ChSTU repository

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
КАФЕДРА ХІМІЧНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ВОДООЧИЩЕННЯ 
 
Реєстраційний №________  
          «Допущено до захисту» 
     Завідувач кафедри  д.т.н., 
професор 
 _________Геннадій СТОЛЯРЕНКО 
                                                                       «____»  _________________2022р. 
 
 
 
КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА МАГІСТРА 
на тему 
РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД 
МЕТОДОМ ГЕТЕРОГЕННОГО ФОТОКАТАЛІЗУ. 
за спеціальністю 161 «Хімічні технології та інженерія» 
 
 
Науковий керівник Виконавець роботи 
д.т.н., професор магістрант 
  
___________Геннадій СТОЛЯРЕНКО __________ Леонід РУДЕНКО 
 
  
  
  
  
      Нормоконтроль                         Наталія ФОМІНА 
  
 
Черкаси 2022 
ВСТУП 
 
Актуальність теми. Вода є одним з основних продуктів, що 
використовуються фармацевтичною промисловістю. Вона може бути 
присутньою як допоміжна речовина, або використовуватися для підготовки 
препаратів до застосування, в процесі синтезу, у ході виробництва готової 
продукції або як очищувальний засіб для промивання ємностей (резервуарів), 
обладнання, первинних пакувальних матеріалів тощо.  
Залежно від цілей використання у фармації потрібна вода різних рівнів 
якості. Контроль якості води, зокрема її мікробіологічної чистоти, є 
важливим аспектом, і фармацевтична промисловість виділяє значні ресурси 
для розробки та технічного обслуговування систем очистки води. 
Вода очищена – це вода для виготовлення лікарських препаратів, при 
виробництві яких до води не висувають вимоги щодо стерильності та/або 
апірогенності. 
Вода для ін’єкцій – це вода, яка використовується як розчинник при 
приготуванні лікарських засобів для парентерального застосування (вода для 
ін'єкцій «in bulk») або для розчинення, або для розведення субстанцій або 
лікарських засобів для парентерального застосування перед використанням 
(вода для ін'єкцій стерильна). 
Дільниця приготування води, зберігання та розподілення – це саме та 
частина фармацевтичного виробництва, з якого починається життя. 
Фармацевтичне підприємство, що спеціалізується на виготовленні лікарських 
засобів в виді інфузійних та ін’єкційних засобів, потребують значної 
кількості води. Вода для ін’єкцій входить до складу інфузійних лікарських 
засобів в кількості від 70% до 99%. 
Вихідною водою для виробництва води очищеної є вода з міського 
каналу водопостачання, яка відповідає вимогам, щодо якості, затвердженим 
уповноваженим компетентним органом. Сировиною для отримання води для 
ін’єкцій є вода очищена.  
В даний час промисловими методами, які були випробувані на великих 
існуючих очисних спорудах, є хлорування, озонування і ультрафіолетове 
(УФ) опромінення. 
Значна частина виготовленої води очищеної та води для ін’єкцій окрім 
безпосереднього виготовлення лікарських засобів використовуються для 
очищення виробничого обладнання, що застосовується в процесі 
виробництва, очищення чистих приміщень, очищення фільтраційних 
установок, охолодження реакторного та стерилізаційного обладнання, 
рекуперації тепла. 
Одним з основних завдань перед проектуванням системи приготування, 
зберігання та розподілу води на фармацевтичному виробництві є 
забезпечення отримання води, що буде відповідати вимогам до 
мікробіологічного навантаження. 
Існує ряд новітніх технологічних рішень вирішення питання 
знезаражування води та підтримання мікробіологічного навантаження нижче 
встановленого рівня. 
Для підтримання мікробіологічних показників якості води для ін’єкцій 
запропоновано використовувати озонування, як метод знезараження. 
Озонування води має ряд переваг перед іншими реагентними методами 
знезараження. Знезараження води з допомогою озонування проходить 
швидко (за декілька хвилин). Озон не надає воді ні запаху, ні присмаку, на 
нього не впливає температура, рН, каламутність та інші властивості води. 
На фармацевтичному виробництві необхідно проводити періодичний 
моніторинг якості води для ін’єкцій за мікробіологічним показником. 
Оскільки інфузійна та ін’єкційна продукція одразу потрапляє в кров, і часто 
використовується в невідкладних випадках, фармацевтичне підприємство має 
гарантувати дотримання умов, належного виробництва води. 
В системах розподілу води для ін’єкцій необхідно проводити рутинний 
постійний моніторинг якості води за показниками: електропровідність та 
загальний органічний вуглець. Нормування якості води для ін’єкцій 
здійснюється на державному рівні.  
Мета та завдання досліджень. Перед даною роботою було поставлене 
завдання: розробити технологію водопідготовки фармацевтичного 
виробництва з застосуванням стадії озонування. 
Для досягнення заданої мети, необхідно вирішити наступні 
завдання: 
1. Провести аналіз вимог, щодо виробництва води, для 
фармацевтичного використання. 
2. Вивчити методи виробництва води очищеної та води для ін’єкцій. 
3. Розробити технологічну схему водопідготовки фармацевтичного 
виробництва. 
4. Провести дослідження з озонування та уф опромінення води 
очищеної. 
5. Провести розрахунок обладнання основних стадій водопідготовки. 
6. Запропонувати технологію водопідготовки води з застосуванням 
стадії озонування та уф опромінення. 
7. Визначення оптимальної, ефективної концентрації озону, об’ємних 
витрат озону на одиницю об’єму води та часу обробки води та 
інтенсивність уф опромінення. 
Об'єктом дослідження в роботі є технологія водопідготовки 
фармацевтичного виробництва. 
Предметом дослідження в роботі є інтенсифікація очищення води 
очищеної озонним методом з наступним уф опроміненням. 
Методи дослідження. Лабораторні дослідження озонування уф 
опромінення води очищеної. Визначення ефективності озонування та уф 
опромінення за мікробіологічним показником води очищеної. 
Наукова новизна полягає в тому, що запропоноване застосування 
стадії озонування та уф опромінення, в виробництві води очищеної, дозволяє 
гарантовано підтримувати мікробіологічний показник якості води на 
необхідному рівні. 
Практичне значення отриманих результатів. Запропонована 
технологія водопідготовки фармацевтичного виробництва дозволяє 
отримувати воду необхідної якості, що відповідає ряду вимог нормативної 
документації, а процес виробництва води очищеної та води для ін’єкцій може 
бути валідований, відповідно до вимог СТ-Н МОЗУ 42-4.0:2013 
Особистий внесок магістра. Було проведено ряд досліджень по 
знезаражуванню води обробкою озоном та уф. Роботи проводились на 
пілотній установці, сировиною для отримання озону в даному випадку був 
кисень. Обробка досліджуваної води здійснювалась шляхом барботування 
озону через шар води для ін’єкцій. 
Після проведення процесу озонування, здійснювалось опромінення уф 
та  відбір проб досліджуваної води, та проводився посів проб на живильне 
середовище. Посів проб на живильне середовище проводили в ламінарних 
шафах, другого класу захисту. 
Структура та об’єм роботи. Дипломна робота складається з 
1 АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ 
 
Воду для фармацевтичного застосування отримують із води питної, 
джерелом котрої слугує природна вода, важливим моментом є очищення 
останньої від присутніх у ній домішок. У природній воді можуть міститись 
розчинні речовини, іони різних солей, суспензії гідроксидів металів, 
органічні кислоти, органічні сполуки хлору, інертні газоподібні органічні 
сполуки, мікроорганізми, водорості тощо. Значна частина цих речовин 
видаляється на стадії отримання води питної. Проте вода для 
фармацевтичного застосування має відповідати особливим вимогам. 
Особливі вимоги до неї на сучасному фармацевтичному підприємстві 
обумовлені тим, що вода використовується на всіх стадіях виробництва. Це 
мийка приміщень та устаткування, санітарно-гігієнічні заходи, приготування 
аналітичних розчинів, використання як теплоносія і холодоагенту, 
приготування компонентів і готового продукту. 
Розмаїття сфер використання води визначає існування різних критеріїв 
якості, та застосування різних методів очищення. 
 
1.1 Методи отримання води очищеної та води для ін’єкцій 
 
Воду для фармацевтичного виробництва одержують із води питної 
дистиляцією, іонним обміном або будь-яким іншим підходящим способом. 
Під час виробництва і подальшого зберігання води для ін’єкцій 
належним чином контролюють і відстежують загальне число життєздатних 
аеробних мікроорганізмів. Для простежування несприятливих тенденцій 
установлюють попереджувальну межу і межу, що вимагає вживання заходів. 
У нормальних умовах необхідною межею, що вимагає вживання заходів, є 
вміст 100 життєздатних аеробних мікроорганізмів в 1 мл. 
Як розчинники лікарських речовин при одержанні рідких лікарських 
форм застосовують воду для ін’єкцій, ізотонічні розчини деяких лікарських 
речовин і неводні розчинники природного, синтетичного і напівсинтетичного 
походження, що відповідають вимогам нормативно-технічної документації. 
До розчинників висуваються такі вимоги: висока розчинювальна 
здатність, необхідна хімічна чистота, фармакологічна індиферентність, 
хімічна сумісність із лікарськими речовинами, тобто відсутність хімічної 
взаємодії, стійкість при зберіганні, доступність і дешевизна. 
У промислових умовах одержання води для фармацевтичного 
виробництва здійснюють за допомогою високопродуктивних корпусних 
апаратів, термокомпресійних дистиляторів різних конструкцій і установок 
зворотного осмосу [1, 2]. 
Одним із представників колонних багатокамерних апаратів є 
багатоступінчасті апарати. Установки подібного типу для очищення води 
бувають різної конструкції. Продуктивність великих моделей 
досягає 10 м3/год. 
Найчастіше застосовуються триступінчасті колонні апарати з трьома 
корпусами (випарниками), розташованими вертикально або горизонтально. 
Особливістю колонних апаратів є те, що тільки перший випарник 
нагрівається парою, вторинна пара з першого корпусу надходить у другий як 
нагрівник, де конденсується. З другого корпусу вторинна пара надходить у 
третій як нагрівник, де також конденсується. Таким чином, очищення води 
здійснюється в другому та третьому корпусах. Продуктивність такої 
установки до 10 м3/год дистиляту. Якість одержаного дистиляту задовільна, 
тому що в корпусах достатня висота парового простору і передбачене 
видалення краплинної фази з пари за допомогою сепараторів. 
Для забезпечення апірогенності отримуваної води необхідно створити 
умови, які запобігають потраплянню пірогенних речовин у дистилят.  
Найбільш досконалими нині є термокомпресійні дистилятори, 
конструкція яких розроблена італійською фірмою «Вопарасе», їx перевага 
перед дистиляторами інших типів полягає в тому, що для одержання 1 л води 
для ін'єкцій необхідно витратити 1,1 л холодної водопровідної води. В інших 
апаратах це співвідношення складає 1:9 - 1:15. Принцип роботи апарата 
полягає в тому, що пара, яка утворюється в ньому, перед тим як надійти в 
конденсатор, проходить через компресор і стискується. При охолодженні і 
конденсації вона виділяє тепло, за величиною відповідне прихованій теплоті 
пароутворення, що витрачається на нагрівання охолоджувальної води у 
верхній частині трубчастого конденсатора. Живлення апарата водою 
здійснюється в напрямку знизу нагору, вихід дистиляту - зверху вниз. 
Продуктивність дистилятора до 2,5 м3/год. Якість одержаної апірогенної 
води висока, тому що краплинна фаза випаровується на стінках трубок 
випарника [4]. 
Нагрівання і кипіння в трубках відбувається рівномірно, без перекидів, 
у тонкому шарі. Затримуванню крапель із пари сприяє також висота парового 
простору. Вадами є складність конструкції та експлуатації. 
Найбільш поширеним до останніх років методом очищення води була 
дистиляція. Такий метод вимагає витрат значної кількості енергії. Серед 
інших вад слід зазначити громіздкість устаткування і велику площу, що 
займається ним; можлива наявність у воді пірогенних речовин; складність 
обслуговування. 
На деяких хіміко-фармацевтичних підприємствах воду для ін'єкцій 
одержують за допомогою дистилятора «Mascarini», продуктивність цього 
апарата 1500 л/год. Він оснащений приладом контролю чистоти води, 
бактерицидними лампами, повітряними фільтрами, пристроєм для видалення 
пірогенних речовин, а також установкою подвійної дистиляції води 
продуктивністю 3000 л/год. 
Цих вад позбавлені методи мембранного розділення, які все більше 
впроваджуються у виробництво. Вони здійснюються без фазових 
перетворень і потребують для своєї реалізації значно менших витрат енергії, 
рівнозначних з мінімальною теоретично обумовленою енергією розділення. 
Мембранні методи очищення ґрунтуються на властивостях 
перегородки (мембрани), що має селективну проникність, за рахунок чого 
можливе розділення без хімічних і фазових перетворень. Завдяки розвитку 
мембранної технології з'явилася можливість одержати стерильну, апірогенну 
воду за допомогою ультрафільтраційних установок. Такі системи очищення 
мають стерилізаційну установку, ультрафільтраційні мембрани та установку 
для озонування води, також можуть бути використані УФ - випромінювачі. 
 
 
1– конденсатор - холодильник; 2 – паровий простір; 3 – компресор; 4 – 
регулятор тиску; 5 – камера попереднього нагріву; 6 – трубки випаровування. 
 
Рисунок 1.1 - Принцип роботи термокомпресійного дистилятора 
Ультрафільтраційні модулі випускають багато закордонних фірм, такі 
як «Asahi Chemical» (Японія), «Christ» (Німеччина), «Hoffmann La Roche» 
(Швейцарія), «Elga» (Великобританія) та ін. 
Для одержання води для ін'єкцій у практичному відношенні цікаві такі 
зворотноосмотичні апарати, як «Джерело-600», «СуперК'ю», «Шар'я-500М», 
«Osmocarb» (Великобританія) та ін. 
В установці «СуперК'ю» (продуктивністю 720 л/год) вода 
пропускається через вугільний фільтр, де відбувається очищення від 
органічних речовин; потім - через змішаний шар іонітів; після чого 
надходить на патронний бактеріальний фільтр із розміром пор 0,22 нм (0,22 * 
109 м). Далі вода надходить на зворотноосмотичний модуль, де відбувається 
видалення пірогенних речовин. Отриману воду використовують для 
приготування ін'єкційних лікарських форм, а концентрат використовують як 
технічну воду або повторно відправляють на очищення. 
Із застосуванням принципу мембранного очищення працює установка 
високоочищеної води «Шар'я-500М». Продуктивність цього апарата за 
живильною його водою 500 л/год; одержана на ньому вода - високоочищена, 
вільна від механічних домішок, органічних і неорганічних речовин. Вона 
застосовується у виробництві імунобіологічних бактерійних препаратів і для 
приготування ін'єкційних розчинів. 
Установка включає блоки передфільтрації, зворотного осмосу і 
фінішного очищення. 
Блок фільтрації призначений для очищення питної водопровідної води 
від механічних домішок розміром 5 мкм і включає один фільтр катіонітний і 
два фільтри вугільних, що працюють паралельно або взаємозамінно. 
Блок зворотного осмосу працює при тискові не нижче 1,5 МПа (15 
атм). Вода, що надходить на блок, розділяється після фільтрування на два 
потоки: один із яких проходить через зворотноосмотичні мембрани, а другий 
потік, що проходить уздовж поверхні мембрани і містить підвищену 
кількість солей (концентрат), відводиться з установки. Для нормальної 
роботи цього блока необхідно, щоб співвідношення об'ємів води на подачі, 
зливі і тієї, що проходить через мембрану, становило 3 : 2 : 1 відповідно. 
Таким чином, для одержання 1 л води високоочищеної необхідно витратити 
приблизно 3 л води водопровідної. При цьому швидкість зливання досить 
висока, що запобігає шкідливому впливові концентрованої поляризації на 
роботу установки. 
У зворотноосмотичному блоці здійснюється очищення води від 
розчинних солей, органічних домішок, твердих суспензій і бактерій. Якість 
води контролюється за допомогою кондуктометра. 
Після блока зворотного осмосу вода надходить в блок фінішного 
очищення, який включає іонообмін і ультрафільтрацію. Іонообмінне 
очищення води здійснюється за допомогою послідовно з'єднаних фільтрів - 
катіонного й аніонного, за якими встановлений змішаний катіонно-аніонний 
фільтр, де відбувається очищення від катіонів і аніонів, що залишилися. 
Остаточна доочистка води проводиться в двох ультрафільтраційних 
апаратах із порожнистими волокнами AP-2,0, призначених для відділення 
органічних мікродомішок (колоїдних частинок і мікромолекул). 
Широкого розповсюдження набули системи зворотного осмосу Ecosoft 
MO-12 MAXI. 
Система являє собою компактний функціонально завершений модуль. 
Устаткування системи, прилади КВП, трубна обв'язка,  регулююча та запірна 
арматура змонтовані на металевій рамі. 
Процес демінералізації здійснюється на зворотноосмотичних 
мембранних елементах Filmtec виробництва компанії DOW Chemical (США). 
У робочому режимі в мембранному модулі системи відбувається 
розділення води на два потоки : демінералізовану воду - пермеат і воду з 
підвищеним солевмістом - концентрат. Частина концентрату під час роботи 
модуля скидається в каналізацію, а частина направляється на вхід насоса 
високого тиску , так званий рецикл концентрату. Система має регульовану 
лінію рециклу, що дозволяє контролювати і регулювати об’єм скидання 
концентрату. Демінералізована вода ( пермеат ) надходить до збірника, в 
якому монтується поплавковий вимикач, що відключає систему при 
досягненні максимального значення рівня. 
Автоматика системи забезпечує електричні захист насоса від сухого 
ходу, захист мембран від високого тиску, забезпечує включення і 
відключення системи за рівнем в збірнику пермеата, виконує автоматично 
гідравлічну промивку мембран. 
Періодично мембрана зворотноосмотичного модуля потребує хімічної 
промивання[3, 4, 5, 6]. 
 
1.2 Особливості виробництва води для ін’єкцій 
 
1.2.1 Виробництво води очищеної 
 
Використовуючи багаторічний досвід світових лідерів розробки систем 
водопідготовки, виробників рідких лікарських форм, сировиною для 
виробництва води для ін’єкцій є вода очищена. 
Вода очищена повинна відповідати вимогам СТ-Н МОЗУ 42-3.7:2013 
Якість води для застосування у фармації. Воду очищену одержують із води 
питної дистиляцією, іонним обміном, зворотним осмосом або будь-яким 
іншим підхожим способом. 
Для води очищеної при зберіганні та розподіленні мають бути створені 
умови, що запобігають росту мікроорганізмів і дозволяють уникнути будь-
якого іншого забруднення. 
Установки роздільного іонного обміну втрачають свою популярність 
через складність і небезпечність їх регенерації. Змішані іонообмінники, що 
не потребують регенерації, істотно збільшують експлуатаційні витрати.  
Останнім час великий розвиток одержали системи зворотного осмосу, 
як енергетично вигідний і відносно безпечний метод. Конструкція установок 
зворотного осмосу повинна забезпечувати мінімізацію застійних зон і 
запобігати можливість адсорбції біоплівки на мембранах.  
Для гарантованої якості води очищеної застосовуються двоступінчасті 
системи зворотного осмосу. Однак з кожним роком на світовому ринку 
зростають вимоги до технологічного устаткування в плані безпеки, 
автоматизації, забезпеченню гарантії якості.  
У Європі останнім часом набувають поширення мембрани, що 
витримують теплову обробку. Часто після двох ступенів зворотного осмосу 
встановлюють електродеіонізатор для зниження електропровідності води.  
Конструктивно установка зворотного осмосу складається з мембран, 
встановлених в корпусах, і насоса високого тиску, що забезпечує умови для 
поділу води очищеної та концентрату в мембранному блоці. Для забезпечення 
оптимального режиму експлуатації та автоматизації процесів установки 
зворотного осмосу повинні бути укомплектовані контролером, комплектом 
автоматичних клапанів і контрольно-вимірювальних приладів. [1, 2] 
1.2.2 Виробництво води для ін’єкцій 
 
Вода для ін'єкцій – вода, яка використовується як розчинник при 
приготуванні лікарських засобів для парентерального застосування (вода для 
ін'єкцій або для розчинення, або для розведення субстанцій або лікарських 
засобів для парентерального застосування перед використанням. 
Воду для ін'єкцій одержують із води питної або із води очищеної 
шляхом дистиляції на обладнанні, частини якого, що контактують із водою, 
виготовлені з нейтрального скла, кварцу або підхожого металу. Обладнання 
має бути забезпечене ефективним пристроєм для запобігання захоплення 
крапель. Необхідне належне утримування і технічне обслуговування 
обладнання. Першу порцію води, одержану на початку роботи, відкидають, 
потім дистилят збирають.  
Для того, щоб гарантувати належну якість води, застосовують 
валідовані процедури та моніторинг у процесі виробництва питомої 
електропровідності та регулярний мікробний контроль.  
Для води для ін’єкцій при зберіганні та розподіленні мають бути 
створені умови, що запобігають росту мікроорганізмів і дозволяють 
уникнути будь-якого іншого забруднення.  
Широкого застосування отримали багатоступінчаті дистилятори STERIS 
FINN AQUA для виробництва води для ін’єкцій. [1, 2, 3, 4] 
 
 
1 – регулятор тиску; 2 – конденсатор-холодильник; 3 – теплообмінник 
камер попереднього підігріву; 4 – запірне обладнання для пару; 5 – зона 
випарювання; 6, 7, 8 – труби, 9 – теплообмінник. 
Рисунок 1.2 – Трьохкорпусний аквадистилятор FINN AQUA 
 
Вода надходить через регулятор тиску в конденсатор , проходить 
теплообмінники камер попереднього підігріву, а після нагрівання надходить 
в зону випаровування , що складається із системи трубок , що обігріваються 
всередині гріючою парою. Нагріта вода подається на зовнішню поверхню 
перегрітих трубок у вигляді плівки, стікає по них і нагрівається до 
температури кипіння. 
У випарнику за рахунок поверхні киплячих плівок створюється 
інтенсивний потік пари, який рухається знизу вгору зі швидкістю 20-60 м/с. 
Відцентрова сила, що виникає при цьому, забезпечує стікання крапель в 
нижню частину корпусу, притискаючи їх до стінок [5]. 
 
1.3. Знезаражування води очищеної методом озонування 
 
Озонування – один із перспективних методів знезаражування і 
поліпшення органолептичних показників води. 
Озон є алотропною  модифікацією кисню і при нормальній температурі являє 
собою газ світло-блакитного кольору. При температурі - 111,9 °С озон 
переходить у нестійку рідину темно-синього кольору. Температура 
плавлення озону - 192,5 °С. у технології знезараження води застосовується 
газоподібний озон. При 0 °С і тиску 0,1 МПа розчинність чистого озону 
складає 0,68 г/л, маса 1л газу – 2,144 г. 
Газоподібний кисень існує в стійкому стані лише в молекулярному 
двохатомному виді О2. Молекула озону О3 утворюється в результаті 
особливого сполучення трьох атомів кисню. 
Сумарний склад молекули озону відомий уже давно, але прийнятне 
схематичне зображення молекулярної будівлі цього газу було установлено 
зовсім нещодавно.  
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. 
Існує багато схем генерації озону. Найбільш економічною вважається 
схема, в якій повітря шляхом селективної сорбції розділяється на озон і 
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 домішок з води при озонуванні. 
Озон - сильний окиснювач. Відповідно до сучасних уявлень механізм 
знезаражування води озоном заснований на його спроможності 
інактивізувати ензими (складні органічні речовини білкової природи), що 
містяться в тваринних і рослинних організмах. 
Доза озону, необхідна для знезаражування води, варіюється в 
залежності вмісту в ній органічних речовин, температури і рН води. 
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. [5, 6, 7, 8] 
 
1.4. Знезаражування води очищеної методом ультрафіолетової 
обробки 
 
УФ опромінення є летальним для більшості водних бактерій, вірусів, 
спор і протозоа. Воно знищує збудників таких інфекційних хвороб, як тиф, 
холера, дизентерія, вірусний гепатит, поліомієліт тощо. Застосування УФ дає 
змогу досягти ефективнішого знезараження, ніж хлорування, особливо щодо 
вірусів 
Ультрафіолетова дезінфекція відбувається за рахунок опромінення 
хвороботворних мікроорганізмів, що перебувають у воді, ультрафіолетовим 
випромінюванням, у результаті чого вони дезактивуються - "стерилізуються" 
і втрачають здатність відтворення. У воді при цьому не утворюються 
шкідливі для людини речовини, не погіршується її смак і запах. 
Ультрафіолетове випромінювання є компонентом електромагнітного спектру 
і розташоване між рентгенівськими променями й видимим світлом. Довжина 
хвилі ультрафіолетового випромінювання від 200 до 400 нм. 
Під час цього процесу гинуть мікроби і бактерії, що знаходяться у воді. 
Під час УФ випромінювання в воду не потрапляють хімікати чи інші 
шкідливі сполуки. Також питна вода не змінює своїх природних 
властивостей і зберігає всі свої корисні для організму людини якості. 
Ультрафіолетові хвилі здатні проникати в центр клітини бактерії. Потім 
нуклеїнові кислоти мікроорганізмів поглинають промені і втрачають 
здатність до поділу. 
Час знезараження під час УФ опромінення становить 1-10 секунд у 
проточному режимі, тому відсутня необхідність у створенні контактних 
ємностей. 
У разі передозування відсутні негативні ефекти. Це дає змогу значно 
спростити контроль за процесом знезараження і не проводити аналізи на 
визначення вмісту у воді залишкової концентрації дезінфектанту;  
УФ обладнання компактне, потребує мінімальних площ, його впровадження 
можливе в діючі технологічні процеси очисних споруд без їхнього 
зупинення, з мінімальними обсягами будівельно-монтажних робіт рис. 1.4.1 
 
 
 
Рисунок 1.4.1 - схема УФ камери знезараження 
1.5 Зберігання води очищеної 
 
Після очищення води міського водопостачання до ступені «вода 
очищена», постає важливе питання її зберігання. Фармацевтичне 
виробництво потребує значної кількості води очищеної для використання в 
різних сферах. Зберігається вода очищена в ємностях-збірниках великого 
об’єму. Ємності-збірники як правило встановлені в блоці приміщень 
виробництва та зберігання води. Добова потреба води очищеної різних 
фармацевтичних підприємств дуже відрізняється, залежно від об’єму 
виробництва, виду продукції, номенклатури продукції, технічних 
особливостей основного виробничого обладнання, підходів до очищення, 
тощо. Як правило відбувається наповнення ємності-збірника водою 
очищеною та її забір, при цьому регулюється постійний рівень води в 
ємності-збірнику. Зберігання води очищеної є особливою проблемою для 
фармацевтичних виробників інфузійних та інших рідких форм лікарських 
засобів, тому що є необхідність в великих об’ємах води для ін’єкцій, а 
сировиною для її виробництва виступає вода очищена, тому для забезпечення 
достатньою кількістю води необхідна високопродуктивна установка 
отримання води очищеної та ємність-збірник великого об’єму. 
Ємність-збірник для зберігання води очищеної має бути обладнана 
циркуляційними насосами, що забезпечують циркуляцію безперервного 
турбулентного потоку води очищеної з заданою швидкістю по малому та 
великих кільцях. Мале кільце забезпечує постійну циркуляцію води 
очищеної в ємності-збірнику, при цьому відбувається забір води з нижньої 
частини збірника і зрошування всієї верхньої частини ємності-збірника через 
спрейболи. Розбризкування води по всій поверхні ємності-збірника 
проводиться, для попередження утворення застійних зон та зміни 
середовища в середині ємності на її поверхні.  
У системах не повинно бути застійних зон, що можуть стати місцем 
концентрації біоплівки. Усі датчики, клапани, потрібно використовувати 
лише санітарного типу. Відстань від установки зворотного осмосу до 
накопичувальної ємності-збірника, і навіть від розбірних клапанів до 
безпосереднього місця споживання води має бути зведено до мінімуму. 
Система розподілу мусить бути надійно ізольована від впливу 
навколишнього середовища. Необхідне забезпечення можливості 
безперервного моніторингу якості води очищеної та періодичного відбору 
проб для проведення повного аналізу [1, 2]. 
Головними умовами належного зберігання води очищеної є: 
 Застосування необхідних матеріалів поверхонь системи, що 
контактують з водою очищеною; 
 Забезпечення постійного турбулентного потоку води зі 
швидкістю 1,0-1,5 м/с; 
 Моніторинг якості води за встановленими показниками, 
відповідно до СТ-Н МОЗУ 42-3.7:2013; 
 Підтримання температури води в системі в межах 25 ±3°С. 
 
1.6 Зберігання води для ін’єкцій. Температурне знезараження 
 
Після отримання води для ін’єкцій на дистиляційній установці, вода 
направляється до ємності-збірника для ВДІ. Як правило ємність-збірник 
являє собою циліндричну ємність, що має необхідну кількість 
комунікаційних відводів. Температури води для ін’єкцій в системі зберігання 
та розподілу підтримується в межах 80-95°С. Температурний режим 
підтримується за рахунок теплообмінника, що може бути встановлений як на 
трубопроводі малого кільця ВДІ так і безпосередньо в ємності-збірнику. Для 
забезпечення безпечних умов праці та захисту персоналу від опіків ємність-
збірник має теплоізоляційне покриття, що забезпечує температуру 
зовнішньої поверхні нижче 50 °С. 
Ємність-збірник для зберігання води для ін’єкцій має бути обладнана 
циркуляційними насосами, що забезпечують циркуляцію безперервного 
турбулентного потоку води для ін’єкцій з заданою швидкістю по малому та 
великих кільцях. Мале кільце забезпечує постійну циркуляцію води для 
ін’єкцій в ємності-збірнику, при цьому відбувається забір води з нижньої 
частини збірника і зрошування всієї верхньої частини ємності-збірника через 
спрейболи. Розбризкування води по всій поверхні ємності-збірника 
проводиться, для попередження утворення застійних зон та зміни 
середовища в середині ємності на її поверхні, поверхня що не змочується 
може стати місцем утворення біоплівки та розвитку мікроорганізмів. Рух 
води по трубопроводах має бути турбулентним та постійним, швидкість 
потоку має бути в межах 1,5-3,0 м/с в будь-якій точці розподілення.  
Головними умовами належного зберігання води для ін’єкцій є: 
 Застосування необхідних матеріалів поверхонь системи, що 
контактують з водою для ін’єкцій; 
 Забезпечення постійного турбулентного потоку води зі 
швидкістю 1,5-3,0 м/с; 
 Моніторинг якості води за встановленими показниками, 
відповідно до СТ-Н МОЗУ 42-3.7:2013; 
 Підтримання температури води в системі в межах 80-95°С. 
Підтримання температури води в системі вище 80°С є методом 
підтримання мікробіологічної чистоти на необхідному рівні, встановленого 
відповідною нормативною документацією [1, 2]. 
1.7 Вимоги до обладнання, що застосовується в системі 
 
1.7.1. Вимоги до ємностей зберігання води для фармацевтичного 
призначення 
 
Зберігання води для фармацевтичного призначення має відбуватись в 
герметично закритих ємностях циліндричної або еліптичної форми, з 
винятково гладкою поверхнею (менше 0,8 мкм), що забезпечують відсутність 
застійних зон. Ємність для зберігання має бути оптимально зібрана з таким 
розрахунком, щоб забезпечити оборот води по системі рециркуляції від 1 до 
5 разів за годину. Обов’язковою умовою при проектуванні ємності для 
зберігання води очищеної та води для ін’єкцій є використання повітряного 
фільтра з абсолютним розміром пор 0,2 мкм, необхідного для «дихання» 
ємності під час наповнення її водою та при заборі води з ємності, а також для 
попередження потрапляння часток та мікробіологічного забруднення. 
Ємність для зберігання води для фармацевтичного призначення має бути 
спроектована з врахуванням можливостей її роботи при повному вакуумі з 
верхньою межею тиску 3 атм. При необхідності, має бути можливість 
повністю опустошити ємність від води.  Для попередження утворення 
застійних зон, ємність має бути встановлена вертикально. Для омивання 
внутрішніх стінок ємності-збірника має бути передбачене використання 
зрошувальних пристосувань (спрейболів), що попереджують можливу 
мікробіологічну контамінацію. Для контролю наповнення та спустошування 
води з ємності-збірника в конструкції системи, мають бути встановлені 
датчики рівня безконтактного типу. [1, 2] 
 
1.7.2. Вимоги до циркуляційних насосів 
 
Відцентрові циркуляційні насоси, що використовуються  в системах 
рециркуляції води для фармацевтичного призначення, мають бути 
санітарного виконання. Вода з насосу повинна повністю зливатись. Для 
забезпечення максимального ККД, значного збільшення терміну експлуатації 
насосного обладнання, попередження гідравлічних ударів в системі 
трубопроводів і підтримання постійного тиску в лінії, необхідною умовою є  
використання насосів з частотним управлінням. При виникненні 
невідповідностей в роботі насосного обладнання, має бути передбачена 
наявність другого резервного насоса «сухого» зберігання. 
 
1.7.3. Вимоги до обладнання для озонування води 
 
Перевага методу озонування, окрім високих окиснювальних 
властивостей, є ще й те, що не відбувається забруднення води іонами. Тому 
дана технологія знаходить своє місце в водо підготовці фарм підприємства, 
для підтримання мікробіологічної якості води, особливо в системі 
розподілення. Так як озон має короткий час напіврозпаду в воді, він має 
подаватись в систему постійно. Основною вимогою до систем, що 
використовують озон для підтримання мікробіологічної чистоти води, є 
обов’язкове його видалення до отримання остаточного продукту. Тому 
необхідним є використання УФ-установок, котрі переводять залишковий 
озон в кисень. 
 
 
 
 
 
1.7.4. Вимоги до ультрафіолетового обладнання 
 
Установки ультрафіолетового випромінювання застосовуються  в 
системах зберігання та розподілу переважно холодного стану, тобто в 
системах води очищеної та системах води для ін’єкцій, холодного зберігання, 
при температурі нижче 15 °С. Для підтримання мікробіологічної чистоти 
використовуються УФ лампи з довжиною хвилі 254 нм. Зниження загального 
органічного вуглецю в воді забезпечується за рахунок використання УФ ламп 
з довжиною хвилі 185 нм. Обов’язковою умовою використання 
ультрафіолетового обладнання є забезпечення необхідної швидкості води 
всередині лінії. 
 
1.7.5. Вимоги до теплообмінників 
 
В системах зберігання та розподілу води очищеної та води для ін’єкцій 
в гарячому стані обов’язковою умовою є використання теплообмінників. 
Вони мають бути санітарного виконання, забезпечувати захист від 
забруднення води очищеної чи води для ін’єкцій від теплоносія. Це 
досягається застосуванням трубчатих теплообмінників. Особливу увагу при 
використанні даного типу обладнання необхідно приділяти правильному 
вибору ущільнюючих з’єднань з врахуванням температурних вимог та 
максимально допустимого тиску. 
 
1.7.6. Вимоги до системи трубопроводів 
 
Система розподілення води повинна забезпечувати турбулентний рух 
потоку та можливість повного видалення води з трубопроводу. При цьому 
жодна частина трубопроводу не повинна знаходитись в горизонтальному 
положенні, а точки відбору проб води мають бути обладнані мембранними 
вентилями санітарного виконання та спроектовані з урахуванням правила 
шестикратного діаметру. Для виключення можливості мікробіологічного 
забруднення не допускається використання різьбових з'єднань та шарових 
вентилів. В системах розподілу води в гарячому стані повинна бути 
передбачена можливість обробки трубопроводів парою, для проведення 
санації. 
 
1.7.7. Вимоги до контрольно-вимірювальних пристроїв 
 
Для контролю за роботою систем зберігання та розподілу води для 
фармацевтичного призначення повинні бути передбачені прилади для 
вимірювання тиску (манометри), потоку (ротаметри, вимірювачі потоку), 
температури (термометри), питомої електропровідності (кондуктометри), 
загального органічного вуглецю та інших параметрів, безпосередньо 
вбудовані в систему трубопроводів. 
 
1.8.  Вимоги до матеріалів, що використовуються для систем 
зберігання та розподілу води фармацевтичного призначення 
 
Основна вимога до матеріалів, що використовуються для зберігання та 
розподілу води для фармацевтичного призначення – не змінювати 
властивості води, що надходить споживачам в точки відбору. Нині однією з 
основних проблем є правильний вибір матеріалів для систем зберігання та 
розподілу води. Матеріал конструкцій не повинен знижувати якість води і 
відповідати вимогам до умов фармацевтичного виробництва. 
До широко використовуваних матеріалів відносяться полімерні 
матеріали високої ступені чистоти – поліпропілен, полівінілденфторид, та 
інші, найбільш часто використовувані при проектуванні холодних контурів 
зберігання та розподілу води очищеної – нержавіюча сталь № 1.4404 ASTM 
тип 316 L (марка по ГОСТу – 03Х17Н14М3). Нержавіюча сталь 
використовується в більшості випадків для систем зберігання та розподілу 
води для ін’єкцій, щоб забезпечити парову стерилізацію трубопроводу і 
постійну циркуляцію при температурі понад 80°С. Загальними вимогами до 
матеріалів конструкцій є: 
 Виключно гладка внутрішня поверхня з шороховатістю не більше 
0,8 мкм (оптимально 0,4-0,6 мкм); 
 Використання з'єднань санітарного виконання (три-клемп, 
фланець) або використання безшовних орбітальних зварних з'єднань (для 
нержавіючої сталі), зварювання в стик (для полімерних матеріалів, подібних 
поліпропілену); 
 Використання матеріалів (обладнання, трубопроводів, 
ущільнюючих з'єднань, мембран вентилів), з врахуванням умов експлуатації, 
таких як температура, тиск, тощо. 
Вибір матеріалів, що використовуються в системах зберігання та 
розподілу води для фармацевтичних потреб має бути безпосередньо 
пов'язаний з умовами експлуатації та виробничими характеристиками 
технологічного процесу. [1, 2] 
 
1.9. Вимоги до моніторингу показників якості води очищеної та води 
для ін'єкцій 
 
Для того, щоб гарантувати належну якість води, застосовують 
валідовані процедури та моніторинг у процесі виробництва питомої 
електропровідності та регулярний мікробний контроль,а також з 
встановленою періодичністю проводять моніторинг за іншими показниками. 
Для води для ін’єкцій при зберіганні та у мережі розподілення мають бути 
створені умови, що запобігають росту мікроорганізмів і дозволяють 
уникнути будь-якого іншого забруднення. 
1.9.1 Мікробіологічний моніторинг. 
 
Протягом виробництва та подальшого зберігання належним чином 
контролюють і відстежують кількість мікроорганізмів. Для простежування 
несприятливих тенденцій установлюють підхожу межу, що попереджає, і 
підхожу межу, що вимагає вживання заходів. У нормальних умовах 
підхожою межею, що вимагає вживання заходів, є вміст 100 КУО/л для води 
для ін'єкцій, та 100 КУО/мл, для води очищеної. Визначення проводять 
методом мембранної фільтрації, використовуючи фільтр із номінальним 
розміром пор не більше 0.45 мкм, густе живильне середовище R2A агар, не 
менше 200 мл води для ін’єкцій та інкубацію проводять при температурі від 
30 °С до 35 °С протягом не менше 5 діб. При виробництві води для ін’єкцій в 
асептичних умовах може виникнути необхідність встановити більш жорсткі 
межі, що попереджають. 
Склад живильного середовища: 
R2A агар  
Дріжджовий екстракт 0.5 г  
Протеозопептон 0.5 г  
Гідролізат казеїну 0.5 г  
Глюкоза 0.5 г  
Крохмаль 0.5 г  
Дикалію гідрофосфат 0.3 г  
Магнію сульфат безводний 0.024 г  
Натрію піруват 0.3 г  
Агар 15.0 г  
Вода очищена до 1000 мл 
Установлюють рН середовища таким чином, щоб після стерилізації 
його значення становило 7.2±0.2. Стерилізують у паровому стерилізаторі при 
температурі 121 °С протягом 15 хв. 
Ростові властивості густого живильного середовища R2A агар  
Приготування тест-штамів. Використовують стандартизовані стабільні 
суспензії тест-штамів або готують їх як зазначено в Таблиці 1. Якщо для 
одержання посівного матеріалу використано техніку пересівань, то 
життєздатні мікроорганізми, використовувані для інокуляції, мають бути 
одержані не більше як 5 пасажами вихідного тест-штаму. Вирощують 
кожний штам окремо, як зазначено в Таблиці 1.1. Для приготування робочих 
суспензій використовують буферний розчин із натрію хлоридом і пептоном 
рН 7.0 або фосфатний буферний розчин рН 7.2. Суспензії використовують 
протягом 2 год або протягом 24 год при зберіганні при температурі (2-8) °С. 
Як альтернативу розведенню свіжої суспензії вегетативних клітин Bacillus 
subtilis, готують стабільну суспензію спор, а потім використовують її 
підхожий об’єм для інокуляції. Стабільна суспензія спор має зберігатися при 
температурі (2-8) °С протягом валідованого періоду часу. 
Ростові властивості. Випробовують кожну серію готового середовища 
та кожну серію середовища, приготованого із дегідратованого середовища 
або із описаних інгредієнтів. Інокулюють чашки із R2A агаром окремо із 
невеликою кількістю (не більше 100 КУО) мікроорганізмів, зазначених в 
таблиці 1.1. Інкубацію проводять в умовах, зазначених в таблиці 1.1. 
Одержана кількість колоній не має відрізнятися більше ніж у 2 рази від 
кількості колоній, одержаної для стандартизованого інокуляту. Для 
свіжоприготованого інокуляту ріст мікроорганізмів на випробовуваному 
середовищі має бути співставним із ростом мікроорганізмів на попередньо 
контрольованій і дозволеній до використання серії середовища. 
Таблиця 1.1 – Умови інкубації 
Мікроорганізм Приготування тест-штаму Ростові властивості 
Pseudomonas aeruginosa  
наприклад:  соєво-казеїновий агар або R2A агар  
АТСС 9027  соєво-казеїновий бульйон  ≤ 100 КУО  
NCIMB 8626  (30-35) °С  (30-35) °С  
CIP 82.118  (18-24) год ≤ 3 діб 
NBRC 13275 
Bacillus subtilis  
наприклад:  соєво-казеїновий агар або R2A агар  
АТСС 6633  соєво-казеїновий бульйон  ≤ 100 КУО  
NCIMB 8054  (30-35) °С  (30-35) °С  
CIP 52.62  (18-24) год ≤ 3 діб 
NBRC 3134 
 
1.9.2 Загальний органічний вуглець 
 
Речовини, що окиснюються. До 100 мл субстанції додають 10 мл 
кислоти сірчаної розведеної Р, доводять до кипіння, додають 0,2 мл 0,02 М 
розчину калію перманганату і кип'ятять протягом 5 хвилин, розчин має 
залишатися слабко-рожевим. Якщо розчин знебарвився, отже вміст 
загального органічного вуглецю перевищує встановлений критерій 
прийнятності. 
 
1.9.3 Питома електропровідність. 
 
Питома електропровідність може вимірюватись в рутинному або в 
періодичному режимі. 
Вимірюють питому електропровідність без температурної компенсації, 
одночасно реєструючи температуру. Вимірювання із температурною 
компенсацією може проводитися після відповідної валідації. 
Субстанція витримує випробування на питому електропровідність, 
якщо виміряна питома електропровідність не перевищує значення, наведене 
в таблиці 1.2 і таблиці 1.3. 
 
Таблиця 1.2 – Граничні значення електропровідності, для відповідної 
температури, для води очищеної 
Температура (°С) Питома електропровідність (мкСм·см-1) 
0 2,4 
10 3,6 
20 4,3 
25 5,1 
30 5,4 
40 6,5 
50 7,1 
60 8,1 
70 9,1 
75 9,7 
80 9,7 
90 9,7 
100 10,2 
 
Таблиця 1.3 – Граничні значення електропровідності, для відповідної 
температури, для води для ін’єкцій 
Температура (°С) Питома електропровідність (мкСм·см-1) 
1 2 
0 0,6 
5 0,8 
10 0,9 
15 1,0 
Продовження таблиці 1.3 
1 2 
20 1,1 
25 1,3 
30 1,4 
35 1,5 
40 1,7 
45 1,8 
50 1,9 
55 2,1 
60 2,2 
65 2,4 
70 2,5 
75 2,7 
80 2,7 
85 2,7 
90 2,7 
95 2,9 
100 3,1 
 
Якщо результати вимірювань не задовольняють критерії прийнятності, 
продовжують вимірювання за методикою – 2. 
 
Методика – 2. 
Достатню кількість випробовуваної субстанції (100 мл або більше) 
переносять у підхожий контейнер і перемішують. Доводять температуру, 
якщо необхідно, до (25±1) °С і, підтримуючи цю температуру, починають 
ретельно струшувати випробовуваний зразок, періодично реєструючи питому 
електропровідність. Коли зміни у значенні питомої електропровідності, що 
зумовлені поглинанням вуглекислого газу повітря, не перевищуватимуть    
0,1 мкСм·см-1 протягом 5 хвилин, записують значення питомої 
електропровідності. 
Субстанція витримує випробування на питому електропровідність, 
якщо значення питомої електропровідності не перевищує 2,1 мкСм·см-1. 
Якщо значення питомої електропровідності більше 2,1 мкСм·см-1, 
продовжують випробування за методикою – 3. 
 
Методика – 3. 
Випробування проводять протягом близько 5 хвилин після визначення 
питомої електропровідності, підтримуючи температуру випробовуваного 
зразка (25±1) °С. У випробовуваний зразок додають свіжоприготований 
насичений розчин калію хлориду (0,3 мл в 100 мл випробовуваного зразка) і 
вимірюють рН із точністю 0,1. 
Використовуючи Таблицю 1.4, із виміряним значення рН, визначають 
граничне значення питомої електропровідності. Якщо виміряне значення 
питомої електропровідності не перевищує вимог до питомої 
електропровідності для визначеного рН, субстанція витримує випробування 
на питому електропровідність. Якщо виміряне значення питомої 
електропровідності перевищує це значення або значення рН виходить за межі 
5,0-7,0, субстанція не витримує випробування на питому електропровідність.  
 
 
 
 
 
 
 
Таблиця 1.4 – Значення електропровідності для певних значень рН, для 
води для ін’єкцій 
рН Питома електропровідність (мкСм·см-1) 
рН Питома електропровідність (мкСм·см-1) 
5,0 4,7 
5,1 4,1 
5,2 3,6 
5,3 3,3 
5,4 3,0 
5,5 2,8 
5,6 2,6 
5,7 2,5 
5,8 2,4 
5,9 2,4 
6,0 2,4 
6,1 2,4 
6,2 2,5 
6,3 2,4 
6,4 2,3 
6,5 2,2 
6,6 2,1 
6,7 2,6 
6,8 3,1 
6,9 3,8 
7,0 4,6 
 
1.9.4 Нітрати 
 
Не більше 0,00002 % (0,2 ppm). 5 мл субстанції поміщають у пробірку, 
занурену в льодяну баню, додають 0,4 мл розчину 100 г/л калію хлориду,    
0,1 мл розчину дифеніламіну і краплями, при перемішуванні, 5 мл кислоти 
сірчаної, вільної від азоту. Потім пробірку переносять у водяну баню, нагріту 
до температури 50 °С; через 15 хвилин блакитне забарвлення випробовуваного 
розчину має бути не інтенсивнішим за забарвлення еталона, приготованого 
паралельно з випробовуваним розчином із використанням суміші 4,5 мл води, 
вільної від нітратів і 0,5 мл еталонного розчину нітрату (2 ррm NO3). [2] 
 
Виходячи з вимог до водопідготовки фармацевтичного підприємства та 
різноманіття способів отримання води очищеної та води для ін'єкцій, 
запропоноване застосування наступної схеми виробництва води очищеної та 
води для ін’єкцій: 
 
 
Механічна фільтрація на фільтрі промивного типу 
 
 Дозування відновлювача 
 
Механічна фільтрація на фільтрах картриджного типу, з розміром пор 5 мкм 
 
 
Зворотноосмотична фільтрація 
 
 Іонообмінна фільтрація (катіоніт, аніоніт) 
 
Знезараження води методом озонування 
 
 Ультрафіолетова обробка 
 
 Отримання води для ін’єкцій методом дистиляції 
 
Рисунок 1.1 – Схема виробництва води очищеної та води для ін’єкцій 
2 ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ОСНОВИ СТАДІЙ ВОДОПІДГОТОВКИ 
 
2.1 Фізико-хімічні основи механічної фільтрації 
 
Первинна механічна очистка води відбувається на механічному фільтрі 
промивного типу з очищувальними щітками. На стадії попередньої 
підготовки води відбувається: 
 Очищення води від механічних включень, розміром понад 100 мкм на 
механічному фільтрі з автоматичною промивкою; 
 Контроль та корекція вмісту активного хлору в водопровідній воді, 
шляхом дозування відновлювача. Дозування відновлювача регулюється 
таким чином, щоб вміст активного хлору перед вузлом зворотного 
осмосу, не перевищував максимально-допустиме значення. 
Далі підготовлена вода перед подачею на мембранний модуль 
піддається додатковому очищенню на картриджних механічних фільтрах, з 
розміром пор – 5 мкм, де відфільтровуються крупні механічні включення. 
Демінералізація води зворотно осмотичним методом здійснюється 
наступним чином: вихідна вода під тиском, що перевищує осмотичний тиск 
розчину, подається на мембрано тримач, що містить 3 послідовно розміщені 
мембранні елементи. Після цього, потік води по каналах прокладки подачі 
вихідної води надходить до поверхні мембрани. Частина води із значно 
зниженим вмістом солей (пермеат) транспортується через напівпроникну 
мембрану (шар Б), і по каналах шару В збирається в колекторі. Та частина 
води, що залишилась (концентрат), розчинні в ній солі, зважені частки 
відводяться з елемента, з іншої сторони мембрани. Для зниження загального 
споживання води в зворотно осмотичній установці організований рецикл, 
тобто, частина потоку концентрату, повертається на вхід установки. 
 
 
А – прокладка, для подачі вихідної води; Б – армована напівпроникна 
мембрана; В – прокладка для виведення очищеної води до колектора;             
Г – клейка прокладка. 
 
Рисунок 2.1 – Схема рулонного мембранного елементу FilmTec 
 
Під час експлуатації установки зворотного осмосу, передбачена 
автоматична гідравлічна промивка мембранних елементів. 
Залежно від умов експлуатації та якості вихідної води, через деякий час 
може знизитись якість пермеату та продуктивність установки, при 
номінальних значеннях тиску в модулі. 
Для підтримання  номінальної продуктивності установки і необхідної 
якості очищення необхідне проведення періодичного промивання 
мембранних елементів хімічними реагентами. Хімічне промивання 
здійснюється за допомогою спеціального пересувного блоку, для промивання 
мембран. 
Для більш глибокої демінералізації, вода додатково проходить обробку 
на фільтрі, заповненому сильно кислотним катіонітом та далі та фільтрі 
заповненому високо основним аніонітом. Процес очищення на фільтрах 
відбувається у відповідності з наступними реакціями: 
 
                              (2.1) 
                             (2.2) 
,                                        (2.3) 
де  - катіон,  - аніон,  – іоніт 
 
в результаті чого, катіони зв’язуються катіонітом, аніони- аніонітом. 
Іонообмінний матеріал - це водо-нерозчинний природний або 
синтетичний матеріал, на поверхні якого фіксовані аніонні, катіонні або і ті й 
інші групи. Тип іоніту залежить від виду проти-інов. Якщо проти-іонами є 
аніони, то це аніоніт з фіксованими катіонними групами; якщо проти-іонами 
є катіони, то це катіоніт з фіксованими аніонними групами. Іоніти, в яких 
фіксованими групами є катіони і аніони, а відповідно проти-іонами є аніони і 
катіони називаються поліамфолітами. 
В залежності від способу отримання та призначення іоніти випускають 
в різних товарних формах: у вигляді порошку, сферичних гранул, 
волокнистого матеріалу, листів або плівок (іонітових мембран).  
На міжнародному ринок іоніти надходять під фірмовими назвами: 
амберліти (США, Японія), дуоліти (США, Франція), дауекси (США), 
зероліти (Великобританія), леватіти (Німеччина), вофатіти (Німеччина) та 
багато ін Основні промислові марки вітчизняних іонітів: катіоніти КУ-1,    
КУ-2, СГ-1, КБ-2, КБ-4, аніоніти АВ-16, АВ-17, АН-1, АН-2Ф, АН- 18, АН-
31, ЕДЕ-10П. 
Для характеристики іонообмінного матеріалу використовують 
поняття ємності іоніту. Ємність іоніту - це кількість іонів (мг-екв), які 
здатні сорбуватись одиницею об'єму або маси іоніту. Найчастіше 
визначається в г-екв/м3. 
До кінця робочого циклу – фільтроциклу, виснажується  обмінна 
ємність іонітів, внаслідок чого виникає необхідність у відновленні їх 
обмінних властивостей – регенерації. 
Регенерація катіонітового фільтру проводиться розчином кислоти, для 
регенерації аніонітового фільтру використовується розчин лугу.  
2.2 Фізико-хімічні основи озонування 
 
Озонування - один методів знезаражування і поліпшення 
органолептичних показників води, який не призводить до утворення 
хлорпохідних сполук. Озон є алотропною модифікацією кисню і при 
нормальній температурі являє собою газ світло-блакитного кольору. При 
температурі -111,9°С озон переходить у нестійку рідину темно-синього 
кольору. Температура плавлення озону - 192,5°С. У технології очищення 
води застосовується газоподібний озон. При 0°С 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 
видалення 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 [3]. 
Газоподібний кисень існує в стійкому стані лише в молекулярному 
двохатомному виді О2. Молекула озону О3 утворюється в результаті 
особливого сполучення трьох атомів кисню. Сумарний склад молекули 
озону відомий уже давно, але прийнятне схематичне зображення 
молекулярної будови цього газу було установлено зовсім нещодавно.  
За аналогією з трьохатомною сіркою або тіозоном  S3 → S=S=S            
та сірчистим ангідридом SO2, O=S=O, можна було б прийняти: 
 
О3→О = О = О                                          (2.4) 
 
У такий спосіб був прийнятий той факт, що один з атомів кисню займає 
особливе місце в молекулі. 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: 
 
О 2 →О + О ,                                     (2.5) 
 
або зчеплення між ними щонайменше слабшає, тобто 
 
О2 → О- + О-,                                           (2.6) 
 
То атоми, або комплексні з'єднання, що утворилися, легко приєднуються до 
недоторканої (цілої) молекули завдяки великій молекулярній спорідненості. 
Реакції (2.5) і (2.6) варто розглядати як первинні, а повторними реакціями будуть: 
 
О2 + О → О3,                                                     (2.7) 
 О- + О- + О- → О3                                                 (2.8) 
 
Реакції (2.7) і (2.8) є оборотними і внаслідок цього призводять до стану 
рівноваги, що залежить від різноманітних фізичних і хімічних чинників. 
У такому випадку було б необхідно привласнити озону циклічну 
структуру, тобто: 
 
Проте, ні перша схема, відповідно до якої присутність четирьохвалентного 
атома кисню пояснює спеціальну спроможність цього атома до реакції при явищі 
окислювання, ні друга схема, що допускає абсолютну еквівалентність всіх атомів 
кисню, не можуть бути визнані цілком прийнятними. 
2.3 Фізико-хімічні основи ультрафіолетової обробки 
 
При проведенні ультрафіолетової обробки води одночасно протікають 
процеси знезараження води, окислення органічних та неорганічних сполук, 
зниження концентрації озону. 
Технологія ультрафіолетового знезараження води заснована на 
бактерицидній дії УФ випромінювання. 
Для знезараження використовується біологічно активна область 
спектра УФ випромінювання з довжиною хвилі від 205 до 315 нм 
(нанометрів), що називається бактерицидним випромінюванням. 
Максимальна ефективність дії на мікроорганізми спостерігається в діапазоні 
хвиль 250-270 нм. 
Знезаражуюча дію ультрафіолету заснована на незворотних 
пошкодженнях ДНК і РНК. Нуклеїнові кислоти (ДНК або РНК) містяться у 
всіх клітинах живих організмів і є носіями спадкової інформації. При 
розмноженні мікроорганізму відбувається подвоєння молекули нуклеїнової 
кислоти. УФ випромінювання на довжині 254 нм ефективно поглинається 
нуклеїновими кислотами. В результаті УФ впливу на структуру нуклеїнових 
кислот утворюються зшивання , які унеможливлюють подвоєння ДНК/РНК, 
таким чином унеможливлюється розмноження мікроорганізмів. 
УФ випромінювання негативно впливає і на інші клітинні структури 
мікроорганізмів з різним ступенем інтенсивності, проте, основним 
універсальним механізмом знезараження є пошкодження нуклеїнових кислот. 
Ультрафіолетове випромінювання довжиною 185 нм, використовується 
для зменшення вмісту загального органічного вуглецю, розкладає органічні 
сполуки. Випромінювання довжиною 185 нм має більшу енергію, ніж 
випромінювання довжиною 254 нм, і воно формує з молекул води вільні 
радикали гідроксилу (ОН) 
3 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА 
 
3.1 Опис лабораторної установки 
 
На лабораторній установці в технологічній лабораторії ЧДТУ 
вивчалися умови застосування озону для знезаражування води очищеної з 
метою досягнення необхідних норм мікробіологічного навантаження, 
відповідно до вимог СТ-Н МОЗУ 42-4.0:2013. 
Схема експериментальної установки по знезаражуванню води 
очищеної шляхом озонування, подана на рисунку 3.1. Вона об'єднує в собі 
три головні стадії: очищення й осушку повітря, електросинтез озону, 
обробку озонно-повітряною сумішшю води очищеної. 
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. Основними елементами електророзрядника є електроди, які, 
розташовані на невеликій відстані один від одного. Конструктивно 
електроди виконані у виді двох концентричних циліндрів. Якщо приєднати 
електроди до джерела змінного струму 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 - силікагелем, 
що дозволяє очистити газовий потік від вологи. 
Осушена газова суміш направляється в озонатор, де на електроди через 
трансформатор, подавалося напруга 11 кВ. 
Отриманий озон через пористу пластинку подавався в нижню частину 
барботажної колони. 
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;  
13 – контактна камера; 14 – водоприймач. 
 
Рисунок 3.1 – Схема лабораторної озонаторної установки 
 
3.2 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 
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. 
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. 
У контактній  камері при більшій масі пухирців спливання щільне і 
варто враховувати опір середовища, що приводить до зниження швидкості 
спливання [13,14]. 
 
 
 
3.3 Аналітичний контроль процесу 
 
3.3.1 Аналіз вмісту озону в газовій фазі і воді 
 
Для визначення вмісту озону в газовій фазі використовувалася 
методика йодометричного титрування. Для контролю газової фази до 
схеми підключені лінії газового аналізу, що складаються з послідовно 
сполучених двох абсорбційних судин, ареометра і газового лічильника. Для 
поглинання озону використовувалася фосфорна буферна суміш, що 
складається з одно- і двозаміщеного кислого фосфату натрію, що готувався 
шляхом розчинення 1,8 г Na2HPO4 і 2,2 г NaН2РO4 у літрі дистильованої 
води. Для проведення аналізу використовувалися титровані 0,1 Н розчини 
йодиду калію, тіосульфату натрію і йоду. У першу по ходу газу судину 
заливалася суміш, що складається з 7 мл 0,1 Н розчину KI і 20 мл 
буферного розчину. В другий – 7 мл 0,1 Н розчину KI, 5 мл Na2S2O3 і 15 мл 
буферного розчину. 
Газова суміш пропускалася через розчини протягом 1 хв. Витрати 
газу фіксувалися по ареометру і газовому лічильнику. Після відбору проб 
вміст першої судини, попередньо підкислений, титрувався 0,1 Н розчином 
Na2S2O3. Підкислювання проводилося 0,07 Н розчином Н2SО4. Вміст другої 
судини титрувався 0,1 Н 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 газовій суміші обчислювалась за формулою: 
 
;                                          (3.5) 
 
                                  (3.6) 
 
де  - кількість 0,1 Н розчину, що пішов на титрування, мл; 
 – об’єм газу, що пройшов через поглинальні судини, мл; 
 - об’єм газу, приведений до нормальних умов, мл; 
 - атмосферний тиск, мм рт. ст. ; 
t – температура повітря в лабораторії, де проводили 
досліди, °С; 
 - коефіцієнт перерахунку. 
 
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 
Na2SO3, мл 2,8 3,0 3,0 3,0 3,2 3,4 
C, % об 0,187 0,12 0,089 0,069 0,06 0,052 
C0, г/м3 4,0 2,57 1,91 1,48 1,29 1,11 
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 
 
Визначення озону в рідкій фазі проводиться також йодометричним 
титруванням. При взаємодії озону з розчинами, що містять йони йоду, 
виділяється йод за реакцією: 
 
. 
 
Кількість йоду, що утворився, визначалась титруванням розчином 
тіосульфату: 
 
 , 
 
До 15 мл 0,1 Н розчину йодиду калію додавали відібрану пробу 
озонованої води і старанно перемішували. Йод, що виділився, титрували 0,1Н 
розчином тіосульфату натрію після попереднього підкислення розчину 0,07Н 
Н2SО4 в присутності крохмалю до знебарвлення. 
 
3.3.2 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 вмістом озону здійснювався 
спектрофотометрично. Була досліджена можливість побудови 
калібрувального графіка для визначення озону в газовій фазі на 
спектрофотометрі СФ-16 шляхом кореляції результатів визначення оптичної 
щільності газової суміші і фактичного вмісту озону, визначеного 
йодометричним методом [6]. 
Для проведення цієї роботи озонно-повітряна газова суміш з озонатора 
направлялася в газову кювету спектрофотометра, а потім пропускалася через 
склянки Дрекселя, підготовлені для дослідження вмісту озону 
йодометричним методом. 
Відбір проб проводився після виходу озонатора на постійний режим 
роботи при різноманітних витратах повітря. Одночасно замірювалася 
оптична щільність газової суміші. 
Оптична щільність замірювалася при довжині хвилі λ = 254 нм. Час 
пропускання суміші через склянки Дрекселя складав 1 хв. 
По отриманим даним було побудовано калібрувальний графік для 
визначення концентрації озону в газовій фазі по оптичній щільності. 
Надалі по оптичній щільності при роботі схеми визначалися концентрації 
озону, а за витратами газової суміші фіксувалася доза озону[5]. 
 
3.4 Знезаражувальна дія озону. Придушення життєдіяльності 
мікроорганізмів. 
 
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 [4, 5, 6]. 
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. Для обробки даних 
озонування, брався самий критичний з масиву даних показник – 270 КУО/мл. 
 
Таблиця 3.2 – Значення мікробіологічного забруднення води очищеної, 
після іонообмінної фільтрації що підлягає озонуванню. 
№ відбору 
Значення мікробіологічного забруднення, КУО/мл 
проби 
1.  265 
2.  270 
3.  250 
4.  260 
5.  260 
6.  255 
7.  255 
8.  250 
Середнє 
258,125 
значення 
 
Таблиця 3.3 – Результати озонування води очищеної, при концентрації 
озону 1г/м3 
Час озонування, Значення мікробіологічного Зниження мікробіологічного 
хв забруднення, КУО/мл забруднення, % 
1  260 3,7 
2  250 7,4 
3  245 9,3 
4  235 13,0 
5  220 18,5 
6  210 22,2 
7  200 26,0 
8  195 27,8 
9  180 33,3 
10  170 37,0 
11  165 38,9 
12  155 42,6 
13  145 46,3 
14  140 48,1 
15  135 50 
16  125 53,7 
17  115 57,4 
18  110 59,3 
19  103 61,8 
20  100 63,0 
21  95 64,8 
22  85 68,5 
23  80 70,0 
24  70 74,0 
25  65 76,0 
26  50 81,5 
27  35 87,0 
Час озонування, Значення мікробіологічного Зниження мікробіологічного 
хв забруднення, КУО/мл забруднення, % 
28  25 92,5 
29  10 96,3 
30  0 100 
 
 
 
Рисунок 3.2 – Кінетика зміни мікробіологічного забруднення від часу 
контакту, при концентрації озону 1 г/м3 
 
 
 
Рисунок 3.2 – Кінетика зміни мікробіологічного забруднення від часу 
контакту, при концентрації озону 2,25 г/м3 
 
3.5  Визначення оптимального режиму та умов озонування 
 
З метою вибору оптимального варіанту озонування було проведено 
попередні дослідження з часом озонування до 30 хвилин у статичних умовах. 
Параметри які визначали процес озонування наступні: доза озону та час 
контакту. 
Для вибору оптимального режиму озонування в статичних умовах, було 
проведено дослідження з визначення кінетики зміни мікробіологічного 
забруднення від часу контакту озонно-повітряної суміші з водою очищеною. 
Кінетика зміни мікробіологічного забруднення від часу контакту при 
озонуванні води очищеної зображена на рисунках: 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7. 
Для визначення витратних величин озону при озонуванні води очищеної у 
статичних умовах побудована крива функції відгуку, що надана на рис. 3.6.1. 
Початкова концентрація озону 2,0 мг/л, витрати озонно-повітряної суміші 
1,4 л/хвилину, час озонування - до 30 хвилин, об'єм води що обробляється 1,5 л.  
Кількість озону, витрачено на обробку води: 
 
  мг О3                              (3.6.1) 
 
Фактичні витрати озону: 
 
  мг,                        (3.6.2) 
 
де 24/120 - співвідношення площі за кривою функції відгуку, 
одержаної графічним інтегруванням. 
Доза озону дорівнює: 16,8/1,5= 1,2 мг/л, що відповідає 1,2 г/м3. 
Витратні дані озону наведені в таблиці 3.6.1. 
 
Таблиця 3.6.1 – Витратні дані озону 
Час контакту, хвилини 
Показники озону 
5 15 20 30 
Витрати озону за час контакту, мг 0,31 0,8 1,55 1,8 
Коефіцієнт використання, % 61 54 46 31 
Доза озону, мг/л 0,43 0,85 1,03 1,2 
Озон, розчинений у воді, мг/л - - - - 
 
 
Gг=1,4 л/хв.; СО3=2,0 мг/л; V=1,5л. 
 
Рисунок 3.6.1 – Крива функції відгуку при озонуванні води очищеної 
 
При таких умовах озонування, відбувається зменшення 
мікробіологічного забруднення води очищеної на 100%, але доза озону 
значна через великий час контакту. Необхідно зауважити, що наведені дані 
відносяться до 1000 мм шару води. 
Для проведення досліджень з озонування води очищеної у статичних 
умовах, використовувалась вода системи приготування води очищеної з 
води питної якості, з умовним початковим значенням мікробіологічного 
забруднення 270 КУО/мл. 
Виходячи з вимог по мікробіологічному забрудненню для води 
очищеної, немає необхідності знижувати досягати 100% знищення 
мікроорганізмів. Оскільки необхідно досягнути мікробіологічного 
навантаження нижче 100 КУО/мл, достатньо 65% видалення мікроорганізмів 
з вихідної води. Для забезпечення більш широкого діапазону роботи системи 
приготування води, та запобігання позапланових зупинок кілець 
транспортування води, необхідно досягати більш високого ступеня очистки 
води очищеної від мікроорганізмів. Достатньо досягти 80-90% видалення 
мікроорганізмів, для гарантованого забезпечення необхідної якості води 
очищеної, за показником – мікробіологічне забруднення. 
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 з таблиць              3.3 
- 3.8, можна зробити висновок: 
Для досягнення необхідного рівня мікробіологічного забруднення, 
необхідний час проведення озонування наведено в таблиці 3.6.2. 
 
Таблиця 3.6.2 – 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 
 
Порівнявши дані в таблиці 3.6.2, 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. 
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.                                     (3.6.3) 
 
Доза озону складе: 0,93 г на 1 м3 води очищеної. 
Витратні показники за озоном наведені у таблиці 3.6.4. 
Витрати озону із збільшенням часу контакту, як видно з таблиці 3.6.4 
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. 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 3.6.4 – Залежність витрат озону в залежності від часу 
контактування 
Витрати озоно-
Показники за Час контакту, хв 
повітряної 
озоном 
суміші, л/хв 5 10 15 20 
Витрати озону за 1,4 0,39 0,69 0,85 1,2 
час контакту, мг/л 1,9 0,52 0,76 0,93 1,5 
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. 
  
3.7  Визначення оптимального режиму та умов уф опромінення 
З огляду на нерівномірне освітлення води в проточному реакторі (рис. 
3.7.1), режими УФ-опромінення характеризувалися значеннями середньої 
освітленості і середньої енергії опромінення (дози) УФ-випромінювання, 
розрахованими як  
 
При ефективному радіусі опроміненого шару води:  
 
 
Згідно з цим, середнє енергетичне опромінення УФ-випромінювання 
для монохроматичного світла з довжиною хвилі - це величина світлового 
потоку, поглиненого рідиною з коефіцієнтом поглинання 2, 303 в потоці 
води. З огляду на характер спектра випромінювання використовуваних 
ртутно-кварцових ламп низького тиску (при 254 нм він перевищує 80% від 
загального світлового потоку в діапазоні 200 - 600 нм), в нашій роботі 
наведені дані по E cp і F sr при такій довжині  хвилі з урахуванням кількості 
ламп, оптичної щільності і витрати води 
 
Рис. 3.7 Зміна середньої освітленості (а) і середнє енергетичне опромінення 
УФ-випромінювання при 254 нм (б) як функція радіуса 
4 ВИБІР ТА РОЗРАХУНОК ОБЛАДНАННЯ 
 
Для виробництва води очищеної буде застосовуватись система 
очищення, що складається з блоку механічної попередньої очистки, 
зворотного осмосу та іонообмінної фільтрації. В залежності від типу 
продукції, що буде виготовлятись та потужності фармацевтичного 
підприємства, для забезпечення водою очищеної як правило достатньо 
продуктивності системи близько 10000/год. Виходячи з цього, буде 
проведений розрахунок озонаторного обладнання, для обробки води, системи 
даної продуктивності. 
 
4.1 Розрахунок установки озонування води 
 
Для проведення озонування води системи виробництва води очищеної 
з продуктивністю 10 м3/год необхідно розрахувати дозу озону. Виходячи з 
продуктивності системи виробництва води, та дози оптимальної дози озону, 
визначеної експериментальним шляхом, що становить 2 г/м3, та враховуючи 
коефіцієнт використання озону 0,85 витрата озону становить: 
 
 
 г/год                             (4.1) 
 
Виходячи з розрахованої продуктивності обираємо озонатор напірного 
типу «Озон-5У», що має початкову продуктивність 5г/год, але при 
необхідності комплектується додатковими незалежними камера виробництва 
озону, для забезпечення продуктивності 25 г/год, за рахунок одного 
озонатора з додатковими камерами в кількості 4шт. 
 
Крім того приймаю один резервний озонатор тієї ж марки.  
Разом: N= 2 шт. 
Потужність, споживана одним озонатором становить 180 Вт.  
Для електросинтезу озону необхідно подавати сухе повітря в кількості: 
 
нм3/год,                        (4.2) 
 
де  – продуктивність озонатора, кг/год; 
 – концентрація озону в озоно-воздушной суміші, г/м3; 
 - коефіцієнт використання розрядного проміжку. 
 
Крім того, враховуючи витрату повітря, необхідну для регенерації 
автоматичного блоку осушення повітря АЗОМІ, кількість повітря, необхідну 
для регенерації однієї установки 0,5 нм3/хв [7, 8] або 30 м3/год, загальна 
витрата повітря складе: 
 
 м3/год, або 730 л/хв                    (4.3) 
 
Для подачі атмосферного повітря приймаємо повітряний поршневий 
компресор Intertool PT-0040 , продуктивністю в 1050л/хв [11]. 
 
Всього необхідно встановити: 
Один робочий компресор і один резервний, N = 2шт. 
На трубопроводі подачі повітря необхідно встановити фільтри          
типу G-4, F-5. 
 
 
 
4.2 Розрахунок фреонової установки 
 
Перша стадія осушення повітря здійснюється за допомогою 
фреонового холодильного агрегату. 
Якщо температура повітря після компресора вище 30 °С, то потрібно 
проводити охолодження повітря в теплообміннику водопровідною водою або 
водою охолодженою.  
У холодильній установці повітря охолоджується з 26 до 6 оС внаслідок 
випаровування фреону – 12 (при температурі - 15 оС). 
Кількість холоду, необхідна для охолодження повітря, визначається по 
формулі: 
                               (4.4) 
 
де . – кількість охолоджуваного повітря в м3/год; 
 – маса 1м3 повітря, рівна 1,293 кг; 
 – теплоємність води, рівна 0,241 ккал/кг ∙ град; 
 – перепад температури. 
 
ккал/год або 1138 кДж/год. 
 
Об'єм повітря у загальному вигляді визначається за формулою: 
 
                             (4.5) 
 
Тоді при робочих параметрах повітря, що поступає в теплообмінник    
t1 = 26 °C і Pроб. =2 атм. і що виходить з нього t2 = 6 °C і Рроб. =2 атм: 
 
  м3/год; 
 
  м3/год; 
 
Кількість вологи в повітрі в загальному вигляді визначається по 
формулі: 
 
,                                                 (4.6) 
 
де  – вологовміст в повітрі при даній температурі в кг/м3. 
При t1 = 26 oС      a1 = 0,02686 кг/м3; 
         t2 = 6 oC       а2 = 0,007474 кг/м3. 
Тоді:  
 кг/год; 
 кг/год. 
 
Кількість вологи, що виділяється в апараті холодильної установки: 
 
 кг/год.                  (4.7) 
 
Кількість холоду, необхідна для охолоджування пари вологи в апараті 
26 6
рахується від tcр.  16C  до кінцевої t2 = 6 оС: 
2
 
 ккал/год = 27 кДж/год.      (4.8) 
 
Кількість холоду, необхідного для конденсації вологи, затриманої в 
холодильнику: 
,                                     (4.9) 
 
де  – теплота конденсації водяної пари, рівна 595 ккал/год. 
 
Тоді: 
 ккал/год = 1172 кДж/год. 
 
Загальна кількість холоду для всіх операцій з врахуванням 25 % на 
втрати: 
                   (4.10) 
 
 ккал/год, або 2921,5 кДж/год. 
 
Приймаємо для повітрезабезпечення озонатору автоматичний блок 
компримування, що складається з компресора, яка агрегатується з 
холодильником холодопродуктивністю 1500 ккал/год з потужністю 
електродвигуна 7,5 кВт і швидкістю обертання 735 об/хв. Вага кожного 
агрегату 240 кг. 
Для забезпечення достатнього ступеня охолодження, необхідно 
встановити 1 осушувач, окрім того приймаємо резервний осушувач – 1 шт. 
Всього N=2 шт. 
Подача розсолу 
Кількість розсолу хлористого кальцію, циркулюючого в 
кожухотрубчастому теплообміннику, визначається за формулою: 
 
                                      (4.11) 
  
де . – підвищення температури розсолу при проході через 
повітревідділювач, рівне 30 °С; 
 – маса 1 дм3 розсолу при середній температурі, дорівнює 
1,15кг/дм3. 
 
 дм3/год = 0,026 м3/год. 
 
Теплообмінник 
Поверхня теплообмінника, необхідного для охолоджування повітря: 
 
 ,                                            (4.12) 
 
де  – максимальне теплове навантаження на теплообмінник 
ккал/год; 
 – коефіцієнт теплопередачі з врахуванням конденсації пари вологи, 
рівний 36 ккал/м2 ∙ год ∙ град. 
 – різниця температур (розсіл-повітря), рівна 30 оС. 
  
Звідси: 
 м2 
 
Приймаємо теплообмінник ПВК-89 по з поверхнею теплообміну 0,84 м2, 
довжиною труб l = 1000 мм, числом труб n = 37. Крім того приймаємо 
резервний теплообмінник тієї ж марки. N=2 шт. 
 
4.3 Розрахунок блоку осушення 
 
Після охолоджування і осушення в механічному осушувачі, повітря 
поступає на глибоке доосушення в автоматичний блок осушення повітря 
АЗОМІ. 
Потрібно осушити повітря до вологовмісту 0,05 г/м3 (температура 
точки роси 50 °С). 
Для осушення завантажимо один адсорбер технічним силікагелем 
відповідно до ГОСТ 3956-76. Вологовміст після адсорбції складає 0,1г/м3 
(температура точки роси мінус 40 °С). 
Інший адсорбер завантажимо активним окисом алюмінію по               
ТУ 601 190-75. Вологовміст після адсорбції - 0,001 г/м3 (температура точки 
роси мінус 60 °С). Підключимо адсорбери паралельно. Половину потоку 
повітря пропускатимемо через силікагель, а іншу через алюмогель. При 
виході з адсорберів потоки змішуватимуться. При цьому досягається 
необхідний вологовміст повітря 0,05 г/м3 (температура точки роси -50 °С). 
Умови роботи осушувачів відрізняються від рекомендованих заводом-
виробником, тому необхідно провести їх перевірочний розрахунок, вихідні 
дані для якого приведені нижче. 
 
Кількість осушуваного повітря – 43,6 м3/год. 
Температура повітря на вході – плюс 6 °С. 
Тиск повітря на вході – 0,08 МПа. 
Кількість вологи в повітрі: 
на вході - 7,4 г/м3; 
на виході з 1 адсорбера при температурі точки роси – 40 °С; 
на виході з 2 абсорбера при температурі точки роси – 60 °С – 0,01 г/м3. 
Тривалість циклу роботи – 8 годин. 
Об'єм повітря в робочому стані визначається за формулою: 
 
 м3.                            (4.13) 
 
Розділимо на дві частини і виконаємо розрахунок для осушення однієї 
частини – силікагелем, інший алюмогелем. 
1.  м3 
За період адсорбції з повітря виділяється волога масою: 
 
 кг            (4.14) 
 
Маса силікагелю КСМГ, необхідного для адсорбції при поглинанні 
вологи 7%: 
 кг                          (4.15) 
 
Кількість силікагелю для завантаження, з урахуванням 20% запасу двох 
башт одного агрегату – 13 кг, однієї башти 6,5 кг.  
Приймаємо один адсорбер установки АЗОМІ для завантаження 
силікагелем. 
2.  м3 
За період адсорбції з повітря видаляється волога масою: 
 
 кг. 
 
Маса марки А2, необхідного для адсорбції при здатності поглинати 
вологу до 5%: 
 кг
 
 
Маса силікагелю КСМГ, що завантажується в один адсорбер установки 
АЗОМІ, з урахуванням 20% запасу складає 18,5 кг. 
 
Маса активного окислу алюмінію, що завантажується в цей адсорбер 
визначається за формулою: 
 
 кг                 (4.16) 
 
де d1 – насипна густина силікагелю КСМГ, г/дм3; 
     d2 – насипна густина активного окислу алюмінію, г/дм3. 
 
Визначаємо необхідну кількість одночасно працюючих адсорберів: 
 
,                                             (4.17) 
 
 шт. 
 
Разом, для осушення повітря потрібний один агрегат АЗОМІ. 
Приймаємо дві установки АЗОМІ. Одну завантажуємо силікагелем, а 
іншу алюмогелем. 
Кожен агрегат АЗОМІ складається з двох адсорберів: один працює, а 
інший на регенерації.  
Перевіряємо гідравлічний режим адсорбції. Фіктивна швидкість 
повітря в поперечному перетині адсорбера: 
 
 ,                                          (4.18) 
 
де  – об'єм повітря в робочому стані, що поступає на осушення, 
м3/год; 
 – площа одного адсорбера, см2 (при діаметрі башти 0,28 м, площа      
F = 0,36 м2 або 3600 см2); 
 – кількість одночасно працюючих адсорберів.  
 
 м/хв·см2 
 
Ця величина не перевищує допустиму (0,06 < 1,0 м/хв · см2). 
 
Тепловий баланс процесу регенерації 
Витрата тепла на регенерацію: 
 
,                         (4.19) 
 
                          (4.20) 
 
де ., . – вага силікагелю, вага алюмогелю; 
. – теплоємність силікагелю, рівна 0,22 ккал/кг·град.; 
. – теплоємність алюмогелю, рівна 0,25 ккал/кг·град.; 
 – температура адсорбенту в період регенерації = 6 °С; 
. – температура підігрітого повітря на вході в адсорбер = 240 °С; 
. – середня температура регенераційного повітря = 80 °С. 
 
 ккал=2130 кДж, 
 
 ккал=3533 кДж.
 
 
Витрата тепла на нагрів металевого корпусу адсорберу: 
 
                                   (4.21) 
 
де  – вага металу, становить 45 кг; 
 – теплоємність металу, рівна 0,12 ккал/кг град. 
 
 ккал = 3479 кДж. 
 
Витрата тепла на нагрів і випарювання вологи, що виділяється при 
регенерації. 
Повітря для регенерації береться із загальної системи подачі повітря в 
кількості q  =60 м3
рег. /год, що було враховане при визначенні загальної 
потреби в повітрі. 
За період регенерації при тривалості робочого циклу 8 годин маса 
вологи, що видаляється, буде рівна: 
 
 = 0,744 + 0,762 = 1,51 кг.                        (4.22) 
 
Витрата тепла на нагрів і випарювання цієї вологи складе: 
 
,                                      (4.23) 
 
де  – прихована теплота випарювання води при  = 100 °C;  
Р = 760 мм.рт.ст.; 
 = 540 ккал/год. 
 
 ккал=4049 кДж. 
 
Втрати тепла з повітрям, що відходить: 
 
                                 (4.24) 
 
де  – кількість повітря, що витрачається на регенерацію, м3/год; 
 – теплоємність повітря, становить 0,241 ккал/кг ∙ град; 
 – середня температура регенераційного повітря, °С; 
 – температура всмоктуваного повітря, °С. 
 
 ккал = 4477 кДж 
 
Загальні витрати тепла на регенерацію (включаючи 10 % на 
незаплановані втрати) складають: 
 
 ,                         (4.25) 
 
 ккал, або 35222 кДж 
 
4.4 Розрахунок пилового фільтру 
 
На виході з кожного адсорбера встановлюється пиловий фільтр для 
уловлювання часток адсорбенту. 
Фільтр є конусоподібним стаканом з металевої сітки. Як матеріал, що 
фільтрує, застосовується тканина. Можуть бути застосовані і інші 
конструктивні типи апаратів аналогічного призначення. 
Необхідна поверхня фільтрації в пиловому фільтрі: 
 
 ,                                                (4.26) 
 
де  – робочий об'єм повітря, що проходить через пиловий фільтр; 
 – об'ємна швидкість фільтрації повітря, рівна 1000 м3/год на 1 м2; 
 – число адсорберів, що одночасно працюють. 
 
 м2 
4.5 Водомасловідділювач 
 
Безпосередньому осушенню повітря, що подається в генератори озону, 
передує його очищення від краплинної вологи і масла в спеціальних 
апаратах. 
Водомасловідділювач є вертикальний циліндричний апарат, що 
складається з корпусу з тангенціально привареним до нього вхідним 
штуцером, що забезпечує обертальний рух вхідного повітря в кільцевій 
щілині між внутрішньою поверхнею корпусу і трубою, закріпленою у 
водомасловідділювачі. Для поліпшення сепарації краплинної вологи у 
водомасловідділювачі встановлені відбійники. 
Приймаю водомасловідділювач типу МО – 30. Один встановлюю після 
першого теплообмінника, інший – після холодильної установки. 
 
4.6 Електросинтез озону 
 
Електросинтез озону здійснюється в генераторах озону трубчастого 
типу. Генератор озону трубчастого типу є горизонтально розташованим 
апаратом, що складається з циліндричного корпусу і з’ємних сферичних 
днищ. За своєю конструкцією апарат нагадує теплообмінник. У корпусі 
встановлені дві вертикальні опорні грати, в яких закріплені трубки. Їх 
кількість визначається необхідною продуктивністю озонаторного генератора. 
Основною частиною розрядної трубки є два концентрично розташованих 
електроди, розділених діелектричним бар'єром і повітряним зазором в межах 
1 – 3 мм. Одним з електродів служить труба з неіржавіючої сталі (заземлений 
електрод), в який встановлена скляна трубка з нанесеним на її внутрішню 
поверхню струмопровідним покриттям, що виконує роль високовольтного 
електроду. Озон утворюється при проходженні повітря через кільцевий зазор 
між заземленим електродом і скляним діелектриком при подачі на озонатор 
напруги 5000 – 20000 В. Як діелектричний бар'єр окрім скла використовують 
емаль або пластмаси. 
Для відведення тепла із зони розряду  зовнішні електроди 
охолоджуються. В установках, що працюють на промисловій частоті, як 
хладагент, використовують воду температурою 20 °С, витрата якої складає 
близько 3 – 5 дм3 на 1 г озону. 
Температура води в генераторах озону, як правило, підвищується не 
більше ніж на 6 – 8 °С. 
Для синтезу озону нами був прийнятий озонатор «Озон–У5». 
 
Технічна характеристика озонатора «Озон–У5». 
1) Продуктивність по озону, г/год 5 
2) Концентрація озону, г/м3 2 
3) Приведена витрата газу, м3/год до 40 
4) Розрахунковий тиск газу, МПа 0,18 
5) Робочий тиск газу, МПа 0,16 
6) Температура вхідного газу, що допускається, оС від -15 до + 20  
7) Витрата води на охолодження, м3/год до 5 
8) Температура вхідної води, оС до 20 
9) Потужність озонатора, кВт 16 
10) Споживча потужність модулем, кВт 18 
11) Коефіцієнт потужності 0,85 
12) Озонатор разрахований на живлення від мережі 220В 
змінного струму напругою і частотою 50Гц 
13) Маса, кг не більше 105 
 
Примітка: 
1) Газ, що подається на озонування, повинен мати абсолютну вологість 
не вище 30 мг/м3 (температура точки роси мінус 50 оС) і міра забруднення не 
нижче 1 класу ГОСТ 17433-72. 
2) Вода, що подається на охолодження генератора озону, повинна 
містити не більше 30 мг/дм3 іону хлору. 
 
Технічні вимоги 
1) Виготовлення відповідно до вимог  
ГОСТУ 26-291-71 ТУ26-01, програмою і методикою випробувань   
394074/075 ОМ. 
2) Зварні шви трубного і міжтрубного простору випробувати на 
щільність при тиску 0,6 кгс/см2. 
3) На опорах нанести монтажні штрихи, що фіксують головні осі 
апарату для налаштування проектного положення на фундаменті емаллю   
НЦ-132 ГОСТ 6631-74 біла. 
4) Для налаштування апарату в горизонтальній площині, рівень 
встановлювати на верхню поверхню корпусу. Місце установки рівня обвести 
емаллю НЦ-132 ГОСТ 6634-74 біла. 
5) Трубопроводи гнути по місцю радіусом Р = 50 мм. 
6) Основний матеріал сталь 12Х18Н10Т   ГОСТ 5632-72. 
7) Генератор озону поставляється в зібраному вигляді з окремо 
упакованими склоелектродами, ізоляторами, блоком датчиків, манометром і 
термометрами, які монтуються на місці встановлення силами замовника. 
8)Контроль кутових швів зварювання штуцерів і бобишок провести 
зовнішнім оглядом, контроль зварювання фланців зовнішнім оглядом  і 
кольоровою дефектоскопією по ЗРТМ 13244-74. 
10) Міжтрубний простір випробувати на міцність гідравлічним тиском 
0,2 МПа (2 кгс/см2). 
Озонатори забезпечуються необхідними засобами автоматики і 
укомплектовуються допоміжним устаткуванням. Як допоміжне устаткування 
може бути автоматичний блок компримування повітря АБК-630, осушувач 
повітря ОВМ-0,63, водовідділювач МО-30Н, автоматичні блоки осушення 
повітря адсорбційні (продуктивністю по повітрю 100 – 6000 м3/год), фільтр 
патронний ФП-08, різні типи контактних апаратів (апарати контактні пінні – 
КП, апарати контактні колонні – АКК). 
 
4.7 Розрахунок барботажної контактної камери 
 
Витрата води, що озонується, – Q = 10 м3/год  
Доза озону  – Доз. = 0,93 г/м3. 
Концентрація озону в газі – Соз. = 2 г/м3. 
Час перебування 10 хв. 
Навантаження на металокерамічний елемент (МКЕ) – 3,2 м3/м2 ∙ год. 
Діаметр пор МКЕ – 100 мкм. 
Приймаємо трисекційну камеру з двома робочими секціями і однією 
секцією рекуперації. 
Час перебування води в камерах: 
1 = 1 хвилина – час перебування води у відділенні рекуперації; 
2 = 10 хвилин – час перебування води у секції 1; 
3 = 5 хвилин – час перебування води у секції 2. 
Таким чином, oб’єм відділення рекуперації складатиме: 
 
 м3.                    (4.27) 
 
Об’єм першої секції: 2 м3  
Об’єм другої секції: 1 м3. 
Стандартна глибина води становить 2 м (2,2 м висота камери). 
Ширина камер складає 1 м; 
Довжина відділення рекуперації: 
 
 м,                                    (4.28) 
 
Довжина першої секції  м; 
Довжина другої секції  м. 
 
Визначаємо загальну площу металокерамічних барботажних елементів: 
 
 м2.                               (4.29) 
 
Площа одного розпилюючого елементу: 
 
 ,                                    (4.30) 
 
  м2. 
 
Кількість розпилюючих елементів: 
 
,                                               (4.31) 
 
 
 
Приймемо 36 штук, тоді для першої секції контактної камери, 
розташовуючи розпилювачі на відстані 0,1 м один від одного по 3 шт в ряд,  
 
кількість елементів в першій секції рівна: 
 
U1 = 8 ∙ 3 = 24 шт. 
 
У другій секції відповідно: 
 
U2 = 4 ∙ 3 = 12 шт. 
 
Колектор діаметром 0,3 м розташований по осі камери. Кожна вивідна 
повітряна система складається з трьох розпилювачів. 
 
При внутрішньому діаметрі центрального колектора 0,1 м площа 
перетину fкол. = 0,031 м2. 
Швидкість руху газової суміші визначається за формулою: 
 
 м/с                               (4.32) 
 
що не вище гранично допустимого (5 м/с). 
 
Сумарна активна площа пор металокерамічного елементу труби 
становить: 
 
 ,                                    (4.33) 
 
 м2. 
Витрата озонованого повітря для першої  і другої секцій: 
 
 (м3/м2 ∙ хв) = 1,86 (м3/м2 ∙ год),           (4.34) 
 
(м3/м2 ∙ хв.) = 3,75(м3/м2 ∙ год.),           (4.35) 
  
що нижче допустимого 10 (м3/м2 ∙ год.). 
Гідравлічний опір, який долає потік озоно-повітряної суміші: 
 
 ,                      (4.36) 
 
де . – гідростатичний тиск в м вод. ст.; 
 – коефіцієнт; 
 
,                                           (4.37) 
 
 м вод. ст. 
 
Для двох шарів рідини (висоти шарів в робочій і регенераційній секціях 
камери) необхідний тиск на  вході складає 0,11 МПа. Таким чином, тиск 
повітря створюваний компресором досить для проходження  повітря по 
системі: адсорбер – робоча секція контактною камери – регенераційна секція 
– каталітичний апарат. 
  
5 ТЕХНОЛОГІЧНА СХЕМА ВОДОПІДГОТОВКИ 
 
Вихідною водою для отримання води очищеної є питана вода міської 
мережі водопостачання. Питна вода за допомогою підкачую чого насосу, 
подається на першу стадію механічної фільтрації, для захисту від сухого 
ходу, перед насосом, встановлено реле тиску. Далі відбувається фільтрація 
води на механічному фільтрі промивного типу з очищувальними щітками. 
Тиск води до та після фільтру вимірюється манометрами. На стадії 
попередньої підготовки води відбувається: 
 Очищення води від механічних включень, розміром понад 100 мкм на 
механічному фільтрі з автоматичною промивкою; 
 Контроль та корекція вмісту активного хлору в водопровідній воді, 
шляхом дозування відновлювача. Дозування відновлювача регулюється 
таким чином, щоб вміст активного хлору перед вузлом зворотного 
осмосу, не перевищував максимально-допустиме значення. 
Далі підготовлена вода перед подачею на мембранний модуль 
піддається додатковому очищенню на картриджних механічних фільтрах, з 
розміром пор – 5 мкм.  
Демінералізація води зворотно осмотичним методом здійснюється 
наступним чином: вихідна вода під тиском, що перевищує осмотичний тиск 
розчину, подається на мембрано тримач, що містить 3 послідовно розміщені 
мембранні елементи. Після цього, потік води по каналах прокладки подачі 
вихідної води надходить до поверхні мембрани. Частина води із значно 
зниженим вмістом солей (пермеат) транспортується через напівпроникну 
мембрану і збирається в колекторі. Та частина води, що залишилась 
(концентрат), розчинні в ній солі, зважені частки відводяться з  мембранного 
елемента, з іншої сторони мембрани. Для зниження загального споживання 
води в зворотно осмотичній установці організований рецикл, тобто, частина 
потоку концентрату, повертається на вхід установки. 
Під час експлуатації установки зворотного осмосу, передбачена 
автоматична гідравлічна промивка мембранних елементів. 
Залежно від умов експлуатації та якості вихідної води, через деякий час 
може знизитись якість пермеату та продуктивність установки, при 
номінальних значеннях тиску в модулі. 
Для підтримання  номінальної продуктивності установки і необхідної 
якості очищення необхідне проведення періодичного промивання 
мембранних елементів хімічними реагентами. Хімічне промивання 
здійснюється за допомогою спеціального пересувного блоку, для промивання 
мембран. 
 
Установка "ЕкософтМО-10" промивання
КЛ- 1.18
КШ- 1.19
Вода питна Ф - 1.1 КШ- 1.42
КШ- 1.25
t = 20-25C КШ- 1.8 КШ- 1.35
Ф - 1.2 ГФ - 1.1
КШ- 1.26
КШ- 1.2 КШ- 1.36
КШ- 1.9
Ф - 1.3 ГФ - 1.2
КШ- 1.7 КШ- 1.27
КШ- 1.37
КШ- 1.10
Ф - 1.4 Н- 1.10 ГФ - 1.3
Ф - 1.4 КШ- 1.28
Н- 115.2 КШ- 1.11 КШ- 1.38
Ф - 1.5 ГФ - 1.4
КШ- 1.29
Н- 1.2 КШ- 1.39
КШ- 1.12
5а Ф - 1.6 ГФ - 1.5
вхідний порт вихідний порт
ЗБ- 1.4 хімпромивання хімпромивання
 
КШ-1.1-1.41 – крани шарові; Ф-1.1-1.6 – фільтри механічного очищення;    
ГФ-1.1-1.6 – мембрани осмотичні; КЛ-клапани електромагнітні. 
 
Рисунок 5.1 – Апаратурна схема системи механічного очищення води 
«Екософт МО-10''» 
 
ККШШ-- 11..33 ККШШ-- 11..11
ККЛЛ-- 11..55 ККЛЛ-- 11..44
ККЛЛ-- 11..66
рреецциикклл
ККШШ-- 11..1177 ККШШ-- 11..1166 ККШШ-- 11..1155 ККШШ-- 11..1144 ККШШ-- 11..1133
ККШШ-- 11..2244 ККШШ-- 11..2233 ККШШ-- 11..2222 ККШШ-- 11..2211 ККШШ-- 11..2200
ККШШ-- 11..3344
ККШШ-- 11..3333 ККШШ-- 11..3322 ККШШ-- 11..3311 ККШШ-- 11..3300
ппееррммееаатт
ЗЗКК-- 11..4400
ККШШ-- 11..4411
кислота
Установка "ЕкософтФСД-10" луг
КП- 1 КП- 2 КП- 3 КП- 4 КП- 5 КП- 6 КП- 7
КФ - 1 КФ - 2 КФ - 3 АФ - 4 АФ - 5 АФ - 6 АФ - 7
 
КШ-1-30 – крани шарові; КП-1-6 – кондуктометри. 
 
Рисунок 5.2 – Апаратурна схема блоку іонообмінної фільтрації          
«Екософт ФСД-10''» 
 
Ф-1.1 від вихідного
порту хімпромивання
КШ- 1.98 ЗБ-1.3
до вхідного порту
КШ- 1.100
хімпромивання
Н-1.2 КШ- 1.101
 
 
КШ-1.98-1.101 – крани шарові; Н-1.2 – насос; ЗБ-1.3 ємність збірник;           
Ф-1.1 – фільтр. 
 
Рисунок 5.3 – Пересувний блок промивання мембранних елементів 
 
Для більш глибокої демінералізації, вода додатково проходить обробку 
на фільтрі, заповненому сильно кислотним катіонітом та далі та фільтрі 
заповненому високо основним аніонітом.  
На лінії подачі води очищеної до ємності-збірника встановлена 
контактна камера, для проведення процесу озонування. Стадія озонування в 
ККШШ-- 11
ККШШ-- 22
ККШШ-- 33
ККШШ-- 2222
ККШШ-- 44
ККШШ-- 55
ККШШ-- 66 ККШШ-- 2233
ККШШ-- 77
ККШШ-- 88
ККШШ-- 11..9999
ККШШ-- 99 ККШШ-- 2244
ККШШ-- 1100
ККШШ-- 1111
ККШШ-- 1122 ККШШ-- 2255
ККШШ-- 1133
ККШШ-- 1144
ККШШ-- 1155 ККШШ-- 2266
ККШШ-- 1166
ККШШ-- 1177
ККШШ-- 1188 ККШШ-- 2277
ККШШ-- 1199
ККШШ-- 2200
ККШШ-- 2211 ККШШ-- 2288
ККШШ-- 2299
ККШШ-- 3300
системі виробництва води очищеної є надзвичайно ефективним методом 
підтримання мікробіологічних показників води очищеної та додатковою 
стадією очищення від залишків органічних забруднень.  
Контактна камера являє собою ємність, оснащену перфорованими 
елементами, для диспергування озонно-повітряної суміші, для проведення 
процесу озонування. Озонно-повітряна суміш отримується за допомогою 
генератору озону. Джерелом кисню для синтезу озону може 
використовуватись стиснений кисень, або кисень повітря, що пройшло 
попереднє кондиціювання, на спеціальних вентиляційних установках, для 
кондиціонування повітря.  
Після обробки води озоном, наступною стадією йде обробка води 
ультрафіолетом. При обробці озонованої води, ультрафіолет знижує вміст 
залишкового озону в воді, та додатково знижує мікробіологічне забруднення. 
Застосування ультрафіолету після озонування надзвичайно ефективний метод 
отримання високоочищеної води. 
Очищена вода надходить до ємності-збірника. Ємність-збірник є дуже 
важливою складовою частиною, всієї системи. Вода очищена з ємності збірника 
за допомогою насосів та магістралей трубопроводів розподіляється на 
виробничі дільниці, частина води використовується як сировина для 
виробництва води для ін'єкцій. Система розподілення води очищеної має бути 
сконструйована в виді замкнених кілець, що забезпечують доступ до води 
очищеної у всіх точках споживання та повернення її назад у ємність. Система 
ємність-трубопроводи, повинна бути зацикленою, та не мати застійних зон. 
Виробництво води для ін'єкцій проводиться на дистиляційній установі 
Finn-Aqua 2900-T-6, що працює за принципом протитечії. Дистилятор 
складається з шести колон. Перша колона нагрівається технічною парою. Вода 
очищена нагрівається поступово, спочатку в конденсаторі, а потім в 
теплообмінниках, встановлених в кожній колоні, до температури технічної 
пари. Після випарювання частини води очищеної в трубках колони чиста пара 
конденсується і направляється в дренаж і частково в систему рециркуляції 
установки. Частина води очищеної, яка не випарувалась в першій колоні, 
використовується для живлення другої колони. Вода повторно нагрівається 
парою, утвореною в першій колоні і направляється в другу колону через 
теплообмінник, в якому частина енергії використовується для підігріву води 
очищеної. Цей процес повторюється у всіх колонах. Вода для ін'єкцій 
надходить до конденсатора і ємність-збірник. Даний дистилятор має режим 
генератора пару, в якому з першої колони можна отримувати чисту пару, для 
проведення стерилізації основного технологічного обладнання. Продуктивність 
даної установки залежить від тиску води на вході, та може бути в межах 2900-
5900 л/год. Установка обладнана системою рутинного моніторингу 
електропровідності. Система автоматичного регулювання температури 
дистиляту забезпечує надходження води для ін'єкцій перегрітою до ємності-
збірника, де вона має зберігатись при температурі 80-95°С, що знижує 
енергетичні затрати на підтримання температури води для ін'єкцій. Вода для 
ін'єкцій надходить до ємності-збірника, що обладнаний рубашкою, для 
забезпечення безпечних умов роботи з ємністю та підтримання необхідної 
температури води для ін'єкцій.  
Окрім системи приготування та зберігання, невід'ємною складовою є 
система розподілення води для ін'єкцій. Система розподілення являє собою 
замкнені кільця, по яких циркулює вода за допомогою циркуляційних насосів. 
Окрім кілець розподілення, система обладнана малим кільцем, по якому 
циркулює вода для ін'єкцій, забір води здійснюється з нижньої частини ємності-
збірника, повернення води здійснюється за допомогою спеціального спрейболу, 
змонтованого в верхній частині ємності-збірника, для зрошування поверхні 
ємності над водою, для запобігання утворення застійних зон, та біологічної 
плівки. Система розподілення обладнана трьохходовими кранами – точками 
відбору води для ін'єкцій.