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 
                                                                       «____»  _________________2023р. 
 
 
КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА МАГІСТРА 
на тему 
ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД ВІД 
БАРВНИКІВ. 
за спеціальністю 161 «Хімічні технології та інженерія» 
 
 
Науковий керівник Виконавець роботи 
д.т.н., професор магістрант 
  
__________ Віталій ВЯЗОВИК __________ Валентин ДЕМ`ЯНЕНКО  
  
  
  
  
  
  
      Нормоконтроль                         Наталія ФОМІНА 
  
 
Черкаси 2023 
 
 
ВСТУП 
 
Текстильна промисловість є однією з найбільш інтенсивних галузей 
хімічного виробництва, стічні води якої містять небезпечні барвники, пігменти, 
розчинені, завислі тверді речовини та важкі метали. Тому важливо ефективно 
очищати стічні води, що утворюються в цій галузі, перед тим, як випускати їх у 
навколишнє середовище.  
Незважаючи на те, що сфера очищення текстильних стічних вод досягла 
величезного прогресу, розроблені методи очищення потребують подальшого 
вдосконалення, щоб зробити їх економічно вигідними та безпечними для 
навколишнього середовища.  
Водночас із зростанням текстильної промисловості по всьому світу 
зростає й проблема забруднення стічних вод, які містять барвники, що 
використовуються в текстильних процесах.  
Через відсутність ефективних методів очищення стічні води деяких 
заводів анілінофарбової промисловості акумулюють у накопичувачах і в період 
весняних паводків скидають у відкриті водойми. Скидання стічних вод 
здійснюється згідно з інструкцією, що передбачає контроль якості води під час 
спуску з накопичувачів за гідрохімічними та гідро-біологічними показниками. 
Гідробіологічні дослідження включають вивчення впливу стічних вод на флору 
і фауну водойм, а експериментальні - визначення порогових концентрацій 
стічних вод накопичувачів для водних організмів. 
Барвники використовуються для створення барв та дизайну текстильних 
матеріалів, але їх викид у стічні води може мати негативний вплив на 
навколишнє середовище та водні ресурси.  
Отже, розробка та вдосконалення методів очищення стічних вод від 
пігментів є надзвичайно важливим завданням для сталого розвитку текстильної 
промисловості та збереження екосистем.   
Головна мета роботи полягає у визначенні оптимальних технологій та 
підходів для ефективного видалення барвників зі стічних вод з максимальною 
екологічною ефективністю.  Для досягнення цієї мети будуть розглянуті різні 
методи очищення, включаючи фізичні, хімічні процеси, а також розширені 
методи окиснення та адсорбції. Кожен з цих методів має свої переваги та 
обмеження, тому необхідно провести комплексний аналіз та порівняльну 
оцінку їх ефективності, вартості та впливу на навколишнє середовище. 
Дана робота має на меті розглянути сучасний стан очищення категорії 
промислових стоків, що розглядається, вибрати і запропонувати найбільш 
раціональні методи, технологічну схему очищення, а також провести 
розрахунок основного обладнання пропонованої технології. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ 
 
Через обмеженість запасів прісної води на Землі (запаси прісної води на 
планеті становлять лише 5-6 тис. м3 на душу населення на душу населення), 
проблема захисту гідросфери постійно зростає, хоча людство докладає значних 
зусиль для її вирішення. 
Незважаючи на значний прогрес в охороні гідросфери (розробка і 
застосування сучасних хімічних і біологічних технологій), проблема захисту 
гідросфери постійно зростає. Незважаючи на значні успіхи в галузі охорони 
гідросфери (розробка і застосування сучасних хімічних і біологічних 
технологій очищення стічних вод, чиста вода Дніпра, Десни та багатьох інших 
річок, активна просвітницька кампанія серед населення), залишається ще багато 
життєво важливих завдань, які не можна відкладати на потім.  
Зокрема, існує проблема очищення стічних вод від органічних сполук, які 
є особливо небезпечними забруднювачами забруднювачі через свою 
комплексну дію та непередбачувані наслідки та непередбачуваних наслідків. 
Шкідливий вплив органічних речовин, що потрапляють у водні об'єкти, 
посилюється кумулятивним ефектом (прогресуючим збільшенням вмісту 
шкідливих сполук у кожній наступній ланці водної ділянки). кумулятивного 
ефекту (прогресуюче збільшення вмісту шкідливих сполук у кожній наступній 
ланці трофічного ланцюга). Серед цих забруднювачів ключову роль відіграють 
барвники, які широко використовуються в різних галузях економіки та в побуті.  
На жаль, існуючі технології очищення стічних вод від цих речовин часто 
недосконалі, неефективні або взагалі відсутні. Все це вимагає розробки і 
застосування ефективних і, в той же час, недорогих технологій.  
Наука працює над впровадженням та експлуатацією технологій очищення 
забарвлених стічних вод, які включають включає адсорбційний метод 
очищення забарвлених стічних вод з використанням дисперсних адсорбентів. 
 
 
1.2 Огляд літературних джерел 
 
1.2.1 Загальна характеристика барвників 
 
Барвники грають ключову роль в текстильній промисловості, де вони 
використовуються для надання тканинам різноманітних кольорів. Важливою 
властивістю барвників є їх здатність зв'язуватися з волокнами тканин і 
залишатися стійкими до впливу факторів, таких як світло, тепло та прання.    
Барвники та допоміжні речовини надходять у стічні води з відпрацьованими 
фарбувальними ваннами.  Технічна класифікація ґрунтується головним чином 
на властивостях барвників та їхньому ставленні до фарбованих матеріалів. Вона 
передбачає умовні поділ усіх барвників на такі групи: розчинні у воді, кислотні, 
протравлювальні, основні, прямі, активні; нерозчинні - кубові, сірчисті, 
дисперсні, азоїдні, окисні, пігменти та лаки; розчинні в органічних 
середовищах - жиро-, спирто- та ацетонорозчинні, поліефірні. 
Кислотні барвники містять групи SO3 H, рідше COOH та інші. 
Виробляються у вигляді натрієвих, амонієвих або калієвих солей. Цими 
барвниками фарбують вовну, шовк, шкіру, хутряну овчину. Окремі кислотні 
барвники застосовують для фарбування паперу, мила, харчових продуктів, 
чорнила, паст для кулькових ручок, лаків. 
Протравні барвники містять угруповання, що зумовлюють їхню здатність 
переходити в нерозчинний стан після утворення в забарвлюваному волокні 
комплексної сполуки із солями металів. Вони забарвлюють целюлозні волокна 
тільки після попередньої обробки волокна солями металів, що вирізняє цей 
процес великою тривалістю і складністю.  
Основні барвники, на відміну від кислотних, дисоціюють у воді з 
утворенням забарвлених катіонів; і містять основні аміногрупи. Ці барвники 
мають велику фарбувальну силу.  Забарвлення виходять чистими і яскравими, 
але недостатньо стійкими до дії світла і мокрих обробок. Їх широко 
використовують для виготовлення лаків, друкарських паст, фарбування паперу, 
деревини, шкіри та інших матеріалів. 
Прямі барвники мають властивості утримуватися безпосередньо, без 
жодних протрав, целюлозними (бавовна, льон, віскоза, ацетат), 
напіввовняними, білковими (шовк) і деякими синтетичними волокнами. Ними 
фарбують також шкіру, деревину, папір. 
Активні барвники являють собою солі органічних кислот і основ, що 
містять рухомі (реакційноздатні) атоми, частіше за все - атоми хлору, або 
групи, які в момент фарбування відщеплюються, або активні (такі, що легко 
розкриваються) зв'язки.  У процесі фарбування реагують з функціональними 
групами волокна і утворюють з ними ковалентний хімічний зв'язок, що 
забезпечує міцність до прання, хімічного чищення. Застосовуються для 
фарбування і друкування тканин з вовни, шовку, целюлозних поліамідних 
волокон. 
Кубові барвники являють собою пігменти, здатні відновлюватися з 
утворенням похідних (лейкосполук), розчинних у лужних середовищах, які 
мають спорідненість із целюлозними волокнами. Застосовують у друці та 
фарбуванні головним чином целюлозних волокон. 
     Сірчисті барвники містять бісульфідні угруповання -S-S-S- і, подібно 
до кубових, нерозчинні у воді, але здатні відновлюватися сульфідом натрію в 
лужному середовищі в розчинні лейкосполуки, які легко адсорбуються 
целюлозними волокнами.  Застосовуються для фарбування целюлозних 
волокон. 
Пігменти та лаки застосовують для фарбування і друкування тканин із 
будь-яких текстильних матеріалів шляхом їх закріплення на волокні за 
допомогою спеціальних сполучних речовин. Їх використовують також для 
приготування малярських, поліграфічних, художніх фарб. 
Барвники, розчинні в органічних середовищах, застосовують для 
фарбування органічних речовин (вуглеводнів, восків, жирів, кремів для взуття, 
спиртових лаків). 
     Поверхнево-активні речовини і текстильно-допоміжні речовини 
широко застосовують у технологічних процесах підготовки, фарбування і 
друкування текстильних виробів, шкіри, хутра, паперу та інших матеріалів. 
 
 1.3 Методи очищення стічних вод від барвників 
 
Очищення стічних вод від барвників — це важлива задача для зменшення 
негативного впливу промислових викидів на довкілля. Існує кілька методів, які 
можна використовувати для цієї мети: 
 Адсорбція - Застосування адсорбентів, таких як активоване вугілля, 
згущені алюмінієві оксиди, для поглиблення барвників з води. 
 Коагуляція та флотація - Додавання коагулянтів (зазвичай солей 
алюмінію чи заліза) та флокулянтів для утворення великих флокул, які 
можна легко вилучити. Переваги: Діє ефективно при очищенні води 
від барвників, а також від інших забруднювачів. 
 
1.3.1 Адсорбційна очистка 
 
Для очищення стічних вод виробництва барвників застосовують 
адсорбцію на активному вугіллі. Адсорбційний метод застосовується як 
регенеративний і деструктивний способи знешкодження стічних вод. 
Досліджували застосування активованого вугілля різного походження. 
Показано, що активоване вугілля на основі лігніну краще сорбує 
високомолекулярні барвники, ніж бітумінозне, а барвники з молекулярною 
масою понад 500 сорбуються приблизно однаково. 
Вивчено вплив різних чинників на адсорбцію зі стічних вод виробництва 
кислотних барвників. Показано, що швидкість адсорбції зростає зі збільшенням 
інтенсивності перемішування фаз, збільшенням дози вугілля, зростанням 
температури та зменшенням росту частинок. Величина рН у межах 5,2-8,5 не 
впливає на швидкість процесу, кінетика адсорбції в статичних умовах 
визначається початковою швидкою стадією поверхневого масообміну, за якою 
слідує повільна стадія внутрішньої дифузії. Зі збільшенням температури від 300 
С до 900 С під час адсорбції в статичних умовах активних барвників для вовни 
(червоного 4СШ, червоного 2СШ, червоного СШ) адсорбційна ємність 
активованого вугілля зростає у 2-4 рази. На установці потужністю 80 м3 /год 
для очищення стічних вод виробництва барвників за часу контакту 40-45 хв 
концентрація барвника знижується з 200 до 0 мг/л. 
Однак не завжди адсорбційна обробка активованим вугіллям дає змогу 
досягти необхідного ступеня очищення. Найдоцільніше його застосування 
після попереднього механічного та хімічного очищення (піщані фільтри, 
фільтри з діатомітом).   
Практика засвідчила, що застосування активованого вугілля економічно 
виправдане під час очищення стічних вод із малими концентраціями 
забруднень, що дає змогу проводити глибоке очищення такої води, коли інші 
методи неефективні.  
 Недолік методу - невисока гранична ємність адсорбції, необхідність 
регенірації, яку проводять термічним методом за температури 700-7500 С 
сумішшю водяної пари і продуктів горіння природного газу або газу 
регенірації, при цьому втрачається 10% активованого вугілля, а адсорбційні 
властивості знижуються. 
 
1.3.2 Очищення коагуляцією флокуляцією 
 
Іншим методом очищення стічних вод від барвників є обробка їх 
коагулянтами і флокулянтами. Як коагулянти, як правило, використовують солі 
Аl3+ , Fе3+ , Са2+ . Досліджували очищення стічних вод, що містять активні 
азобарвники, фталоціанінового типу, прямі та кубові барвники.  При цьому 
великий вплив має рН середовища. Найкращий ефект у разі використання солей 
Fе3+ і Аl3+ отримано за рН 5-6, а за умови використання суміші H2 SO 7Н4 .2 
О і СаОН 2  - рН 9-10. Зазначено, що ефект очищення значною мірою залежить 
від виду барвника. під час обробки стічних вод, що містять сірчисті барвники, 
задовільний ефект очищення спостерігається за дози 20-30 мг/л. Неорганічні 
солі NаСI, Nа SО24 мають незначний вплив, а присутність Nа2 CO3 збільшує 
витрату.  Ступінь очищення стічних вод збільшується в ряду: барвники на 
основі катіонактивних речовин < активні < дисперсні < кислі прямі. 
Вивчено сорбцію барвників (дисперсних, активних, кислотних) на 
свіжоосаджених пластівцях гідроксидів. Встановлено, що барвники з великим 
фактором асоціації, а також обмежено розчинні у воді при осадженні на 
пластівцях гідроксидів утворюють власну тверду фазу. Як неорганічні 
коагулянти пропонують використовувати відходи заводу з виробництва 
алюмінію, мінерал алудит, який містить 17-25% і є одночасно коагулянтом і 
сорбентом[3]. 
Будиловський Ю. М. пропонує пристрій для очищення стічних вод. У 
цьому пристрої передбачена можливість рециркуляції великої маси коагулянту 
і суспензій. Завдяки цьому для очищення можна використовувати значну 
кількість коагулянту, що сприяє підвищенню якості та надійності 
очищення[10]. 
Недоліком методу є утворення значної кількості осаду, що містить велику 
кількість води (до 98-99%). 
Останнім часом багато досліджень проводиться з використанням 
органічних флокулянтів. Отримано низку полімерів, що мають високу 
ефективність під час обробки стічних вод, які містять барвники. Для очищення 
барвників із сульфогрупою використовують полімери, що мають атоми азоту з 
неподіленою парою електронів, рідше фосфоровмісні. Пропонується 
використовувати як такі матеріали акриламід, суміш ароматичних і 
аліфатичних альдегідів, що містять більше однієї аміногрупи, розчинний 
полімер, отриманий з аліфатичних альдегідів і діетилендіаміну. 
Широкому застосуванню цих методів у промисловості перешкоджає 
необхідність емпіричного добору реагентів, що особливо ускладнює обробку 
суміші стоків із частозмінним складом, складність в автоматизації дозування 
реагентів, обробку значних кількостей осаду і необхідність його переробки. 
Однак роботи в цьому напрямку можуть мати значний успіх у разі 
знаходження застосування осадам. Показано, що під час обробки розчину, що 
містив синій барвник, 5,4%-вим розчином продукту конденсації 1 М меламіну з 
4 М формальдегіду було отримано пігмент для друкування на папері [3]. 
Такий комбінований процес коагуляції та флокуляції дозволяє видалити 
суспендовані та розчинені частки з води, утворюючи великі та важкі флоки, які 
можна легко відфільтрувати чи осадити. Після цих етапів очищення вода може 
проходити подальші процеси, такі як осадження та фільтрація, для вилучення 
залишкових часток та забруднень. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ОСНОВИ ПРОЦЕСІВ 
 
Стічні води фарбувальних дільниць шовкових комбінатів містять 
домішки завислих речовин у важкофільтрованому завислому стані. Тому їх 
потрібно перед фільтрацією коагулювати та флокулювати. Найширше для 
цього використовують флокулянти піногенного типу, наприклад, сополімер 
акрилової кислоти або метакрилової кислоти з акрилом. 
 
2.1 Процес флокуляції 
 
Флокулянтами в технології хімічного очищення води називають 
речовини, що інтенсифікують процес коагуляції. Вони належать до класу 
лінійних полімерів, для яких характерна ланцюжкова форма макромолекул. 
Молекулярна маса флокулянтів перебуває в межах від десятків тисяч до кількох 
мільйонів; довжина ланцюжка, що складається з низки повторюваних ланок, 
становить сотні нанометрів. 
 
2.1.1 Синтетичні високомолекулярні флокулянти 
 
Синтетичні високомолекулярні флокулянти (ВМФ) набули набагато 
ширшого застосування, ніж флокулянти природного походження, оскільки ці 
речовини мають велику молекулярну масу. Введенням у них різних замісників і 
функціональних груп легше варіювати їхній хімічний склад, просторову 
структуру і заряд, а отже, і флокуляційну здатність щодо конкретних дисперсій. 
Їх виробництво обходиться дешевше, ніж виділення флокулянтів із природної 
сировини. 
Як флокулянти використовують органічні полімери, що належать до 
різних класів, як сополімери з різними функціональними групами. Багато 
синтетичних флокулянтів мають умовні комерційні назви, і їхній тонкий склад 
часто невідомий або відомий лише орієнтовно. Для зручності розгляду 
синтетичні (ВМФ) часто поділяють на неіонні, аніонні та катіонні сполуки. 
 
2.1.2 Неіонні флокулянти 
 
Найпоширенішим і найефективнішим неіонним флокулянтом є 
поліетиленоксид (ПЕО). У технічній літературі найчастіше зустрічається назва 
поліоксиетилен. Як флокулянти використовують високомолекулярні зразки 
ПЕО з М від 4 до 5 тисяч. 
Для водних розчинів поліетиленоксиду характерна наявність водневих 
зв'язків між ефірним киснем ПЕО і воднями молекул води, а також формування 
за рахунок водневих зв'язків надмолекулярних асоціатів. При розчиненні ПЕО у 
воді відбувається його деструкція навіть без механічних і хімічних впливів. 
Важлива перевага ПЕО як флокулянта полягає у відсутності помітної 
залежності його флокулюючої здатності від рН розчину. Недолік - мала 
міцність молекул унаслідок слабкого закріплення макромолекул на поверхні 
більшості частинок та їхня легка руйнівність. 
 
2.1.3 Аніонні флокулянти 
 
Поліакриламід (ПАА) - це найвідоміший і найчастіше застосовуваний 
синтетичний флокулянт. Він являє собою полімер акриламіду Молекулярна 
маса одержуваних зразків ПАА перебуває зазвичай у межах 1-6 млн. 
  Поліакриламідні флокулянти випускають у більшості випадків у вигляді 
гелю з вмістом полімеру від 7 до 15%. 
Поліакриламід гідролізується водою, лугами та кислотами з утворенням 
акрилової кислоти та її солей. Гідроліз відбувається не повністю: максимальний 
ступінь ступінь гідролізу в 2м розчині NаОН становить 70%. Як флокулянт 
застосовують частково гідролізований ПАА. 
Сополімери акриламіду, акрилонітрилу й акрилатів.  Неповним 
омиленням поліакрилонітрилу різними реагентами отримано ефективні 
флокулянти серії К (К-4, К-6, К-9 та ін.), що містять нітрильні, амідні, 
карбоксильні групи. Флокулянти серії К широко застосовуються в нафто-
газовидобувній промисловості, для очищення промислових стічних вод та 
інших промислових галузях. 
 
2.1.4 Катіонні флокулянти 
 
Колоїдні домішки промислових природних стічних вод і частинки 
більшості суспензій заряджені негативно. Тому найефективнішими 
регуляторами стійкості, що зазвичай зустрічаються на практиці, дисперсій є 
катіонні флокулянти. 
  Поліетиленімін - найпростіший за будовою катіонний поліелектроліт. 
Високомолекулярний поліетиленімін (ПЕІ) складається з 
ланок двох типів:  
 
-СН2 - СН - NH - ; CH2  - CH2 - N - CH2 - CH - NH2 – 
 
Поліетиленімін добре розчиняється у воді, спирті, хлороформі, ацетоні. 
ПЕІ - слабка основа, його водні розчини мають лужну реакцію. ПЕІ в 
розведених водних розчинах постійно розкладається з виділенням аміаку і з 
деструкцією молекул.      
Четвертинні амонійні солі на основі полістиролу - катіонні флокулянти, 
які практично повністю дисоціюють у водному розчині. Формула елементарної 
ланки 
   
                                 -СН2 - СН - С6 Н4 - СН2 - N (СН )32 СI    
 
Найефективнішим із цієї групи флокулянтів є полі-2-ві-
нілбензилбензилтриметиламонійний хлорид, який позначають як ПВК-101. 
Флокулянт ВПК-101 являє собою в'язку рідину жовтого кольору, містить до 
20% полімеру і не більше 5% хлориду амонію. 
Флокулянти серії ВА і ВПК реагують з гумусовими речовинами з 
утворенням нерозчинних у воді комплексів, адсорбуються на негативно 
заряджених частинках колоїдних забруднень води, зв'язуючи їх у великі 
пластівці. 
Полідіалліламонійний хлорид (ПДМДАА) або ВПК-402 - 
гетероциклічний сильноосновний катіонний полімер (четвертинна амонійна 
сіль). 
Отримують флокулянт шляхом радикальної полімеризації мономера, 
який, своєю чергою, виготовляють з амілхлориду і диметиламіну нагріванням у 
лужному середовищі. Молекулярна маса полімеру становить приблизно 300 
тис. У дозах 5-10 мг/л він дозволений для використання в питному 
водопостачанні. 
 
2.2 Закономірності флокуляції 
 
Ефективність флокуляції характеризується щонайменше трьома 
параметрами - глибиною мінімуму на кривих стійкість-концентрація полімеру 
(вона свідчить про ступінь освітлення дисперсій за цей період); мінімальною 
концентрацією ВМС, що спричиняє максимальну флокуляцію; протяжністю 
області дестабілізації. Іноді флокулюючу здатність полімеру характеризують 
відношенням: 
                                                
                                             Ф=V/Cmin, (3.1) 
 
   де: V - швидкість освітлення, с; 
          Cmin - мінімально необхідна концентрація ВМС, мг/л. 
Тому хорошими флокулянтами слід вважати полімери, що забезпечують 
максимальне очищення системи від дисперсних частинок за мінімальної 
витрати реагенту і досить великої протяжності області флокуляції. 
Флокулювальна дія ВМС залежить від низки чинників: природи і 
кількості полімеру, що додається, його молекулярної маси і заряду, умов 
введення реагенту, вмісту в системі дисперсної фази та електролітів тощо. 
 
 
На основі адсорбційних уявлень виведено рівняння кінетики флокуляції 
для граничного випадку, коли рівновага адсорбції полімеру досягається дуже 
швидко, а швидкість процесу визначається тільки умовами зіткнення частинок: 
 
                          dN / dt = - O (1 - O)KN2 (2.2) 
  
де: О - частка поверхні, вкрита полімером. 
 
Відповідно до рівняння (2.2) було дійсно показано, що максимальна 
швидкість флокуляції спостерігається, якщо макромелекули займають 
половину всіх адсорбційних місць на поверхні частинок. 
Зі збільшенням вмісту флокулянта в системі швидкість пружності 
частинок на початку зростає, а потім зменшується, досягаючи приблизно 
постійного значення. Зменшення швидкості флокуляції за високих 
концентрацій поліелектроліту (Спе) зумовлене стабілізацією дисперсій 
унаслідок формування на поверхні частинок досить товстих адсорбційних 
шарів, та, як засвідчили електрофоретичні виміри, зростанням їхнього 
позитивного заряду після перезарядки золю. 
За даними кінетики флокуляції можна визначити середнє число 
первинних частинок в агрегаті. 
Вплив кінетики адсорбції ВМС частинками на ступінь флокуляції 
проявляється залежно від ефективності проведення процесу змішування 
полімеру з дисперсією, від тривалості та інтенсивності перемішування системи 
тощо.  
Поліпшення умов для дифузії макромолекул і поверхні частинок 
(збільшення тривалості контакту ВМС із частинками, перемішування, 
розбавлення дисперсії та ін.) призводить, як правило, до зростання ступеня 
флокуляції. Формування на частинках досить товстого адсорбційного шару 
збільшує "діаметр зіткнення", що також може бути причиною збільшення 
швидкості флокуляції. 
Максимальний ступінь флокуляції може бути досягнутий у разі 
додавання розчину ВМС до половини об'єму дисперсії з подальшим зливанням 
цього розчину з другою порцією вихідного колоїдного розчину[18]. 
 
2.3 Природа флокулянта 
 
Флокулянтами дисперсій можуть слугувати ВМС, які мають достатньо 
високу молекулярну масу, добре адсорбуються частинками і при цьому 
розчиняються в дисперсному середовищі. Показано, що лінійні полімери або 
полімери зі злегка зігнутим ланцюгом - кращі флокулянти, ніж клубкоподібні 
макромолекули.  
Цим, зокрема, пояснюється посилення флокулювальної дії 
поліакриламіду внаслідок його часткового (30%) лужного гідролізу; поява при 
цьому заряду вздовж макроланцюга внаслідок дисоціації карбоксильних груп. 
Флокулювальна дія ВМС залежить не тільки від жорсткості 
макромолекулярного куба, скільки від його розмірів у розчині, що 
визначаються як природою полімеру, так і його молекулярною масою та 
зарядом. 
     Важливим фактором, що визначає можливість флокуляції, є достатньо міцне 
зв'язування макромолекули з частинками, чому сприяє утворення водневих 
зв'язків або хімічних з'єднань між активними центрами поверхні та 
функціональними групами реагенту. Водночас утворення великої кількості 
контактів молекули (іона) з поверхнею, що призводять до значної деформації 
полімеру під час адсорбції та утворення досить тонкого адсорбційного шару, є 
погіршенням умов для флокуляції.  
Таким чином, вплив природи ВМС на флокуляцію значною мірою 
визначається характером адсорбційних взаємодій макромолекули з поверхнею 
частинки. При цьому не можна не враховувати й інші види взаємодії в складній 
полімервмісній системі (полімер-розчинник, полімер-полімер), що впливають 
на характеристики адсорбційних шарів ВМС і відповідно умови флокуляції 
дисперсій полімером [15]. 
 
2.3.1 Доза флокулянта 
 
Процеси стабілізації та флокуляції дисперсій високомолекулярними 
речовинами взаємопов'язані. Зазвичай у міру зростання вмісту полімера в 
системі її стійкість спочатку знижується (флокуляція), а потім зростає 
(стабілізація). Ширина зон флокуляції та стабілізації залежить від хімічної 
природи та молекулярної маси реагенту, концентрації дисперсної фази, вмісту в 
системі електролітів тощо. 
Флокуляційна здатність неіонних полімерів і одночасно заряджених 
поліелектролітів, як правило, зростає зі збільшенням ступеня їхньої 
полімеризації, що призводить до зменшення оптимальної флокуляційної дози 
реагенту. 
Для ВМС, заряджених протилежно частинкам, молекулярна маса 
реагенту відіграє меншу роль. Ефективність цих речовин більшою мірою 
залежить від величини заряду макромолекули. 
Зміна флокулюючої дії полімерів залежно від молекулярної маси 
визначається тим, за яким механізмом протікає цей процес, а також ступенем 
наближення до рівноваги адсорбції ВМС та залежністю товщини адсорбційного 
шару від М реагенту.  
Як правило, коли флокуляція - результат нейтралізації заряду поверхні, 
ступінь полімеризації полімеру відіграє меншу роль. За флокуляції за 
механізмами мостикоутворення і в умовах недосягнутої рівноваги адсорбції 
ВМС залежність ступеня флокуляції від М виражена виразно, і, навпаки, у разі 
флокуляції деяких часток і часток із рівноважною адсорбцією полімеру, а також 
у разі флокуляції деяких часток з рівновагою адсорбції ВМШ. 
ним шаром ВМС ступінь флокуляції мало залежить від М полімеру.  В 
останньому випадку середній розмір петель і хвостів адсорбованих 
макромолекул, що простягаються в розчин, приблизно однаковий, що створює 
сприятливі умови для флокуляції. 
Максимальне знебарвлення стічної води та зниження вмісту органічних 
речовин досягається за величини рН 8.3-8.2. Таку дію флокулянта на домішки, 
які містять фон забруднення стічних вод органічними речовинами, що 
визначають їхню кольоровість і величину ГПК, можна пояснити наявністю у 
воді інтенсивно забарвлених речовин. Видалення їх флокулянтом призводить 
до інтенсивного знебарвлення стічної води. 
Вивчено вплив дози флокулянта, інтенсивність перемішування і час 
контакту на ступінь очищення забарвленої води за величини рН-8.3. Дані щодо 
зниження кольоровості та ХСК наведено в таблиці 2.1. 
 
Таблиця 2.1 - Вплив дози флокцулянту ВПК-402 на ступеніпень 
очищення стічної води 
Доза  Ступінь очищення рН після 
флокулянта, мг/дм3 Кольоровості % по ХПКбихр.,  мг О2/дм3 очищення 
0 185 500 7,8 
0,1 180 350 7,8 
0,3 150 230 7,8 
0,5 100 120 7,9 
0,8 55 80 8,0 
1,0 140 60 8,2 
1,5 60 40 8,3 
1,8 60 40 8,3 
 
Як випливає з експерименту, активне зниження кольоровості та ХСК 
відбувається за відносної дози флокулянту, що дорівнює 1 мг на 500 мг О2 за 
ХСК або 1 мг на 17 % кольоровості. Приймемо це значення за оптимальну 
величину. 
 
2.4 Механізм флокуляції 
 
Вплив ВМС на стійкість колоїдних розчинів безпосередньо пов'язаний з 
особливостями адсорбції макромолекул (іонів) частинками дисперсної фази і 
параметрами шарів, що формуються на поверхні, - їхньої товщини, характеру, 
розподілу густини ланок за нормаллю до поверхні, гнучкості адсорбційних 
полімерних ланцюгів. 
Під час флокуляції завислих частинок під дією синтетичних флокулянтів, 
зокрема й полімерів на основі акриламіду, можливі такі механізми: 
-стиснення подвійного шару, зниження агрегатної стійкості частинок і, як 
наслідок, об'єднання частинок під дією молекулярних сил; 
- хімічна взаємодія макромолекул із речовинами, що входять до складу 
суспензії, як із попередньо доданими іонами коагулянтів, що гідролізуються; 
- формування містків полімеру між частинками суспензії внаслідок 
закріплення молекулярних ланцюжків на поверхні частинок; 
     Формування містків полімеру між частинками суспензії (флокуляція, 
що протікає за бруківковою моделлю) представляє великий інтерес, і цей 
процес слід розглянути детальніше. 
Мостова модель флокуляції припускає, що кінці макромолекул закріплені 
на поверхні частинок суспензії, а вільні сегменти макромолекул можуть 
адсорбуватися на вільних ділянках сусідніх частинок. Особливості, що 
випливають із мостової моделі флокуляції: 
- перенасичені поверхні частинок молекулами полімеру призводить до 
погіршення флокуляції, оскільки в цьому разі вільні кінці макромолекул 
можуть адсорбуватися на тій самій поверхні, утворюючи петлі, і число 
мостових зв'язків між з'єднаними частинками може зменшуватися;  
- при інтенсивному перемішуванні, здатному руйнувати полімерні 
зв'язки, руйнуються флокули. 
Мостикоутворення - найбільш відома теорія флокуляції дисперсних 
систем[19]. 
 
2.5 Приготування 1%-ного розчину флокулянта 
                                        
Флокулянт марки ВПК-101 надходить у виробництво в барабанах або 
бочках із вкладишем із поліетилену у вигляді густої в'язкої рідини.  
Необхідну за регламентом кількість флокулянта після зважування на 
вагах вручну завантажують у люк резервуара (1), у який попередньо заливають 
4 м3 пом'якшеної води. Потім вмикається мішалка, швидкість обертання 5 
об./хв.             Через 15 хвилин для прискорення процесу розчинення вмикається 
насос (2) на циркуляцію. При цьому в сорочку резервуара піде гаряча вода з 
температурою в розчині в процесі розчинення 50-550 С.  Розчинення триває 2 
години. Після цього 5% розчин флокулянта насосом (2) подається у видаткову 
ємність (3).  Кількість флокулянта в ємності відповідає добовій потребі - 8,6 м3, 
оскільки розчин флокулянта при більш тривалому зберіганні втрачає свої 
властивості. З видаткової ємності (3) 5% розчин флокулянта через дозатор (4) 
подається на ежектор (5) зі швидкістю 0,36 м3 /год у кільцеву камеру. В 
ежектор через сопло подається пом'якшена вода зі швидкістю 1,44 м3 /год за 
тиску, що дорівнює три атмосфери. 
У кільцевій камері створюється розрідження. Це забезпечує подачу на 
ежектор розчину флокулянта і подальше його змішування з пом'якшеною 
водою. 
1% розчин після ежектора подається в усереднювач стоків постійно в 
кількості 1.8 м /год. 
Позначення схеми  
   1 - резервуар для приготування 5% розчину флокулянта; 2 - насос 
консольний відцентровий; 3 - видаткова ємність 5% розчину флокулянта; 4 - 
дозатор; 5 - ежектор. 
 
2.6 Процес коагуляції 
 
Коагуляцією домішок води називається процес укрупнення колоїдних і 
зважених частинок дисперсної системи, що відбувається в результаті їхньої 
взаємодії та об'єднання в агрегати.  Завершується цей процес відокремленням 
агрегатів злиплих частинок від рідкої фази осадженням. 
Дисперговані, колоїдні та зважені частинки домішок здебільшого мають 
однакові заряди, що зумовлює виникнення міжмолекулярних сил 
відштовхування та агрегативну стійкість. Оскільки в технології очищення води 
передбачається часткове або повне видалення домішок, агрегативну стійкість 
частинок прагнуть порушити, а заряд їх усунути або знизити до дуже малих 
значень.  
Цього досягають додаванням до води сульфатів алюмінію, хлориду заліза 
(II), заліза (III), хлориду алюмінію, хлориду заліза (III), алюмінату натрію, 
оксихлориду алюмінію та інших речовин, які, будучи коагулянтами, або 
порушують агрегативну стійкість системи, або утворюють унаслідок гідролізу 
колоїди, що сорбують домішки з води  
Колоїдні домішки, що містяться у воді, дають змогу розглядати її як 
гетерогенну систему, у якій вода є дисперсійним середовищем, а маса 
розпорошених у воді колоїдних частинок - дисперсною фазою. Ці частинки 
являють собою дуже дрібні агрегати кристалічної або аморфної будови. 
Завдяки величезній питомій поверхні колоїдних частинок вони мають вельми 
значну поверхневу енергію, а отже, і високу адсорбційну ємність.  Ця обставина 
має велике значення, оскільки основний процес обробки води - коагулювання, 
пов'язаний з адсорбцією на колоїдних часточках домішок, що містяться у воді. 
Виникненню колоїдних частинок передує утворення твердої фази (ядра), 
що адсорбує з розчинів потенціалоутворювальні іони з розчинів. Сильніше 
адсорбуються іони, які більше знижують вільну енергію поверхні твердої фази. 
У результаті поглинання іонів поверхня ядра набуває заряду.  Рівномірно 
заряджені йони (протиіони), що перебувають у розчині, сорбуються біля 
поверхні ядра внаслідок електричного тяжіння між рівномірними електричними 
зарядами, утворюючи колоїдну частинку. 
Якби в розчині не було теплового руху, що призводить до перемішування 
іонів, протиіони утворили б мономолекулярний шар, що охоплює колоїдну 
частинку на відстані іонного радіуса. Термодинамічний потенціал у такого 
подвійного шару є потенціалом між твердою фазою і рідиною.  Насправді 
впорядкована будова оболонки порушується внаслідок теплового руху йонів у 
розчині, а шар протиіонів, що оточують частинку, набуває дифузійного 
характеру. 
Колоїдна частинка разом із дифузійним шаром, що оточує її, називається 
міцелою. На рис. 3.4 наведено схему будови міцели золю Fe(OH)3  , отриманого 
внаслідок гідролізу FeCI. Золь - система, що складається з колоїдних частинок, 
розподілених у рідкому або газоподібному середовищі. Якщо таким 
середовищем є вода, система називається гідрозолем. Як видно з рис. 3.4 міцела 
Fe(OH)3 складається з ядра, утвореного молекулами адсорбційно пов'язаних з 
ним потенціалоутворювальних водневих іонів (nH+) та деякої кількості іонів 
хлору [(n-х) СI-], меншої за кількість іонів Н+, а протиіони СI-, які входять до 
складу частинок, утворюють подвійний електричний шар. Окремі іони хлору 
(хСI-) утворюють дифузійний шар і разом із колоїдною частинкою становлять 
міцелу золю Fe(OH)3  
Залежно від умов утворення золю потенціалоутворювальні йони та 
протиіони можуть мінятися місцями. 
Процес штучного знебарвлення води згідно з сучасними уявленнями 
протікає таким чином. Під час додавання до води, що очищається, розчину 
коагулянтів Fe2 SO4 або FeCI2   упродовж перших 30-180 с відбувається гідроліз 
доданих солей та утворюються коддоїдні гідроксиди алюмінію і заліза, що 
мають величезні активні поверхні. Колоїдні домішки, що містяться у воді, 
адсорбуються на поверхні частинок гідроксидів. 
При адсорбції слід розрізняти два процеси: власне адсорбцію та фіксацію 
(закріплення) адсорбційних колоїдів на поверхні. У першому процесі головну 
роль відіграють сили міжмолекулярної взаємодії. Адсорбція колоїдних 
частинок залежить від їхньої дисперсності: вона тим більша, чим вища 
дисперсність і чим менша стійкість частинок. 
Причини фіксації можуть бути різними. Найчастіше необґрунтованість 
процесу адсорбції гумінів та інших колоїдних забруднень води на AI(OH)3   
спричиняє утворення особливого роду поверхневих сполук - лаків. Велике 
значення в процесі фіксації адсорбованих колоїдів має їхня коагуляція 
внаслідок різнойменності зарядів адсорбованих частинок і поверхні адсорбенту.  
Наявність заряду в адсорбованих колоїдних частинок впливає на їхню 
адсорбованість. 
Коагуляція частинок AI(OH)3 і Fe(OH)3 , а також пов'язане з цим 
виділення їх із води спільно з адсорбованими на їхній поверхні колоїдними 
домішками відбувається під дією розчинених у воді електролітів. У зв'язку з 
цим очищення кольорових вод з підвищеним ступенем мінералізації протікає 
зазвичай краще, ніж м'яких, бідних солями вод. 
З описаного процесу знебарвлення випливає, що коагуляції піддаються не 
колоїдні домішки води, а гідроксиди, що утворюються під час гідролізу коагу-
лянтів. Вода очищається не в результаті коагуляції, а внаслідок адсорбції різних 
колоїдних і високомолекулярних домішок на поверхні гідроксидів. Процес 
коагуляції гідроксидів фактично призводить до видалення відпрацьованого 
сорбенту з очищеної води. 
 
2.6.1 Коагулянти, їх отримання та властивості 
 
 У технології очищення води застосовують багато коагулянтів, проте 
найпоширенішими є AI(SO)4 і FeCI3. Для господарсько-питного й технічного 
водопостачання в більшості випадків використовують розчини коагулянтів. 
 Сульфат алюмінію AI(SO )43 . 18H2 O - неочищений технічний продукт, 
являє собою шматки сірого або зеленуватого кольору; отримують у результаті 
обробки бокситів, нефелінів або глин сірчаною кислотою. Він повинен містити 
не менше 9,5% AI O23, що відповідає вмісту близько 30 % чистого AI2  (SO )43. 
Очищений сульфат алюмінію отримують у вигляді плит сірувато-
перламутрового кольору переробкою неочищеного продукту або розчиненням 
глино-зему в H2  SO4 . 
Глінзем має недоліки, насамперед підвищену чутливість до рН і 
температури води, що очищається.  Ізоелектрична область для гідроксиду 
алюмінію, в якій він має найменшу розчинність, відповідає рН, що дорівнює 6.5 
- 7.8. 
Оксихлорид алюмінію AI(OH)5. 6H2О є зеленуватими кристалами; 
готують розчиненням свіжоосадженого AI(OH)3 в 0,5 - 1 %-му розчині HCI.  
При використанні цього коагулянту ступінь мінералізації зростає, а лужність 
знижується меншою мірою, ніж при введенні FI(SO)3  що особливо важливо для 
м'яких вод. 
Алюмінат натрію NaAIО являє собою тверді шматки білого кольору з 
перламутровим блиском на зламі; отримують його розчиненням AI(OH)3 або 
AIO2 у розчині NaOH. Товарний продукт містить 55 % AI2 O, 35 % Na2 O і до 5 
% вільного лугу NaOH.  
У технології очищення води використовують також залізовмісні 
коагулянти: хлорид заліза (III), сульфати заліза (II) і заліза (III), хлорований 
залізний купорос. 
Хлорид заліза (III) FeCI3 - 6H2 O являє собою темні з металевим блиском 
кристали, які легко розпливаються на повітрі, тому транспортують його в 
залізних герметичних бочках. Отримують безводний FeCI3 хлоруванням 
сталевої стружки при температурі 7000 С, а також як побічний продукт у 
виробництві хлоридів титану, алюмінію та інших металів гарячим хлоруванням 
руд. 
Випускають продукт двох складів з концентрацією безводного FeCI3 не 
менше 95 - 97 %. 
Розчин FeCI3 можна готувати на місці споживання витримуванням 
хлорованої сталевої стружки у водному середовищі. 
Сульфат заліза (II) FeSO4 - 2H2 O (залізний купорос) являє собою прозорі 
зеленувато-блакитні кристали, що швидко буріють на повітрі. Товарний 
продукт випускають 1-го і 2-го сорту.  Поставляють його в дерев'яних бочках 
або ящиках. 
Окислення Fe(OH)3 , що утворюється в результаті гідролізу залізного 
купоросу, за рН не менше ніж 8 протікає повільно, що призводить до неповного 
його осадження і незадовільного ходу коагуляції. Тому перед застосуванням 
залізного купоросу у воду вводять вапно, активний хлор, що ускладнює і 
здорожує обробку. Тому залізний купорос використовують головним чином на 
станціях вапняного і вапняно-содового пом'якшення води. 
Сульфат заліза (III) Fe2 (SO 1 )3 - 2H2 O зазвичай готують розчиненням Fe2 
(SO )3 в H2 SO4.  Продукт кристалічний, дуже гігроскопічний, добре 
розчиняється у воді. 
Солі заліза (III), що застосовуються як коагулянти, мають переваги 
порівняно з AI(OH)2 (SO )43. Так, за їхнього використання покращується 
коагуляція за низьких температур води, на цей процес мало впливає рН 
середовища, прискорюється осадження скоагульованих часток та скорочується 
тривалість відстоювання (густинка пластівців Fe(OH)3 , довша, ніж AI(OH)3 . 
Недоліком солей заліза (III) як коагулянтів є необхідність їхнього 
ретельного дозування, оскільки порушення його призводить до потрапляння 
заліза в очищену воду [14] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА 
 
3.1 Якісна характеристика стічних вод 
 
Стічні води, що надходять технологічним ланцюгом спорудв утилізатор, 
за якісним складом близькі до проектних, але фактична продуктивність споруд 
менша від проектної: від 2800 м3 /добу (у суботу) до3 6000 м/добу в дні 
робочого тижня замість 8640 м3 /добу за проектом. 
Промстоки від КОП мережею виробничої комунікації надходять на 
передочисні споруди і характеризуються значним розмаїттям за складом, а 
також рідкісними коливаннями по годинах доби (змін) через наявність 
обладнання та періодичної дії. Показники якості стоків КОП наведено в таблиці 
4.1. 
За даними контролю досягнута ефективність роботи споруд 
характеризується такими показниками: 
     рН - у межах величин, що характеризують нейтральне середовище; 
     ХСК - зниження на 32 - 44%; 
     БПК20 - зниження на 26 - 36.8%; 
     поріг розведення - не більше 64. 
 
За абсолютними значеннями величини, що характеризують якість стічної 
води після усереднювача, перебувають у межах ГПК для скидання в міську 
каналізацію з подальшим біологічним очищенням. 
Застосовувані показники санітарно-хімічного аналізу (ХСК, БСК20, 
солевміст, зважені речовини та інші) лише побічно характеризують ступінь 
забруднення стічних вод, не розкриваючи їхнього фізико-хімічного впливу на 
живі організми і мікрофлору, а також негативного впливу на біологічні процеси 
очищення. 
Тому доцільним є повторне використання стічних вод, попередньо їх 
очистивши. 
 
 
Таблиця 3.1 - Характеристика стічних вод фарбувально-оздоблювального 
виробництва 
Найменування Значення 
Інтенсивність забарвл е ння за відведенням 1:50 -  1  : 1  00 
Завислі речовини, мг/л 150 - 300 
Зольний сухий залишок, мг/л 50 - 60 
ХСК, гО2/дм3  160 - 250 
БПК20,мгО2/дм3, мгО2/дм3 225 - 650 
рН 8 - 10.5 
Концентрація суміші барвників у стоках  
а) комбінату, мг/дм3 25 
б) на очисних спорудах, мг/дм3 2.9 
Залишок у % від обсягу води 0.2 - 1.5 
 
З метою повторного використання стічних вод для промивання тканин 
проведено дослідження промислових стоків методами флокуляції, 
фільтрування та використанням озонування. 
Характерною особливістю стічних вод виробництв фарбування тканин є 
їхня висока кольоровість і значний вміст забруднень. Під час подачі таких 
стічних вод на біологічні споруди потрібні десятки-кратні й більше розведення 
їх господарсько-побутовою або річковою водою. Перед скиданням води у 
водойми такі стічні води мають бути піддані додатковому глибокому 
очищенню від залишкових органічних речовин, що зумовлюють їхню 
кольоровість і створюють загальний фон забрудненості за органічними 
речовинами.   Із цією метою проводилися дослідження з вивчення умов 
флокуляційного доочищення стічних вод. Флокуляція була щаблем перед 
остаточним очищенням методом. 
 
 
 
3.2 Експериментальні дані 
      
Під час дослідження стічних вод Черкаського комбінату експерименти 
проводили зі стічними водами чорно-синього і червоно-синього кольору в 4-х 
коридорному флотаторі лабораторного типу.  Об'єм флотатора - 2 метри. Дані 
флокуляції стічних вод наведені в табл. 3.2, 3.3. і графіки залежностей на рис. 
3.1, 3.2, 3.3, 3.4. 
     У процесі експерименту використовували здебільшого 1 % розчини 
флоку-лянтів ВПК-101 з різними дозами 150г/м3 , 70.5г/м3 , 100г/м3 , 120,5г/м3 , 
150г/м3  . 
     Результати аналізів води після флокуляції засвідчили, що за дози 
флоку-лянта, що дорівнює 100г/м3 або 150г/м3 , відбувається значне зниження 
ХСК, бiхр. цвiтковостi, суспендованих речовин за часу контакту 35 хв. 
     За дози флокулянта 50г/м3 , 70.5г/м3 і часу контакту перемішування 
стічних вод із розчином флокулянта 60 хв відбувається зниження ХСК, 
кольоровості, завислих речовин тією ж мірою. Тому обираємо дозу флокулянта, 
що дорівнює 150г/м3 з часом контакту 60 хв. Дані флокуляції стічних вод і 
графіки залежностей наведено в табл. 3.4, 3.5 і на рис. 3.5, 3.6. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Табдиця 3.4 - Вплив дози флокулянта ВПК-101 на ступінь 
флокулянтності 
Доза 
Час контанку ХСК  Завислі речов. Кольоровість 
флокулянта 
хв мгО2 /л мг/л3 град 
г/м3 
0 0 260 140 130 
50 50 180 92 93 
73,5 50 140 39 85 
100 20 100 30 80 
120,5 15 60 26 80 
150 15 60 23 80 
 
300
260 ЗАЛЕЖНОСТІ ЗМІНИ ДОЗИ ФЛОКУЛЯНТА ВІД 
СТУПЕНЯ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД
250
200 180
140 140
150
100 Series1
92
100 Series2
60 60
39
50 30 26 23
0
0 5 0 7 3 . 5 1 0 0 1 2 0 . 5 1 5 0
 
 
1 - зміна ХСК від дози флокулянта за вихідного значення ХСК 260 мгО2/л 
2 - зміна завислих речовин від дози флокулянта за вихідного значення завислих 
речовин 140 мг/л3 
 
Рисунок 3.5 - Графік залежності зміни дози флокулянта від ступеня 
очищення стічних вод 
 
 
 
Таблиця 3.5 - Вплив дози флокулянта на суспендовані речовини, що 
зважуються від часу контакту 
Доза флокулянта, 50 г/м3 Доза флокулянта, 70.5 г/м 3 
Час Завислі Час Завислі речов. 
контакту хв речов. мг/л контакту хв мг/л 
0 133,6 0 133,6 
10 110 10 76 
15 100 15 69 
20 98 20 68,9 
25 74 25 32 
30 68,8 30 24 
35 60 35 20 
 
ГРАФІК ЗАЛЕЖНОСТІ  ЗВАЖЕНИХ РЕЧОВИН ВІД ЧАСУ 
КОНТАКТУ ЗА Р ІЗНОЇ  ДОЗИ ФЛОКУЛЯНТА
Доза флокулянта, 50 г/м3 Доза флокулянта, 70,5 г/м3
160
133.6
140
110
120 100 98
100
76
69
80 68.9 74 68.8
60
60
32
40 24 20
20
0
0 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5
ЧАС ХВ.
 
1 - зміна завислих речовин від часу контакту за дози флокулянту 50 г/м3, 
2 - зміна завислих речовин від часу контакту за дози флокулянту 70.5 г/  м3. 
 
Рисунок 3.6 - Графік залежності зважених речовин від часу контакту за 
різної дози флокулянта 
 
 
  Таблиця 3.6 - Ефективність очищення стічних вод 
Показник забруднень Доза Час  
До флокуляції Після флокуляції контакту  
рН ХСК рН ХСК хв 
7,6 180 115 3,1 2,4 8,0 60 80 18 2,4 100 60 
7,8 260 130 2,6 2,6 8,2 60 80 18 2,5 150 60 
Кольоровість 
Прозорість 
Жорсткість 
Кольоровість 
прозорість 
жорсткість 
7,6 230 120 2,5 2,5 8,0 60 80 18 2,4 150 60 
7,6 160 130 2,3 2,3 8,0 60 73 18 2,3 100 60 
7,7 300 143 2,5 2,5 8,2 60 86 18 2,4 150 60 
 
На основі експериментальних даних можна зробити висновок, що в разі 
застосування флокулянта ВПК-101 поліпшуються показники якості води: 
кольоровість, прозорість, жорсткість; ХСК знижується на 80%. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  
 
4 ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ 
 
Основними процесами очищення стоків фарбувально-оздоблювальних 
виробництв є флокуляція, коагуляція, фільтрування та озонування. Стічні води, 
що містять в основі органічні (ХСК 260 мгО2/ л після фільтрації) і фарбувальні 
речовини (кольоровість до 180 град) у кількості 8640 м3 /добу надходять 
трубопроводом у 2-х секційний 3-х коридорного типу усереднювач об'ємом 1 
тис. м3 через верхню кишеню. Сюди ж ежектором-змішувачем сителем 
подається 1%-ий розчин флокулянта в кількості 43.2 м3 /добу, який у розчині з 
мішалкою ємністю3 4 м готується з товарного концентрованого флокулянта і 
пом'якшеної води, у вигляді 5%-ного розчину, насосом подається у видаткову 
ємність об'ємом3 8 м і звідти через дозатор подається на ежектор-змішувач у 
кільцеву камеру. У центральне сопло ежектором подається пом'якшена вода у 
відповідній для отримання 1%-го розчину кількості. 
В усереднювач подається також стиснене повітря для перекачування 
флокулянта. В усереднювачі під дією флокулянта зважені й колоїдні органічні 
речовини, що містяться в стоках, коагулюються й утворюють осад, який на 
швидкому фільтрі відділяється від води, надходить у бункер і звідти подається 
на утилізацію. Очищена від осаду вода насосом подається в додатковий фільтр і 
потім для остаточного очищення в контактну камеру озонування, де 
відбувається обробка стоків озоно-повітряною сумішшю, після чого вода 
повертається у виробництво. 
Шлам із додаткового фільтра надходить у ємність і звідти насосом 
подається в швидкий фільтр для повторної фільтрації. Озоно-повітряна суміш 
готується в генераторі озону, куди надходить через блок осушення і блок 
дозування стиснене повітря.  Електричне живлення генератора здійснюється 
через блок навантаження. 
Надлишковий озон із контактної камери в суміші з повітрям через 
абсорбер скидається в атмосферу. 
Представлені результати досліджень з очищення виробничих стічних вод, 
отриманих на дослідній каскадної установки, розташованої на діючих очисних 
спорудах підприємства. 
Метою роботи було використання результатів досліджень очищення 
стічних вод від важко окисляючих з'єднань, які дали можливість розробити 
технологічну схему очищення з використанням кавітаційних установок. Це 
дозволяє мінімізувати експлуатаційні витрати і вирішити проблему створення 
системи оборотного водопостачання підприємства. 
Очищення стічних вод від пігментів, що використовуються в текстильній 
промисловості, є важливим завданням з погляду збереження навколишнього 
середовища і попередження забруднення водних ресурсів. Для цього існують 
різні методи очищення, які можуть бути використані в текстильних 
підприємствах. Коагуляція та флокуляція: Цей метод включає додавання 
коагулянтів, які збирають пігменти разом у вигляді флокулів. Флокули потім 
видаляються шляхом відстоювання або фільтрації [13-14]. 
 
4.1 Постановка завдання 
 
Промислові стоки виробництва характеризуються значною 
різноманітністю за складом і якістю забруднюючих речовин, як за часом доби, 
так і по днях тижня. 
Вода надходить з кількох ниткам каналізацій в багатокоридорних 
відстійник усереднення, який є єдиним очисною спорудою перед скиданням 
стічних вод у міську каналізацію. Подальше розведення їх водами міської 
каналізації - природний захист мікроорганізмів на централізованих біологічних 
очисних спорудах. Для досягнення вимог, що пред'являються доводам, 
скидається в каналізацію, у відстійник усереднення для перемішування, 
флотації та часткового окислення органічних сполук подається повітря. Крім 
того, використовується багаторазове розведення водопровідної питної водою. 
Таким чином, фактична продуктивність відстійник усереднення (час 
усереднення до 24 годин) становить від 1400 м3 до 3000 м3 на добу, а стічна 
вода характеризувалася значною різноманітністю за складом і якістю 
забруднювачів як за часом доби, так і по днях тижня. Показники якості стічних 
вод наведені в таблиці 4.1 
 
Таблиця 4.1-Характеристика стічних вод виробництва 
№   
п/п Найменування Значення 
1. Інтенсивність забарвлення на порозі розведення 1:50-1:100 
2. Зважені ресовини, мг/ дм3 150-300 
3. Зольний сухий залишок, мг/ дм3 50-60 
4. ХПК, гО2/дм3 100-250 
5. БПК20, мг/дм3 225-650 
6. рН 8-10,5 
Концентрація суміші пігментів у стоках  
7. а) комбіната, мг/дм3 25,0 – 65,5 
б) на очисних спорудах, мг/дм3 2,9 -21,4 
8. Залишок в % від об’єму води 0,2-1,5 
 
За даними контролю була досягнута наступна ефективність роботи 
споруд: ГДК знижувалося на 32-44%; БПК - на 26-38,6%, вміст пігментів - на 
65,6-88,4%. Для досягнення вимог по воді, що подається в міську каналізацію, 
необхідний максимальний поріг розведення досягав 52 - 64 рази. 
Контрольовані показники санітарно-хімічного аналізу (ГДК, БПК, 
солевміст, завислі речовини, рН та ін.) Лише побічно характеризують ступінь 
забруднення стічних вод, не розкриваючи їх біолого-хімічної активності, 
токсичного впливу на живі організми і мікрофлору, а також негативного впливу 
на біологічні процеси очищення. Токсичність сполук, яка пригнічує 
життєдіяльність мікроорганізмів активного мулу на БОС(біологічних очисних 
спорудах), залежить від великої кількості факторів. 
За своїм хімічним складом органічні сполуки-це переважно органічні 
сполуки природні і синтетичні, низько- і високомолекулярні, що належать до 
різноманітних класів хімічних сполук (ароматичним, нафтенових і 
алифатическим з граничними і неграничними зв'язками) з різною будовою 
вуглеводневих радикалів і різноманітними функціональними групами, що 
володіють хімічною активністю. До складу робочих розчинів входять додаткові 
хімічні матеріали (солі, кислоти, луги, окислювачі, відновники), що створюють 
підвищений вміст солі і вплив на рН стічних вод і їх окислювально-відновні 
здібності. 
Додавши сюди забруднення основного потоку води стічними водами, що 
містять важкі метали і нафтопродукти, від допоміжних цехів можна отримати 
повну картину складових показника токсичності стічної води підприємства. 
Багаторазове розведення, природно, знижує ефект придушення життєдіяльності 
мікроорганізмів на БОС, але не усуває його. 
 
4.2 Результати лабораторних досліджень по очищенню стічних вод від 
пігментів 
 
У лабораторних умовах були проведені дослідження по фільтрації, 
флокуляції, коагуляції стічних вод. Для отримання коректних результатів проби 
стічних вод перед дослідженням піддавалися 5-кратному розведення 
дистильованою водою. 
 
4.2.1 Фільтрація 
 
Відстоювання або фільтрація: Сформовані флокули можуть бути видалені 
з стічної води шляхом відстоювання або фільтрації. У процесі відстоювання, 
стічна вода залишається нерухомо у спеціальних ємностях, де флокули 
опускаються на дно, утворюючи осад. Осад може бути видалений після цього. 
У випадку фільтрації, стічна вода проходить через фільтри або сітки, які 
утримують флокули, а чиста вода проходить крізь них. 
Фільтрація. З метою підготовки води до наступних стадій очищення 
необхідно провести витяг зважених колоїдних і агломерованих систем 
барвника. У процесі досліджень  було встановлено, що процес фільтрації на 
різних фільтруючих матеріалах призводить до швидкого наростання плівки 
фільтрованої з'єднання на поверхні фільтра, різкого зростання гідравлічного 
опору системи і припинення фільтрації. Як матеріал фільтру застосовувалися: 
бельтинг, сукно, різні мембрани. У разі вільної фільтрації (Р = 0,05 ... 0,1 МПа) 
для висоти стовпа рідини 0,5 час дії фільтра (при початковій швидкості 
фільтрації 1,2 ... 1,1 м3 / м2 .ч) становило 2,1 ... 2,4 години в залежності від 
вмісту завислих колоїдних частинок барвників в стічній воді. 
При напірної фільтрації через ультра фільтраційні мембрани ( Р = 0,3 ... 
1,0 МПа) вихідна швидкість фільтрації 0,18 ... 0,2м3 / м2 год) час дії фільтра 
становило 2,6 ... 3,2 години. Причому спроби відновлення вихідних показників 
по швидкості фільтрації для ультра фільтраційних мембран (зворотного 
промивної водою) не давали позитивного результату. Була потрібна додаткова 
промивка розчинниками. 
На підставі проведених дослідів по фільтрації було вирішено вивчити 
можливість застосування в якості фільтруючого поверхні матеріалу пухкого і 
пористого, що дозволяє і фільтрувати і адсорбувати з’єднання які важко. 
Вимоги технічних показників до адсорбентів наступні: низька вартість, 
висока питома фільтруюча поверхня, можливість регенерації або утилізації 
після фільтрації або адсорбції речовин, відсутність ефекту вторинного 
забруднення. Всіма цими якостями володіє пил і тирса листяних порід. 
Відповідно до попереднього експериментом вирішено використовувати 
середню фракцію тирси фанерного цеху деревообробного комбінату. 
 
 
 
 
4.2.2 Флокуляція і коагуляція 
 
Метод коагуляції базується на процесі утворення коагулянтів, які здатні 
збирати разом дрібні частки пігментів і утворювати більш великі флокули, що 
легше відділяються від стічної води [13]. 
Основні кроки методу коагуляції включають: 
 Додавання коагулянтів: До стічної води додаються спеціальні 
хімічні речовини, які називають коагулянтами. Найпоширенішими 
коагулянтами є сульфат алюмінію, хлорид заліза, поліалюмінійхлорид та 
полімерні коагулянти. Ці речовини реагують з пігментами та іншими 
забруднюючими речовинами у стічній воді. 
 Флокуляція: Коли коагулянти взаємодіють з пігментами, 
утворюються великі флокули. Це речовини, що складаються з скупчень 
пігментів та інших забруднень, які залишаються у воді після додавання 
коагулянтів. Флокули мають більшу масу та розмір, тому легше відділяються 
від розчину [14]. 
Метод коагуляції дозволяє ефективно видалити пігменти та інші 
забруднюючі речовини з текстильних стічних вод. Однак, варто враховувати, 
що використання хімічних коагулянтів може мати певний вплив на довкілля, 
тому необхідно правильно управляти відходами та забезпечувати відповідну 
обробку осаду перед його видаленням або повторним використанням. 
Проведеними лабораторними дослідженнями щодо впливу флокулянтів 
на ступінь і швидкість агломерування і осадження колоїдних частинок 
барвника було встановлено, що з вивчених флокулянтів (ВЕО, ПЕІ, ПАН, ВПК 
 
- 101, ВПК - 402) найбільшою ефективністю володіють два останніх. 
       Ефективність флокулянтів ВПК - 101 і ВПК - 402 визначалася зі зміни 
кольоровості, прозорості та ГПК .ВПК 101 (полі-2-вініл-N-бензил-3-
метіламмоній хлорид) в порівнянні з ВПК - 402 (полідіметіл-діалліламмоній 
хлорид) має показники : по кольоровості - на 90%; по прозорості - на 60%.  
 
Причому, для вод, забарвлених в чорно-сині тони, доза флокулянта може 
бути незначна і навіть знижена до нуля. Для червоних і червоно-синіх тонів 
води доза флокулянта ВПК-101 становить 0,3 - 0,8 г / дм3, а доза флокулянта 
ВПК - 402 (0,025 - 0,1 г / дм3) в залежності від ступеня забруднення. Таким 
чином, флокулянти марки ВПК - 402 добре підходять для досліджуваного типу 
барвників. Однак по ГПК спостерігається незначит Єльне зниження від 5 - 13% 
(для ВПК - 101) до 22% (для ВПК - 402). 
Вивчення впливу дози флокулянта на ступінь очищення показало, що 
максимальне знебарвлення стічної води та зниження вміст органічних речовин 
досягається при величині рН 8,2 - 8,3. Дані щодо зниження кольоровості і ГПК 
наведені в табл.2.2 
Як випливає з експерименту активне зниження кольоровості і ГПК 
відбувається при відносних дозах флокулянта до 1 мг на 500 мг О2 по ГПК або 
до 1 мг на 1700% кольоровості. Це значення прийнято за розрахункове. 
 
Таблиця 4.2 - Вплив дози флокулянта ВПК-402 на ступінь очищення 
стічної води 
Доза  Ступінь очищення рН після 
флокулянта, мг/дм3 Кольоровості % по ХПК 3
бихр.,  мг О2/дм  очищення 
0 1850 500 7,8 
0,1 1800 350 7,8 
0,3 1500 230 7,8 
0,5 1000 120 7,9 
0,8 550 80 8,0 
1,0 140 60 8,2 
1,5 60 40 8,3 
1,8 60 40 8,3 
 
Як випливає з табл.4.2 вода після стадії флокуляції під дією 
Поліелектроліта ВПК - 402 досягає порівняно невисокий ступінь очищення при 
подальшому підвищенні дози флокулянта. При дозі флокулянта ВПК-402 
дорівнює 1,0 мг на 1 дм3 води, що становить в середньому 1 мг на 300 мг О2 по 
ГПК і 1 мг на 1700% кольоровості, при оптимальній величині рН 8,2 - 8,3 і часу 
осадження - не менше 1 години має місце наступна зміна в показниках води: 
- максимально можливий ступінь зниження по ГДК - 80%; 
- максимальне зростання прозорості - в 6 разів; 
- максимальне знебарвлення - на 90%. 
Кінцеві значення показників: ГДК – 60- 80 мг О2 / дм3; кольоровість - 75 -
100%; прозорість – 9-18 см - не можуть забезпечити необхідні норми по стічних 
вод, які направляються.  
В процесі проведення експериментів на дослідній установці, 
розташованої на усереднювачі і наступних двох стадій в лабораторних умовах 
було встановлено, що за всіма необхідним нормам: по кольоровості, прозорості, 
ХПК і БПК досягнуті показники відповідають нормам прийому стічних вод на 
БОС(Біологочних очисних спорудах). 
Процес спільної очищення призводить до достатнього очищення (90%), 
зростання прозорості (в 5-7 раз), зниження вмісту завислих речовин (60%). 
Причому, для вод, забарвлених в чорно-сині тони, доза флокулянта може бути 
знижена до нуля. Для червоних і червоно-синіх тонів води доза флокулянта 
ВПК – 402 становить 0,25 - 0,41 г / м3 в залежності від ступеня забруднення. 
Регулярними експериментами було встановлено, що зниження ХПК 
(хімічна потреба кисню) і БПК (біохімічною потребою в кисні) на стадії 
електро активації дає технологічну можливість повернути очищені стоки назад 
у виробництво. 
На підставі отриманих експериментальних даних розроблено технологічну 
схему очищення води 
 
4.3 Принципова технологічна схема очищення стічних вод 
 
Принципова технологічна схема очищення представлена на рисунку 4.1 
Стічні води 1 виробництва надходять по трубопроводу в першу секцію 3 
чотирьох коридорного усереднювача 2. Вода подається через намивний фільтр 
4 Фільтруючий шар формується по лінії 5,6,7, а відводиться на утилізацію по 
лінії 8,9. В усереднювач додається 1% розчин флокулянта 11, приготований за 
стандартною схемою 13 і суспензія 5% -го розчину коагулянту 10, змішаного з 
тирсою. Підготовка намивного фільтра здійснюється за власною технологічною 
схемою 6. В першу секцію подається стиснене повітря 12 для змішування 
реагентів і прискорення процесів коагуляції і флотації. Розчини коагулянту і 
флокулянта подаються в усереднювач через кавітатори 14 і 15. Під дією 
реагентів зважені і колоїдні речовини, що знаходяться в стоках, коагулируются 
і утворюють осад, який осідає в другій і третій секціях усереднювача. Піна і 
зважені частинки видаляються після флотації через кишені 16 і разом з осадом 
відправляються на утилізацію 17. Осад механічним шляхом віддаляється на 
утилізацію у вигляді шламу. Насосами 18 і 19 очищена вода подається в 
системи підготовки розчинів флокулянтів і коагулянтів, а також в систему 
електроактивації 20-30. У електроактиватора 23 відбувається остаточна обробка 
стоків, після чого вода повертається у виробництво 31. 
 
 
 
1 - колектор стічних вод; 2 – чотирьох коридорний усереднювач; 3 - секція коагуляції 
і флокуляції; 4 - намивний фільтр; 5, 9 - транспорт; 6 - бункер завантаження фільтруючого 
агента; 7 - стадія підготовки і дозування фільтруючого агента; 8 - приймач відпрацьованого 
матеріалу, що фільтрує; 10, 11 - подача коагулянту і флокулянта; 12 - подача стисненого 
повітря; 13 - дозатор розчину коагулянту; 14,15 - кавітатори; 16 - кишені видалення піни; 17 - 
відведення шламу і агломерату на утилізацію; 18, 19 - насоси; 20 - ємність з досліджуваної 
водою; 21 - засувка; 22 - штуцер; 23 - камера для відводу води; 24 - блок живлення; 25 - обсяг 
електроактиватора; 26 - камера для підведення води; 27 - штуцер; 28 - ємність для католіта; 
29 -28 - ємність для католіта; 29 - ємність для аноліта; 30 - відстійник аноліта; 31 - 
повернення води в виробництво. 
Рисунок 4.1 - Принципова технологічна схема очищення стічних вод від 
пігментів 
 
 
5 РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ АПАРАТІВ 
 
5.1 Реактор для приготування 5% розчину флокулянта 
 
Обсяг реактора розраховується з необхідності знебарвлення постійної 
подачі 1% розчину флокулянта на усереднювач стоків. 
     Необхідна кількість 5% розчину 4м3 [15]. 
     Тривалість технологічного циклу роботи реактора: 
      - підготовка до роботи - 1 година; 
      - завантаження флокулянта - 1 година; 
      - заповнення пом'якшеною водою - 1 година; 
      - перемішування мішалкою - 0.5 години; 
      - циркуляція - 2 години; 
      - контроль реактора - 0.5 години; 
      - перекачування в ємність - 0.5 години; 
      - огляд обладнання - 0.5 години 
Для забезпечення потреби в 1% розчині флокулянта необхідно робити два 
завантаження реактора на добу.  Обираємо реактор емальований сталевий з 
сорочкою та якірною мішалкою ємністю3 4 м з вертикальним елект-роприводом 
потужністю 6 кВт. 
 
5.2 Відцентровий насос 
 
Насос для циркуляції розчину в реакторі та пом'якшення 5%-вого розчину 
флокулянта з реактора в розхожу ємність. 
Продуктивність насоса визначається з розрахунку двох об'ємів розчину на 
годину, тобто3 8 м / год. 
Приймаємо насос консольний, відцентровий типу К8/18. 
Продуктивність Q=8м3 /год. 
Напір Н=18м. 
Потужність N=0.9кВт. 
Розміри фундаментної плити 535 х 250 мм [24]. 
 
5.3 Витратна ємність 
 
Витратна ємність 5%-го розчину флокулянта призначена для 
забезпечення постійної подачі флокулянта в усереднювач стоків. Ємність 
повинна забезпечувати добовий запас 5%-го розчину флокулянта, тобто3 8 м.  
Приймаємо горизонтальну змальовану витратну ємність об'ємом3 8 м [21]. 
 
5.4 Дозатор 
 
Дозатор гідравлічного типу з поплавцевим регулятором рівня рідини 
системи В. В. Хованського[19]. 
Розрахунок площі поперечного перерізу насадки дозатора: 
 
                              S = Q/ [а(2gh)1/2 ] (5.1) 
 
    де Q - кількість 5%-вого розчину флокулянта, см3 /с; 
           а - коефіцієнт витрати, 0.45; 
           h - робочий напір у дозаторі, 100 см; 
          g - коефіцієнт вільного падіння, м/с кв. 
 
                         S = 100/ [0.45(2 - 9.81 -100) ]1/2    = 4.4 см 3 
                   
5.5 Ежектор 
 
Призначений для змішування 5%-го розчину флокулянта з пом'якшеною 
водою з отриманням 1%-го розчину і подачі його в усереднювач. 
При транспортуванні ежектором розчини флокулянта не дозуються. 
Приймаємо ежектор із кільцевою камерою, в яку подається флокулянт. 
Пом'якшена вода подається через сопло розрахункового перерізу. 
Гідроструменеві насоси, призначені для процесу взаємного 
перемішування робочої (активної) рідини (пом'якшеної води) з потоком 
підсмоктуваного (пасивного) середовища (5% -ного розчину флокулянта) і 
подальшого їхнього спільного транспортування в усереднювач стоків. 
 
Рум.в.= 3атм; 
   Рн.флок.= 0.1атм; 
      Рс суміші після ежектора = 2атм. 
      За [22] Рн< Рс< Рв 
      фактично 0.1 2 3<< 
Приймаємо ККД ежектора рівним 0.4 [22]. 
Подача робочої рідини, пом'якшеної води: 
  Qр=34.4м3 /добу = 1.44м /год.3 
Подавання 5%-вого розчину: 
     Qн=8.6м3 /добу = 0.36м3 /год. 
Витрата суміші: 
      Qс=43.2м3 /добу = 1.8м /год.3 
Напір ежектора: 
      Н=20м. 
З формули робочої рідини (пом'якшеної води) знаходимо діаметр сопла: 
 
dc = (4Q/Vрп)1/2 (5.2)      
 
                                            dc = (4· 1.44/3.14· 3600)1/2  = 0.015 
Діаметр сопла dс=15мм. 
З формули витрати пасивної рідини (5%-вого розчину флокулянта): 
 
Qn = Vн пdс2   /4 (5.3)      
 
визначаємо діаметр камери перерізу dc=20мм. 
Обираємо гідравлічний насос із відцентровим соплом і циліндричною 
камерою змішування зварної конструкції [21]. 
 
 
 
 
5.6 Розрахунок трубопроводів 
      
    Розраховуємо трубопровід пом'якшеної води на ежектор: 
 
      d = 4Vсек/nW (5.4) 
 
   де d - діаметр внутрішнього трубопроводу, м; 
            Vсек - об'ємна витрата рідини, м /с;3 
            W - середня швидкість рідини, м/с. 
Середня швидкість рідини для малов'язких крапельних рідин дорівнює не 
більше 3 м/с [23]. Приймаємо W=3м/с. 
Кількість пом'якшеної води, що подається на ежектор, дорівнює 34.4м 
/добу3 
або 1.44м3 /год або 0.0004м3 /c.                                      
                                
d = (4· 0.0004/3.14· 3)1/2 = 0.013м або 13мм.  
 
Приймаємо трубопровід із питомим діаметром dу=20мм із труби зварної 
сталевої ГОСТ 10.704-76 розміром 25 х 2 зі сталі 20 [25]. 
Розраховуємо трубопровід 1%-вого флокулянта від ежектора на 
усереднювач стічних вод за формулою (5.4): 
 
                     d = (4· 0.005/3.14· 1)1/2  = 0.025м або d = 25мм. 
  
   де середня швидкість рідини W дорівнює 1м/с [23]; 
        Vсек - об'ємна витрата рідини, що дорівнює 43.2м куб/год або 1.8 м3 /год; 
Приймаємо трубопровід зі сталі 20 електрозварної розміром 32 х 2 за 
ГОСТ 10.704-76 [25]. 
За формулою (5.4) розраховуємо трубопровід 5%-вого розчину 
флокулянта від ємності до дозатора, і від дозатора до ежектора: 
 
d = (4· 0.001/3.14· 1)1/2 = 0.012м або d = 12мм  
 
   де W - середня швидкість рідини, що дорівнює 1м/с [23]; 
          Vсек - об'ємна витрата рідини, що дорівнює 8.6м /год.3 
      
Приймаємо трубопровід зі сталі 20 розміром 25 х 2 мм за ГОСТ 10.704-76 [25]. 
Розраховуємо трубопровід 5%-вого розчину флокулянта від реактора до 
насоса і від насоса до видаткової ємності за формулою (5.4): 
 
d = (4· 0.002/3.14· 1)1/2   = 0.05м або d = 50мм.  
   
де Vсек=0.002м3 /с, що церкулює з розрахунку двох об'ємів розчину на годину, 
тобто 8м /год.3 
Приймаємо трубопровід зі сталі 20 електрозварювальної розміром 57 х 
20мм за ГОСТ 10704-76. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 ОХОРОНА ПРАЦІ 
 
Охорона праці - це система законодавчих актів і відповідних їм 
соціально-економічних, технічних, гігієнічних і організаційних заходів, що 
забезпечують безпеку, зберігання здоров'я і працездатності людини в процесі 
праці. 
Методологічна основа "Охорони праці" - науковий аналіз умов праці, 
технологічного процесу, апаратурного оформлення, застосовуваних і 
одержуваних продуктів із погляду можливості виникнення в процесі 
експлуатації виробництва небезпек і шкідливостей. На основі такого аналізу 
визначають небезпечні ситуації і розробляють міри їх попередження і 
ліквідації. Ці питання розглядаються в динаміці, у розвитку, щоб забезпечити 
подальший прогрес в охороні праці [48]. 
 
 6.1 Аналіз умов праці при експлуатації обладнання цеху підготовки води. 
 
Робота в цеху підготовки води характеризується наступними видами 
небезпеки : 
• небезпека виникнення пожеж − визначається наявністю 
електронагрівального обладнанняви та електросилових установок, що 
забезепчують кондиціонування повітря та перекачку розчинів в технологічній 
схемі; 
• небезпека хімічних уражень та отруєнь − в результаті попадання на тіло людини і 
слизові оболонки хімічних речовин  (хлору та хіпохлориду натрію). 
• враження електричним струмом − за умов наявності пошкоджень електропроводки та 
електрообладнання, а також в результаті не виконання правил електробезпеки; 
• механічні травми − наявність механізмів, що рухаються та обертаються (насоси, 
змішувачі). 
Хімічні речовини, що використовуються на виробництві також володіють потенційною 
небезпекою для здоров’я людини : 
 
 - хлор, гіпохлорид натрію володіє властивістю їдкої речовини і при 
тривалій дії на шкіру викликає її роз’їдання та осушення; при попаданні на 
слизові оболонки викликає гострі подразнення та роз’їдання слизових оболонок 
(ГДК хлору (1мг/м3),  клас небезпеки 1); 
При попаданні концентрованої хлорної води на шкіру уражену поверхню 
необхідно промити великою кількістю води та звернутися до лікаря. 
Шум належить до загально - фізіологічних подразників, які за певних 
обставин можуть впливати на більшість органів та систем організму людини. 
Так  дія шуму може спричинити нервові, серцево-судинні захворювання, 
виразкову хворобу, порушення обмінних процесів та функціонування органів 
слуху тощо. Заходи та засоби захисту від шуму поділяються на колективні та 
індивідуальні, причому останні застосовуються лише тоді, коли заходами та 
засобами колективного захисту не вдається знизити рівні шуму на робочих 
місцях до допустимих значень. 
Основним джерелами шуму в цеху підготовки питної води є обладнання, 
що встановлене ззовні - вентилятори охолоджуючих установок компресора та 
покрівельні вентилятори. Насоси подачі води знаходяться в спеціальному 
приміщенні насосної кімнати. Архітектурно-планувальні заходи передбачені 
при проектуванні цеху, а саме винесення та ізоляція джерел шуму за межі  
виробничого приміщення та розташування цеху на відстані більше 150м від 
житлової забудови зводить рівень шуму до  допустимих  показників [40]. 
 Згідно ГОСТ 12.1.003-83*(зм.1989р.) протишумові навушники в 
залежності від рівня звуку: марки ВЦНИИОТ-1 для захисту від 
високочастотного шуму з рівнем до 105 дБ, для виробничих приміщень та на 
території цеху. 
На Дніпровській водоочисній станції проводиться знезараження води 
хлором на території якої знаходиться витратний склад хлору. 
 Витратний склад хлору обладнано: 
Згідно ГОСТ12.4.021 приплинно – витяжною вентиляцією, що забезпечує 
6-ти кратний повітрообмін, та аварійною вентиляцією з кратністю 
повітрообміну -6, викиди від якого направляються на очищення до санітарної 
колони; Автоматизованою зовнішньою системою водяної завіси для локалізації 
“хлорної хвилі” на випадок витоку хлору за межі складу; 
 -газоаналізаторами на хлор, які зблоковані з аварійною вентиляцією для 
постійного автоматичного контролю повітря в приміщеннях ( світлова та 
звукова сигналізація на щит КВП ); 
 -санітарною колоною для дегазації витоків хлору; 
 -манометрами з роз´єднувальною мембраною для контроля тиску хлора в 
системі трубопроводів (світлова та звукова сигналізація на щит КВП в 
приміщенні щитової при перевищенні тиску 0,4 мПа ( 4,0 кгс/см2); 
 -запобіжними клапанами на обладнанні та трубопроводах, в яких 
можливе підвищення тиску вище 0,4 мПа (4,0 кгс/см2), скид від яких 
направляється на очищення у санітарну колону ( світлова та звукова 
сигналізація на щит КВП в приміщенні щитової); 
 -герметичним футляром для ізоляції аварійного контейнера на випадок 
його розгерметизації. 
 Приміщення випарної обладнано: 
 -згідно ГОСТ 12.4.021 приплинно-витяжною та аварійною вентиляцією, 
що забезпечує кратність повітряобміну - 12; 
 -газоаналізатором на ГДК хлору, який зблокований з аварійною 
вентиляцією та включенням насосу, що подає нейтралізуючий розчин на 
зрошення до санітарної колони. При перевищенні ГДК хлору включається 
звукова та світлова сигналізація на щиті КВП; 
 -запобіжними клапанами для попередження можливого підвищення тиску  
вище нормативного (4,0 кгс/см2), скид від яких направляється на очищення у 
санітарну колону (світлова та звукова сигналізація на щит КВП щитової). 
 Приміщення хлораторної обладнано: 
-згідно ГОСТ 12.4.021 приплинно-витяжною та аварійною вентиляцією з 
кратністю повітряобміну 12; 
-автоматичним газоаналізатором, який зблокований з аварійною вентиляцією, 
що включається при перевищенні ГДК хлору (1мг/м3), звуковою та світловою 
сигналізацією на щит КВП щитової. 
Приміщення для доочищення води гіпохлоритом натрія обладнано 
приплинно-витяжною вентиляцією згідно ГОСТ 12.4.021. 
Індивідуальні засоби захисту від дії хлору: 
-згідно ГОСТ 12.4.034 ізолюючі протигази марки ( АПІМ, КІП-8, ІП-4, АІР ) та 
фільтруючі промислові протигази з коробкою марки “В”, “БКФ”; 
-згідно ГОСТ 12.4.103 спеціальні прогумовані костюми Л-1, спеціальний одяг і 
взуття: суконний костюм, суконні і гумові рукавиці, чоботи гумові, 
прогумований фартух. 
Від дії шуму: 
 -згідно ГОСТ 12.1.003-83*(зм.1989р.) протишумові навушники в 
залежності від рівня звуку: марки ВЦНИИОТ-1 для захисту від 
високочастотного шуму з рівнем до 105 дБ; 
 - ТУ 1-01-0636-80; марки ВЦНИИОТ-А1 для захисту від середнього та 
високочастотного шуму з рівнем до 115дБ - ТУ 400-28-43-84. 
Від дії гіпохлорита натрія: 
 -згідно ГОСТ 12.4.103-83 спецодяг і спецвзуття: костюм і фартух з 
прогумованої тканини, гумові рукавички, гумові чоботи; 
 -згідно ГОСТ 12.4.013-85 захисні окуляри  закриті з непрямою 
вентиляцією; 
 -згідно ГОСТ 12.4.121-83 фільтруючі протигази з фільтром марки “В” або 
“ВКФ”. 
В цеху існує потенційна небезпека враження робітників електричним струмом. 
В цеху водопідготовки використовується наступне електричне обладнання: 
 - електродвигуни  приводів  насосів, вентиляторів, компресорів (напруга 380 В); 
За проектом технологічний персонал, що здійснює експлуатацію технологічного і 
іншого устаткування, повинен мати 1 кваліфікаційну групу по  електробезпеці.  Кваліфікація  
привласнюється  до  початку  роботи  після  
інструктажу і перевірки знань безпечних методів роботи на устаткуванні особою, 
відповідальною за електрогосподарство. Результати перевірки оформляються в журналі 
реєстрації інструктажів по охороні праці на робочому місці без видачі свідоцтва. 
Перевірка знань і підтвердження кваліфікаційної групи по електробезпеці 
технологічного персоналу проводиться щорічно. Технологічний персонал виробничих цехів 
повинен бути проінструктованим про небезпеку електричного струму і заходи безпеки при 
роботі на ділянці і при обслуговуванні технологічного електрифікованого устаткування, бути 
ознайомленим з правилами надання першої долікарської допомоги при враженні електричним 
струмом. 
 
 6.2 Розробка заходів та засобів захисту працівників від небезпечних факторів. 
 
 6.2.1 Заходи по забезпеченню охорони праці і техніки безпеки на виробництві. 
 
Згідно до типового положення про навчання, інструктаж і перевірку знань працівників з 
питань охорони праці, безпечні умови праці на виробництві визначені посадовими 
інструкціями та інструкцією з техніки безпеки, промислової санітарії та пожежної безпеки. 
Працівники підприємств при прийомі на роботу і періодично в процесі роботи повинні 
проходити навчання і перевірку знань з питань охорони праці. Допуск до роботи без навчання і 
перевірки знань з питань охорони праці забороняється. 
Всі працівники, яких приймають на постійну або тимчасову роботу і в подальшій 
роботі повинні проходити на підприємстві навчання у формі  
інструктажів з питань охорони праці, надання першої допомоги потерпілим від 
нещасних випадків, а також про правила поведінки і дії при виникненні 
аварійних ситуацій, пожеж і стихійного лиха. 
За характером і часом проведення інструктажі з питань охорони праці 
підрозділяються на вводний, первинний, повторний, позаплановий і цільовий. 
Контроль за навчанням і періодичністю перевірки знань з питань охорони 
праці здійснює служба охорони праці або працівники, на яких покладені ці 
обов'язки керівником (правлінням) підприємства. 
Згідно проекту технологічний процес виробництва в питаннях безпеки 
праці повинен забезпечувати: 
- узгодженість роботи устаткування, яка виключає можливість виникнення 
небезпечних і шкідливих виробничих чинників; 
- завантаження устаткування в межах його проектної потужності; 
- монтаж пульта управління, робочих місць оператора - в безпечному місці; 
- забезпечення пожежовибухонебезпеки виробництва; 
- охорону навколишнього середовища; 
- можливість при необхідності використання засобів індивідуального 
захисту працюючих; 
- автоматичну світлову і звукову сигналізацію при виникненні аварійної 
ситуації; 
-  забезпечення умов безпечної експлуатації обладнання, можливості 
евакуації працюючих; 
- виключення розміщення устаткування над робочими зонами, 
неізольованими лініями електропередач, проїздами, проходами, в зонах 
підвищеної температури, запилених зонах, зонах загазованості і т.д. 
Застосування засобів захисту працюючих повинно забезпечувати: 
- видалення небезпечних і шкідливих речовин і матеріалів з робочої зони; 
- зниження рівня шкідливих чинників до величини, встановленої діючими санітарними 
нормами, затвердженими в установленому порядку; 
- захист працюючих від дії небезпечних і шкідливих виробничих чинників. 
За умовами електробезпеки електроустановки, що експлуатуються  в цеху 
відносять до класу установок, що працюють під напругою до 1000 В. 
Враховуючи те, що електрообладнання працює в агресивному середовищі по 
способу захисту від враження електричним струмом воно виконано по класу II. 
Класифікація приміщень згідно з ПУЕ. 
Електробезпека у відповідності до ГОСТ – 12.1.019 – 79 забезпечується : 
• конструкцією електроустановок ; 
• технічними способами та засобами захисту ; 
• організаційними та технічними міроприємствами. 
Конструкція електроустановок повинна відповідати вимогам щодо їх 
експлуатації та забезпечувати захист персоналу від контакту із частинами 
установок, що знаходяться під струмом, а також з рухомими частинами 
установок. Огорожа частин обладнання, що знаходиться під струмом є 
обов’язковою частиною його конструкції. 
 6.2.2 Заходи по охороні праці та техніці безпеки під час проведення 
ремонтних робіт 
 Проведення ремонтних робіт є запорукою безпечної експлуатації 
обладнання виробництва. Для забезпечення нормальної експлуатації обладнання 
проектом передбачено розробку системи його технічного обслуговування та ремонту. Вона 
являє собою комплекс робіт, що проводяться для підтримання нормального режиму роботи 
обладнання між ремонтами. В суть системи закладено основи технічного обслуговування та 
планово – попереджувальних ремонтів.  
 В об’єм технічного обслуговування входить експлуатаційне обслуговування та 
незначний ремонт обладнання. Знайдені поломки та прийняті міри по ремонту фіксуються в 
змінному журналі. 
 Метод планово – попереджувальних ремонтів передбачає, що всі види ремонтів 
виконуються в певний час, який установлено графіком, що  
складається на основі даних про стан обладнання після попереднього технічного огляду. Під 
час технічного огляду встановлюють характер необхідного ремонту, термін його виконання, 
приблизні об’єми та виявляють деталі, що необхідно замінити. Номенклатуру та 
періодичність технічних оглядів встановлені підприємством. 
Для виконання робіт з використанням вогню або газонебезпечних робіт 
проектом передбачено крім наряду – допуску оформляють дозвіл на виконання 
вогненебезпечних робіт, або наряд – допуск на виконання газонебезпечних 
робіт.  
 Дозвіл на проведення вогненебезпечних робіт та наряд допуск на 
проведення газонебезпечних робіт оформлює замовник у відповідності до 
вимог типових інструкцій та віддає безпосередньому виконавцю ремонтних 
робіт. 
Забороняється проведення ремонтних робіт на працюючих апаратах, машинах, 
комунікаціях. 
 
 6.3 Дії при надзвичайних ситуаціях 
 
Споруди в яких розташоване обладнання проектуємого цеху підготовки 
питної води можуть опинитися в зоні аварій, катастроф, стихійного лиха, а 
також в зоні бойових дій. 
До можливих стихійних лих відносять : 
- землетруси, що виникають під час коливань земної поверхні (виникають 
дуже рідко (1 раз на 100 років) і за силою не перевищують 6 балів); 
- затоплення приміщень та будов в результаті проливних дощів, швидкого 
танення снігу (дане явище виникає рідко); 
- пожежі, що виникають в результаті само загорання, аварії, порушення  
правил техніки безпеки та інших причин. При виникнення пожежі внаслідок 
враження високими температурами або токсичними продуктами горіння 
можуть загинути люди та бути знищені матеріальні цінності; 
- бурі та урагани, рух повітряної маси з великою швидкістю, що виникає  
в зоні циклона або на периферії великих антициклонів. Під дією вітру 
руйнуються будови, ламаються дерева, пошкоджуються лінії електропередач та 
зв’язку. 
В результаті крупних аварій на підприємстві можливі вибухи, пожежі, і 
як наслідок загибель людей, руйнування будов вихід з ладу ліній 
електропередач. В зону дії аварій може попасти і територія на якій розташовано 
цех підготовки питної води. 
Види вражень та порушень, що спричинені стихійними лихами та 
виробничими аваріями і їх масштаб залежать не тільки  від причин виникнення 
цих лих, але і від своєчасного проведення рятувальних операцій, аварійних 
робіт та різних профілактичних заходів. 
До профілактичних заходів відносять :  
1. Організаційні заходи : 
 - на підприємстві організовано навчання та інструктаж з цивільної 
оборони 
 - розроблено план заходів для надзвичайних ситуацій (план евакуації 
людей) 
 -  розроблено обов’язки та створено підрозділи цивільної оборони. 
 - створено колективні засобіви захисту – обладнанл сховища в підвальних 
приміщеннях, споруджено додаткові пожежні щити, дублювано інженерні 
комунікації. 
 2. Установку систем сповіщення про небезпеку. 
На весь робочий та інженерно – технічний персонал цеху підготовки води 
створено запас індивідуальних засобів захисту – фільтруючі протигази марки 
«М», спеціальний захисний одяг. Засоби захисту зберігаються в сховищі. 
 На виробництві розроблено план заходів для надзвичайних 
ситуацій, а також інструкції для підрозділів цивільної оборони. Періодично 
проводяться теоретичні та практичні заняття. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ВИСНОВКИ 
 
Відповідно до розв'язуваної науково-дослідної проблеми екології, одна з 
яких охоплює необхідність розроблення технологічних процесів і схем 
очищення стічних вод, необхідно розробляти реагентні методи очищення; 
зокрема флокуляцію, за допомогою якої можна очистити стоки фарбувально-
оздоблювальних виробництв Черкаського комбінату. 
Метою роботи було розглянути можливість очищення стічних вод з 
повторним їх використанням для промивання тканин.  Було розроблено 
технологію флокуляційного очищення стічних вод з подальшим озонуванням. 
Проведено дослідження з очищення стічних ЧШК методом флокуляції, 
визначено оптимальні умови флокуляції, дозу флокулянта і час контакту. 
       За отриманими експериментальними даними можна зробити такі висновки: 
     1 Оптимальна доза флокулянта - 150г/м3 . 
     2 Час контакту - 60 хв. 
     3 Зниження вмісту органічних речовин (ГПК біхр) у стічних водах при 
флокуляції - на 60-80 %. 
     4 Зниження кольоровості стічної води - на 80 %. 
     5 Збільшення прозорості - на 80 %. 
     6 Зниження кількості завислих речовин - на 80 %. 
     Глибшого доочищення стічних вод від залишкових органічних речовин 
може бути досягнуто подальшою обробкою їх озоноповітряною сумішшю.