвищеними дозами
хлору (до 10 мг/л залишкового хлору), що переводять хлорфеноли в
полихлорфенои, область застосовності даного процесу обмежена вмістом
фенолів від 0,1 до 2-3 мг/л. Нижня межа допустимих концентрацій фенолу
обумовлена різким збільшенням необхідного часу контакту й ускладненням
дозування хлору.
При хлоруванні фенолвмісних вод, варто враховувати присутність у
воді аміаку і багатоатомних фенолів. При вмісті фенолу 0, 1 - 3 мг/л і аміаку
до 1,5 мг/л хлорування необхідно робити по точці перелому на кривої
залишковий хлор - введений хлор. Збільшення концентрації аміаку понад 1,5
мг/л робить цей метод не економічним через велику витрату хлору. Двох- та
трьохатомні феноли, що представляють собою органолептичні неактивні
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
28
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
з'єднання, звичайно не приймаються в увагу при проведенні процесу
хлорування. У той же час їхня присутність викликає перевитрату хлору. У
даному випадку дуже важливо знати величину питомих еквівалентних доз
хлору Секв, рівно максимальній хлоропоглинаємості в розрахунку на 1 мг/л
того або іншого забруднення.
Швидкість витрати хлору на окиснення різних фенолів і аміаку
формально описується рівнянням другого порядку. При постійній
температурі зворотна величина залишкового хлору Сзал лінійно залежить від
часу контакту t (с) і постійної b (л/ммоль), що характеризує величину,
обернену вихідної концентрації хлору:
1
 kt  b , (1.13)
Cзал
де k – константа швидкості витрати хлору, л/ммоль  с.
Розрахунок хлоропоглинаємости води доцільно проводити,
використовуючи залежність
 A 
Cхп  БCекв   , (1.14)

 kt  b 

де А – коефіцієнт переведення концентрації активного хлору з мілімолей у
міліграми на літр;
Б – вміст фенолів і аміаку у воді, мг/л.
Для визначення параметрів хлорування води, забрудненої сумішшю
різних речовин, використовується наступна залежність:
n  A 
Схп Бn Cекв, n   , (1.15)
1  k n t  bn 
де індекси 1,2, ... , n - різні забруднення води.
Хлорування – один з ефективних способів боротьби з деякими
отруйними речовинами (ОВ). Хлорування сприяє звільненню води від заліза і
марганцю. Зменшення вмісту заліза в поверхневих природних водах
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
29
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
відбувається в результаті руйнації хлором гуматів і інших органічних сполук
заліза і переходу їх у неорганічні солі тривалентного заліза. Внаслідок
гідролізу цих солей випадає осад гідроокісі заліза або продуктів неповного
гідролізу - основних солей заліза різного складу.
Видалення марганцю з вод, що містять його в кількості понад 0,3 мг/л,
засновано на осадженні нерозчинного двоокису марганцю. Останній
утворюється за рахунок гідролізу й окиснення розчиненим киснем солей
тривалентного марганцю, що утворюються при хлоруванні.
При хлоруванні води великими дозами відбувається перехід частини
карбонатної жорсткості в не карбонатну в результаті утворення при гідролізі
хлору соляної кислоти і взаємодії її з бікарбонатами води
Ca(HCO2)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O + 2CO2. (1.16)
Таким чином, хлорування води поряд із знезаражуванням грає велику
роль і як чинник, що сприяє поліпшенню процесів обробки води і її якісних
показників.

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
30
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
2 ОБґРУНТУВАННЯ ТА ВИБІР ТЕОРИТИЧНИХ І ТЕХНОЛОГІЧНИХ
МЕТОДІВ І МЕТОДИК АНАЛІТИЧНОГО КОНТРОЛЮ
Озонування – один із перспективних методів знезаражування і
поліпшення органолептичних показників води, який не призводить до
утворення хлорпохідних сполук.
Озон є алотропічною модифікацією кисню і при нормальній
температурі являє собою газ світло-блакитного кольору. При температурі –
111,90С озон переходить у нестійку рідину темно-синього кольору.
Температура плавлення озону – 192,50С. У технології очищення води
застосовується газоподібний озон. При 00С і тиску 0,1 МПа розчинність
чистого озону складає 0,68 г/л, маса 1 л газу - 2,144 г.
У наш час уже стало звичним говорити про можливості озону для
витягу різноманітного роду забруднень не тільки на кінцевій стадії очищення
води, але і на проміжній і початковій. Більш того, застосовують і
багатоступінчасте озонування, однієї з цілей якого є зведення до мінімуму
грошових витрат шляхом введення окислювача на різноманітних стадіях
опрацювання води в незначних кількостях.
Газоподібний кисень існує в стійкому стані лише в молекулярному
двухатомному виді О2. Молекула озону О3 утворюється в результаті
особливого сполучення трьох атомів кисню[13].
Сумарний склад молекули озону відомий уже давно, але прийнятне
схематичне зображення молекулярної будівлі цього газу було установлено
зовсім нещодавно. За аналогією з трьохатомною сіркою або тіозоном S3 
S=S=S і сірчистим ангидридом SO2  O=S=O, можна було б прийняти:

O3  O = O = O (2.1)

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
31
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
У такий спосіб був би прийнятий той факт, що один з атомів кисню
займає особливе місце в молекулі. Дійсно, у більшості випадків молекула
озону вступає в реакцію лише з одним із цих атомів. Проте присутність
чотирьохвалентного атома в молекулі є усе ж сумнівним. Якщо прийняти, що
молекули кисню під дією хімічних реакцій або електричних розрядів
роздрібнюються за схемою:
O2  O + O, (2.2)

або зчеплення між ними щонайменше слабшає, тобто

 
O2  O + O , (2.3)
то атоми, або комплексні з'єднання, що утворилися, легко приєднуються до
недоторканого (цілого) молекулам завдяки їх великій молекулярній
спорідненості. Реакції (2.2) і (2.3) варто розглядати як первинні, а
повторними реакціями будуть:

O2 + O  O3, (2.4)
  
О + О + О  О3 (2.5)

Реакції (2.4) і (2.5) є оборотними і внаслідок цього призводять до стана
рівноваги, що залежить від різноманітних фізичних і хімічних чинників. У
такому випадку було б необхідно привласнити озону циклічну структуру,
тобто
О
О (2.6)
О
Проте, ні перша схема, відповідно до якої присутність
четирьохвалентного атома кисню пояснюється спеціальну спроможність
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
32
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
цього атома до реакції при явищі окислювання, ні друга схема, що допускає
абсолютну еквівалентність всіх атомів кисню, не можуть бути визнані цілком
задовільними.
2.1 Фізико-хімічні основи стадій виробництва
У промислових умовах синтез озону здійснюється дією електричного
розряду на що пропускається через генератор повітря або кисень.
Елементарний генератор озону складається з двох електродів, розділених
діелектриком. Електрод низької напруги являє собою циліндр із нержавіючої
сталі, у якому з зазором установлений порожнистий циліндричний скляний
діелектрик, покритий із внутрішньої сторони тонким прошарком металу.
Електрод високої напруги розміщений по центру скляного діелектрика.
Робота генератора складається так. Потік сухого повітря (або кисню)
надходить у простір між циліндричним електродом і скляним діелектриком.
При накладенні перемінного току високої частоти відбувається електричний
розряд і утворюється озон.
Діелектрик виключає появу розрядів дугової форми і забезпечує
рівномірну структуру променистого розряду. Робота генератора
супроводжується слабким фіолетовим світінням у просторі між електродами
і діелектриком. При електричному розряді виділяється тепло, що потребує
охолодження електрода низької напруги. Кількість одержуваного озону при
сталості температури прямо пропорційно потужності, що витрачається при
розряді.
Сучасні генератори озону мають задовольняти ряду потреб: висока
продуктивність, висока концентрація озону при малих питомих витратах
енергії, низьке споживання енергії і охолоджуючої води; надійна
конструкція, значний час міжремонтної компанії при максимальній
продуктивності та ін[14].
Існує багато схем генерації озону. Найбільш економічною вважається
схема, в якій повітря шляхом селективної сорбції розділяється на озон і
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
33
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
кисень, останній подається в генератор озону, суміш озону і кисню
розділяється, озон змішується з повітрям і в потрібній концентрації подається
споживачу, а кисень повертається в генератор озону. При цьому не потрібно
додаткової очистки циркулюючого озону, що необхідно в традиційній схемі,
з метою видалення домішків з води при озонуванні.
Цікава конструкція промислового озонатору електророзрядного типу,
що охолоджується технічною водою із природних джерел (ріка, озеро та ін.)
без попередньої її очистки.
Так як при цьому на поверхнях, що охолоджуються, з часом наростає
шар органічних продуктів і мікроорганізмів, то періодично в канал
охолодження цього апарату замість води подають певну кількість
озонованого газу, який швидко та повністю окислює органічні відкладання.
Коли після знову подають охолоджуючу воду, продукти, що окислилися,
зразу ж зливаються з поверхні і виносяться із озонатору[15].
Новацією є водоочисна установка 10, що включає в себе трубопровід
11, що підводить воду, первинний фільтр 12, насос 13, флокуляційний апарат
14, автоматичний фільтр 15, озонатор з ежектором 16, стаціонарний змішувач
17 і випускний трубопровід 18. На цій установці для очистки води нема
потреби використовувати хімічні реагенти і можливо видаляти тверді осади,
водорості, віруси, бактерії.
Озон – сильний окислювач. Відповідно до сучасних уявлень механізм
знезаражування води озоном заснований на його спроможності
інактивізувати ензими (складні органічні речовини білкової природи), що
утримуються в тваринних і рослинних організмах.
Патогенні мікроорганізми знищуються озоном у 15-20 разів, а спорові
форми бактерій – у 300-600 разів швидше, чим хлором.
Доза озону, необхідна для знезаражування води, варіюється в
залежності вмісту в ній органічних речовин, температури і рН води.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
34
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Кольоровість вод знижується навіть тоді, коли ХПК незначно
знижується. Активна реакція середовища мало впливає на процес
окислювання.
В різних літературних джерелах озонування води часто розглядається
тільки як один із способів знезаражування, що не має недоліків, які властиві
іншим методам очистки води від бактеріальних забруднень.
Так, наприклад, на Міжнародному конгресі по водозабезпеченню в
Стокгольмі (1964 рік) доповідач від Швейцарії повідомив, що в цій країні
озонування не має іншої цілі окрім знезаражування води. У відповідності з
цієї точки зору цільове призначення озонування обмежується тільки
абіотичною дією озону. Між тим озон завдяки своїй виключній здатності
проявляє дуже цінні додаткові впливи на воду, що очищають[16].
Озонування не тільки забезпечує швидке і надійне знезаражування, але
викликає і дуже значне поліпшення органолептичних властивостей води,
тому що в результаті опрацювання озоном усуваються присмаки, запахи і
кольоровість води. Крім того, найчастіше зростає вміст розчиненого кисню,
що повертає очищеній воді одну з головних властивостей, що
характеризують чисті природні джерела.
В деяких випадках озонування може бути використано з головною
метою усунення неприємних присмаків і запахів води забруднених
поверхових джерел, які іноді треба застосовувати для господарсько-питних
потреб. Води, що незабруднені, але мають значну кольоровість, можуть бути
знебарвлені за допомогою озону, дія якого в цьому відношенні є дуже
ефективною.
Нарешті, озонування є майже незамінним способом знезаражування
усіх стічних вод з метою попередження хлорпохідних сполук у поверхневі
водойми.

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
35
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
2.2 Аналітичні прилади фізико-хімічних методів аналізу
Для вимірювання pH розчинів, проведення якісного та кількісного
аналізу зразків використовуються потенціометричні методи, а також методи
спектрофотометричного аналізу.
В роботі використовувались:
 іонометр И-160Ми
 спектрофотометр Ulab 102
 автоматичний титратор TitroLine 5000
2.3 Вимірювання pH розчинів
Вимірювання pH модельних розчинів проводиться
потенціометричним методом. Потенціометрія, як метод аналізу, заснована на
використанні рівняння Нернста, що поєднує потенціал електрода з
активністю, або концентрацією потенціал визначаючих частинок в розчині.
Так як у ролі останніх завжди виступають іони, то тепер набула
розповсюдження альтернативна назва методу – іонометрія.
RT a (xn+ )
E = E0 + ln (2.7)
zF a (xm+ )
де E0 – стандартний електродний потенціал, В; R – універсальна газова
стала, дорівнює 8,314 Дж/(моль×К); T – температура, К; z – кількість
електронів, що беруть участь в електродній реакції: z = n – m; F – стала
Фарадея, дорівнює 96500 Кл/моль; а (xn+) і а (xm+) – активності окисненої та
відновленої форми Х, моль/дм3.
Потенціалометричний датчик являє собою електрохімічну систему, на
одному з електродів якої (індикаторному) реалізується рівновага з участю
частинок визначуваного компонента; другий електрод є допоміжним. Його
потенціал не повинен залежати від складу розчину. Це досягається
використанням електродів другого роду та електролітичних містків[17].
Аналітичним сигналом є різниця потенціалів між електродами датчика.
Один з електродів має стале значення потенціалу, отже величина цієї різниці
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
36
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
залежить лише від стрибка потенціалу, що виникає між розчином та
індикаторним електродом. Незалежно від типу та конструкції цього
електрода на ньому завжди реалізується рівновага за участю іонів
визначуваного компонента, або іонів які дають аналітичну реакцію з
визначуваним компонентом.
Водневий показник (pH-фактор) – це міра активності іонів водню в
розчині, тобто кількісно виражає кислотність розчину. У дуже розведених
розчинах водневий показник еквівалентний концентрації іонів водню.
Дорівнює по модулю і протилежний за знаком десятковому логарифму
активності водневих іонів, вираженій в молях на один літр:
pH = -lg [H+] (2.8)
При стандартних умовах значення pH лежить в межах від 0 до 14. У
чистій воді, при нейтральному pH, концентрація H+ дорівнює концентрації
OH- і становить 1×10-7 моль/дм3.Максимально можливе значення pH
визначається як сума pH і pOH і дорівнює 14.
Всупереч поширеній думці, pH може змінюватися не лише в інтервалі
від 0 до 14, а може і виходити за ці межі. Наприклад, при концентрації іонів
водню [H+] = 10-15 моль/дм3, pH = 15, при концентрації іонів гідроксиду [OH-]
= 10 моль/дм3 pOH= -1.
Для визначення pH розчинів застосували лабораторний прилад іономір
И-160МИ, що призначений для вимірювань показника активності іонів
водню (pH) і інших одновалентних і двовалентних аніонів і катіонів (pX), а
також масової, молярної концентрації та масової частки іонів (cX) (далі -
концентрація), окислювально-відновного потенціалу (E h), електрорушійної
сили (ЕРС) електродної системи і температури водних розчинів. Прилад
здійснює індикацію результатів вимірювань на цифровому матричному
дисплеї і перетворює виміряні величини в пропорційні аналогові цифрові
вихідні сигнали.

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
37
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Загальний вигляд іонометру И-160Ми надано на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 – Загальний вигляд іонометру И-160Ми

Вимірювання pH проводиться наступним чином:
 Увімкніть прилад та залиште на 15 хв. для прогріву. Режим вимірювань
встановлюються відразу після включення перетворювача. Для переходу в
цей режим з інших режимів необхідно натиснути кнопку «ИЗМИРЕНИЕ».
 Виберіть номер каналу 1 для вимірювання pH за допомогою кнопок →
або ←. За допомогою кнопок ↑, і ↓ вибрати номер каналу та натисніть
кнопку ВВОД.
 Занурьте систему, що складається з pH електроду, електроду порівняння
та термодатчика у розчин, перевірте, щоб електроди не торкалися стінок
та дна посуду.
 Натисність кнопку «АВТОИЗМ.» для автоматичного вимірювання
значення pH, після сигналу запишіть результат.
 Для виходу на головне меню натисніть «ИЗМЕРЕНИЕ».
 Повторіть дії для інших розчинів, попередньо промивши електроди.
 Після використання промийте електроди та вимкніть прилад.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
38
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
2.4 Визначення концентрацій забруднюючих речовин
Концентрацію забруднюючих речовин визначали фотометричним
методом, а саме з використанням лабораторного приладу Спектрофотометру
Ulab 102. Спектрофотометрія – метод аналізу, що базується на визначенні
спектра поглинання або вимірюванні світло поглинання при певній довжині
хвилі, яка відповідає максимуму кривої поглинання досліджуваної речовини.
Спектрофотометрі. Використовують для ідентифікації сполук, дослідження
складу, будови і кількісного аналізу індивідуальних речовин і
багатокомпонентних систем. Аналіз здійснюють за поглинанням речовинами
монохроматичного випромінювання у видимій, ультрафіолетовій (УФ) і
інфрачервоній (ІЧ) ділянкахспектра.
Спектрофотометру Ulab 102 – прилад загального призначення, що
ідеально підходить для різних областей застосування , таких як: хімія,
біохімія, нафтохімія, охорона навколишнього середовища, аналізу продуктів
харування та напоїв, аналізу води і стічних вод та інших сферах контролю
якості та досліджень (Рис. 2.2).

Рисунок 2.2 – Робота зі спектрофотометром Ulab 102
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
39
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Визначення оптичної густини препаратів проводилось у наступній
послідовності:
 У головному інтерфейсі, натисніть кнопку MODE для переміщення
курсору на «А», ви побачите значення абсорбції поточного зразка.
Натисніть кнопку ENTER, щоб увійти в інтерфейс безперервного виміру.
 Для установки довжини хвилі натисніть GOTOλ та виберіть значення
довжини хвилі стрілкою, потім натисніть ENTER для підтвердження.
 Поставте еталонний розчин на світловому шляху, натисніть ZERO для
калібрування 100% /0Abs;
 Поставте зразок з невідомою концентрацією на шляху світла, натисніть
кнопку START для вимірювання, і результат відобразиться в даних. У той
же час, результати аналізу зберігаються в пам’яті автоматично. Повторіть
цей крок, щоб закінчити вимірювання всіх зразків.
 Для видалення даних натисніть PRINT/CLEAR, щоб увійти в наступний
інтерфейс та перемістіть курсор в пункт «Видалити», натисніть ENTER
для підтвердження.

2.5 Проведення потенціометричного титрування
Для проведення потенціометричного титрування, при виконанні даного
завдання, використовувався автоматичний титратор TitroLine 5000
виробництва компанії SI Analytics (Germany) з комп’ютерною реєстрацією
результатів вимірювання (рисунок 2.3)
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
40
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4

1 – трьохходовий клапан; 2 – всмоктувальний шланг; 3 – дозувальна
колба (бюретка); 4 – з`єднувальний шланг; 5 – сушильна трубка; 6 – кришка з
отворами для сушильної трубки і всмоктувального шлангу; 7 – флакон з
реактивом об’ємом 1 дм 3 ; 8 – дозувальний шланг; 9 – штатив; 10 – тримач
електрода; 11 – дозувальний шланг з наконечником; 12 – стакан; 13 – блок
титрування (електрод+носик дозувального шланга); 14 – мішалка; 15 –
флакон з H2O дистильована
Рисунок 2.3 – Будова автоматичного титратора TitroLine 5000

Перед початком роботи автоматичний титратор потребує спеціального
налаштування, для цього необхідно:
 під’єднати прилад до джерела струму та за допомогою кнопки, яка
знаходиться на задній панелі, включити титратор.
 для фіксування даних необхідно підключити USB-носій, порт для якого
знаходиться на задній панелі приладу.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
41
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
 Заповнити флакон (7) титрованим розчином HCl з концентрацією 0,1
моль/дм3 (приблизно 200 см3).
 Зняти зі всмоктувального шланга (2) захисний ковпачок, приєднати шланг
до кришки з отворами (6) і занурити його у розчин HCl. Під блок
титрування (13) підставити порожній стакан (12) для зливання промивної
води.
 Для заповнення дозувальної колби (3) титрованим розчином HCl,
необхідно в головному меню натиснути «MODE» та вибрати режим
«Промывка», для підтвердження натиснути «OK».
 Для вибору функції на дисплеї використовують стрілки. Необхідно
вибрати кількість циклів промивання, зазвичай початкове наповнення
потребує, як мінімум, двох циклів.
 Після промивання потрібно повернутися до головного меню, натиснувши
«ESC», та переконатися, що на дисплеї висвічується режим титрування
«Potentiostatic»; якщо – ні, то в головному меню натиснути «MODE» і
обрати цей режим.
 На аналітичних терезах взяти наважку технічного Na2CO3 (близько 0,1 г)
та кількісно перенести з бюкса в стакан для титрування. Поставити стакан
на столик магнітної мішалки (14) i додати такий об’єм дистильованої
води, щоб електрод був занурений в розчин (приблизно 50 см3).
 Перед зануренням електрод промити дистильованою водою. Увімкнути
мішалку. На дисплеї відобразиться рН розчину (в діапазоні 10–13).
 Для початку титрування натиснути послідовно «START» та «ОК», після
цього починається процес титрування.
 Титрування проводиться автоматичним додаванням невеликих порцій (по
0,5 см3) титрованого розчину та вимірюванням значення рН після
додавання кожної порції.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
42
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
 Після початку титрування, при натисненні «MODE», на дисплеї
відображається крива титрування; для повернення до показів рН
необхідно повторно натиснути «MODE».
 Після встановлення значення рН = 1–2 натиснути «STOP» та дочекатися
закінчення процесу титрування, яке буде зафіксовано звуковим сигналом,
також на екрані відобразяться результати титрування, які автоматично
записуються на USB носій.
 Далі необхідно вимкнути мішалку, замінити флакон з розчином НCl (7) на
флакон з дистильованою водою (15), зайти в головне меню, натиснувши
«ESC», та провести промивання системи. Після промивання натиснути
двічі «ESC» для виходу в головне меню. Потім надіти ковпачок на
всмоктуючий шланг (2) та вимкнути титратор.
 За допомогою промивалки промити електрод і носик дозувального шлангу
(8), просушити їх фільтрувальним папером і надіти на електрод захисний
ковпачок з KCl (3,5 моль/дм3).
 Результати титрування у вигляді числових величин та кривих титрування
V – f(pH) і V – f( DpH/DV), що автоматично записані на USB-носій,
роздрукувати та використовувати для визначення двох точок
еквівалентності, які відповідають титруванню Na2CO3 до NaHCO3 i
NaHCO3 до H2CO3.
 Обчислити вміст NaHCO3 в Na2CO3 за формулою:
3
−��±√��2−4���� (V
��(���������� ) = ) = 2−2V1)⦁ c(HCl)⦁M(NaHCO )
o 3
2�� 10g(Na2CO3)
(2.9)
 де V1 – об’єм розчину HCl, витраченого до першої точки еквівалентності,
cм3; V2 – об’єм розчину HCl, витраченого до другої точки еквівалентності,
cм3; М(NaHCO3) – молярна маса NaHCO3, г/моль; g(Na2CO3) – наважка
(Na2CO3), г; c(HCl) – молярна концентрація робочого розчину HCl,
моль/дм3.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
43
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
3 ОПИС РОБОТИ, КОНСТРУКЦІЙ АПАРАТІВ ТА СТЕНДОВИХ
УСТАНОВОК
На лабораторній установці в лабораторії екологічних проблем ЧДТУ
вивчалися умови застосування озону для очищення біологічно-очищеної
стічної води від деяких видів забруднень із метою досягнення необхідних
норм скидання очищеної води у р.Дніпро.
Схема експериментальної установки по очищенню біологічно очищеної
стічної води шляхом озонування (рис. 3.1) об'єднує в собі три головні стадії:
очищення й осушку повітря, електросинтез озону, контактування озоно-
повітряної суміші з природною водою.
Озон одержували в блоці генератора озону із системою осушки
поданого газового потоку. Генератор працював на осушеному повітрі.
Генератор озону являє собою розрядник, що складається з двох частин.
Основним елементом електророзрядника є електроди, які, розташовані на
невеличкій відстані один від одного. Конструктивно електроди виконані у
виді двох концентричних циліндрів. Якщо приєднати електроди до джерела
перемінного току високої напруги, то між ними утворюється тихий розряд,
через який пропускається атмосферне повітря, яке обов'язково проходить
глибоке очищення, а також сушку до вологовмісту не більш 0,05г/см3.
Можливість виробництва озону на місці споживання з навколишнього
середовища – це велика перевага його перед іншими хімічними реагентами.
Система осушення й очищення повітря містить у собі три послідовно
сполучених судини, наповнених поглиначами. Перший із них – силікагель,
що дозволяє очистити газовий потік від пари води[18].
Осушена газова суміш направляється в озонатор, де на електроди за
допомогою трансформатору, що підвищує, подавалося напруга 11 кВ.
Отриманий озон через пористу пластину подавався в нижню частину
барботажної колони.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
44
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
3
7
1 2 8 4 5 6
10 11 11
9
V kV
11
12
13
14
1 – газодувка; 2 – кран; 3 – маностат; 4-7 – поглинач; 8 – ротаметр;
10 – спектрофотометр; 11 – поглинач озону; 12 – бутиль з водою;
11 – контактна камера; 14 – водоприймач.
Рисунок 3.1 – Схема лабораторної озонаторної установки

3.1 Моделювання обробки води озоном
Найбільш економічним методом виробництва озону є пропускання
потоку повітря через електричний розряд високої напруги. Через те, що
сировиною для генерування озону служить атмосферне або збагачене киснем
повітря, такий метод зараз вважають найбільш економічним. У результаті
генерування озону з повітря, утворюється потік газу, до складу якого входить
2% озону. Звичайно, на практиці використовуються робочі концентрації.
Процес отримання озону, складається з наступних стадій:
1) очищення й сушки повітря;
2) генерування озону в повітряному потоці.
Дифузія озону у вигляді дрібних пухирців у товщі води здійснюється
через пористі перегородки або колекторні трубчасті дозатори, розташовані на
дні змішувальної камери. У переважній більшості реакторів змішування
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
45
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
рідкої і дисперсної фази здійснюється протитечією. Відомо, що пухирці
озонованого повітря не мішаються один з одним. Об'єм пухирців залежить
від діаметру пор або отворів. При прямуванні в контактній камері крізь
товщу води, об’єм пухирців зростає, що збільшує час перебування його в
обсязі води і збільшенню ступеня використання озону.
Якщо взяти за основу плівкову теорію дифузії, рівняння масопередачі
для одного пухирця може бути подане у виді:

, (3.1)
де – кількість озону в пухирці, г;
– коефіцієнт масопередачі;
– площа поверхні пухирця, см2;
– поточні концентрації озону в газі і рідині, г/см3;
– час переходу озону з газової фази в рідку.

Виразимо швидкість розчинення:

. (3.2)

З огляду на теорію граничних прошарків, швидкість процесу:

, (3.3)
де – коефіцієнт масо передачі, віднесений до концентрації озону в
рідкій фазі;
– рівноважна концентрація озону у воді, при концентрації озону
в газі °С.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
46
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
При визначенні концентрації озону у воді, необхідно врахувати вплив
тиску і температури:

, (3.4)
де – коефіцієнт розподілу при температурі розчинення;
– тиск розчинення в точці підведення газової фази;
– атмосферний тиск.
Одним із важливих гідродинамічних параметрів процесу абсорбції при
барботуванні є швидкість спливання пухирця. Для одиночного пухирця
швидкість спливання для діаметрів від 2 до 10 мм постійна і складає 14-30
см/м, найбільші швидкості – 24-26 см/с спостерігаються при діаметрах 2-4 мм.
Дані про зміну концентрації озону в залежності від оптичної щільності
зведено в таблиці 3.1.
У контактній камері при більшій масі пухирців спливання щільне і
варто враховувати опір середовища, що приводить до зниження швидкості
спливання[19].
Таблиця 3.1 - Зміна концентрації озону в залежності від оптичної щільності
U 11kV
Q 0 20 40 60 80 100
V, л/хв 1,8 3,0 4,08 5,2 6,4 7,84
V0, мл 1674 2790 3795 4836 5952 7292
0 1,45 1,35 1,26 1,05 0,97 0,81
Na2S2O3, мл 2,8 3,0 3,0 3,0 3,2 3,4
С, % об 0,187 0,12 0,089 0,069 0,06 0,052
С , г/м3
O 4,0 2,57 1,91 1,48 1,29 1,11
3
V, м3/час 0,108 0,18 0,2448 0,312 0,384 0,47
G, г/год 0,432 0,463 0,468 0,462 0,495 0,522
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
47
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
3.2 Моделювання опрацювання води озоном у барботажному режимі
Найбільше економічним методом виробництва озону є пропускання
потоку повітря або кисню через електричний розряд високої напруги. Через
те, що сировиною для генерування озону служить атмосферний або
збагачений киснем повітря, такий метод зараз вважають найбільше
економічним.
У результаті озонування повітря утворюється потік газу, у якому
утримується до 2% озону. Звичайно, на практиці використовуються робочі
концентрації.
Процес озонування містить у собі стадії:
1) очищення й сушки повітря;
2) генерування озону в повітряному потоці.
Зупинимося більш докладно на останній стадії.
Дифузія озону у виді дрібних пухирців у товщі води здійснюється через
пористі перегородки або колекторні трубчасті дозатори, розташовані на дні
змішувальної камери. У переважній більшості реакторів змішування рідкої і
дисперсної фази здійснюється протитоком. Відомо, що пухирці озонованого
повітря не мішаються один з одним. Обсяг пухирців залежить від діаметра
пір або отворів[20]. В міру прямування в контактній камері в масі води обсяг
пухирців зростає, що збільшує час перебування його в обсязі води і
збільшенню ступеня використання озону.
Якщо взяти за основу плівкову теорію дифузії, рівняння масопередачі
для одного пухирця може бути подане у виді:
-d = K1F(Сг.ф. – Сж.ф.) · d, (3.5)

де  – кількість озону в пухирці, г;
К1 – коефіцієнт масопередачі;
F – площа поверхні пухирця, см2;
Сг.ф.; Сж.ф. – поточні концентрації озону в газі і рідині, г/см3;
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
48
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
 – час переходу озону з газової фази в рідку.
Відкіля швидкість розчинення можна висловити:

d
  К1  (Сг.ф.  Сж.ф. ) (3.6)
dt
З огляду на теорію граничних прошарків, швидкість процесу:

d
  K (C*
2 ж.ф.  Сж.ф. ), (3.7)
d

де К2 – коефіцієнт масопередачі, віднесений до концентрації озону в
рідкій фазі;
С*
ж.ф.– рівноважна концентрація озону у воді, при концентрації озону в
газі рівної 0С.
При визначенні концентрації озону у воді, необхідно враховувати
вплив тиску і температури:


С*  R C0 1
t , (3.8)
p

де Rt – коефіцієнт розподілу при температурі розчинення;
1 – тиск розчинення в точці підводу газової фази;
p – атмосферний тиск.
Одним із важливих гідродинамічних параметрів процесу абсорбції при
барботуванні є швидкість спливання пухирця. Для одиничного пухирця
швидкість спливання для діаметрів від 2 до 10 мм розмір постійна і складає
14-30см/с, найменші швидкості - 24-26 см/с спостерігаються при діаметрах 2-
4 мм.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
49
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
У контактній камері при більшій масі пухирців спливання щільне і
варто враховувати опір середовища, що приводить до зниження швидкості
спливання.
Найбільше поширеним наміром, що дає результати близькі до
фактичного, є намір ККД контактної камери по таких формулах:

 1 (1 0,1н) , (3.9)

Hf
де   (0,113  0,0017t) ; (3.10)
Q
0,25 
Fk

 – коефіцієнт поглинання озону;
H – робоча висота контактної камери, м;
t – температура води, 0С;
f – коефіцієнт питомої поверхні пухирця, 1/мм;
Q – витрата води, м3/с;
Fk – площа поперечного перетину контактної камери, м2.
Аналіз системи рівнянь призводить до визначених висновків, що
стосується конструктивних параметрів процесу. Так, наприклад, коефіцієнт
поглинання озону  зростає:
 зі збільшенням робочої висоти контактної камери, максимальна висота
її 6 м;
 зі зменшенням розміру пухирця до 2 мм;
 зі збільшенням відношення з огляду на Q/Fk, що подача дисперсної
фази рівномірно розподілена по Fk;

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
50
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
3.3 Аналіз на утримання озону в газовій фазі й у воді
Для визначення озону в газовій фазі використовувалася методика
йодиметричного титрування. Для контролю газової фази до схеми
підключення лінії газового аналізу, що складаються з послідовно сполучених
двох абсорбційних судин, реометра і газового лічильника. Для поглинання
озону використовувалася фосфорна буферна суміш, що складається з одно- і
двохзаміненого кислого фосфату натрію, що готувалася шляхом розчинення
1,8 г Na2HPO4 і 2,2 г Na2HPO4 у літрі дистильованої води. Для проведення
аналізу використовувалися титровані 0,1N розчини йодиду калію,
тіосульфату натрію і йоду. У перший по ходу газу судина заливалася суміш,
що складається з 7 мл 0,1 н розчину KJ і 20 мл буферного розчину. В другий -
7 мл 0,1 н розчину KJ, 5 мл Na2S2O3 і 15 мл буферного розчину.
Газовий потік пропускався через розчини протягом 1 хв. Розчин
фіксувався по реометру і газовому лічильнику. Після добору проб уміст
першої судини, попередньо підкислений, відтитровувався 0,1 N розчином
Na2S2O3. Підкислювання проводилося 0,07 N розчином H2SO4. Вміст другої
судини титрувався 0,1 N розчином йоду в присутності крохмалю. Для аналізу
використовувався 0,5% розчин крохмалю з додаванням у якості антисептика
0,25 г саліцилової кислоти.
Концентрація озону (% об.) у газовому потоку обчислювалася по такій
формулі:

112 n
C  ; (3.11)
P

P
V0  , (3.12)
760  (1 0,00367)

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
51
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
де n – кількість 0,1 N розчину, що пішов на титрування, мл;
V – обсяг газу, що пройшов через поглинальні судини, мл;
V0 – обсяг газу, приведений до нормальних умов, мл;
P – атмосферний тиск, мм. рт. ст. ;
t – температура досвіду, 0С;
(1+0,00367) – коефіцієнт перерахунку.
Визначення озону в рідкій фазі проводиться також йодометричним
титруванням. При взаємодії озону з розчинами виділяється йод за реакцією:

O3 + 2J– + 2H+  O2 + H2O +J2. (3.13)

Кількість йоду, що утворився, визначалося титруванням розчином
тіосульфату:

J2+2S O 2–
2 3 2J–+S O 2–
4 6 (3.14)

Хід визначення
До 15 мл 0,1N розчину йодиду калію додавали відібрану пробу
озонованої води і старанно перемішували. Йод, що звільнився, титрували 0,1
N розчином тіосульфату натрію після попереднього підкислювання розчину
0,07N розчином H2SO4 в присутності крохмалю до зникнення фарбування
індикатора.
Спектрофотометричний метод визначення озону в газовій фазі
З метою спрощення методики визначення озону в газовій фазі,
скорочення часу визначення, підвищення точності аналізу при роботі
технологічної каскадної схеми, контроль за утриманням озону здійснювався
спектрофотометрично. Була досліджена можливість побудови каліброваного
графіка для визначення озону в газовій фазі на спектрофотометрі СФ-16
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
52
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
шляхом кореляції результатів визначення оптичної щільності газової суміші і
фактичного утримання озону, визначеного йодометричним методом.
Для проведення цієї роботи озонований газовий потік з озонатора
направлявся в газову кювету спектрофотометра, а потім пропускався через
склянки Дрекселя, підготовлені для дослідження утримання озону
йодометричним методом.
Добір проб проводився після виходу озонатора на постійний режим
роботи при різноманітних витрат повітря. Одночасно замірювалася оптична
щільність газового потоку.
Оптична щільність замірювалася при довжині хвилі  = 254 нм. Час
пропускання суміші через склянки Дрекселя дорівнює 1 хв.
По отриманим даним будуємо калібрований графік для визначення
концентрації озону в газовій фазі по оптичній щільності[21]. Надалі по
оптичній щільності при роботі схеми визначалися концентрації озону і по
витратам газової фази фіксувалася доза озону.
Знезаражувальна дія озону
При обробці зразків води очищеної озонно-повітряною сумішшю з
низькими дозами озону спостерігається ряд рівнобіжних біологічних
деструктивних та окисних процесів, що конкурують один з одним:
1. Озонування бактерій. Ефект знезаражування води озоном
залежить від ряду чинників: числа бактерій, виду бактерій, температури
води, наявності домішок, що легко окиснюються.
2. Знищення спор, цист, різноманітних патогенних мікроорганізмів.
3. Знищення вірусів.
4. Взаємодія озону з залишковими органічними сполуками.
Всі ці процеси конкурують один з одним та з реакціями придушення
життєдіяльності і усунення з води очищеної найпростіших мікроорганізмів.
Таким чином, озон приймає участь в ряді реакцій, значна частина яких
протікає паралельно і їх швидкість одного порядку.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
53
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Високошвидкісним процесом, є вплив озону на бактерії і віруси.
Для проведення досліджень застосовувалась озонно-повітряна суміш з
вмістом озону 1, 1,5, 1,65, 1,8, 2,0 та 2,25 г/м3.
Виходячи з основного завдання перед озонуванням – отримання води
очищеної з значенням мікробіологічного забруднення нижче 100 КУО/мл,
показником ефективності озонування буде слугувати – значення
мікробіологічного забруднення.
При проведенні ряду досліджень, комбінуючи такі параметри як: час
озонування та концентрація озону в озонно-повітряній суміші, було
отримано масив даних, що були опрацьовані, зведені в таблиці, та на основі
яких було побудовано графіки, що відображають кінетику протікання
процесу озонування води очищеної.
Було проведено досліди для визначення залежності зміни
мікробіологічного забруднення води очищеної від часу контакту та дози
озону в озонно-повітряній суміші. В переважній більшості мікробіологічні
показники води очищеної після іонообмінної фільтрації мали однакові
значення, і були в межах 250 -270 КУО/мл. Дані, щодо початкового
мікробіологічного забруднення води очищеної наведено в таблиці 3.2.
Відбір проб води очищеної для мікробіологічного аналізу після
іонообмінної фільтрації здійснювався з періодичністю – 12 годин. Відібрані
проби відразу віддавались на аналіз до мікробіологічної лабораторії для
посіву проби на живильне середовище з подальшою інкубацією в
термостатах. Відповідно до даних, отриманих в результаті мікробіологічного
аналізу, було встановлено, що значення мікробіологічного забруднення для
води очищеної після іонообмінної фільтрації майже не змінюються, і можна
говорити, про стабільність даного показника якості в часі[22]. Для обробки
даних озонування, брався самий критичний з масиву даних показник – 270
КУО/мл.

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
54
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Таблиця 3.2 – Значення мікробіологічного забруднення води очищеної,
після іонообмінної фільтрації що підлягає озонуванню.
Значення
№
мікробіологічного
відбору
забруднення,
проби
КУО/мл
1. 265
2. 270
3. 250
4. 260
5. 260
6. 255
7. 255
8. 250
Середнє
258,125
значення

3.4 Висновки за результатами теоретичних та технологічних
досліджень щодо обраних процесів та апаратів
Виходячи з даних, отриманих в результаті проведених досліджень з
озонування води очищеної, озоно-повітряною сумішшю з різною
концентрацією озону, маємо значення часу, за який досягається необхідний
ступінь очищення від мікроорганізмів.
Порівнявши дані в таблиці 3.3, видно, що найбільш доцільним ы
оптимальним є застосування озонування з концентрацією озону в озоно-
повітряній суміші 2,0 г/м3, при підвищенні концентрації до 2,25 г/м3,
зменшується час досягнення 80% придушення мікроорганізмів, але час 100%
знезараження, залишається не змінним, що говорить про зниження
ефективності дії даної концентрації при низьких значеннях КУО.

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
55
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Таблиця 3.3 – Час, необхідний для обробки води озоном, при різних
режимах озонування
Концентрація О3 в 80% знищення 100% знищення
озоно-повітряній суміші мікроорганізмів мікроорганізмів
1 г/м3 26 хвилин 30 хвилин
1,5 г/м3 23 хвилини 29 хвилин
1,65 г/м3 18 хвилин 25 хвилин
1,8 г/м3 18 хвилин 25 хвилин
2,0 г/м3 15 хвилин 20 хвилин
2,25 г/м3 12 хвилин 20 хвилин

Розрахуємо витрати озону та саму дозу озону при озонуванні води
очищеної при різному часі контакту. Як приклад, візьмемо розрахунки
дослідів, де початкова концентрація озону 2 мг/л, кінцева концентрація
озоно-повітряної суміші 0,6 мг/л, об'єм води очищеної, що озонується -1,5л,
час контакту - 15 хвилини.
Витрати озону за час контакту складуть:

мг. (3.15)

Доза озону складе: 0,93 г на 1 м3 води очищеної.
Витратні показники за озоном наведені у таблиці 3.4.
Витрати озону із збільшенням часу контакту, як видно з таблиці 3.4
збільшується у результаті зменшення поглинання. При цьому збільшується
проскок озону. Найбільший коефіцієнт використання озону відмічається на
протязі перших 10 хвилин озонування, в момент максимальної концентрації
мікроорганізмів, які легко окиснюються.
З метою одержання експериментальних даних найбільш наближених до
технологічних, розмір пор керамічної пластини обрано у межах 0,05- 0,1мм.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
56
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
У цьому випадку для 1м стовпа рідини, що обробляється в усіх проведених
дослідах коефіцієнти використання озону не перевищують 56%.
При розрахунку робочої камери доцільно використовувати коефіцієнт
використання озону 80-85% тому, що висота шару рідини у камері буде
приблизно 2 м.

Таблиця 3.4 – Залежність витрат озону в залежності від часу
контактування
Витрати озоно-
Показники за Час контакту, хв
повітряної
озоном
суміші, л/хв 5 10 15 20
1,4 0,39 0,69 0,85 1,2
Витрати озону за
1,9 0,52 0,76 0,93 1,5
час контакту, мг/л
2,7 0,67 0,81 1,3 1,8
1,4 56,8 43,0 31,1 25,2
Коефіцієнт
1,9 48,0 40,5 31,4 25,3
використання, %
2,7 49,0 43,0 35,3 33,0
Розчинений у воді
- - - - -
озон, мг/л

Таким чином, експериментально встановлено, що мікроконцентрації
озону які подаються разом з повітрям в контактну камеру, після
іонообмінних фільтрів приводять до активного придушення мікроорганізмів
та забезпечення необхідного рівня мікробіологічного забруднення води
очищеної.

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
57
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
4 РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ НА ОСНОВІ
ОБГРУНТУВАННЯ ТА ВИБОРУ ОСНОВНИХ ПРОЦЕСІВ ТА АПАРАТІВ
Для використання існуючого устаткування система озонування з
застосуванням барботажної змішувальної камери повинна розташовуватися
перед скиданням біологічно очищеної стічної води у вторинному пруді-
відстойнику замість стадії хлорування.
Одержання озону здійснюється у будівлі очисних споруд, звідкіля
озоно-повітряна суміш подається по двом повітропроводам у барботажну
систему озонування води. Технологічна схема очистки стічних вод
зображена на рисунку 4.1.

1 – прийомний резервуар; 2 – решітки - дробарки; 3 – розподільчий лоток;
4 – пісколовки; 5 – первині відстійники; 6 – вторині відстійники;
7 – метантенки; 8 – мокрий газгольдер; 9 – котельня; 10 – аеротенк;
11 – насосна станція первинних відстійників; 12 – піскові майданчики;
13 – мулові майданчики; 14 – насосна станція метантенків; 15 – вакуум
фільтр; 16 – теплообмінник; 17 – контактна ємність; 18 – насосна станція;
19 – ємність для хлору; 20 – компресорна; 21 – біологічні ставки
Рисунок 4.1 – Технологічна схема очистки стічних вод
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
58
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Для проведення процесу озонування серед розробленого
номенклатурного ряду озонаторного обладнання обираю озонаторний модуль
В-125-320-1-Л-01.
Комплект поставки:
 блок компримування;
 блок підготовки повітря;
 блок синтезу озону;
 блок дегазації озону;
У блок компримування, призначений для транспортування повітря від
паркана до викиду, входить компресор, холодильник, повітрозабірник, шафа
керування, щит автоматики.
У блок підготовки повітря, призначений для очищення й осушки його,
входить теплообмінник, вологовідділювач, блок масляних фільтрів, система
сушки повітря, повітрозабірник.
У блок синтезу озону входить генератор озону, агрегат
електроживлення, електророз’єднувач, автоматична система керування
озонатором.
Блок дегазації озону, призначений для каталітичного розкладання
залишкового озону, що відходить із камери змішування, перед викидом
повітря в атмосферу, складається з каталітичної системи розкладання і щита
керування.
Атмосферне повітря забирається через повітрозабірник 1, проходить
повітряний фільтр 2 для очищення від пилу, надходить у компресорне
відділення, де стискується компресором 3 до тиску 0,16 МПа. Компремоване
повітря охолоджується до температури 200С в холодильнику 4 і надходить в
ресивер 5, після чого надходить у теплообмінник 6. Охолоджене і частково
осушене повітря надходить в блок сушки повітря БОП, що складається з
водовідокремлювача 7, двох паралельно працюючих адсорберів 8 та 8`, які
містять силікагель та алюмогель (1:1). В першому шарі силікагелю вміст
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
59
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
водяної пари в повітрі знижується до температури роси 10-150С нижче нуля.
У другому шарі – алюмогелю - сушка закінчується з вмістом водяної пари,
що відповідає температурі роси 45-500С нижче нуля. Після цього повітря
збирається в повітрозбірнику 9. Через редуктор тиску 10 осушене повітря під
тиском 0,16 МПа надходить в генератор озону 11, де під впливом тихого
електричного розряду при 1 кГц і 10 кВт здійснюється синтез озону в суміші
з повітрям.
У зв`язку з тим, що тихий електричний розряд супроводжується
тепловиділенням, передбачається водяне охолодження електродів озонатора.
Подача напруги на озонатор проводиться від підвищуючого трансформатору
(змінний струм частотою 50Гц, з напругою 380В) за допомогою
високовольтного кабелю (на схемі не показані).
Холодильна машина 12 качає холодну воду в теплообмінник 6 та
озонатор 11 для зниження температури повітря, що поступає, до 15-200С і
озонуючих елементів до 20-250С з метою оптимізації роботи озонатора,
отримання стабільних номінальних концентрацій озону в озоно-повітряній
суміші.
Заключною операцією технологічного процесу є забезпечення стикання
озону і води, тобто швидке і повне змішування великої кількості води з
озонованим повітрям в спеціальній контактній камері 14. Озоно-повітряна
суміш G=2250 м3/год з вмістом озону 20 г/м3 надходить у трьохсекційну
контактну камеру, де озон контактує з водою, взаємодія з органічними
домішками, фіто - та зоопланктоном, руйнуючи їх.
Відпрацьований повітряний потік з робочих камер надходить в блок
дегазації озону, де озоно-повітряна суміш з вмістом озону не більше 2 г/м3
розкладається до кисню і викидається в атмосферу.

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
60
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
6 ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ
В умовах нарощування антропогенних навантажень на природне
середовище, розвитку суспільного виробництва і зростання матеріальних
потреб виникає необхідність розробки і додержання особливих правил
користування водними ресурсами, раціонального їх використання та
екологічно спрямованого захисту.
При скиданні стічної води, яка не пройшла очищення та обробку на
очисних спорудах, спостерігається перевищення гранично-допустимих
концентрацій різноманітних забруднюючих речовин. Це, по-перше,
позначається на здоров'ї населення; по-друге завдає шкоду водній флорі,
фауні; і взагалі може викликати несприятливі явища у біосфері в цілому.
Великого значення набуває в цьому випадку вирішення проблеми
розробки раціонального методу знезаражування яким є процес озонування.
При цьому ефективним методом утилізації відходів стадії озонування
пропонується у даній роботі використовувати озоно-повітряну суміш, що іде
зі стадії озонуваня для інтенсифікації процесу аеробного збродження.
В магістерській атестаційній роботі розглянуто використання
інтенсифікації аеробного метода біохімічного очищення стічних вод ПрАТ
«Азот».
Існуюча проектна потужність очисних споруд ПрАТ «Азот»достатня
для очищення всіх міських стічних вод та стічних вод промислового вузлу
м.Черкаси. Міські стічні води, які подаються на очищення разом з
промисловими стоками відіграють значну роль у підтримці високої
ефективності роботи аеротенків. Очисні споруди ПрАТ «Азот» забезпечені
необхідною робочою силою. На даному виробництві працюють робітники,
що мешкають у місті Черкаси та с.м.т Червона слобода. Виробництво
забезпечено фахівцями відповідної кваліфікації. Виробництво має два види
транспорту -це автомагістраль та річковий транспорт, які з`єднують його з
містом.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
78
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
6.1 Маркетинг-план
У Законі «Про охорону навколишнього природного середовища» та
«Водному кодексі України» законодавчо забезпечено, як науково
обгрунтоване використання вод, так і їх охорону від забруднення, засмічення
та вичерпання. Нормування якості води в нашій державі здійснюється за
відповідними правилами та нормативними актами.
За рахунок збільшення потужності очисних споруд, створення
підприємств із замкненим циклом водокористування, розробкою та
впровадженням локальних очисних споруд можливе скорочення обсягів
скидів забруднень у р.Дніпро та Кременчуцьке водосховище.
Це є дуже важливим фактором, оскільки 30 млн.населення України
використовують воду р.Дніпро, як питну. Отже, від того наскільки
ефективним буде очищення стічних вод залежить і якість питної води в
Україні. Окрім того, з кожним роком ростуть вимоги і до води, що
використовується в промисловості.
Зростання водокористування призводить до збільшення кількості
стічних вод. Об`єм води, що скидається у водоймища складає приблизно 2%
від середньорічного стоку. Скидання в середньому 1м3 неочищених або
стічних вод робить непридатними до використання 10  50 м3 води
поверхневих джерел. Тому запобігання забрудненню водойм та очищення
стічних вод набуває в теперішній час важливого значення для всього
людства. Але скорочення кількості стічних вод та їх повторне використання
не дозволяє цілком вирішити проблему запобігання забруднення водойм.
При прямоточному водопостачанні і в системах зворотнього
водопостачання, важливим залишається процес очищення стічних вод, що
утворюються в процесі технологічних процесів. Забрудненні стічні води
змінюють хімічний режим водоймища і негативно впливають на механічний
склад і розподіл ґрунтів в них. Зміни, що проходять у водоймищі впливають
один на другий негативно.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
79
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Тому було поставлено завдання запропонувативати процес озонної
інтенсифікації аеробного методу очищення стічної води на очисних спорудах
ПрАТ «Азот», потужність яких складає 170000м3/добу, що забезпечує повне
очищення усіх стоків, що надходять на очищення.
6.2 Виробничий план підприємства
Промислові стічні води забруднені відходами різних промислових
виробництв м.Черкаси і тому за своїм складом і вмістом дуже відрізняються.
Але є одна риса яка їх об`єднає – вони всі містять небезпечні, шкідливі
речовини. Стічні води, що надходять на очисні споруди ПрАТ «Азот»
містять завислі речовини, неорганічні солі, азот амонійних солей, нітрити,
нітрати, хлориди, сульфати, важкі метали, нафтопродукти та інші органічні
сполуки.
На деяких підприємствах, особливо тих, які мають гальванічні
виробництва промислові стічні води частково проходять попереднє
очищення, тому що вони не можуть бути направлені на очищення на
біологічно очисні споруди без попереднього очищення тому, що вони
мають низькі значення БСК та високі значення ХСК.
Хімічні речовини, нафтопродукти, солі важких металів, дихлоретан,
капролактам, нітрати, нітрити та інші сполуки пригнічують життєдіяльності
мікроорганізмів на біологічних очисних спорудах, а це в свою чергу
погіршує якість очищення води.
Робота аеротанків у значній ступені залежить від вмісту в стічній воді
господарсько-побутових стічних вод міста Черкаси, які мають високий вміст
органічних сполук, високе значення коефіцієнту БСК по відношенню до
ХСК. Це створює умови для оптимальної роботи аеротенків, і взагалі
очисних споруд. Фекальні та господарські стічні води містять крім
мінеральних домішок, біологічні, тобто різні бактерії, в тому числі
хвороботворні, тому вони потенційно небезпечні. До них відносяться стічні
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
80
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
води від столових, лазень, туалетних кімнат, душів, а також стічної води, яка
утворились в результаті миття приміщень, обладнання, тощо.
Крім того стічні води, що утворюються в результаті насичення їх
різними газами, атмосферним пилом, а при стіканні змивають з дахів, доріг,
різних територій містять пил, сміття, бензин та інші забруднення, тобто
містять більше мінеральних домішок. Але не можна сказати, що вони менш
небезпечні, ніж промислові та господарські і фекальні стічні води.
Кількість стічних вод, що надходять на очисні споруди ПрАТ «Азот»,
практично, постійна і складає приблизно 58-60 тис. м3/добу. Додаткова
кількість побутових міських стічних вод складає від 150 до 170 тис.м3/добу
і є достатньою для оптимальної роботи аеротенків на біологічних очисних
споруд. Очисні споруди розташовані з уклоном тому, усі стічні води, що
перекачуються насосними станціями на очисні споруди проходять всі етапи
очищення самопливом. Це найбільш економічно доцільніший та вигідний
процес транспортування стічних вод по території очисних споруд.
В процесі надходження на очисні споруди вони проходять решітки,
пісковловлювачи, первинні радіальні відстійники, аеротенки, вторинні
радіальні відстійники, біологічні пруди, контактні ємності, насосні станції
біологічних ставків, хлораторні, контрольні пруди і викидаються у р.Дніпро.
Режим роботи очисних споруд безперервний.
Потужність  230000 м3/добу  є максимальною потужністю і дозволяє
переробити побутово-господарські води міста Черкаси та стічні води усіх
промислових підприємств. Вся стічна вода надходить в загальний міський
колектор. Туди також надходять стічні води ПрАТ «Азот».
6.3 Фонд часу роботи машин і обладнання
Для визначення фонду часу роботи обладнання виділяють:
календарний, Fк, дійсний Fд та ефективний фонд Fеф часу роботи.
Календарний фонд – це максимально можливий фонд часу роботи
обладнання на рік:
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
81
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Fк = 36524 = 8760 годин, (6.1)

Дійсний фонд дорівнює часу роботи обладнання в залежності від
встановленого режиму виробництва:

Fд = 365·пр = 36524 = 8760 годин, (6.2)

де пр – кількість роботи обладнання на добу, дорівнює 24 години.
Для безперервного режиму:

Fд = Fк, (6.3)

Ефективний фонд часу роботи обладнання дорівнює дійсному фонду за
винятком зупинок на ремонт, який проводиться в робочий час:

Розрахунок і побудова графіку ППР обладнання
Система ППР (планово-попереджувальний ремонт) обладнання
підприємства включає поточний, капітальний та міжремонтне
обслуговування. В загальній кількості ремонтів в міжремонтному циклі -
один з яких є капітальним:
Ак = 1, (6.4)
Кількість поточних ремонтів:
Ап =( t / tп ) - Ак = 8280/1944 - 1 = 3, (6.5)
де Ак – кількість капітальних ремонтів;
Ап – кількість поточних ремонтів у міжремонтному циклі;
t – тривалість міжремонтного циклу, год;
tп – тривалість міжремонтного періоду відповідно поточного ремонту,
год. Річний графік ППР надано в таблиці 6.1
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
82
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Таблиця 6.1 – Річний графік планово-попереджувального ремонту
обладнання цеху, в годинах
Річна
Найме- Нормативи часу Дата
трива-
нування безпер. роботи між остан-. Умовні позначення ремонту
лість
Облад- Ремонтами (чис.) нього 1кв 2кв 3кв 4кв
нання І зупинка(знам). ремонту Місяці зупинок
1,2 10,11,1
По «К» По «П» 4,5,6 7,8,9 год.
,3 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9
2000/5
Решітки 1000/100 04.02П К П П П 250
0
3000/2
Дробарки 900/50 04.02П К П П П 122
4
Гідроеле- 1944/1
8280/480 06.02.К П К П П 984
ватори 68
3000/2
Насоси 9000/200 02.02.П П П К П 272
4
Муло- 2000/3
8300/400 04.02.П П П К П 496
скреби 2
Муловідсмо 3000/3
7000/300 04.02.П П П П К 390
ктувачі 0
Повітре 1940/1
8300/450 06.02.П П П П К 960
дувки 70
4000/5
Ерліфт 15000/100 04.02.П П П П К 250
0
3000/5
Озонатор 11000/200 06.02.П П К П П 350
0
Вакуум- 2000/1
8000/480 04.01.П П К П П 990
фільтр 70
3000/2
Інжектор 10000/50 04.02.К П К П П 116
0

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
83
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Розрахунок виробничої потужності проводиться за формулою:

N = Q·n·Fеф m,, (6.6)

де Q – продуктивність насосної станції, м3/год;
n – кількість метантенків (в перерахунку на норми витрат води);
Fеф – ефективний фонд роботи метантенків;
m – кількість циклів за одиницю часу.
Ефективний фонд часу роботи визначається за формулою:

Fеф = Fд - Fрем, (6.7)

де Fд – дійсний фонд роботи обладнання, дорівнює 8760 годин;
Fрем – тривалість капітального ремонту, дорівнює 480 годин.

Визначаємо тривалість ремонтів на рік.
За системою ППР аеротенки, практично, не зупиняються на ремонтні
роботи. Метантенки, а точніше насоси метантенків, зупиняються у три роки
один раз на поточний ремонт і 11 раз по 8 годин на технічний огляд.

Таким чином, час на ремонти за рік складає:

Трем.=(60 1 +11 8)/ 3=49 годин.
За формулою (6.7) визначаємо ефективний фонд часу роботи
метантенку:
Fеф = 8760 – 480 -49 = 8210 год.

За формулою (6.6) визначаємо виробничу потужність насосу:
N = 230000  821011/ 24 = 78679166 м3/рік = 9583 м3/год.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
84
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
6.4 Розрахунок вартості основних фондів
Результати розрахунків вартості будівель, споруд наведені в
таблицях 6.2 та 6.3.

Таблиця 6.2  Розрахунки вартості будівель
Найменування Загальна ціна, % Сума амортизації,
будівель грн. амортизації грн.
Будівлі:
- основні 4050000 5 202500
- допоміжні 2125000 5 106250
Разом 6175000 -- 308750

Таблиця 6.3  Розрахунок вартості споруд
Сума
Кіль- Ціна за одиницю / %
Найменування амортизації,
кість загальна, грн. амортизації
грн.
Пісковловлювач 4 5250/21000 5 1050
Первинні
2 17000/34000 5 700
відстійники
Аеротенк 2 20750/41500 5 2075
Вторинні
4 19250/77000 5 3850
відстійники
Мулоущільнювач 1 15500 5 775
Метантенк 1 30000 5 1500
Разом - 219000 -- 10950

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
85
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Результати розрахунків вартості обладнання представлено в таблиці 6.4
Таблиця 6.4  Розрахунок вартості обладнання
Ціна за 10% вит. %
Найменування Кіль- Загальна Сума
один./заг. на мон- амор
обладнання кість вартість. амор.
Ціна, грн таж, грн .
1 2 3 4 5 6 7
Решітка 3 2000/6000 600 6600 15 900
Дробарка 2 1000/2000 200 2200 15 300
Гідроелеватор 4 700/2800 280 3080 15 420
Мулоскреб 6 1100/6600 660 7260 15 990
Муловідсмок-
1 1250 125 1375 15 187,5
тувач
Інжектор 1 1370 137 1507 15 205,5
Насос 6 1050/6300 630 6930 15 945
Вакуум-фільтр 4 2200/8800 880 9680 15 1320
Транспортер 3 1300/3900 390 4290 15 585
Загальна ціна,
 39020  42922  5853
грн.

6.5 Штати і фонд заробітної плати персоналу
Баланс робочого часу визначає кількість днів, які повинен
відпрацювати один середньосписочний робітник за рік в залежності від
прийнятого в проекті режиму роботи циклу і тривалості робочої зміни.
Для безперервних виробництв з 8-годинною робочою зміною баланс
робочого часу одного робітника в днях за рік складає:
1. Календарний фонд - 365 днів.
2. Вихідні дні - 91 день.
3. Дійсний фонд часу роботи - 274 дні.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
86
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
4. Неявка на роботу:
а) відпустка - 24 дні;
б) хвороба (сер.) - 7 днів;
в) виконання держобов’язків - 1 день.
Разом невиходів - 32 дні.
Ефективний фонд робочого часу одного робітника – 242 дні. Кожен
робітник за змінообіг (16 днів) працює 12 днів по 8 годин і має 4 вихідні дні.
Тоді загальна кількість вихідних днів: (365/16)·4 = 91 день.
6.6 Визначення кількості працюючих
Для визначення чисельності робітників використовують норми
виробітку або норми обслуговування обладнання та апаратури [40]. При
безперервній роботі цеху кількість днів роботи цеху за рік становить 365
днів, баланс часу роботи одного робітника  242 дні. Тоді коефіцієнт
переходу від явочної до облікової кількості робітників становить:
365 / 242 = 1,55.
Різниця між обліковою та явочною кількістю робітників становить
додаткову кількість для підміни в графіку змінності роботи та зміни при
неявці в зв’язку з хворобою, відпусткою, тощо Графік змінності роботи
бригад наведено в таблиці 6.5.
Таблиця 6.5 – Графік змінності роботи бригад
Дні місяця
Години 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
I 0-8 А А А А Б Б Б Б В В В В Г Г Г Г
II 8-16 В Г Г Г Г А А А А Б Б Б Б В В В
III 16-24 Б Б В В В В Г Г Г Г А А А А Б Б
Відпочинок Г В Б Б А Г В В Б А Г Г В Б А А

А, Б, В, Г - бригади.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
87
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
За таблицею визначаємо число робочих днів Кроб = 12, вихідних Квих = 4.
Розрахунок фонду зарплати робітників
Розрахунок фонду заробітної плати робітників проводять на основі
діючих тарифних умов, та фонду робочого часу.
Чисельність працюючих за зміну:

Рзм =Т / С = 9 / 3 = 3 люд., (6.8)

де Т – число працюючих на місяць, чол;
С – кількість змін на добу, дорівнює 3.
Робітник - апаратник 4 розряду.

Тарифний фонд заробітної плати – це добуток денної тарифної ставки
на явочну кількість робітників, кількість днів роботи виробництва за рік:

Зт = Тдн·Рзм·Тв = 20,43242 = 15028,2 (6.9)

де Тдн – денна тарифна ставка за 4 розряд, дорівнює 6,9 грн;
Тв – кількість днів роботи одного робітника за рік.

Доплата за роботу в нічний час (з 2200 до 6 годин) становить 4,7% від
тарифного фонду заробітної плати:

Дн = Зт·0,047 = 5009,40,047 = 706,3 грн. (6.10)

Доплата за роботу в святкові дні:

Дсв = Рзм·Тдн·Всв.д = 320,46 = 367,2 грн (6.11)

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
88
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
де Всв.д – кількість святкових днів.

Сума премій:

Зпр = Зт·(Ппр/100) = 15028,220/100 = 3005,6 грн., (6.12)

де Ппр – процент премій, дорівнює 20%.

Основний фонд заробітної плати:

Зосн=Зт+ Дсв+ Дн+Зпр=15028,2+706+367,2+3005,6 =19107 грн. (6.13)

Додаткова оплата включає оплату відпустки:

Двід = Зосн (Вдн.від / Тв) = 19107 (24 /242 ) = 1895 грн., (6.14)

де Вдн.від - відпустка, дорівнює 24 дні.

Річний фонд заробітної плати робітників:

Зр = Зосн + Двід.= 19107 + 1895 = 21001 грн., (6.15)

Розрахунок чисельності робітників та фонду їх заробітної плати
наведений в таблиці 6.6.

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
89
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Таблиця 6.6 – Розрахунок чисельності робітників та фонду їх
заробітної лати, в гривнях

Тари Кі Кіл. Чис. Тари Допла- Опла-
Тариф Основ
Перелік фний л. робіт Прац ф та до та
фонд фонд
професій роз- Зм . у . На став основ. відпу-
з/п з/п
ряд ін зміні добу ка з/п сток
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Машиніс
4 3 4 12 7,0 20328 6029,0 26357 2613,8
т
Оператор 4 3 4 12 6,9 20037,6 5942,5 25980 2576,5
Апаратни
4 3 4 9 6,9 15028,2 4456,8 19485 1932,4
к
Слюсар-
ремонтни 5 3 3 9 7,2 15681,6 4650,6 20332 2016
к
Слюсар
4 3 2 6 6,9 10018,2 2970,6 12989 1288
аварійн.
Лаборант 4 3 3 9 6,9 15028,2 4456,8 19485 1932,4
14947 14822,
Разом    25   
3 9

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
90
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
6.7 Штати і фонд заробітної плати керівників та службовців

В склад персоналу керівників та службовців цеху очисних споруд
входять 6 робітників ІТП. Заробітна плата їм нараховується згідно з норм
посадових окладів. Розрахунок надано в таблиці 6.7.

Таблиця 6.7 – Розрахунок штату і фонду зарплати в гривнах
Кіль- Посадови Річний фонд Додаткова
Посади кість й оклад зарплати зарплата Разом
1 2 3 4 5 6
Начальник
1 600 8760 868 9628
очисної станції
Заступник
1 420 6216 616 6832,5
начальника цеху
Механік 1 360 5256 521 5777
Енергетик 1 320 4668 462,9 5130,9
Економіст 1 300 4380 434,4 4814
Бухгалтер 1 210 3066 304 3370
Разом 6 32346 3206,4 35552,4

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
91
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
6.8 Розрахунок собівартості продукції

Розрахунки виконуються відповідно до встановлених норм витрат
сировини, матеріалів, енергії та обсягу виробництва і наведені в таблиці 6.8.

Таблиця 6.8 – Розрахунок потреби в сировині, паливі та енергії
Перелік Оди Стандарт на Норми Обсяг Витрат
сировини, ни- сировину витрат на очистки и за рік
палива та ця 1 тис. м3 стічних
енергії вимі очищеної вод,
ру води тис. м3/рік
1 2 3 4 5 6
Озон М3 0,003 78680 236,04
Сірнокисле Т ГОСТ 4148-78 0,0185 78680 1455,58
залізо
Кислота соляна Т ГОСТ 1382-69 0,00144 78680 113,30
Вапно Т ГОСТ 9179-77 0,042 78680 3304,56
Натрій сірко- Кг ГОСТ 244-76 0,02 78680 1573,6
ватисто кислий
Сіль кухонна Т ГОСТ13830-84 0,0015 78680 118,02
Натр їдкий Кг ГОСТ 2263-70 0,04 78680 3147,2
Катіоніт Кг ГОСТ20298-74 0,008 78680 629,44
КУ-2-8
Природний газ Тм3  0,035 78680 2753,8
Електроенерг. т  0,84 78680 66091,2
кВт
год

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
92
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Розрахунок вартості сировини надано в таблиці 6.9

Таблиця 6.9  Розрахунок вартості сировини
Перелік Одиниця Витрата Ціна за Сума,
сировини виміру сировини за рік одиницю, грн. грн
1 2 3 4 5
Озон м3 236,04 590 139263,6
Сірнокисле залізо т 1455,58 104 151380,32
Кислота соляна т 113,30 125 14162,5
Вапно т 3304,56 240 793094,4
Натр
сірковатисто кг 1573,60 1,33 2092,89
кислий
Сіль кухонна т 118,02 44 5792,88
Натр їдкий кг 3147,2 0,73 2297,46
Катіоніт КУ-2-8 кг 629,44 7,94 4997,75
Природний газ тм3 2753,8 274,16 754981,8
Разом -- 1867463,3

Потреба в електроенергії для освітлення:
Еосв = Т·S·а·К·1,02·1,05/1000, (6.16)
де Т – період штучного освітлення в год.;
S – площа, освітлення, м2;
а – потужність світильників на 1 м2 поверхні, кВт;
К – коефіцієнт горіння світильників (0,8);
1,02 – коефіцієнт, який враховує втрати в мережах;
1,05 – коефіцієнт чергового освітлення.
Еосв. = 3000100000100,81,021,05/1000 == 3213000 кВт год
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
93
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Розрахунок вартості електроенергії надано в таблиці 6.10.

Таблиця 6.10  Розрахунок вартості електроенергії
Електроенергія силова Електроенергія для освітлення
Вироб- Потреба Ціна Сума, Потреба Ціна Сума,
ництво кВт год 1кВтгод грн. кВт год 1кВтгод грн.
на 1 тис. ,
грн
1 2 3 4 5 6 7
Основні 66091200 0,198 1308605,7 3213000 0,198 636174

6.9 Розрахунки вартості обладнання та амортизаційних відрахувань

Розрахунки амортизації виконуються лише від вартості будівель,
споруд та обладнання, які відносяться до основного виробництва. Розрахунок
надано в таблиці 6.11.

Таблиця 6.11 – Вартість будівель, споруд, обладнання
Найменуванн Вартість, % Сума
Кількість
я грн. амортизації амортизації, грн
1 2 3 4 5
Будівлі
Основні 7 4050000 5 202500
Допоміжні 10 2125000 5 106250
Споруди 15 219000 5 10950
Обладнання 30 39020 15 5853
РАЗОМ  6433020  325553

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
94
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Витрати очисної станції надано в таблиці 6.12

Таблиця 6.12 – Витрати очисної станції
№ Статті витрат Сума, грн. Примітка
1 2 3 4
1 Зарплата робітників по 164296 з таблиці 8.6
обслуговуванню технологічного
процесу
2 Зарплата керівництва та службовців 35552 з таблиці 8.7
3 Утримання виробничих будівель та 319700 5-7% від їх
споруд вартості
4 Відрахування на соціальне 7993,9 4% від фонду
страхування зарплати
5. Витрати на охорону праці (шкідливі 19984,8 10% від зарплати
умови) усіх робітників
6. Поточний ремонт виробничих 123500 2-3% від їх
будівель вартості
7. Амортизація виробничих будівель 308750 з таблиці 8.11
8. Зношування малоцінного 97978 10-15% від суми
швидкозношуваного інвентарю, витрат по статтям
витрати на досліди 1-7
Разом 1077754,7

Загальні витрати на утримання та експлуатацію обладнання надано в
таблиці 6.13.

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
95
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Таблиця 6.13 – Витрати на утримання та експлуатацію обладнання
№ Статті витрати Сума, грн Примітки
1 2 3 4
1. Утримання і витрати по експлуатації
виробничого обладнання, апаратури і
транспорту.
а)зарплата робітників по нагляду і 100536,2 згідно з табл. 8.6
обслуговуванню обладнання
б) нарахування на соціальне 4021,45 4% від фонду
страхування та інші нарахування на зарплати
зарплату
Разом по статті 1 104557,65 --
2. Поточний ремонт обладнання і
транспортних засобів.
а)зарплата робітників по ремонту 36625,4 згідно з табл. 8.6
обладнання
б) нарахування на зарплату 1465 4% від зарплати
в) послуги (РМУ), зап. деталі, 1170,6 3% від вартості
допоміжні матеріали обладнання
Разом по статті 2 39261 --
3. Амортизація виробничого обладнання 5853 15% від вартості
обладнання
Разом по статті 1 -3 149671,65 --
4. Відшкодування зношування 2993,43 2-5% від
інструментів, інвентарю статті 1-3
Разом за кошторисом 152665

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
96
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
6.10 Калькуляція собівартості продукції

Розрахунки витрат на очищення стічної води виконують на увесь обсяг
очищеної води по статтям калькуляції, наведеним в таблиці 6.14.

Таблиця 6.14 - Собівартість очищення стічної води
Статті калькуляції Одиниці Витрати на рік
виміру Кількість Сума, грн.
1 2 3 4
1. Напівфабрикати і сировина т 1112481,5
2. Природний газ м3 2753800 754981,1
3.Електроенергія силова кВт год 66091200 1308605,7
4. Електроенергія для освітлення КВт год 3213000 636174
5. Основна заробітна плата грн. 181819,3
6. Додаткова зарплата грн. -- 18029,3
7. Витрати на охорону праці грн -- 19984,8
8.Відрахування на соціальне страхування грн -- 7993,9
9. Вартість будівель та споруд грн. -- 6394000
10. Вартість обладнання грн -- 39020
11. Амортизація будівель та споруд грн -- 319700
12. Амортизація обладнання грн. -- 5853
13. Поточний ремонт обладнання та грн -- 39261
транспортних засобів
14. Послуги транспортування грн. -- 19800
15. Позавиробничі витрати (спец. одяг та грн. -- 3104,8
харчування)
16. Відшкодування зношування інструментів, грн. -- 100972
інвентарю, досліди
Повна собівартість грн. -- 10961781

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
97
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
До основних показників ефективності діяльності підприємства
відносять:
Показники ефективного використання основних засобів:
Фондовіддача:

Фв = В/Фср, (6.17)
де В - обсяг очищеної води, м3/рік,
Фср - середньорічна вартість основних фондів, грн.
Фв = 78679166/25743927 = 3,06.

Фондоємність:
Фє = Фср/В. (6.18)

Фє = 257443927/78679166 = 0,327.
Собівартість очищення 1м3 води складає:
10961781/78679166=0,14 грн.
Економічна шкода від забруднення водоймищ розраховується на основі
«Методики визначення тимчасового нормативу плати і стягнення платежів за
забруднення навколишнього середовища». Величина плати складає:
П = (Нл · Мл +(Кп · Нл · Мп) ·Кт, (6.19)
де Нл – норматив плати за викид в водойми однієї тони забруднюючої
речовини в границях ліміту;
Мл – маса річного викиду забруднюючої речовини у водойми, т;
Кп – коефіцієнт кратності плати за понадлімітний викид, 5;
Мп – маса понадлімітного викиду забруднюючої речовини у
водойми, т/рік;
Кт – коефіцієнт, який враховує територіальні особливості, для нашої
місцевості 1,69.
Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
98
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
Річний збір за забруднення навколишнього середовища за рік за
неочищеними стічними водами складав би 1803254,3 грн.
Після очищення стічних вод збір за забруднення навколишнього
природного середовища, а саме води р.Дніпро складає 316640,2 грн.
Таким чином:
П = П2 – П1 = 1486614,1грн.
Техніко-економічні показники очистки стічної води викладено в
таблиці 6.15.
Таблиця 6.15 - Техніко-економічні показники очищення стічної води
№ Показники Сума, грн.
1 2 3
1. Вартість будівель і споруд 6394000
2. Вартість обладнання 39020
3. Заробітна плата робітників 181819,3
4. Нарахування на зарплату 18029,3
5. Амортизація будівель і споруд 319700
6. Амортизація обладнання 5853
7. Електроенергія 1944779,7
8. Відрахування на соціальне страхування 7993,9
9. Витрати на охорону праці 19984,8
10. Поточний ремонт обладнання 39261
11. Річна собівартість очищеної води 10961781
12. Собівартість 1м3 води 0,14
13. Фондовіддача 3,06
14. Фондоємність 0,327
15. Еколого-економічний ефект 1486614,1грн

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ
99
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4
ВИСНОВКИ
1. Проведений огляд літератури по методам очистки стічної води
підтверджує доцільність використання біологічного очищення стічних вод
методом аеробного збродження з використанням озону на кінцевій стадії
процесу як продукту для знезаражування води перед її скиданням у
водоймище.
2. Встановлено, що при оптимальній дозі озону – 2,25 мг/дм3 O3 на 1
дм3 протікають процеси окислення полютантів, в тому числі органічних
сполук.
3. Біопоглинання шляхом мікрофільтрації знижує вихідну кількість
токсичних з'єднань і гідробіонтів, пропорційно знижує дозу озону на 10-12%.
4. Зміна tº води від 24ºC до 16ºC призводить до підвищення
оптимальної дози озону на 10-15%, а також збільшення часу контакту
озоново-повітряної суміші зі стічною водою від 11-12 хвилин до 15-16
хвилин. Оптимізація процесу обробки води досягається з використанням
підвищення тиску озоново-повітряної суміші від 1⸱105 Па до 1,15⸱105 Па.
Доза озону при цьому знижується з 2,82 мг/дм3 до 2,25 мг/дм3. На основі
експериментальних даних проведено розрахунок основних параметрів
гетерофазного реактору по зниженню концентрації токсичних органічних
сполук з ціллю досягнення необхідних нормативів перед подачею стічної
води в поверхневу водойму.
5. На основі експериментальних даних проведений вибір оптимального
типа реактора - змішувача озоно-повітряної суміші з водою.
6. Розроблено і представлено технологічну схему процесу очистки
стоків із використанням найбільш ефективного методу очищення.

Арк.
КРМ22.МГХТ213.02.00.000 ПЗ Арк.
100
Змн. Арк.А № докум.№ ПідписПі Дата
Змн. рк. докум. дпис Дата
44

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets