ChSTU repository

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
КАФЕДРА ХІМІЧНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ВОДООЧИЩЕННЯ 
 
Реєстраційний №________ На правах рукопису 
УДК 66.074.52.094.3 
   «Допущено до захисту» 
     Завідувач кафедри д.т.н., професор 
_________Віталій ВЯЗОВИК 
                                                            «____»  _________________2025р. 
 
 
 
КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА МАГІСТРА 
на тему 
РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ТА АПАРАТУРНОГО 
ОФОРМЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ВОДОПІДГОТОВКИ 
МЕТОДОМ ОЗОНУВАННЯ  
за спеціальністю 161 «Хімічні технології та інженерія» 
 
 
     Науковий керівник               Виконавець роботи 
     д.т.н., професор               магістрант 
  
_________Геннадій СТОЛЯРЕНКО ____________Леся ЗВОНИК 
  
  
  
  
  
  
         Нормоконтроль ______________Наталія ФОМІНА 
  
 
Черкаси 2025 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
«ЗАТВЕРДЖЕНО» 
Завідувач  кафедри, д.т.н, професор 
________Віталій ВЯЗОВИК  
                 «____» _______________2025р. 
 
 
ЗАВДАННЯ 
на кваліфікаційну роботу магістра 
Звоник Лесі Володимирівни 
 
   1.Тема роботи: Розробка технологічної схеми та апаратурного оформлення 
технології водопідготовки методом озонування. 
Затверджена наказом по університету від  07.10. 2025 р.  №  308/03-03/04 
   2. Мета дослідження: дослідження  процесів підготовки води методом 
озонування. Розробити технологічну схему та апаратурне оформлення  
технології очищення  води . 
   3. Вихідні дані: вода природних джерел або вода, яка надходить з 
централізованої водогінної мережі  водопостачання КП 
“Черкасиводоканалу”. міста Черкаси 
   4. Основні задачі дослідження: провести аналіз вимог, щодо виробництва 
води, для мікробіологічного використання, дослідити особливості процесу 
очищення води методом озонування для використання на фармакологічному 
підприємстві ; розробити технологію отримання води для мікробіологічних 
процесів фармацевтичного виробництва з застосуванням стадії озонування  . 
5.Термін подання роботи до захисту:  17  грудня  2025  р. 
6. Дата видачі завдання 7  жовтня  2025  р. 
 
Науковий керівник д.т.н., професор__________  Геннадій СТОЛЯРЕНКО 
 
Завдання прийняв до виконання                      Леся ЗВОНИК 
 
 
 
ВСТУП 
 
Працюючи на підприємстві ЮРІЯ-ФАРМ я знаю що підготовці води 
для виробництва приділяється велика увага та постійно розробляються та 
впроваджуються нові методи очищення. Тому я вирішила внести свій внесок 
в розробку технології водопідготовки для фармацевтичного виробництва 
методом озонування. Всі досліди та експерименти проводились на кафедрі 
хімічних технологій та водоочищення Черкаського державного 
технологічного університету. 
Актуальність теми.  
Вода, що застосовується у мікробіологічних процесах, є одним із ключових 
ресурсів фармацевтичної промисловості. Вона може виступати допоміжною 
речовиною, використовуватися під час підготовки препаратів до 
застосування, у процесі їх синтезу, на етапах виробництва готової продукції, 
а також слугувати очищувальним засобом для промивання ємностей, 
обладнання та первинних пакувальних матеріалів. Залежно від сфери 
застосування у фармацевтичному виробництві необхідні різні типи води з 
відповідним рівнем якості. Контроль параметрів води, особливо її 
мікробіологічної чистоти, має ключове значення, тому фармацевтичні 
компанії вкладають значні ресурси у створення та підтримання систем 
водоочищення. 
Очищена вода — це вода, що використовується під час виробництва 
лікарських засобів, для яких не встановлено вимог щодо стерильності чи 
відсутності пірогенів. 
Вода для ін’єкцій — це вода, призначена для застосування як 
розчинник під час виготовлення препаратів для парентерального введення 
(вода для ін’єкцій у масі), а також для розчинення або розведення субстанцій 
чи готових лікарських форм перед їх парентеральним застосуванням 
(стерильна вода для ін’єкцій). 
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.  
Одним із ключових завдань під час проєктування систем приготування, 
зберігання та розподілу води на фармацевтичних підприємствах є 
гарантування отримання води, що відповідатиме встановленим вимогам 
щодо мікробіологічного навантаження.  
Існує ряд новітніх технологічних рішень вирішення питання 
знезаражування води та підтримання мікробіологічного навантаження нижче 
встановленого рівня. 
Озонування та ультрафіолетове опромінення (УФО) розглядаються як 
ефективні методи знезараження для підтримання мікробіологічної якості 
води для ін’єкцій. Ці способи мають низку переваг порівняно з реагентними 
методами: процес знезараження відбувається швидко, не змінює смак чи 
запах води, а також не залежить від температури, рН, каламутності та інших 
її характеристик. 
Мета та завдання  магістерської роботи.  
Перед даною роботою було поставлене завдання: розробити 
технологічну схему та апаратурне оформлення технології водо підготовки 
методом озонування. 
Для досягнення заданої мети, необхідно вирішити наступні 
завдання: 
1. Провести аналіз вимог, щодо виробництва води, для 
мікробіологічного використання. 
2. Дослідити особливості процесу очищення води методом озонування 
для використання на фармакологічному підприємстві  
3. Розробити технологічну схему підготовки води з 
застосуванням стадії озонування .  
Об'єктом дослідження в роботі є технологія водопідготовки 
фармацевтичного виробництва для мікробіологічних процесів. 
Предметом дослідження в роботі є інтенсифікація очищення води 
очищеної озонним методом з використанням УФО. 
Методи дослідження.  
Лабораторні дослідження реагентних методів знезараження води 
очищеної. Визначення ефективності знезараження води за мікробіологічним 
показником води очищеної. Новизна полягає в тому, що запропоноване 
застосування спільного методу озонування та УФО, в виробництві води 
очищеної, що дозволяє гарантовано підтримувати мікробіологічний показник 
якості води на необхідному рівні. 
 
 
 
1 АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ 
 
Розрізняють три типи води, що використовують на фармацевтичних 
підприємствах: вода очищена , вода високо очищена, вода для ін’єкцій. Вода 
очищена застосовується для підготовки обладнання, інвентарю та 
виробничих приміщень, для приготування дезинфікуючих та мийно-
дезинфікуючих розчинів; для підготовки матеріалів первинної упаковки при 
виробництві ін’єкційних форм готових лікарських засобів, у виробництві 
напівпродуктів, у виробництві твердих та м’яких форм нестерильних 
лікарських засобів, а також для одержання води для ін’єкцій. 
  Виробництво та забезпечення якості води, яка застосовується у 
процесі виготовлення лікарських засобів, регулюються вимогами належної 
виробничої практики (GMP). Важливо враховувати, що область 
використання води визначається не лише її характеристиками, але й 
технологією її отримання. В Державну Фармакопею України 1.4 введено три 
монографії «Вода очищена» , «Вода високоочищена» та «Вода для ін’єкцій», 
що гармонізовані з відповідними монографіями Європейської Фармакопеї: 
«Water, Purified», «Water, Highly Purified» та  «Water for Injections». Раніше 
воду очищену дозволялося отримувати тільки методом дистиляції, але з 
розвитком технологій, зі збільшенням попиту на даний вид продукції, 
підготовка води дистиляцією вимагає великих капіталовкладень та витрат 
електроенергії. На даний час воду очищену можна отримувати дистиляцією, 
зворотним осмосом, іонним обміном, електродеіонізацією. 
Система очистки води – це система, яка складається з двох або більше 
взаємопов’язаних установок та приладів, що забезпечують поетапне 
очищення води, яка використовується у виробничих приміщеннях цеху. 
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 мікробіологічних 
процесів 
 
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 [3]. 
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. 
Принцип роботи термокомпресійного дистилятора надано на рис.1.1. 
 
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 фармацевтичного підприємства 
 
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 отримують із питної або очищеної води методом 
дистиляції, використовуючи обладнання, деталі якого, що контактують із 
водою, виготовлені з нейтрального скла, кварцу або відповідних металів. 
Дистиляційна установка повинна бути оснащена ефективним пристроєм, що 
запобігає перенесенню крапель. Обладнання потребує регулярного догляду 
та технічного обслуговування. Початкову порцію дистиляту, отриману на 
старті процесу, відбраковують, після чого збирають придатну фракцію. 
Для забезпечення необхідної якості води застосовують валідовані 
методики та здійснюють постійний контроль під час виробництва, зокрема 
вимірюють питому електропровідність і проводять систематичний 
мікробіологічний моніторинг. 
Під час зберігання та розподілу води для ін’єкцій необхідно 
підтримувати такі умови, які унеможливлюють розвиток мікроорганізмів та 
попереджають будь-яке вторинне 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 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 [9]. 
 
1.4 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] 
Технологія знезараження води методом озонування передбачає 
введення в воду озоно-повітряної або озоно-кисневої суміші. Основою 
процесу знезараження води озонуванням служить високі окисні властивості 
атомарного кисню. 
 Озон − це похідна кисню, яка представляє собою трехатомного 
молекулу кисню. Виробництво озону може бути здійснено декількома 
способами, самим «чистим» з яких є отримання озону з кисню за допомогою 
ультрафіолету, проте в установках знезараження води застосовується інший 
спосіб - спосіб приєднання до звичайної молекули кисню зайвого атома під 
впливом електричного розряду. 
Висока окислювальна здатність озону пояснюється властивостями 
атомарного кисню, який утворюється за реакцією: 
          
  О3 → О2 + О˙ -287,28 кДж / моль                          
 
Озон також вступає в реакцію з гідроксидом, водневим іоном, водою, 
утворюючи при цьому ще більш реакційно здатні частинки: 
 
О - - ˙ ˙
3 →О3  →О2  → НО →НО2 → О2                                                                    
                                                                                            
Тому разом з іон-радикалом О˙, озонування в воді здійснюється 
радикалами НО˙ і НО2˙. Поточна концентрація останніх становить 
відповідно 10-6 і 10-2 мг / дм3. Однак цих концентрацій цілком достатньо, 
щоб після стадій кавітації коагуляції відчути вплив окисних радикальних дій. 
Саме через постійне зростання радикалів НО˙ и НО2˙ озонована вода є 
сильну бактерицидну і віруліцидні агентом, прискорюючи інактивацію 
бактерії і придушення життєдіяльності личинок мікроорганізмів в 300 разів. 
Робота озонаторів полягає в наступному: осушене повітря проходить 
між циліндричним електродом і скляним діелектриком, при проходженні 
кисень піддається впливу змінного струму, внаслідок чого виробляється 
електричний розряд і до молекули додає ще один атом кисню. В якості 
сировини, з якого буде виготовлений озон для установки знезараження води, 
може бути використаний і осушене повітря або кисень. При використанні 
чистого кисню витрачається на перетворення енергія зменшується, проте 
збільшуються витрати на видобуток чистого кисню. 
В основі установок знезараження води озонуванням лежать високі 
дезінфікуючі спроможності озону. Вода є універсальним середовищем для 
розмноження і життя різних патогенних і сапрофітних бактерій, вірусів, 
мікробів і мікроводоростей. Бактерицидну дію озону на воду полягає в 
наступному: в установці знезараження води озон вступає в реакцію з різними 
мікроорганізмами, впливаючи безпосередньо на цитоплазму і ядро клітини, в 
слідстві чого припиняється активність складних білкових з'єднань - ензимів - 
від яких безпосередньо залежить життєздатність клітини. 
Установки знезараження води озонуванням сьогодні вважаються 
найбільш дієвим і ефективним методом дезінфекції води, який дозволяє 
видалити навіть такі складні біологічні освіти як віруси. Повне знищення 
вірусів відбувається за рахунок порушення активності ензимів, а так як 
віруси мають білкової структурою, то окислюється весь мікроорганізм, 
внаслідок чого і відбувається високоефективне знезараження. 
Однією з переваг використання установок знезараження води 
озонуванням вважаються високі окисні властивості озону. Строго кажучи, 
сам озон не є окислювачем, він служить лише каталізатором при окисленні 
різних речовин киснем, однак це тільки покращує його якості. Окислення 
озоном діє також на різні розчинені у воді речовини, тому для підтримки 
високої якості води рекомендується або проводити попередню очистку води, 
або встановлювати Постфільтри, які будуть затримувати осад, що утворився. 
Крім окислювальних і дезінфікуючих властивостей озону перевагою 
використання установок знезараження води озонуванням вважається 
властивість цього газу швидко розкладатися при контакті з водою. Установки 
знезараження води озонуванням вважаються екологічно чистими саме в силу 
цієї властивості озону. Вільний озон в воді зберігає свою початкову форму 
протягом декількох хвилин, після чого повертається до вихідного стану - 
кисню, або трансформується в OH і воду. Це властивість озону повністю 
виключає потрапляння реагенту в очищену воду, і саме тому установки 
знезараження води озонуванням вважаються екологічно чистими. 
Ще однією перевагою установок знезараження води є здатність озону 
вступати в з'єднання з органічними речовинами, тим самим утворюючи 
з'єднання, які самі по собі мають високу бактерицидну впливом на 
мікроорганізми. Завдяки цій здатності вода деякий час зберігає ефект 
післядії, який виключає повторне зараження. 
Сьогодні озон розглядається як альтернативний окислювач і 
дезінфікуючий агент з декількома можливими застосуваннями в системах 
водопостачання, забруднення повітря, медицини і т.д. В очищенні води, 
зокрема, озон має здатність дезінфікувати і діє як сильний окислювач, або 
використовується в комбінації з іншими методами очищення води і 
реагентами. Велика частина інформації про аспекти озонування було 
повідомлено в чудовій роботі Langlais 1991. 
Оскільки озон є сильним окислювачем, він може бути використаний не 
тільки для дезінфекції, але також для видалення (окислення) органічних 
речовин. Озон використовується для очищення вод, які забруднені 
пестицидами або іншими антропогенними речовинами. Озонування може 
поєднуватися з ультрафіолетом і H2O2 в водопідготовки, щоб збільшити 
потужність окислення. Такі передові процеси окислення є потенційно 
ефективними методами для видалення таких речовин як ендокринні 
руйнівники, фармацевтичні препарати, смоли пластифікаторів, нові побічні 
продукти дезінфекції тощо Озон також можна використовувати перед 
стадією коагуляції для поліпшення ефективності видалення частинок, 
викликаючи так звану мікрофлокуляціі. Однак ефект попереднього 
озонування залежить від ряду факторів, у тому числі від жорсткості води і 
концентрації розчиненого органічного вуглецю. Таким чином, попереднє 
озонування ефективно при низькому рівні розчиненого органічного вуглецю, 
в той час як воно може мати негативні наслідки для для високого рівня РОУ. 
За допомогою озонування можна поєднати дезінфекцію і видалення 
органічних речовин, які трансформуються в біологічно розкладаються 
органічні речовини, які можуть бути видалені в біофільтрі 
Незважаючи на всі позитивні сторони, вплив озонування в подальшому 
потрібно більш детально вивчити, особливо вплив озонування на видалення 
загального органічного вуглецю, розчиненого органічного вуглецю. Так само 
потрібно більш детально вивчити вплив озонування на рівень біологічно 
розкладається органічного вуглецю, мікробіологічно доступного фосфору і 
на освіту броматов і броморганічних з'єднань. 
 
1.4.1 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 
 
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 ,  
 
або зчеплення між ними щонайменше слабшає, тобто 
 
О  → О-
2  + О-, 
То атоми, або комплексні з'єднання, що утворилися, легко приєднуються до 
недоторканої (цілої) молекули завдяки великій молекулярній спорідненості. 
Реакції (2.1) і (2.2) варто розглядати як первинні, а повторними реакціями будуть: 
 
                                                        О2 + О → О3,                                                        (2.1) 
                                                        О- + О- + О- → О3                                                 (2.2) 
 
Реакції (2.1) і (2.2) 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 чотирьох 
валентного 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. 
 
1.5 Патентний пошук 
 
Винахід відноситься до хімічної промисловості, а саме до установок для 
озонування води. Установка містить пристрій осушення повітря 1, виконане 
у вигляді установки короткоциклової безнагрівної адсорбції 6, генератор 
озону 3, струменевий насос 4 і контактну камеру 5. При цьому магістраль 
вакуумування 2 установки короткоциклової безнагрівної адсорбції 6 з'єднана 
зі струменевим насосом 4, якого також під'єднаний 9 генератора озону 3. 
Запропонована установка має підвищену ефективність при спрощенні 
конструкції. 
 
 
Рисунок 1.3 – Установка очищення води методом озонування 
 
Відома високочастотна озонаторна установка, що містить компресор, 
пристрій осушення повітря, генератор озону, струминний насос і контактну 
камеру (сепаратор) - патент UA №2078026, 01 В 13/11. 
Недоліком такої установки є мала її ефективність, що пояснюється 
втратами озону з відпрацьованою повітряною сумішшю і непродуктивною 
витратою повітря при регенерації осушувального пристрою через магістраль 
скидання. 
Відома інша установка для озонування води, що містить пристрій 
осушки повітря з магістраллю вакуумування, генератор озону, струминний 
насос і контактну камеру - патент UA №2134231, 01 В 13/10, 13/11; C 02 F 
1/78 на "Озонаторну станцію". 
Ефективність цієї установки завдяки повторному використанню 
відпрацьованої озоноповітряної суміші та вакуумуванню (регенерації) 
пристрою осушення повітря значно підвищено. 
Однак досягнутий позитивний результат недостатній через 
ускладнення конструкції установки у зв'язку з введенням у неї спеціального 
вакуумного насоса. 
Завданням винаходу є підвищення ефективності при спрощенні 
конструкції установки. Для вирішення цього завдання удосконалюється 
установка для озонування води, що містить пристрій осушення повітря з 
магістраллю вакуумування, генератор озону, струменевий насос та контактну 
камеру.  
Удосконалення полягає в тому, що пристрій осушення повітря 
виконано у вигляді установки короткоциклової безнагрівної адсорбції, 
магістраль вакуумування якої з'єднана зі струменевим насосом, до якого 
також приєднані газові виходи озонового генератора. 
У варіантах виконання установки струменевий насос виконаний з 
декількома ступенями всмоктування, з однією з яких з'єднана магістраль 
вакуумування, а з іншими газовий вихід генератора озону; 
газовий вихід контактної камери з'єднаний з входом установки 
короткоциклової безнагрівної адсорбції через закриту ємність, з отворами і 
каналом забору атмосферного повітря; закрита ємність виконана у вигляді 
вологовідділювача. 
Виконання пристрою осушення повітря у вигляді установки 
короткоциклової безнагрівної адсорбції, з'єднання її магістралі вакуумування 
зі струменевим насосом і під'єднання до нього газових виходів генератора 
озону забезпечує автоматичне з'єднання вакуумованої (регенерованої) 
частини установки адсорбції зі струменевим насосом з використанням його 
при цьому як вакуумного, завдяки чому досягається підвищення 
ефективності установки для озонування води із спрощенням її конструкції. 
Виконання струминного насоса з кількома ступенями всмоктування, з 
однією з яких з'єднана магістраль вакуумування, а з рештою - вихід 
генератора озону забезпечує керованість та якість процесів вакуумування 
установки адсорбції та змішування озоноповітряної суміші з водою. 
З'єднання газового виходу камери з входом установки короткоциклової 
безнагрівальної адсорбції через закриту ємність, з дренажними отворами і 
каналом забору атмосферного повітря, забезпечує частковий відбір вологи 
відпрацьованої озоноповітряної суміші, що збільшує час роботи установки 
адсорбції без її вакуумування. 
Виконання закритої ємності у вигляді відокремлювача забезпечує 
більш повне (наприклад, до 95%) відділення вологи відпрацьованої 
озоноповітряної суміші, що ще більше збільшує час роботи установки 
адсорбції без її вакуумування. 
Виконання установки для озонування води у варіантах виконання ще 
більше підвищує ефективність при одночасному спрощенні конструкції. 
Закрита ємність виконана у вигляді випускається промисловістю 
відокремлювача 15 (що забезпечує більш повне відділення вологи 
відпрацьованої озоноповітряної суміші), а канал 14 забору атмосферного 
повітря виконаний у вході 11 установки адсорбції 6. 
В процесі експлуатації установки вода  прокачується через 
струменевий насос 4, який втягує озоноповітряну суміш від працюючого 
генератора озону 3, викликаючи рухи газів по контуру циркуляції: 
струменевий насос 4 - генератор озону 3 - пристрій осушення повітря 1 - 
газова порожнина 16 контактної камери 5. 
Озоноповітряна суміш зі струменем води зі струменевого насоса 4 
подається в контактну камеру 5, де відбувається остаточне озонування води і 
виділення з неї відпрацьованої озоноповітряної суміші газову порожнину 16 з 
подальшим рухом по вищеописаному контуру циркуляції. 
Одночасно з перерахованими процесами здійснюється вакуумування по 
черзі відключаються (наприклад, за заданою програмою) від контуру 
циркуляції за допомогою клапанів 17, 18 і підключаються до магістралі 
вакуумування клапанами 2 клапанами 19 частин установки безнагрівної 
адсорбції 6, що вимагають регенерації. 
У процесі роботи установки здійснюється автоматичне підживлення 
контуру циркуляції атмосферним повітрям через забір каналу 14. 
Виконання установки для озонування води винаходу забезпечує підвищення 
її ефективності і спрощує конструкцію. 
Для забезпечення мікробіологічної чистоти високоочищеної води 
запропоновано застосовувати озонування як метод знезараження. Цей спосіб 
має низку переваг порівняно з іншими реагентними методами. Процес 
знезараження відбувається дуже швидко — протягом кількох хвилин. Озон 
не надає воді запаху чи присмаку, а ефективність його дії не залежить від 
температури, рН, каламутності та інших властивостей води. 
Виходячи з вимог до водопідготовки фармацевтичного підприємства та 
різноманіття способів отримання води очищеної та води для ін'єкцій, 
запропоноване застосування наступної схеми з використанням озонування: 
 
 
 
 
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 1.4 – Схема виробництва водо підготовки для фармацевтичного  
виробництва з використанням озо 
 
 
2 АНАЛІТИКО-ДОСЛІДНА ЧАСТИНА 
 
2.1 Об’єкт дослідження 
 
Об’єктом даних досліджень є  вода, яка надходить з централізованої 
водогінної мережі  водопостачання КП “Черкасиводоканалу”. міста Черкаси 
мережі. В таблиці 2.1 наведені показники якості вихідної питної води з 
централізованої мережі водопостачання КП “Черкасиводоканалу”. 
 
Таблиця 2.1 – Показники якості питної води КП  «Черкасиводоканал» 
Назва Одиниця  Нормативне  Фактичне значення 
вимірю- значення 
вання  ДСанПІН 
2.2.4-171-10   
1 2 3 4 
Запах бали 2  2  
Смак та присмак бали 2 2 
Забарвленість град 20(35) 20 
Каламутність мг/л 1,0(3,5) 1 
Водневий од. рН 6,5–8,5 7,2-8,3 
показник 
Загальна мг-екв/л 1,5–7,0 (10,0) 4,2-7,5 
жорсткість 
 
Метою дослідження є розробка технології отримання води для 
мікробіологічних процесів фармацевтичного виробництва з застосуванням 
стадії озонування.   
Завданням досліджень є визначення ступеня очищення вихідної води, 
використовуючи мікрофільтрацію, іонний обмін, двоступеневий зворотний 
осмос, ультрафіолетове опромінювання та озонування. На підставі 
результатів дослідження визначити параметри технологічного процесу і 
розробити технологічну схему. 
 
2.2  Методи дослідження 
 
 Експериментальний  – для дослідження параметрів процесу 
очистки питної води на лабораторній установці з застосуванням 
баромембранних процесів, іоннообміних фільтрів. 
 Аналітично-статистичний – для оцінки одержаних результатів у 
лабораторних умовах та їхньої математичної обробки.   
 
      2.2.1 Методики виконання вимірювань аналітичного контролю 
показників якості вихідної і очищеної води 
Згідно з Водним кодексом України, якість води визначається сукупністю її 
властивостей і складу, що зумовлюють придатність води для конкретного 
виду водокористування. Оскільки не існує універсального показника, який би 
повністю характеризував стан води, її якість оцінюють за цілою системою 
параметрів. Показники якості води поділяють на фізичні, бактеріологічні, 
гідробіологічні та хімічні. Інша класифікація передбачає поділ на загальні та 
специфічні показники: загальні властиві будь-яким водним об’єктам, тоді як 
специфічні зумовлені природними умовами конкретної місцевості або 
антропогенним впливом. 
Хімічний аналіз природної води має ключове значення у сфері 
водопостачання. Його результати дають змогу визначити, чи придатне 
джерело для питного або технічного використання, а також виявити шкідливі 
домішки чи речовини, що можуть підвищувати корозійну активність води, 
сприяти піненню чи утворенню накипу. 
До хімічних показників належать визначення активної реакції води (рН), 
окислюваності, вмісту азотвмісних сполук, розчинених газів, жорсткості, 
лужності, а також концентрацій хлоридів, сульфатів, заліза, марганцю та 
інших компонентів. 
У водоймах температура формується під впливом кількох чинників 
одночасно: сонячного випромінювання, теплообміну з атмосферою, 
перенесення тепла течіями, змішування водних мас та надходження 
підігрітих вод із зовнішніх джерел. Вона визначає перебіг майже всіх 
процесів, що впливають на склад і властивості води. Температуру води 
вимірюють у градусах Цельсія (°C). 
Запах води зумовлений наявністю характерних речовин, які з’являються 
внаслідок життєдіяльності гідробіонтів, розкладання органічних матеріалів 
або хімічних реакцій між компонентами, що містяться у воді. Інтенсивність 
запаху оцінюють у балах. 
Прозорість води зумовлена тим, наскільки сонячне світло розсіюється у 
водному середовищі під впливом органічних і мінеральних частинок. Вона 
визначає інтенсивність біохімічних процесів, що відбуваються за умови 
наявності світла. Показник прозорості вимірюють у сантиметрах. 
Водневий показник (рН) — це характеристика концентрації іонів водню, 
що виражається формулою pH = –log[H+]. Він відображає кислотно-лужний 
баланс водних розчинів і залежить від активності водневих іонів. Значення 
рН впливає на розвиток водної рослинності та перебіг продукційних процесів 
у водоймах. 
Бактеріологічні показники відображають ступінь забруднення води 
патогенними мікроорганізмами. До основних таких показників належать: 
 колі-індекс — кількість кишкових паличок, що міститься в одному 
літрі води; 
 колі-титр — мінімальний об’єм води, у якому може бути присутня 
одна кишкова паличка. 
Гідробіологічні показники дозволяють оцінити стан водойми за структурою 
та різноманітністю її рослинного й тваринного світу. 
Хімічні показники поділяються на загальні й специфічні. До загальних 
належать такі, що характерні для будь-якого типу природних вод. 
Одним із ключових показників є вміст розчиненого кисню. Основними 
факторами, що його споживають, є дихання водних організмів та процеси 
окиснення органічних речовин. Недостатня кількість розчиненого кисню 
негативно впливає на біохімічні та екологічні процеси у водному середовищі. 
Хімічне споживання кисню (ХСК) — це показник, що відображає кількість 
кисню, необхідного для хімічного окислення розчинених у воді органічних і 
неорганічних речовин в одному об’ємі води. Значення ХСК дозволяє оцінити 
рівень забруднення води окислюваними сполуками, хоча й не дає відомостей 
про їхній конкретний склад. 
Біохімічне споживання кисню (БСК) — це кількість кисню, потрібна для 
біохімічного розкладання органічних речовин у певному об’ємі води 
протягом визначеного часу. Найпоширенішими є показники БСК за п’ять діб 
(БСК₅) і за двадцять діб (БСК₂₀). 
Окислюваність води. 
Наявність у природних водах органічних речовин та деяких 
легкоокиснюваних неорганічних домішок (зокрема сірководню, сульфітів, 
двовалентного заліза тощо) визначає показник окислюваності. Оскільки 
окислюваність поверхневих вод здебільшого зумовлена вмістом органічних 
сполук, її визначення — тобто встановлення кількості кисню, необхідного 
для хімічного окиснення суміші речовин у певному об’ємі води — є одним із 
непрямих методів оцінки концентрації органічних домішок. 
Артезіанські води мають найнижчу окислюваність, приблизно 2 мг О₂/дм³. 
Показник окислюваності ґрунтових вод змінюється залежно від глибини їх 
залягання. 
Активність визначається станом і концентрацією кожного компонента 
розчину, а також умовами температури та тиску. 
Вміст завислих речовин. Завислі речовини у воді можуть надходити 
внаслідок ерозії ґрунтів і гірських порід, утворюватися під час 
життєдіяльності та розкладання гідробіонтів, виникати як продукти хімічних 
реакцій або потрапляти з антропогенних джерел. Окислюваність 
незабруднених ґрунтових вод зазвичай близька до показників артезіанських 
вод. Для чистих озерних вод цей показник у середньому становить 5–8 мг/дм³ 
кисню. У річкових водах окислюваність може значно змінюватися та 
досягати 60 мг/дм³ і більше. Особливо високі значення характерні для річок, 
басейни яких розташовані на заболочених територіях. Зміна хімічних 
властивостей речовин, що надходять у воду, впливає на показник її 
окислюваності. Підвищене значення окислюваності вказує на забруднення 
джерела і потребує впровадження відповідних заходів для його захисту під 
час використання у водопостачанні. Різке зростання окислюваності є 
сигналом про потрапляння до води побутових стічних вод, тому цей 
показник має важливе гігієнічне значення. 
Додаткову інформацію про тип органічних речовин, присутніх у воді, 
можна отримати шляхом порівняння показників забарвленості води та її 
окислюваності. 
Отже, визначення окислюваності дає змогу не лише встановити вміст 
органічних речовин у воді, а й у поєднанні з іншими показниками, наприклад 
із забарвленістю, використовувати цей параметр для з’ясування їхнього 
походження. 
Мінеральний склад води визначають за сумарною концентрацією семи 
основних іонів: К⁺, Na⁺, Са²⁺, Mg²⁺, Cl⁻, SO₄²⁻ та HCO₃⁻. Зростання 
мінералізації, як правило, пов’язане з надходженням ґрунтових або стічних 
вод. 
Азотовмісні сполуки — іони амонію, нітрити та нітрати — утворюються у 
водному середовищі внаслідок розкладання білкових речовин, що майже 
завжди потрапляють туди зі стічними побутовими водами. Під дією 
мікроорганізмів білки розкладаються з утворенням аміаку, і його наявність 
свідчить про забруднення води стічними водами. 
Іноді у воді можуть міститися іони амонію неорганічного походження. Вони 
з’являються в результаті відновлення нітратів і нітритів під дією гумусових 
речовин, сірководню, закисного заліза тощо. Такі іони, утворені подібним 
шляхом, не становлять санітарної небезпеки. 
Натомість, якщо азотовмісні сполуки виникають у воді через розкладання 
білкових речовин, це свідчить про процеси гниття, і така вода є непридатною 
для споживання. 
У природних умовах іони амонію є нестійкими: за участю кисню повітря та 
діяльності бактерій вони поступово окиснюються до нітритів і нітратів. 
Утворення нітратів і нітритів у воді може бути спричинене не лише біологічними 
процесами, описаними раніше. Наприклад, нітрати можуть потрапляти у воду під час 
розчинення ґрунтовими водами нітратних солей. Після відновлення нітрати стають 
джерелом утворення нітритів. 
У поверхневих водах зазвичай містяться переважно нітрати, їх концентрація зазвичай 
незначна — близько 0,001–0,003 мг/дм³. В артезіанських водах кількість нітритів може 
досягати десятих часток міліграма на літр. 
За типом азотовмісних сполук у воді можна визначити час, що минув з 
моменту її забруднення стічними водами. Так, наявність іонів амонію за 
відсутності нітритів свідчить про свіже забруднення. Одночасна їх 
присутність означає, що після первинного забруднення минув певний 
проміжок часу. Якщо ж у воді відсутні іони амонію, але присутні нітрити 
або, особливо, нітрати, це свідчить про давнє забруднення та часткове 
самоочищення води. 
Перевищення вмісту нітратів понад 50 мг/дм³ у воді, яка постійно 
використовується для пиття, може порушувати окиснювальну функцію крові 
та становить небезпеку для здоров’я. 
До найпоширеніших важких металів належать свинець, мідь, 
марганець, цинк та залізо. Ці елементи проявляють токсичні й мутагенні 
властивості, а також здатні швидко пригнічувати перебіг біохімічних 
процесів у водних екосистемах. 
Залізо та марганець. Форми, у яких ці метали трапляються в природних 
водах, визначаються значенням рН та концентрацією розчиненого кисню. 
Найінтенсивніше окиснення двовалентного заліза відбувається за рН понад 7, 
тоді як для окиснення двовалентного марганцю потрібне більш лужне 
середовище — рН вище 9. 
Гідрат оксиду заліза, що формується внаслідок гідролізу та окиснення 
двовалентного заліза, є малорозчинною сполукою. Під впливом гумусових 
речовин він може зберігатися у воді у вигляді колоїдних частинок. 
Вміст заліза й марганцю у природних водах зазвичай становить лише кілька 
десятків міліграмів на літр. Хоча навіть вищі концентрації цих елементів не 
становлять загрози для здоров’я людини, така вода не підходить для питного, 
побутового чи промислового використання через характерний неприємний, 
«залізний» або «чорнильний» присмак. 
Присутність заліза та марганцю у воді також може сприяти розвитку у 
трубопроводах залізобактерій і марганцевих бактерій. Продукти їхньої 
життєдіяльності накопичуються у великих кількостях, що здатне суттєво 
звужувати просвіт труб, а інколи навіть повністю їх блокувати. 
Хімічні показники вимірюються в г/м3, мг/дм3 (мг/л). 
Під час вивчення стану навколишнього середовища перед кількісним 
визначенням часто проводять якісний аналіз для виявлення певного 
хімічного елемента, йона чи сполуки. 
Хімічні методи. 
Титриметричний (об’ємний) метод аналізу ґрунтується на визначенні 
загальної та карбонатної твердості води, хімічного споживання кисню (ХСК), 
біохімічного споживання кисню (БСК₅), кислотності, лужності, кількості 
розчиненого кисню тощо. 
Гравіметричний метод передбачає перетворення компонента, що 
аналізується, у малорозчинну сполуку з подальшим зважуванням осаду після 
відокремлення, промивання, висушування або прожарювання. Цим методом 
визначають у природних та стічних водах залізо (III) і алюміній у формі 
оксидів, а також хлориди, сульфати, різні метали та інші речовини. 
 
Фізико-хімічні методи.  
Ця група методів також базується на хімічних реакціях, проте дає змогу 
визначати фізичні показники, що залежать від концентрації досліджуваної 
речовини. 
Фотометричний аналіз дає можливість визначати майже всі хімічні 
елементи, окрім інертних газів, і застосовується як для вимірювання макро-, 
так і мікрокількостей компонентів. 
Хроматографічні методи широко використовують у моніторингу довкілля. 
Високоефективна рідинна хроматографія застосовується для виявлення 
речовин із дуже низькими гранично допустимими концентраціями, таких як 
біогенні аміни, поліароматичні вуглеводні, гормони та токсини. 
Газорідинну хроматографію використовують для аналізу складу 
стічних вод промислових підприємств і заводів органічного синтезу. 
Йонообмінна хроматографія застосовується для визначення загальної 
твердості води, а також кількості катіонів важких металів у воді, ґрунтах і 
донних відкладах. 
Електрохімічні методи аналізу включають: 
 Потенціометрію, яку використовують для вимірювання рН природних і 
стічних вод. 
 Вольтамперометрію, що дає змогу визначати концентрації таких 
металів, як цинк, кадмій, свинець і мідь у воді та ґрунті. 
 Кондуктометрію, призначену для визначення вмісту розчинених солей 
у питній воді та у воді, що застосовується в теплообмінному 
обладнанні. 
Спектральний аналіз дає можливість визначити елементний, нуклідний і 
молекулярний склад речовини, а також з’ясувати її структурні особливості. 
Метод полум’яної фотометрії дає змогу кількісно визначати понад 70 
хімічних елементів, зокрема катіони лужних та важких металів у природних 
водах. 
За допомогою мас-спектрометрії виявляють тетрахлордибензодіоксин у 
ґрунтах. 
Метод ядерного магнітного резонансу (ЯМР) дозволяє визначити вміст 
різних форм алюмінію та інших металів у природних водах. 
Радіометричні методи базуються на фіксації й вимірюванні природної або 
штучної радіоактивності. 
Активаційний аналіз полягає в опроміненні стабільних елементів 
нейтронами, протонами чи іншими високоенергетичними частинками, у 
результаті чого вони стають радіоактивними, що дає змогу їх ідентифікувати 
та кількісно оцінити. 
Основу біологічних та біохімічних методів дослідження становлять 
реакції рослин, тварин і мікроорганізмів на дію певного чинника. Зміни 
можуть відбуватися на різному рівні: активності ферментів, проникності 
мембран та зміні інших органел клітини, окремих органів, систем, організмів 
в цілому, популяції, екосистеми. 
Біологічні методи широко використовують з метою визначення стану 
довкілля (біоіндикація). Живі організми часто є тест-об’єктами при вивченні 
дії токсичних речовин (визначення ГДК і летальних доз), фармакологічного 
ефекту лікарських препаратів тощо. 
У більшості випадків визначають активність ферментів, оскільки вони 
мають високу чутливість і вибірковість дії та дають змогу численним 
хімічним реакціям у живому організмі відбуватися за звичайних умов. 
Активність цих біохімічних каталізаторів залежить від багатьох 
чинників, оскільки вони мають білкову природу: рН середовища, наявності 
окремих катіонів металів, що можуть збільшувати чи зменшувати їх 
активність, окисно-відновного потенціалу тощо. 
Найбільш ефективним біохімічним методом оцінки можливої 
небезпеки тих чи інших джерел забруднення для водної флори та фауни є 
біотестування – експериментальне визначення токсичності води для 
гідробіонтів, заснованого на реєстрації реакцій тест-об’єктів, за допомогою 
якого можна встановити токсичну дію забрудненої води. 
Для біотестування використовують стандартний комплекс тестів на 
гостру токсичність. До нього входять: бактерії роду Pseudomonas 
(пригнічення розмноження на 99% протягом 48 годин); водорості роду 
Scenedesmus (зменшення їх чисельності на 50% за 5 діб); а також дафнії та 
риби (гібель 50% особин протягом 24 годин). 
Вивчення специфічної реакції гідробіонтів різних екологічних і 
систематичних груп на дію токсичних речовин промислових, побутових і 
сільськогосподарських стічних вод (зокрема фенолів, аміно- та нітросполук, 
важких металів, нафтопродуктів, синтетичних поверхнево-активних речовин 
та інших) стало основою для створення численних методів біотестування та 
їхніх модифікацій. У ролі тест-об’єктів використовують бактерії, гриби та 
актиноміцети, водорості, найпростіших, безхребетних і риб. 
У бактеріальних методиках біотестування оцінюють такі показники, як 
швидкість поділу клітин, інтенсивність біолюмінісценції та активність 
окисно-відновних ферментів бактерій активного мулу. 
У біотестах із використанням пліснявих грибів та актиноміцетів 
оцінюють зміни інтенсивності їх росту. 
Під час тестування на водоростях аналізують такі показники, як швидкість 
поділу клітин, біоелектричні реакції, плазмоліз, активність процесів 
фотосинтезу та здатність клітин сприймати вибіркове забарвлення. 
У методиках, що застосовують найпростіших, фіксують темпи їх 
розмноження, рухливість та морфологічні зміни. 
Під час біотестування з використанням дафній визначають рівень 
виживання, плодючість, частоту дихання та серцевих скорочень. У тестах з 
іншими безхребетними враховують, наприклад, здатність гідри до 
регенерації підошви або зміни поведінки у медичної п’явки та морського 
гребінця. 
Зміни у стані живих організмів, що свідчать про певні порушення, 
можуть мати морфологічний або функціональний характер. Морфологічні 
відхилення визначають за допомогою візуального огляду, біометричних 
вимірювань, а також гістологічних і цитологічних методів. Функціональні 
порушення виявляють шляхом фізіологічних, біохімічних та інших 
біологічних досліджень. 
При проведенні експериментів по видаленню солей жорсткості і інших 
солей з питної води застосовано хімічні, фізико-хімічні та електрохімічний 
методи аналітичного контролю. 
Під час розробок галузевих нормативних документів за основу 
беруться  нові ДСанПІН  2.2.4–171–10 [7] та ДСТУ 7525:2014 Вода питна. 
Вимоги та методи контролювання якості. 
Вода,  яка  використовується  під  час  виробництва інфузійних 
розчинів,  додатково  повинна  відповідати  наступним нормативним 
документам: ГН  6.6.1.1-130  “Державні  гігієнічні  нормативи. Необхідність 
прийняття Державних гігієнічних нормативів  “Допустимі  рівні  вмісту  
радіонуклідів 137 Cs та  90 Sr у питній воді” обумовлена тим, що після аварії на 
Чорнобильській АЕС  значна  частина  території  України  є  забрудненою 
саме ізотопами  137 Cs і  90 Sr, період піврозпаду яких становить ~ 30 років.  
Показники якості особливо чистої води наведено в таблиці 2.2. 
   Як  видно  з  даних  таблиці 2.2,  вимоги  до  компонентів  особливо 
чистої води  є набагато  жорсткішими супроти  питної  води.   
В якості допоміжних матеріалів використовується розчин натрію 
сульфіту з масовою часткою 15 – 20% , антискаланти. 
     Для видалення з води активного хлору, на виробництві в якості 
відновника застосовують натрій сульфіт, до якого висувають такі вимоги:  
− доза 100% розчину Na2SO3 0,2 на 0,1 мг активного хлору;  
− рекомендована концентрація розчину Na2SO3 15 – 20%; 
− максимально–допустимий вміст активного хлору у воді не більше 0,1 
мг/л.  
 
 
 
 
 
Таблиця 2.2 – Характеристика особливо чистої води 
 
 
Відбувається корекція концентрації активного хлору шляхом дозування 
розчину відновника у випадку перевищення максимально-допустимого 
значення. 
Для вирішення проблеми забруднення мембран, на стадії домембранної 
підготовки води використовують антискаланти. Це реагенти, які 
попереджують утворення відкладень малорозчинних солей – карбонату та 
сульфату кальцію, сульфатів барію та стронцію, а також сполук заліза та 
кремнію на поверхні мембрани. Основними перевагами використання 
антискалантів у якості засобу профілактики відкладень є: 
− збільшення виходу перміату за рахунок усунення обмежень по 
концентруванню малорозчинних солей; 
− забезпечення стабільно високої якості перміату протягом тривалого 
часу; 
висока ефективність за рахунок комплексної дії; 
− безпека для навколишнього середовища за рахунок відсутності в складі 
сполук фосфору; 
− сумісність з усіма типами мембран. 
На виробництві використовують Антискалант Vitec™ 3000. Він 
представляє собою багатокомпонентну суміш і дозволяє  запобігати 
утворенню  малорозчинних неорганічних з’єднань (CaCO3, BaSO4, CaSO4, 
SrSO4, CaF2) на поверхні мембран. 
 Дозування кількості антискаланта залежить від багатьох факторів, в 
тому числі від: 
- якості вихідної води; 
- виходу з перміату (%); 
- типу мембрани. Стандартне дозування Vitec 3000: 2-5 мг/л. 
 
2.3 Методики проведення аналітичного контролю 
 
Санітарно-хімічні показники безпечності і якості питної води в процесі 
експериментів проведено відповідно до Державних санітарних норм і правил 
«Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною - 
ДСанПІН 2.2.4-171-10.  Методики визначення показників якості, за якими 
проводилися дослідження наведені в таблиці 2.3 
 
 
Таблиця 2.3- Методики визначення показників якості, за якими 
проводилися дослідження відповідно до ДСанПІН 2.2.4-171-10  ; ДСТУ 
7525:2014 
 
Щоб забезпечити необхідний рівень якості води, використовують 
валідовані технологічні процедури, а також проводять постійний контроль 
питомої електропровідності та регулярний мікробіологічний моніторинг під 
час виробництва. Крім того, з визначеною періодичністю здійснюють 
контроль і за іншими показниками якості. 
Для води для ін’єкцій під час зберігання та в системах розподілу 
повинні бути забезпечені такі умови, які унеможливлюють розвиток 
мікроорганізмів та запобігають будь-якому іншому виду забруднення. 
 
2.3.1 Мікробіологічний моніторинг. 
 
 Під час виробництва та подальшого зберігання води здійснюють 
ретельний контроль і моніторинг мікробного навантаження. Для виявлення 
небажаних тенденцій встановлюють відповідні попереджувальні та граничні 
значення. Зазвичай граничним показником, що вимагає коригувальних дій, є 
рівень мікробного забруднення 100 КУО/л для води для ін’єкцій та 100 
КУО/мл для води очищеної. Визначення кількості мікроорганізмів 
здійснюють методом мембранної фільтрації. Для цього використовують 
фільтр із номінальним розміром пор не більше 0,45 мкм, тверде поживне 
середовище R2A-агар та об’єм води для ін’єкцій не менше 200 мл. Інкубацію 
проводять при температурі 30–35 °С протягом щонайменше 5 діб. 
У разі виробництва води для ін’єкцій в асептичних умовах може виникати 
потреба у встановленні більш суворих попереджувальних меж. 
 
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 
рН середовища регулюють таким чином, щоб після завершення 
стерилізації його значення становило 7,2 ± 0,2. Стерилізацію проводять у 
паровому стерилізаторі при 121 °C протягом 15 хвилин. 
Характеристики ростових властивостей твердого поживного середовища R2A 
агар. 
Підготовка тест-штамів. Застосовують стандартизовані стабільні 
суспензії тест-штамів або готують їх відповідно до вимог, наведених у 
Таблиці 1. Якщо для отримання посівного матеріалу використовують метод 
пересівань, життєздатні мікроорганізми, що застосовуються для інокуляції, 
повинні бути отримані не більш ніж після п’яти пасажів вихідного тест-
штаму. Кожен штам культивують окремо згідно з інструкціями, поданими в 
Таблиці 2.4. Для підготовки робочих суспензій використовують буферний 
розчин натрію хлориду з пептоном при рН 7.0 або фосфатний буферний 
розчин із рН 7.2. Суспензії застосовують не пізніше ніж через 2 години після 
приготування або можуть зберігатися до 24 годин за температури (2–8) °C. 
Як альтернативу використанню свіжої суспензії вегетативних клітин Bacillus 
subtilis готують стабільну суспензію спор і надалі беруть потрібний її об’єм 
для інокуляції. Стабільну спорову суспензію необхідно зберігати при 
температурі (2–8) °C упродовж валідованого періоду придатності.  
Ростові властивості. Перевірці підлягає кожна серія готового 
поживного середовища, а також кожна серія середовища, виготовленого з 
дегідратованої форми або з окремих компонентів. Чашки з R2A агаром 
інокулюють невеликою кількістю мікроорганізмів (до 100 КУО), перелічених 
у таблиці 1.1. Інкубацію проводять у зазначених у таблиці 1.1 умовах. 
Кількість отриманих колоній не повинна відрізнятися більш ніж удвічі від 
результатів, отриманих зі стандартизованого інокуляту. Для 
свіжоприготованого інокуляту інтенсивність росту мікроорганізмів на 
досліджуваному середовищі має бути порівнянною з ростом на раніше 
перевіреній і дозволеній до використання серії середовища. 
В таблиці 2.4 представлено умови інкубації 
 
Таблиця 2.4 – Умови інкубації 
 
 
2.3.2 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. 
 
2.3.3 Питома електропровідність. 
Питома електропровідність може вимірюватись в рутинному або в 
періодичному режимі. 
Питома електропровідність визначається шляхом вимірювання без 
температурної компенсації з одночасною фіксацією температури зразка. 
Проведення вимірювань із використанням температурної компенсації 
допускається лише після належної валідації цього підходу. 
Речовина вважається такою, що відповідає вимогам щодо питомої 
електропровідності, якщо отримане значення не перевищує норм, 
встановлених у таблицях 2.5 та 2.6. 
Таблиця 2.5 – Граничні значення електропровідності, для відповідної 
температури, для води очищеної 
 
Таблиця 2.6 – Граничні значення електропровідності, для відповідної 
температури, для води для мікробіологічних потреб 
 
Якщо результати вимірювань не задовольняють критерії прийнятності, 
продовжують вимірювання за методикою – 2. 
Методика – 2. 
Достатній об’єм субстанції (не менше 100 мл) переносять у відповідну 
ємність і ретельно перемішують. За потреби температуру доводять до (25±1) 
°С. Після стабілізації температури зразок інтенсивно струшують, періодично 
вимірюючи питомої електропровідність. Коли зміна значень 
електропровідності, спричинена поглинанням вуглекислого газу з повітря, 
становитиме не більше ніж 0,1 мкСм•см⁻¹ упродовж 5 хвилин, фіксують 
остаточний показник питомої електропровідності. 
Якщо під час випробування отримане значення питомої 
електропровідності перевищує 2,1 мкСм•см⁻¹, субстанція не відповідає 
вимогам за цим показником, і тестування продовжують відповідно до 
методики 3. 
Методика – 3. 
Випробування виконують протягом приблизно 5 хвилин після 
вимірювання питомої електропровідності, підтримуючи температуру зразка 
на рівні (25±1) °C. До досліджуваного зразка додають 0,3 мл 
свіжоприготованого насиченого розчину хлориду калію на 100 мл води та 
визначають значення pH з точністю до 0,1. 
На основі показника рН, визначеного за допомогою Таблиці 1.4, 
встановлюють гранично допустиме значення питомої електропровідності. 
Якщо фактична питома електропровідність не перевищує нормативного 
значення для відповідного рН, то субстанція вважається такою, що пройшла 
випробування. У разі, якщо виміряне значення питомої електропровідності 
перевищує встановлену межу або рН виходить за діапазон 5,0–7,0, субстанція 
не відповідає вимогам щодо питомої електропровідності. 
Таблиця 2.7 – Значення електропровідності для певних значень рН, для 
води для мікробіологічних потреб 
 
2.3.4 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). [8] 
2.3.5 Обладнання яке використовується для вимірювання 
Отримано навички роботи на обладнанні, яке знаходиться на кафедрі 
хімічних технологій та водоочищення ЧДТУ і було закуплено в рамках  
міжнародних проектів «Водна Гармоня Ерзмус +» та «Водна Гармонія Евразія-
ІІ» в яких кафедра брала активну участь. Це сучасне обладнання дало можливість 
здійснювати аналітичний, хімічний та інструментальний аналіз та контроль 
відібраних проб. На рисунку 2.1 представлено рН - метр Kelilong PH-061. 
 
 
 
 
Рисунок.2.1  рН - метр Kelilong PH-061 
 
 
 
На рисунку 2.2 представлено Кондуктометр лабораторний MP 521,  
ULAB для електрохімічних вимірювань, а на рисунку 2.3 спектрофотометр  
UV-5800РС  
 
 
 
 
 
 
 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 2.2 Кондуктометр лабораторний MP 521, ULAB для 
електрохімічних вимірювань (вимірювання pH (±0.01) та електропровідності 
(±1.0%))  
 
 
 
 
 
 
Рисунок 2.3  Спектрофотометр  UV-5800РС  
2.3.6 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: 
 
;                                          (2.1) 
                                  (2.2) 
 
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 2.8 – Зміна концентрації озону в залежності від оптичної 
щільності 
 
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. 
 
2.3.7 Спектрофотометричний метод визначення озону в газовій фазі 
 
Для спрощення методики визначення озону в газовій фазі, скорочення 
тривалості аналізу та підвищення його точності в умовах роботи 
технологічної каскадної схеми контроль концентрації озону здійснювали 
спектрофотометричним методом. Було досліджено можливість побудови 
калібрувального графіка для визначення озону в газовій фазі на 
спектрофотометрі СФ-16 шляхом зіставлення оптичної щільності газової 
суміші з фактичним вмістом озону, визначеним йодометричним методом [6]. 
Озоноповітряну газову суміш, отриману з озонатора, спочатку 
подавали до газової кювети спектрофотометра, після чого пропускали через 
склянки Дрекселя, підготовлені для визначення вмісту озону йодометричним 
методом. 
Відбір проб здійснювали після того, як озонатор виходив на 
стабільний режим роботи за різних витрат повітря. Паралельно проводили 
вимірювання оптичної щільності газової суміші. 
Оптичну щільність визначали при довжині хвилі λ = 254 нм. Час 
пропускання газової суміші через склянки Дрекселя становив 1 хвилину. 
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 ПРОЕКТНА ЧАСТИНА 
 
3.1 Опис лабораторної установки 
 
На лабораторній установці технологічної лабораторії ЧДТУ 
досліджували умови застосування озону для знезараження очищеної води з 
метою досягнення встановлених нормативів мікробіологічного навантаження 
відповідно до вимог СТ-Н МОЗУ 42-4.0:2013. 
Схему експериментальної установки для озонування очищеної води наведено 
на рисунку 3.1. Вона включає три основні етапи: очищення та осушування 
повітря, електрогенерацію озону та обробку очищеної води озоноповітряною 
сумішшю. 
Озон утворювали в генераторі озону, оснащеному системою осушування 
газового потоку. Робота генератора здійснювалася на попередньо осушеному 
повітрі. 
Озонатор складається з розрядника, що має дві основні частини. Його 
ключовими елементами є електроди, розташовані на невеликій відстані один 
від одного. Конструктивно вони виконані у вигляді двох концентричних 
циліндрів. При підключенні електродів до джерела високовольтного змінного 
струму між ними виникає тихий електричний розряд, крізь який пропускають 
атмосферне повітря. Це повітря попередньо піддають ретельному очищенню 
та осушуванню до залишкового вологовмісту не більше ніж 0,05 г/см³. 
Важливою перевагою озону є можливість його отримання 
безпосередньо на місці використання — з атмосферного повітря, що значно 
вирізняє його серед інших хімічних реагентів. 
Система осушення та очищення повітря складається з трьох послідовно 
з'єднаних ємностей, заповнених поглинальними матеріалами. Перша з них 
містить силікагель, який забезпечує ефективне видалення вологи з газового 
потоку. 
Після осушення газова суміш надходить до озонатора, де на електроди 
через трансформатор подається напруга 11 кВ. 
Утворений озон спрямовується через пористу пластину в нижню 
частину барботажної колони, де й відбувається його контакт із водою. 
Схему лабораторної озонаторної установки наведено на рисунку 3.1. 
 
 
1 – газодувка; 2 – кран; 3 – маностат; 4-7 – поглинач; 8 – 
ротаметр; 
9 – озонатор;10 – спектрофотометр; 11 – поглинач озону; 12 – 
подача води; 13 – УФ; 14 – спектрофотометр 
 
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; 
3)      обробка ультрафіолетовим опроміненням. 
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 [11,12]. 
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 
 
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 [16]. 
Озонно-повітряну суміш, отриману з озонатора, спочатку подавали до 
газової кювети спектрофотометра, після чого пропускали через склянки 
Дрекселя, підготовлені для визначення вмісту озону йодометричним 
методом. 
Проби відбирали після стабілізації роботи озонатора за різних витрат 
повітря. Паралельно визначали оптичну щільність газової суміші. 
Вимірювання оптичної щільності виконували при довжині хвилі λ = 254 
нм. Тривалість пропускання газової суміші через склянки Дрекселя 
становила 1 хвилину. 
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[16]. 
 
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 [14, 15, 16]. 
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. 
 
Таблиця 3.3 – Результати озонування води очищеної, при концентрації 
озону 1,41г/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. 
 
 
Рисунок 3.2 – Кінетика зміни мікробіологічного забруднення від часу 
контакту, при концентрації озону 1,41 г/м3 
 
Gг=1,4 л/хв.; СО3=2,0 мг/л; V=1,5л. 
 
Рисунок 3.3 – Крива функції відгуку при озонуванні води очищеної 
 
Для визначення витратних величин озону при озонуванні води очищеної у 
статичних умовах побудована крива функції відгуку, що надана на рис. 3.3.  
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                              (3.7) 
 
Фактичні витрати озону: 
 
  мг,                        (3.8) 
 
 
 
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 3.4. 
 
Таблиця 3.4 – Витратні дані озону 
 
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  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 - 3.6, можна зробити 
висновок: Для досягнення необхідного рівня мікробіологічного забруднення, 
необхідний час проведення озонування наведено в таблиці 3.5. 
 
Таблиця 3.5– Час, необхідний для обробки води озоном, при різних 
режимах озонування 
Порівнявши дані в таблиці 3.5, видно, що найбільш доцільним та 
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.                              (3.9)      
 
Доза озону складе: 0,93 г на 1 м3 води очищеної. 
Витратні показники за озоном наведені у таблиці 3.6. 
Витрати озону із збільшенням часу контакту, як видно з таблиці 3.6 
збільшується у результаті зменшення поглинання. При цьому збільшується 
кількість 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 – Залежність витрат озону в залежності від часу 
контактування 
 
Експериментальні результати показали, що подача разом з повітрям 
мікроконцентрацій озону до контактної камери після іонообмінних фільтрів 
забезпечує ефективне пригнічення мікроорганізмів і дозволяє досягти 
необхідного рівня мікробіологічної чистоти води очищеної. 
Застосування озонування та ультрафіолетового опромінення, завдяки 
утворенню кисневмісних радикалів, дозволяє приблизно вдвічі скоротити час 
повного знищення мікроорганізмів та окиснення органічних речовин. При 
цьому необхідна доза озону залишається незмінною. 
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. 
 
 
3.6 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                             (3.10) 
 
 
 
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,                        (3.11) 
 
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                    (3.12) 
 
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. 
 
3.7 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: 
                               (3.13) 
 
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: 
 
                             (3.14) 
 
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: 
 
,                                                 (3.15) 
 
де  – вологовміст в повітрі при даній температурі в кг/м3. 
При t  = 26 o1 С      a1 = 0,02686 кг/м3; 
         t  = 6 oC       а  = 0,007474 кг/м3
2 2 . 
Тоді:  
 кг/год; 
 кг/год. 
 
Кількість вологи, що виділяється в апараті холодильної установки: 
 
 кг/год.                  (3.16) 
 
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.      (3.17) 
 
Кількість холоду, необхідного для конденсації вологи, затриманої в 
холодильнику: 
,                                     (3.18) 
 
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: 
                   (3.19) 
 
 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: 
 
                                      (3.20) 
  
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: 
 
 ,                                            (3.21) 
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. 
 
3.8 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.                            (3.22) 
 
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            (3.23) 
 
Маса силікагелю КСМГ, необхідного для адсорбції при поглинанні 
вологи 7%: 
 кг                          (3.24) 
 
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                 (3.25) 
 
де d1 – насипна густина силікагелю КСМГ, г/дм3; 
     d2 – насипна густина активного окислу алюмінію, г/дм3. 
 
Визначаємо необхідну кількість одночасно працюючих адсорберів: 
 
,                                             (3.26) 
 
 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: 
 
 ,                                          (3.27) 
 
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). 
 
 ккал=2130 кДж, 
 
 ккал=3533 кДж.
 
 
Витрата тепла на нагрів металевого корпусу адсорберу: 
 
                                   (3.28) 
 
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 qрег. =60 м3/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.                        (3.29) 
 
Витрата тепла на нагрів і випарювання цієї вологи складе: 
 
,                                      (3.30) 
 
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: 
 
                                 (3.31) 
 
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: 
 
 ,                         (3.32) 
 
 ккал, або 35222 кДж 
 
3.9 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: 
 
 ,                                                (3.33) 
 
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 
 
 
 
 
 
3.9.1 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. 
 
3.10 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» представлено в 
таблиці 3.7 
 
Таблиця 3.7 - 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. 
 
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). 
 
     3.11 Разрахунок 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.                    (3.34) 
 
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,                                    (3.35) 
 
Довжина першої секції  м; 
Довжина другої секції  м. 
 
Визначаємо загальну площу металокерамічних барботажних елементів: 
 
 м2.                               (3.36) 
 
Площа одного розпилюючого елементу: 
 
 ,                                    (3.37) 
 
  м2. 
 
Кількість розпилюючих елементів: 
 
,                                               (3.38) 
 
 
 
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                               (3.39) 
 
що не вище гранично допустимого (5 м/с). 
 
Сумарна активна площа пор металокерамічного елементу труби 
становить: 
 
 ,                                    (3.40) 
 
 м2. 
Витрата озонованого повітря для першої  і другої секцій: 
 
 (м3/м2 ∙ хв) = 1,86 (м3/м2 ∙ год),           (3.41) 
 
 
(м3/м2 ∙ хв.) = 3,75(м3/м2 ∙ год.),           (3.42) 
  
що нижче допустимого 10 (м3/м2 ∙ год.). 
Гідравлічний опір, який долає потік озоно-повітряної суміші: 
 
 ,                      (3.43) 
 
де . – гідростатичний тиск в м вод. ст.; 
 – коефіцієнт; 
 
,                                           (3.44) 
 
 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. 
 
3.12 Розрахунок УФ – установки 
 
1. Годинна витрата води: 
      Q = Qдоб / 24,                                               (3.45) 
Q = 4000/24 = 166,7 м3 / год. 
 
 
2. Необхідна кількість установок продуктивністю А = 30 м3 / год: 
                                                  Nуст = Q / A,                                                   (3.46) 
Nуст = 16 6,7 / 30 = 5,6 м3 / год. 
Приймемо число установок Nуст = 6. 
3. Коефіцієнт поглинання випромінювання для води: 
                               k = 0,01 • [Ц + П + 10 • (CFe-0,1)],                               (3.47)                    
k = 0,01 • [28 + 9 + 10 • (0,3-0,1)] = 0,39. 
 
П = 9 для води кольоровістю 20-35 град, це емпірична величина, що 
враховує вплив каламутності води. 
4. Розрахунковий потік бактерицидної енергії: 
                                Fр = (Q •  k • lg (N / N0)) / (1563,5 • н • п),                     (3.48) 
Fр = (16 6,7 • 0,39 • 25 • 6) / (1563,5 • 0,9 • 0,9) = 7,70 Вт. 
                              k2 = 2500 мкВт • с / см2,                                                    (3.49) 
k2- коефіцієнт опірності бактерій 25 Вт • с / м2. 
Приймемо значення н = 0,9; п = 0,9, где н і п - коефіцієнти 
використання бактерицидного потоку, що враховують поглинання променів в 
шарі води і в кварцових чохлах відповідно. 
5. Необхідна кількість ламп РКС-2,5: 
                                                     nл = Fр / Fл,                                               (3.50) 
де F л = 35 Вт-бактерицидний потік однієї лампи.  
 Тоді: 
nл = 7,70/35 = 2,2 шт. 
 
6. Число ламп в одній установці: 
                                               n1 = nл / Nуст,                                              (3.51) 
n1= 2,2/6 =0,37шт. 
Приймемо число ламп в одній установці n1 = 1 шт. 
 
 
 
Загальна кількість ламп: 
                                              n = n1 • Nуст,                                                 (3.52) 
n = 4 •16 =4 шт. 
7. Сумарний обсяг установок: 
V = 16 6,7 • 8,3 • 10-4 = 1,38 м3 
Приймемо V = 1,4 м3. 
Час перебування варіює в межах 0,5-5 с. Приймемо час перебування  
3с = 8,3 • 10-4 ч. 
8. Обсяг однієї установки: 
                                                Vуст = V / Nуст,                                              (3.53) 
Vуст = 14/6 = 2,3 м3. 
Приймемо обсяг однієї установки Vуст = 2,5 м3. 
9. Витрата електроенергії: 
                                                        S = Nл • n / Q,                                           (3.54) 
Де, Nл = 6 000 Вт-споживана потужність лампи . 
Тоді : 
S = 6 000 • 24/16 6,7 = 8,64 Вт • год / м3. 
 
УФ-опромінення, на відміну від методів, що базуються на окисних 
процесах, не впливає на хімічний склад води навіть у разі застосування доз, 
що значно перевищують реальні потреби. 
Однак важливо враховувати, що УФ-випромінювання в діапазоні 100–
200 нм сприяє утворенню озону з молекулярного кисню. Таке 
випромінювання наявне як у безперервному спектрі ксенонових ламп, так і в 
лінійному спектрі ртутних ламп. Запобігти утворенню озону можна, 
застосовуючи спеціальне скло, яке не пропускає ультрафіолет із довжиною 
хвилі нижче 200 нм. 
Водночас УФ-випромінювання в цьому самому діапазоні (100–200 нм), 
особливо при використанні потужних імпульсних ксенонових ламп, 
відкриває можливості для створення систем глибокого фотохімічного 
очищення води від нафтопродуктів, пестицидів, а також токсичних і 
мутагенних циклічних органічних сполук. 
УФ-опромінення ефективно знищує мікроорганізми, однак після цього 
у воді залишаються клітинні стінки бактерій, грибків та білкові залишки 
вірусів. Тому застосування УФ-обробки доцільно розглядати як додатковий 
етап після озонування. Сьогодні ультрафіолетове знезараження є одним із 
найперспективніших методів очищення води: воно демонструє високу 
ефективність щодо патогенних мікроорганізмів і не призводить до утворення 
шкідливих побічних продуктів. 
УФ-системи забезпечують надійний, результативний і економічно 
вигідний спосіб дезінфекції. Основна мета їх використання — гарантувати 
отримання води нормативної мікробіологічної якості, а необхідні дози 
визначаються залежно від бажаного ступеня зниження концентрації 
патогенних та індикаторних мікроорганізмів. 
 Перевага методу УФ-знезараження полягає в тому, що таке 
обладнання легко інтегрується у стандартні технологічні схеми та не 
потребує масштабних будівельних робіт на діючих установках. 
Експлуатаційні витрати на використання УФ-методу є дуже низькими. 
Споживання електроенергії для опромінення води з підземних джерел 
становить не більше 10–15 Вт·год/м³, а для води з поверхневих джерел, яка 
пройшла попереднє очищення на водоочисних спорудах, — до 30 Вт·год/м³. 
Ступінь знезараження досягає lg(N/N₀) = 6, оскільки опромінення у дозі 35–
55 мДж/см² забезпечує зменшення колі-індексу приблизно на шість порядків. 
 
3.13 Запропанована технологічна схема 
 
З урахуванням всього вище зазначеного пропоную технологічну схему 
представлену на рисунку 3.4 
 
 
1 - погружний насос; 2 - збірка реагенту; 3 - насос - дозатор; 4 - реле тиску;  
5 -манометр;  6 - компресор; 7 - скидання повітря; 8 - напірна ємність; 
 
 
9 - поплавкові вимикачі; 10 - дренаж; 11 – фільтр,  насос рідини; 12 - забір повітря 
з чистого приміщення; 13 - адсорбційне сушіння повітря; 14 - вологомір; 15 - 
генератор озону; 16 - барометр; 17 - озоно-повітряна суміш; 18 - ежектор;  
19 - статичний міксер; 20 - реакційна камера; 21 - реактор ультрафіолетового 
опромінювання; 22 - дегазатор озону; 23-24 - система зворотного промивання;  
25 - вода споживачу. 
 
Рисунок 3.2 - Апаратурна схема очистки води озонуванням та  
УФ-опромінюванням 
 
Занурювальним насосом 1 вода відбирається зі збірки попередньої 
стадії водопідготовки і направляється в емність 5 - дегазатор води. Витрата і 
тиск води контролюється і регулюється реле тиску 4 і манометром 5. В воду 
дозується розчин гідрозину2 насосом 3. 
Десорбція газів здійснюється аргоном або гелієм по лінії 6-7. 
Вода з ємності-дегазатора 5  під тиском подається в напірну емність 8. 
При появі суспензії потік газу відключається, а тверда фаза відводиться через  
 
дренаж 10.  Для підтримки постійного напору в насосі 11  в емності 8 
розташовуються датчики рівня води 9. Вода з ємності 8 через фільтр  і насос 
11  надходить на ежектор 18, в якому відбувається змішання газу і рідини. 
Повітря (або кисень) забирается 12 з чистого приміщення і через 
адсорбер 13 і вологомір 14 надходить в озонатор 15. Озоно-повітряна суміш 
ежектуєтся 18 потоком води,  проходить буферний об'єм 19 і надходить в 
реактор озонування води 20. 
Після стадії обробки озоно-повітряною сумішшю вода піддається 
обробці ультрафіолетовим опроміненням в реакторі 21 і відправляється на 
дегазацію озону в апарат 22.  Очищена від мікроорганізмів вода прямує 
споживачу 25. 
Для промивки апаратів всієї схеми очищеною водою (вода для власних 
потреб) передбачена зворотна промивка апарату 22 зворотним байпасом по 
лінії 23-24. 
 
 
          5 ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ 
 
5.1 Техніко-економічне обґрунтування 
 
Вимоги до якості води, що застосовується в фармацевтичному 
виробництві постійно зростають, тому методи отримання води очищеної та 
води для мікробіологічних процесів, що застосовувались раніше, дають воду, 
що не відповідає актуальним вимогам, що висуваються нормативними 
документами. 
Один з основних показників якості води очищеної та води для     
ін'єкцій - мікробіологічна чистота, потребує особливої уваги до себе. 
Відповідність якості води за цим показником на всіх ділянках приготування, 
зберігання та розподілення води є необхідною умовою, можливості її 
використання. Не відповідність води, призводить до великих матеріальних 
збитків, а саме: утилізації всієї води, обробки всієї системи водопідготовки, 
простій виробництва на час проведення даних робіт, а в випадку забруднення 
продукції, втрати будуть ще більшими. Ще гірше з усього цього – вихід на 
ринок продукції, що не відповідає заданим показникам якості, що може бути 
загрозою для здоров’я та життя людей. Застосування стадії озонування в 
процесі виробництва води очищеної, дозволяє отримувати воду очищену з 
заданими показниками по мікробіологічному забрудненню, при необхідності, 
можливо досягати 100% бактерицидного ефекту. 
 
5.2 Витрати на проведення НДР 
 
До складу витрат на виконання НДР входить вартість всіх ресурсів, 
необхідних для реалізації комплексних робіт, передбачених дипломною 
роботою. 
У магістрській роботі величина витрат на виконання НДР визначається 
на основі методу кошторисної калькуляції, яка розраховується по окремих  
стадіях витрат з подальшим підсумовуванням. 
Величину витрат по кожній статті витрати визначаються методами 
прямого підрахунку, кошторис витрат на виконання НДР зводиться в 
таблицю 5.1. 
 
Таблиця 5.1 – Кошторис витрат на виконання НДР 
 
5.2 Матеріали і комплектуючі вироби, напівфабрикати 
 
Витрати по цій статті включають вартість основних матеріалів, 
комплектуючих виробів і напівфабрикатів з врахуванням транспортно-
заготівельних витрат, а також вартість матеріалів, що йдуть на виготовлення 
макетів, зразків і для виконання НДР. 
Величина витрат визначається методом прямого рахунку: 
 
v
С Ц Q ,                                                    ( 5.1) 
м мi i
i1
 
де Цмі – ціна i-го матеріального ресурсу, грн/од.; 
Qі – потреба в i-му матеріальному ресурсі, од. 
 
Таблиця 5.2 – Розрахунок вартості матеріалів 
 
         5.2.1 Спеціальне устаткування 
 
Витрати по даній статті включають витрати на придбання спеціальних 
стендів, приладів, установок і іншого устаткування для виконання НДР. 
Вартість приладів і устаткування довготривалого користування враховується 
в цій статті у вигляді амортизації відрахувань. При розрахунку останніх 
коректується фактичний термін використання устаткування установок і 
пристосувань визначається по наступних статтях: 
 
 
1) основні матеріали і напівфабрикати; 
 2) попутні вироби; 
 3) основна і додаткова заробітна плата робітників, нарахування 
на соцстрах; 
 4) накладні витрати. 
У загальному вигляді витрати на спеціальне устаткування 
визначуваний по формулі: 
 
m
Коб Цоб Кдост Поб ,                                   (5.2) 
i i
i1
 
де  П  – число одиниць устаткування i -го виду; 
обi
К  – коефіцієнт, що враховує витрати на доставку і монтаж 
дост
устаткування; 
Цоб  – ціна i-го виду устаткування (визначається по відповідних 
i
комерційних пропозиціях); 
m – число видів устаткування. 
Отримані дані зводимо в таблицю 5.3. 
 
Приймаємо вартість неврахованого устаткування рівною 20% від 
підсумкової вартості всього устаткування. Приймаємо коефіцієнт 
устаткування рівним 1,5, а норму амортизації рівною 20 %. [30]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Таблиця 5.3 – Розрахунок витрат на устаткування 
 
 
5.2.2 Основна і додаткова заробітна плата науково-виробничого 
персоналу 
 
Витрати по статті включають плановий фонд заробітної плати 
наукових і інженерно-технічних працівників, робочих та службових відділів, 
лабораторій зайнятих даною НДР. 
 
Зод  Зт  Зп  Зд ,                                           (5.3) 
 
де Зт – тарифний фонд заробітної плати; 
Зп – премії з фонду заробітної плати (20-30% від Зт); 
Зд – додаткова заробітна плата (10-15% від суми Зт+Зп). 
 
Стосовно умов науково-дослідним установам і лабораторіям кафедри 
учбового інституту для виконання НДР створена група з числа наступних 
спеціальностей, що наведена в таблиці 6.4 
При розрахунку заробітної плати доцільно враховувати трудовитрати.  
Оскільки заробітна плата з нарахуванням зазвичай має велику питому 
вагу в собівартості НДР. 
Приймаємо премію рівну 20 % від тарифного фонду заробітної плати 
 
  Зп = 448236 ·0,2 = 89647,2 грн.                                     (5.4)  
 
Додаткова заробітна плата складає 12 % від тарифного фонду 
заробітної плати: 
 
    Зд = 448236  · 0,12 = 53788,32 грн.                                       (5.5) 
 
 
Основна і додаткова заробітна плата науково-виробничого персоналу: 
 
           Зод = 448236  + 89647,2  + 53788,32  = 591671,52 грн.               (5.6) 
Таблиця 5.4 – Кваліфікаційний склад і ставки фахівців, що виконують 
НДР 
 
 
Таблиця 5.5 – Штатний розклад 
 
 
 
         5.3   Розрахунок вартості енергії 
 
Потреба в силовій електроенергії розраховується по формулі: 
 
   Есил = М · Т · Д0 · Кф,                                  (5.7) 
 
де М – потужність двигуна, кВт; 
Т – час роботи двигуна; 
Д0 – коефіцієнт косинус, що враховує  (0,95). 
 
   Есил = 140 · 8420 · 0,7 · 0,95 = 783902 кВт · год. 
 
а) електроенергія на освітлення: 
 
Т F  K 1,02 1,05
   Еосв  ,                              (5.8) 
1000
 
де Т – період штучного освітлення в годиннику залежно від змінності і 
розміщення підприємства ( 25000 – 35000 годин); 
F – освітлювана площа, м2; 
Д0 – коефіцієнт одночасного горіння; 
 – потужність освітлювачів на 1м2 поверхні; 
1,02 – коефіцієнт, що враховує втрати, за зміну; 
1,06 – коефіцієнт чергового освітлення. 
 
3000 20 8 0,8 1,02 1,05
Еосв   4112,64кВт.  
1000
б) пара для опалювання: 
 
T H V
Qот  ,                                     (5.9) 
i 1000
 
де Т – кількість годинника в опалювальному сезоні; 
Н – витрата пари, кДж/год; 
V – об'єм приміщень, м3; 
i – тепловипаровування, кДж/кг. 
 
2000 15 4752
Qот   47520кВт.
0,3 1000  
 
Отримані дані зводимо в таблицю 5.6. 
 
Таблиця 5.6 – Розрахунок вартості енергії 
 
5.4 Розрахунок економічної ефективності очищення води 
 
Таблиця 5.7 – Техніко-економічні показники 
 
 
ВИСНОВКИ 
 
Під час виконання кваліфікаційної роботи магістра було виконано та 
зроблено наступні завдання.  Проведено літературний огляд існуючих технологій  
та методик-монографій очищення питної води та поверхневих вод для отримання 
очищеної води , яка буде відповідати особливим вимогам, які пред’являються 
Європейскою Фармокопєєю. Очищення води  здійснюється за допомогою 
озонаторної установки.  
Отримано навички роботи на обладнанні, яке знаходиться на кафедрі хімічних 
технологій та водоочищення ЧДТУ і було закуплено в рамках  міжнародних 
проектів «Водна Гармоня Ерзмус +» та «Водна Гармонія Евразія-ІІ» в яких 
кафедра брала активну участь. Це сучасне обладнання дало можливість 
здійснювати аналітичний, хімічний та інструментальний аналіз та контроль 
відібраних проб. Для забезпечення стабільних мікробіологічних 
характеристик очищеної води рекомендовано застосовувати озонування як 
ефективний метод знезараження. Цей спосіб має суттєві переваги порівняно з 
іншими реагентними методами обробки. Процес знезараження за допомогою 
озону проходить дуже швидко — протягом кількох хвилин. Озон не змінює 
органолептичні властивості води, не надає їй запаху чи присмаку, а також 
зберігає ефективність незалежно від температури, рівня pH, каламутності та 
інших фізико-хімічних характеристик води. Розроблено технологічну схему та 
апаратурне оформлення технології водо підготовки методом озонування. Було 
проведено ряд досліджень по знезаражуванню води обробкою озоном. Роботи 
проводились на пілотній установці, сировиною для отримання озону в даному 
випадку був кисень. Обробка досліджуваної води здійснювалась шляхом 
барботування озону через шар води  під дією ультрафіолетового опромінення. 
Після завершення процесу озонування здійснювали відбір проб обробленої 
води та проводили їх висів на поживні середовища. Встановлення 
оптимальної та ефективної концентрації озону, а також визначення 
необхідних об’ємних витрат озону на одиницю об’єму води та тривалості її 
обробки є ключовими етапами у формуванні технології очищення води.