ChSTU repository

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ 
УНІВЕРСИТЕТ 
КАФЕДРА ХІМІЧНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ВОДООЧИЩЕННЯ 
 
Реєстраційний №________ На правах рукопису 
УДК _____________ 
 
«Допущено до захисту» 
Завідувач  кафедри ХТВ ЧДТУ 
___________________________ 
                                                       «___»   ______________2021р. 
 
 
КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА БАКАЛАВРА 
на тему 
Розробка технології та апаратурного оформлення схеми 
очистки стічних вод методом електроактивації 
 
за спеціальністю 161 «Хімічні технології та інженерія» 
 
 
 
Науковий керівник: Виконав здобувач вищої 
д.т.н., професор освіти: 
Геннадій СТОЛЯРЕНКО 4 курсу 
_____________________________ Андрій МОРОЗОВ 
_________________________________ 
 
2021 
ВСТУП 
 
Актуальність теми. Для Павлограду характерна як проблема 
обмеженості водних ресурсів, так і негативний вплив вод підземних джерел, 
які скидаються, на гідрографічну сітку. Одночасно з видобуванням вугілля 
забирається вода, об’єм якої в декілька разів перевищує об’єм споживання її 
промисловими підприємствами галузі. Закриття в даний час багатьох шахт не 
призведе до суттєвого покращення притоку вод підземних джерел. В зв’язку 
з цим, а також з зростаючим дефіцитом питної води актуальними стають 
питання запобігання забруднення підземних вод, очищення забруднених вод 
підземних джерел і повторного використання їх для потреб вугільної 
промисловості, а також суміжних галузей сільського господарства. 
Забруднені води, які одночасно забираються, повинні піддаватися очищенню. 
Ці води після відповідної водопідготовки можуть бути використані для 
технічного водопостачання. 
Скидання вод підземних джерел призводить до порушення природних 
режимів у гідрологічній сітці, збільшення вмісту солей твердості і 
замулювання водоймищ, тим самим погіршуючи стан і показники якості 
водних об’єктів, особливо малих річок. Майже всі шахтні води, які 
скидаються, агресивні і містять значні кількості важких металів та інших 
мікроелементів. Серед них – цинк, нікель, марганець, кобальт та ін. В 
основному шахтні води забруднюються зваженими та розчиненими 
мінеральними речовинами, бактеріальними домішками мінерального, 
органічного та бактеріального походження. Наявність у воді забруднень 
викликає її помутніння, обумовлює окиснюванність та кольоровість, надає 
запах та присмак, визначає мінералізацію, кислотність та твердість. У 
більшості випадків шахтні води не придатні до пиття і володіють 
властивостями, які виключають їх використання в технічних цілях без 
попередньої обробки. 
Вибір оптимальної технологічної схеми очищення води достатньо 
складне завдання, що зумовлено переважним різноманіттям домішок, які 
знаходяться у воді, і високими вимогами, які пред’являються до якості 
очищення води. При виборі способу очищення вод підземних джерел 
враховують не тільки їх склад, але її вимоги, яким повинні відповідати 
очищенні води: при скиданні у водоймище – ГДС та ГДК, а при використанні 
очищених стічних воду виробництві – вимоги, які необхідні для здійснення 
певних технологічних процесів. 
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дипломна 
робота виконувалась на кафедрі хімічної технології неорганічних речовин 
Черкаського державного технологічного університету. 
Мета і задачі дослідження. Мета роботи – вибір та обґрунтування 
ефективної  технології очищення вод підземних джерел для зниження 
техногенного впливу підприємств вугільної промисловості на навколишнє 
середовище. 
Реалізація поставленої мети передбачає вирішення таких задач: 
- дослідити та оцінити хімічний склад вод підземних джерел; 
- проаналізувати води підземних джерел на відповідність їх 
вимогам можливих споживачів; 
- провести аналіз ефективності існуючих методів очищення; 
- розробити оптимальну технологічну схему очистки. 
Об’єкт дослідження – очищення води методом електрохімічної 
активації. 
Предмет дослідження – визначення залежності параметрів 
електрохімічного впливу на склад вод підземних джерел. 
Методи дослідження В експериментальних дослідженнях 
використовували титрометричний метод аналізу для визначення вмісту 
хлоридів та загальної твердості води підземних джерел. Ваговий метод 
використовувався для визначення вмісту сухого залишку. 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
4 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
Фотокалориметричний – для визначення вмісту сульфатів. 
Потенціометричний – для визначення рН шахтної води. 
Наукова новизна одержаних результатів: 
- встановлено залежність ступеня очищення вод підземних джерел 
від різних параметрів проведення електроактивації та 
електродіалізу; 
- встановлено оптимальні параметри проведення процесів 
електроактивації та електродіалізу. 
  
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
5 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
1 ВИБІР НАПРЯМКУ ДОСЛІДЖЕНЬ 
 
1.1 Літературний огляд відомих способів очищення підземних вод 
 
1.1.1 Існуючі методи очищення. 
До теперішнього часу більшість наукових і експериментальних робіт в 
сфері очищення води підземних джерел були направлені на первинне 
очищення води, її освітлення, знезараження, демінералізацію і нейтралізацію. 
Очищення води підземних джерел звичайно проводиться механічними, 
хімічними, фізичними, електрохімічними і біологічними методами. 
 Механічні методи – це освітлення, фільтрування, виділення твердої 
фази під дією відцентрових сил, згущення осадів на центрифугах і вакуум-
фільтрах. Вони використовуються при попередньому очищенні, і звільняють 
воду тільки від механічних домішок різної крупності (освітлюють її) [1, стор. 
36]. 
Освітлення вод підземних джерел виконується механічними і хімічними 
методами у дві стадії: освітлення і фільтрування. Відстоюванню може 
передувати фільтрація або відділення грубозважених домішок на решітках 
для вилучення зі стічних вод крупних плаваючих забруднень і частково 
зважених домішок, щоб запобігти засмічення каналів і труб. Проціджування 
виконується крізь решітки і сита. Відстоювання води підземних джерел – це 
метод очищення від зважених в ній часток різних речовин шляхом їх 
осадження під дією сили тяжіння. 
У воді підземних джерел, яка відкачується на поверхню, містяться 
занадто дрібні частки, аж до колоїдних. Швидкість осадження таких часток 
фактично дорівнює нулю, вони можуть довгий час знаходитися у воді. Таким 
чином, забезпечується лише грубе очищення вод підземних джерел. В вод 
підземних джерелах кількість грубих зависей незначна і тому механічне 
відстоювання, а також фільтрація широко не застосовуються. Для 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
6 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
прискорення процесу відстоювання та посилення його ефективності 
застосовують хімічні методи обробки води – вносять коагулянти і 
флокулянти, що мають заряд, протилежний заряду зважених часток. В 
результаті заряди останніх нейтралізуються, починають злипатися, 
утворювати більш важкі пластівці, які легко осаджуються, захоплюючи за 
собою частки, які ще не піддалися обробці коагулянтом. В якості реагентів 
використовують сірчанокислий алюміній, сірчанокисле хлорне залізо, 
поліакриламід, поліетиленамін. Слід врахувати, що флокуляція і коагуляція 
ефективно працює тільки при концентрації зависей більше 40 мг/л, тоді як в 
більшості випадків шахтні стоки не містять зависей у вказаному діапазоні 
концентрацій. 
Іноді для попереднього освітлення забрудненої шахтної води перед 
водозбірниками головного водовідливу влаштовують невеликі резервуари-
відстійники, що призначені для затримання найбільш крупних часток 
механічних домішок.  
При хімічних методах очищення води застосовують реагенти для зміни 
хімічного складу забруднювачів або форми їх знаходження в стоках 
(коагуляція, флокуляція, нейтралізація, знешкоджування (переведення 
отруйних домішок у нешкідливі), знезараження, у тому числі методом 
хлорування, озонування). 
Фізичні методи – вилучення і знешкодження шкідливих домішок 
шляхом зміни агрегатного стану води, впливу на стоки ультразвуком, 
ультрафіолетовими променями, екстрагентами. 
Біологічні методи призначені для очищення води, що містить 
забруднення біогенного органічного походження. В залежності від типу 
мікроорганізмів, які приймають участь в переробці забруднювачів стоків, ці 
метоли можна поділити на два види: 
1 Аеробні біологічні методи очищення промислових стічних вод 
(мікроорганізмам при їх життєдіяльності необхідний кисень) 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
7 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
2 Очищення стоків анаеробними мікроорганізмами (ті, що існують без 
кисню) 
Електрохімічні методи. Для цього використовують процеси анодного 
окислення та катодного відновлення, електроактивації. Такі процеси 
протікають на електродах при пропусканні крізь стічну воду постійного 
електричного струму в електролізерах. В якості електродів при цьому 
використовують графіт або інші електролітично нерозчинні матеріали. 
Сучасний підхід до рішення проблеми охорони навколишнього 
природного середовища націлює на розробку безвідходних (маловідходних) 
технологій, в тому числі безстічних схем водопідготовки, утилізацію 
відходів, які утворилися. 
Розглядається пристрій для електроактивації рідини, яка має значення 
рН 6-8, з двома електродами, які занурені у розчин та тонкою мембраною, 
яка володіє дуже малою електропровідністю. Мембрана розташована 
посередині пристрою та розділяє об’єм рідини на дві рівні частини. Процес 
проводиться протягом 3 – 20 хв., при напрузі 50 – 500 В. Після завершення 
процесу електроактивації рН розчину майже не змінюється, але дуже різко 
змінюються біологічні показники розчину [2]. 
 
1.2 Фізико-хімічні основи процесу електроактивації 
 
 Чиста вода погано проводить електричний струм , але все ж таки має 
властивості електропровідності, яка  пояснюється невеликою дисоціаціє води 
на іони водню і гідроксид – іони: 
 
 
                                                Н 2О Н ОН                                                 (1.1) 
 За величиною електропровідності чистої води можна обчислити 
концентрацію іонів водню та гідроксид – іонів у воді. При 250С вона 
дорівнює 10-7 моль/л.  
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
8 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
 Рівняння константи дисоціації води має такий вигляд: 
 
H    OH 
   
                                                   K  ,                                             (1.2) 
H2O
де К – константа дисоціації води; 
[Н+] – концентрація іонів водню, моль/л; 
[ОН-] – концентрація гідроксид – іонів, моль/л; 
[Н2О] – концентрація води, моль/л. 
Або: 
 
                                        H    OH 
    H2OK                                        (1.3) 
 
 Оскільки ступінь дисоціації води дуже мала, то концентрація 
недисоційованих молекул Н2О в воді практично рівна загальній концентрації 
води, тобто 55 моль/л. В розбавлених водних розчинах  концентрацію води 
можна рахувати такою самою. Тому, замінивши в рівнянні (2.3) похідну 
H2OK   константою КН2О , будемо мати: 
 
                                                      
H   OH   KH O ,                                          (1.4) 
2
 
 Отримане рівняння показує, що для води і розбавлених водних 
розчинів при незмінній температурі похідна концентрації іонів водню і 
гідроксид – іонів є величина постійна. Ця величина називається іонною 
похідною води.  
 Числове значення цієї величини можна отримати підставивши в 
рівняння (1.4) концентрації іонів водню і гідроксид - іонів. В чистій воді при 
250С H 
   OH   1107 моль/л. Тому для вказаної температури: 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
9 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
7 7 14
                                                  KH O 10 10 10                                          (1.5) 
2
 
 Розчини, в яких концентрації іонів водню і гідроксид - іонів однакові, 
називають нейтральними розчинами.  
 В кислих розчинах більша концентрація іонів водню, в лужних - 
концентрація гідроксид - іонів. При цьому концентрація іонів водню і іонів 
гідроксид - іонів залишається постійною. 
 Якщо, наприклад, до чистої води додати стільки кислоти, щоб 
концентрація іонів водню підвищилась до 10-3 моль/л, то концентрація 
гідроксид - іонів знизиться так, що константа H    OH 
    залишиться рівною 
10-14. Отже, в цьому розчині концентрація гідроксид - іонів буде: 
 
14
                                           10
OH    1011 моль/л.                                       (1.6) 
  103
 
 І навпаки, якщо додати до води луг і тим самим підвищити 
концентрацію гідроксид – іонів, наприклад, до 10 -5 моль/л, то концентрація 
іонів водню буде становити: 
 
14
                                                 10
H    109 моль/л                                     
  105
(1.7) 
 
 Ці приклади показують, що якщо концентрація іонів водню в водному 
розчині відома, то можна визначити концентрацію і гідроксид - іонів. Тому 
ступінь кислотності і ступінь лужності розчину можна охарактеризувати 
концентрацією іонів водню: 
 нейтральний розчин            -7
H   = 10  моль/л; 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
10 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 кислий розчин                    H    > 10-7 
   моль/л; 
 лужний розчин                   H    < 10-7 моль/л. 
Кислотність або лужність розчину можна виразити іншим, більш 
простим способом: замість концентрації іонів водню вказують її десятковий 
логарифм, який взято з протилежним знаком. Остання величина називається 
водневим показником і позначається через рН: 
 

                                                   pH   lg[H ]                                                 (1.8) 
 
 В нейтральному розчині рН = 7. В кислих розчинах рН < 7 і тим менше 
чим кисліший розчин. І навпаки, в лужних розчинах рН > 7 і тим більша, чим 
більша лужність розчину. 
 Електрохімічна активація води, це короткочасний її стан, коли катодні 
й анодні процеси електролізу не встигли нейтралізуватися в об'ємі 
електроліту. На катоді при цьому спостерігається градієнт концентрації 
гідроксильних іонів, що виникає під впливом розряду:  
 
                             2H O  2e  2OH   H                                            (1.9) 
2 2
 
 Надлишок іонів гідроксиду за рахунок високої їх дифузійної здатності 
може бути нейтралізований біля поверхні анода: 
 
                      4OH   4e  2H O O                                         (1.10) 
2 2
                         OH   H   H O                                              (1.11) 
2
 
 Поділ католіту й аноліту приводить до затиснення останнього: 
                                 2H O  4e  2H   2O                                       (1.12) 
2 2
 Так можна в загальному трактувати процес електрохімічної активації води. 
Набагато складніший хімізм процесів, які протікають при електрохімічній активації 
розчинів. Води природних джерел мають ряд найбільш розповсюджених катіонів 
й аніонів: Са2+, Mg2+, Na+, К+, А13+, СІ-,SO 2-
4  НСО -
3 , N0 -
3  тощо. 
 Під впливом вільних гідроксильних іонів можливо протікання 
декількох конкуруючих з реакціій: 
                                  Ca2  2OH  Ca(OH )                                       (1.13) 
2
                               2Ca2  2OH   SO 2 Ca(OH ) SO                                (1.14) 
4 2 4
                              OH   HCO 
3 CO 2
3  H O                                       (1.15) 
2
                           Ca2 CO 2 CaCO                                            (1.16) 
3 3
                            Mg 2  2OH   Mg(OH )                                        (1.17)               
2
                               Fe3 3OH   Fe(OH )                                          (1.18)   
3
 Присутність іона приводить до утворення ряду іонів типу по 
наступному механізму електродних реакцій біля анода: 
                                            2Cl  2e  H O  2ClO  2H                                 
2
(1.19)  
                            6Cl  6OH  6e  2ClO   4Cl 3H O                          (1.20) 
3 2
Реакція (1.14) може бути здійснена при рості дифузійних процесів і 
міграції іонів з катодного простору. 
 Падіння вмісту органічних сполук пов'язують із співосадженням на 
колоїдних частках у катодній області й частковому окисненні розчинених 
органічних речовин в анода.  
 рН та Еh – найважливіші показники властивостей природних і стічних 
вод. Ці величини дозволяють оцінити окисно - відновний режим води у 
водоймищах, забруднення її продуктами розпаду органічних сполук, стоками 
промислових підприємств, станами рідкої і твердої фаз на очисних спорудах.  
 При підвищені значення рН для природних вод характерний великий 
вміст карбонатів.  
Арркк..  
КРБ21..ХТ74..01..00..000  ПЗ  
2 
З н. рк.  доку . ідпис а а  11 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 Величини рН та Еh впливають на різні фізико - хімічні та біохімічні 
процеси, які відбуваються при видаленні з води складових, що забруднюють 
її. 
Так в процесі окиснення, відновлення, дисоціації або 
комплексоутворення регулюванням рН та Еh можна змінити потенціал, 
напрямок та швидкість хімічних реакцій, окисно - відновну активність 
речовини  в розчині, міцність комплексних сполук, при біохімічній очистці 
води - гальмувати чи прискорювати життєдіяльність бактерій, змінювати 
каталітичну активність ферментів мікробної клітини. 
Електрохімічна активація технічно реалізується шляхом 
електрохімічного впливу на водний розчин в зоні поляризованого електроду 
електрохімічної системи, наприклад, діафрагмового електролізеру. Однак, на 
відміну від електролізу, електрохімічна активація не являється завершеним 
хімічним процесом і призначена для регулювання реакційної здатності 
фізико-хімічних властивостей рідин в різних технологічних процесах з метою 
їх оптимізації і підвищення ефективності. 
В процесі експериментальних досліджень були виявлені наступні 
фізико-хімічні особливості стану електроактивованого рідкого середовища: 
 Після припинення активуючого впливу речовина зазвичай деякий час 
перебуває в метастабільному стані, який характеризується аномальними 
значеннями фізико-хімічних параметрів. 
 Метастабільний стан активованої речовини може зберігатися 
невизначено довгий час при відсутності енергообміну з навколишнім 
середовищем. 
 При хімічних реакціях за участю електроактивованої речовини 
відбуваються необоротні фізико-хімічні зміни. 
 Електроактивоване рідке середовище в хімічних реакціях в деяких 
випадках змінює не тільки їх швидкість, але і напрямок. 
 Електроактивоване середовище, яке знаходиться в метастабільному 
стані, являється нерівноважною системою і при взаємодії з навколишнім 
середовищем або об’єктом впливу зберігає свої аномальні властивості 
протягом періоду повільної стадії електрохімічної релаксації, проходячи ряд 
псевдостійких станів на шляху до досягнення стану стійкої термодинамічної 
рівноваги. 
Збуджений, метастабільний стан розчину після електрохімічного впливу 
називається активованим. 
На даний час встановлені загальні закономірності зміни фізико-хімічних 
властивостей водних розчинів електролітів в результаті уніполярного 
електрохімічного впливу електрохімічної активації. Показано, що за інших 
рівних умов електрохімічного впливу (кількість електричного струму, 
температури, тиску) зміна фізико-хімічних параметрів рідини (аноліту, 
католіту) тим більша, чим більші поляризаційні втрати на відповідному 
електроді електрохімічної системи. 
Дослідження використання метастабільних систем, які отримані в 
результаті уніполярного електрохімічного впливу, в різних технологічних 
процесах дозволили встановити, що ефективність застосування визначається, 
в основному, двома факторами: зміною хімічного складу рідин в результаті 
рівноважних електрохімічних реакцій на електроді і каталітичною дією на 
проходження реакцій фізичних і хімічних збуджень, які утворюються в 
результаті витрат енергії на подолання поляризаційних опорів. 
Іноді термін «електроактивація» замінюють на термін «уніполярна» 
електрохімічна обробка, оскільки в процесах електрохімічної активації 
обробку рідини ведуть, як правило, тільки в зоні одного, основного 
електроду, в той час як в зоні електроду протилежної полярності 
(допоміжного) підтримують мінімально можливу витрату (0,1 – 1% від  
витрат в зоні основного електроду) рідини, яка активується, або заповнюють 
її спеціальним буферним розчином, який нейтралізує продукти 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
13 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
електрохімічних реакцій у допоміжного електроду (допоміжним 
електролітом). Наприклад, при обробці води в зоні від’ємного 
електроактиватору зону додатного електроду заповнюють водним розчином 
каустичної соди, карбонату або бікарбонату натрію. При обробці води в зоні 
основного додатного електроду в зону допоміжного електроду подають 
водний розчин повареної солі. Для запобігання перетоку рідин з однієї зони в 
іншу використовують ультрафільтраційну діафрагму, яка розділяє анодну та 
катодну зони, та виконана з різних конструкцій. 
Ефективність електрохімічних методів оцінюється декількома 
чинниками: густиною струму, напругою, коефіцієнтом корисного 
використовування напруги, виходом по струму, виходом по енергії. Густина 
струму - це відношення струму до поверхні електроду, яке звичайно 
виражають в А / м2  ( А / см2 , А /дм2 ). Напруга електролізера складається з 
різниці електродних потенціалів і падіння напруги в розчині: 
 
U  la  lk  la  lk  U ел.  U диаф. ,                               (1.21) 
         де l  и l  - величина анодної і катодної поляризації;  
a k
         1а и 1k - рівноважні потенціали анода і катода;  
        U  и Uдиаф.  - падіння напруги в електроліті і діафрагмі. 
ел.
Падіння напруги в електроліті (стічній воді) за відсутності пухирців газу 
визначають за законом Ома: 
 
U  i ,                                                (1.22) 
ел.
 
        де i  - густина струму в стічній воді, А / см2 ;  
          - питомий опір, Ом • см;  
         - відстань між електродами, см. 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
14 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
При виділенні газових пухирців, унаслідок подовження потоку між 
електродами U  зростає. Відношення: 
e
 
напр.  la  lk  U                                               (1.23) 
 
називають коефіцієнтом корисного використання напруги. 
Вихід потоку - це відношення теоретично необхідної кількості 
електрики (знаходять за законом Фарадея) до практично витраченого, яке 
виражають в частках одиниці або у відсотках. 
В електролізері, схема якого показана на рисунку 1.1, на позитивному 
електроді - аноді іони віддають електрони, тобто протікає реакція 
електрохімічного окислення; на негативному електроді - катоді відбувається 
приєднання електронів, тобто протікає реакція відновлення. 
Як анод використовують різні електролітично нерозчинні матеріали: 
графіт, магнетит, діоксиди свинцю, марганцю і рутенію, які наносять на 
титанову основу. Катоди виготовляють з молібдену, сплаву вольфраму із 
залізом або нікелем, з графіту, нержавіючої сталі і інших металів, покритих 
молібденом, вольфрамом або їх сплавами. Процес проводять електролізерах з 
діафрагмою і без неї. Окрім основних процесів електроокислення і 
відновлення, одночасно можуть протікати електрофлотація, електрофорез і 
електрокоагуляція. 
 
ААрркк..  
КРБ2211..ХТ7744..0011..0000..000000  ПЗЗ  16 
Змн. Арк.  докум. ідпис Да а  15 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
1 – корпус;      3 – катод; 2 – анод; 4 – діафрагма. 
Рисунок 1.1 – Схема електролізера. 
 
Електроактивоване рідке середовище володіє наступними аномальними 
фізико-хімічними властивостями: 
- підвищеною розчинною здатністю; 
- дозволяє регулювати величину поверхневого натягу як в бік 
збільшення, так і в бік зменшення, особливо при взаємодії з іншою 
рідкою фазою; 
- дозволяє регулювати в широких межах адсорбційно-хімічну активність 
поверхні твердих часток, які знаходяться в електроактивованому 
рідкому середовищі; 
- володіє каталітичною здатністю; 
- дозволяє нейтралізувати корозійно-агресивні властивості рідких 
систем; 
- посилює властивості речовин, які розчиненні в електроактивованому 
рідкому середовищі; 
- володіє підвищеною екстракційною здатністю; 
- володіє біологічною активністю, в тому числі бактерицидними 
властивостями та властивостями стимулятору метаболічних процесів. 
  
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
17 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
2 МЕТОДИ І МЕТОДИКИ ДОСЛІДЖЕНЬ 
 
2.1 Опис методик дослідження хімічного складу вод підземних джерел. 
 
Визначення твердості води. 
Метод заснований на титруванні води динатрієвою сіллю 
етилендіамінтетраоцтової  кислоти (трилон Б) в присутності кислотного 
індикатору хромтемносинього. 
Розчинні в воді солі твердості (Са, Мg) при рН = 10 утворюють з 
Трилоном Б міцні безбарвні комплексні сполуки. Кінцева точка титрування 
відповідає зникненню в розчині вільних іонів Са2+ та  Мg2+ і при цьому 
червоний колір переходить в синій. 
Необхідні реактиви: 
Титрований розчин Трилону Б 0,05Н; 
Аміачно-буферний розчин рН = 10; 
Індикатор еріохром чорний Т. 
Хід визначення. 
 
В конічну колбу місткістю 250 мл відбирають 50 мл води, взятої для 
аналізу. Потім додають 5 мл аміачно-буферного розчину (рН = 10) і 10-15 
крапель індикатору, після чого повільно титрують при інтенсивному 
перемішуванні 0,05Н розчином трилону Б до переходу забарвлення з винно-
червоного в синій. 
Твердість води виражається в мг екв/л іонів Са2+ і Мg2+ в 1 л води. 
Твердість води, взятої для аналізу визначають за формулою: 
 
                                          А 0,05 1000
Т  ,                                              
V
(2.1) 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
18 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
-  
де А – об’єм розчину трилону Б, який використали на титрування, мл; 
0,05 – нормальність трилону Б; 
V – об’єм проби води, взятої для аналізу, мл. 
 
Визначення хлоридів. 
Визначення засноване на утворенні важко розчинного осаду хлориду 
срібла при додаванні розчину нітрату срібла до води, яку аналізують. Після 
повного осадження хлоридів надлишок іонів срібла реагує з індикатором 
хроматом калію з утворенням осаду хромату срібла червоно-помаранчевого 
кольору. Тестування проводять у нейтральному або слабо лужному 
середовищі (рН 7-10), оскільки в кислому середовищі хромат срібла не 
утворюється. 
 
Необхідні реактиви: 
Вода дистильована; 
Хромат калію; 
Нітрат срібла. 
Необхідне обладнання: 
Воронка лабораторна; 
Бюретка місткістю 25 см3; 
Піпетка з однією відміткою місткістю 5 см3; 
Піпетка градуйована місткістю 1 см3 – 2шт.; 
Колби конічні місткістю 250 см3 – 2 шт. 
Для приготування розчину хромату калію 50 г K2CrO4 (10%) зважують 
на технічних терезах, потім розчинюють у 150 см3 дистильованої води, 
додають для видалення хлоридів 10%-ний розчин AgNO3 до появи слабкого 
червоно-помаранчевого осаду, відстоюють добу протягом доби. Потім 
фільтрують крізь фільтр «біла стрічка». До фільтрованого розчину додають 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
19 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
300 см3 дистильованої води і перемішують. Зберігають у склянці з темного 
скла 3 місяці. 
 
Хід визначення. 
В конічну колбу місткістю 250 см3 поміщають піпеткою 5 см3 проби, 
додають 90 см3 дистильованої води і 1 см3 хромату калію. Ретельно 
перемішують і титрують розчином нітрату срібла з концентрацією 
еквіваленту 0,05 моль/дм3 до появи червоно-помаранчевого осаду. Одночасно 
проводять холосте визначення, використовують для титрування 100 см3 
дистильованої води. 
Вміст хлоридів у воді визначають за наступною формулою: 
 
35,45(V V ) C 100
                                    С xo
К  ,                                      
V1
(2.2) 
 
де СК – масова концентрація хлоридів у воді, мг/дм3; 
V – об’єм розчину нітрату срібла, який використали на тестування 
проби, яку аналізують, см3; 
Vхол. – об’єм розчину нітрату срібла, який використали на тестування 
холостої проби, см3; 
С – концентрація розчину нітрату срібла, моль/дм3 еквіваленту; 
V1 – об’єм проби води, яку взяли для аналізу, см3. 
 
Визначення сульфатів. 
Побудова калібрувального графіку. 
Для побудови калібрувального графіку необхідно приготувати 
стандартний розчин з вмістом SО 2-
4  з концентрованої Н2SО4: 
ρ20°СН2SО4 = 1,828 г/см3 звідси СН2SО4 = 93% 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
20 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
Беруть 0,24 см3 Н2SО4 конц., де 0,24·1,828 = 0,4387 г (Н2SО4). Поміщають 
в мірну колбу місткістю 500 мл і доводять об’єм до мітки дистильованою 
водою. Концентрація стандартного розчину: 0,4387/0,5·1000 = 8,4·10-4 г/см3. 
В мірні колби місткістю 100 см3 відбирають аліквоти стандартного 
розчину: 25 см3; 35 см3; 50 см3. Після цього в кожну колбу додають 3 см3 НС1 
(15%), 3 см3 ВаС1 3
2, 3 см  крохмалю. Після додавання кожного реактиву вміст 
колб перемішують, доводять до мітки водою, знову перемішують та 
залишають на 15 хв. Потім заміряють оптичну густину на КФК-2 з довжиною 
хвилі λ = 490 нм, кювета l = 50 мм. За отриманими даними будуємо 
калібрувальний графік: по осі ординат – оптична густина, по осі абсцис – 
концентрація SО 2-
4 , г/см3. Концентрація SО 2-
4  в першій пробі: 8,4·10-4 · 25 = 
0,021 г; в другій пробі: 8,4·10-4 · 35 = 0,0294 г; в третій пробі: 8,4·10-4 · 50 = 
0,042 г. 
Необхідні реактиви: 
Кислота соляна 15%-ний розчин; 
Розчин барію хлориду 10%-ний; 
Розчин крохмалю; 
Вода дистильована; 
Кислота сірчана концентрована. 
Хід визначення. 
В мірні колби місткістю 100 см3 відбирають 50 см3 води, яку 
аналізують. Додають 3 см3 НС1 (15%), 3 см3 ВаС12, 3 см3 крохмалю. Після 
додавання кожного реактиву вміст колб перемішують, доводять до мітки 
водою, знову перемішують та залишають на 15 хвилин в темному місці. В 
залежності від концентрації сульфат-іонів, відбирають 1 см3 проби, 
поміщають в мірну колбу місткістю 100 см3, додають реактиви, після чого 
доводять до мітки дистильованою водою. Потім заміряють оптичну густину 
на КФК-2 з довжиною хвилі λ = 490 нм, кювета l = 50 мм. За калібрувальним 
графіком визначають концентрацію сульфат-іонів у воді, яку аналізують. 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
21 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
На рис. 2.1 надано калібрувальний графік для визначення концентрації 
сульфат-іонів. 
 
 
Рисунок 2.1 – Калібрувальний графік для визначення концентрації сульфат-
іонів 
 
Визначення кількості сухого залишку. 
Завислі речовини визначають фільтруванням, випарюванням на 
водяній бані та висушуванням осаду при температурі 180°С до постійної 
маси з наступним зважуванням. 
 
Хід визначення. 
В колбу місткістю 250-300 см3 профільтровують крізь паперовий 
фільтр 200-250 см3 води, яку аналізують. Відфільтровану воду поміщають в 
прокалену, охолоджену і попередньо зважену порцелянову чашку. Воду 
випарюють на водяній бані досуха. Потім переносять чашку з сухим 
залишком в сушильну шафу і висушують при температурі 180°С до постійної 
маси. 
Вміст сухого залишку (х) в мг/л визначають по формулі: 
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
22 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
                                         (А В) 1000
Х  ,                                             (2.6) 
у
 
де А – маса чашки з сухим залишком, мг; 
В – маса порожньої чашки, мг; 
у – об’єм проби, взятої для аналізу. 
 
2.2 Опис лабораторних установок. 
Електроактиваторна установка для демінералізації води підземних 
джерел зображена на рисунку 2.2. Складається з корпусу 1, який являється 
катодом і виконаний зі сталі Х18Н10Т; електродів 2, 3, які є анодами і 
виконані із заліза; брезентових мішків 4, 5, в які занурені електроди; ємкості 
для аноліту 6; кранів для відбору аноліту після електроактиваторної 
установки 7, 8, 9, 10; випрямлювача 11 для підтримання постійного струму; 
патрубків для відбору аноліту 12, 13, 14, 15. 
 
1 – корпус електроактиватору (катод); 2, 3 – електроди (аноди); 4,5 – 
брезентові мішки для електродів; 6 – ємкість для аноліту; 7, 8, 9, 10 – крани 
для відбору аноліту; 11 – випрямлювач; 12, 13, 14, 15 – патрубки для відбору 
аноліту. 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
23 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
Рисунок  2.2 – Схема лабораторної установки для демінералізації води 
підземних джерел методом хімічної електроактивації.  
Послідовність виконання роботи. 
Для очищення методом електроактивації пробу попередньо очистили 
від завислих речовин методом фільтрування. Відфільтровану шахтну воду 
помістили в реактор-електроактиватор. 
Випрямлювач 11 працює від мережі змінного струму напругою 220 В. 
На панелі є амперметр, вольтметр, регулятор для керування електричними 
параметрами, які подаються на електроди електроактиватору.  
В процесі хімічної електроактивації в корпусі установки утворюється 
католіт (лужна вода), в просторі між анодом і напівпроникної мембраною 
утворюється аноліт (кисла вода). Аноліт відбирається через патрубки 12, 13, 
14, 15 в ємкість 6. Відбирання аноліту регулюється кранами 7, 8, 9, 10. 
Католіт зливається в окрему ємкість. 
Монтаж апарату необхідно розпочинати з горизонтально 
установленого корпусу електроактиватору. В корпус апарату вставляються 
електроди, які занурені у брезентові мішки. Перед початком монтажу корпус 
та електроди ретельно промивається дистильованою водою та вихідним 
розчином. Корпус апарату приєднується до катоду, електроди - до аноду. 
Переконавшись у правильності монтажу установки, подаємо напругу 
на апарат U = 12 В. Установлюємо струм І = 6 А. 
Через кожні 5 хвилин заміряємо рН середовища в катодному та 
анодному просторі універсальним індикаторним папером до значень рН: в 
катодному просторі – 12, в анодному – 2. Електричний струм приймається 
робочим і підтримується на протязі всього досліду. 
Вода, яка подається на очищення попередньо аналізується на вміст 
солей. Аналогічним дослідженням піддається знесолена (демінералізована) 
вода. Потім вода підземних джерел подається на другу ступінь очищення в 
електродіалізну установку. 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
24 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
3 РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ АНАЛІЗ 
 
3.1 Вхідний контроль 
 
Перед початком проведення вхідного контролю профільтрували 15 л 
вихідної води підземних джерел крізь паперовий фільтр «біла стрічка» для 
зменшення кількості завислих речовин. 
Провели вхідний контроль вихідної шахтної води шляхом проведення 
наступних аналізів: 
 Визначення вмісту хлорид-іонів.  
Vпроби = 5 мл; 
VАgNО3(1) = 8,4; 
VАgNО3(2) = 8,5 
VАgNО3хол. = 0,1; 
х1 = 2938 мг/дм3; 
х2 = 2977,8 мг/дм3; 
хсер. = 2958 мг/дм3. 
 Визначення твердості води. 
Vпроби = 50 мл; 
VТрилону Б1 = 43,9; 
VТрилону Б2 = 43,7; 
Т1 = 43,9 мг/дм3; 
Т2 = 43,7 мг/дм3; 
Тсер. = 43,8 мг/дм3. 
 Визначення вмісту сульфат-іонів. 
Vпроби = 1 мл; 
D1 = 0,142; 
D2 = 0,142; 
С 2-
SО4  = 450 мг/дм3. 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
25 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
 Визначення сухого залишку.  
m2 чашка з осадом = 56,69440 г;                   m2ʹ чашка з осадом = 66,55597 г; 
m1 порожня чашка = 55,71400 г;                   m1ʹ порожня чашка = 65,57515 г; 
m3 осаду = 0,98040 г;                                m3ʹ осаду = 0,98082 г; 
х1 = 9804 мг/дм3;                                     х2 = 9808 мг/дм3; 
хсер. = 9806 мг/дм3 
 
Кліматичні умови проведення випробувань: температура кімнатна, тиск 
атмосферний. 
Отриманні результати досліджень зведенні в таблицю 3.1. 
 
Таблиця 3.1 – Результати вхідного контролю вихідної шахтної води 
  Температура Атмосферний 
Найменування Результати  проведення тиск 
показника якості дослідження аналізів Р, мм.рт.ст. 
води t, °С 
Хлориди, мг/дм3 2958   
Сульфати, мг/дм3 450   
Загальна твердість, 43,8   
мг/дм3 кімнатна атмосферний 
Сухий залишок, 9806 
мг/дм3 
рН 7-8 
 
 
 
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
26 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
3.2 Додавання флокулянту марки HENGFLOC61414 до вихідної води 
підземних джерел 
 
До попередньо профільтрованої води підземних джерел додали 
флокулянт марки HENGFLOC61414, який був попередньо приготовлений. 
Для його приготування було відібрано 1 см3 флокулянту в мірну колбу  
ємністю 100 см3, після чого довели об’єм до мітки дистильованою водою. 
Таким чином, отримали розчин – флокулянт : Н2О = 1 : 100. Через 1 добу у 
воді утворилися рихлі пластівці, так звані флокули. Вони видалилися шляхом 
відстоювання і фільтрування. Після фільтрування були проведенні наступні 
аналізи води:  
 Визначення вмісту хлорид-іонів.  
Vпроби = 5 мл; 
VАgNО3(1) = 5,9; 
VАgNО3(2) = 5,8; 
VАgNО3хол. = 0,1; 
х1 = 2056,1 мг/дм3; 
х2 = 2020,7 мг/дм3; 
х 3
сер. = 2038 мг/дм . 
 Визначення твердості води. 
Vпроби = 50 мл; 
VТрилону Б1 = 29,2; 
VТрилону Б2 = 29; 
Т1 = 29,2 мг/дм3; 
Т2 = 29 мг/дм3; 
Тсер. = 29,1 мг/дм3. 
 Визначення вмісту сульфат-іонів. 
Vпроби = 1 мл; 
D1 = 0,12; 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
27 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
D2 = 0,12; 
С1 2-
SО4  = 352 мг/дм3; 
С2 2-
SО4  = 352 мг/дм3; 
Ссер. 2-
 SО4  = 352 мг/дм3. 
 
 
 
 Визначення сухого залишку.  
m2 чашка з осадом = 56,74443 г;                   m2ʹ чашка з осадом = 66,37767 г; 
m1 порожня чашка = 55,96320 г;                   m1ʹ порожня чашка = 65,59622 г; 
m3 осаду = 0,78123 г;                                m3ʹ осаду = 0,78145 г; 
х1 = 7812,3 мг/дм3;                                     х2 = 7814,5 мг/дм3; 
хсер. = 7813 мг/дм3 
Отриманні результати досліджень зведенні в таблицю 3.2 
 
Таблиця 3.2 – Результати аналізу води підземних джерел після 
додавання флокулянту HENGFLOC61414 
 Результати дослідження 
 
   
Найменування 
Вихідна Після  Ступінь 
показника якості 
вода додавання очистки, 
води 
підземних флокулянту  % 
джерел   
Сухий залишок, 9806 7813 20,3 
мг/дм3 
Сульфати, мг/дм3 450 352 21,8 
Хлориди, мг/дм3 2958 2038 31,1 
Загальна 43,8 29,1 33,6 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
28 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
твердість, мг/дм3 
 
3.3 Проведення хімічної електроактивації підготовленої води підземних 
джерел 
 
Процес хімічної електроактивації проводився в електроактиваторі, схема 
якого зображена на рисунку 2.2 при силі струму 6 А та напрузі 12 В; 
температура проведення досліду 21 °С; атмосферний тиск 754 мм.рт.ст.; 
вимірювання рН середовища проводилось через кожні 5 хв. Значення рН 
католіту та аноліту зведені у таблицю 3.3. 
 
Таблиця 3.3 – Залежність рН від часу електроактивації 
 Показник рН 
Час  Католіт Аноліт 
Т, хв. 
0 7-8 7-8 
5 8-9 2-3 
10 9-10 2-3 
15 11-12 2 
 
Після проведення процесу хімічної електроактивації отримали 9,8 дм3 
лужної води та 1,5 дм3 кислої води. Були проведенні наступні аналізи лужної 
води, яка була попередньо профільтрована:  
 Визначення вмісту хлорид-іонів.  
Vпроби = 5 мл; 
VАgNО3(1) = 2,1; 
VАgNО3(2) = 2,05; 
VАgNО3хол. = 0,1; 
х1 = 709 мг/дм3; 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
29 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
х2 = 691,3 мг/дм3; 
хсер. = 700 мг/дм3. 
 Визначення твердості води. 
Vпроби = 50 мл; 
VТрилону Б1 = 20,4; 
VТрилону Б2 = 20,5; 
Т1 = 20,4 мг/дм3; 
Т2 = 20,5 мг/дм3; 
Тсер. = 20,45 мг/дм3. 
 Визначення вмісту сульфат-іонів. 
Vпроби = 1 мл; 
D1 = 0,1; 
D2 = 0,085; 
С1 2-
SО4  = 250 мг/дм3; 
С2 2-
SО4  = 290 мг/дм3; 
Ссер. 2- = 270 мг/дм3
 SО4 . 
 Визначення сухого залишку.  
m2 чашка з осадом = 56,18315 г;                   m2ʹ чашка з осадом = 66,04102 г; 
m1 порожня чашка = 55,71742 г;                   m1ʹ порожня чашка = 65,57380 г; 
m3 осаду = 0,46573 г;                                m3ʹ осаду = 0,46722 г; 
х1 = 4657,3 мг/дм3;                                     х2 = 4672,2 мг/дм3; 
х 3 
сер. = 4665 мг/дм
Отриманні результати досліджень зведенні в таблицю 3.4 
 
Таблиця 3.4 – Результати аналізу шахтної води після проведення 
хімічної електроактивації 
Найменування Результати дослідження 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
30 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
показника якості Вихідна Після очищення  Ступінь 
води вода методом  очистки, % 
підземних електроактивації 
джерел 
Сухий залишок, 9806 4665 52,4 
мг/дм3 
Сульфати, мг/дм3 450 270 40 
Хлориди, мг/дм3 2958 700 76,3 
 
 
 
Кінець таблиці 3.4 
Найменування Результати дослідження 
показника якості 
Вихідна Після очищення  Ступінь 
води 
вода методом  очистки, % 
підземних електроактивації 
джерел 
Загальна 43,8 20,5 53,2 
твердість, мг/дм3 
 
В процесі хімічної електроактивації ми змінювали різні параметри: силу 
струму, напругу, час, об’єм відбору кислої води а також відстань між 
електродами. Результати аналізів зведені в таблицю 3.5. 
 
Таблиця 3.5 – Показники ступеня очищення води підземних джерел в 
процесі хімічної електроактивації при різних значеннях параметрів  
  Концентрація Ступінь  
І № Сила струму  солей  очищення води 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
31 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
відбору І, А твердості  підземних джерел,% 
проби с, мг/дм3 
1 6 31,9 27 
2 11 30,3 30,9 
3 16 27,9 36,2 
4 21 26,3 40 
5 26 24,0 45,3 
 
Продовження таблиці 3.5 
  Концентрація Ступінь 
ІІ № Напруга U, В солей очищення води 
відбору твердості підземних джерел,% 
проби с, мг/дм3 
1 10 28,9 30,8 
2 12 26,3 39,9 
3 14 24,5 44,1 
4 16 21,7 50,5 
5 18 20,5 53,2 
  Концентрація Ступінь 
ІІІ № Час солей очищення води 
відбору електроактивації твердості підземних джерел,% 
проби t, сек с, мг/дм3 
1 600 39,7 9,4 
2 800 38,2 12,8 
3 1000 37,0 15,5 
4 1200 35,9 18 
5 1400 32 26,9 
  Концентрація  
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
32 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
ІV № Об’єм відбору солей Ступінь 
відбору кислої води V, твердості очищення води 
проби дм3 с, мг/дм3 підземних джерел,% 
1 1 32,1 26,6 
2 1,2 31,2 28,8 
3 1,4 29,9 31,7 
4 1,6 29,3 33,2 
5 1,8 28,1 35,8 
 
 
Кінець таблиці 3.5 
 Відстань між Концентрація Ступінь 
V № електродами L, солей очищення води 
відбору мм твердості підземних джерел,% 
проби с, мг/дм3 
1 50 24,3 44,5 
2 70 26,5 39,5 
3 90 28,1 35,8 
4 110 29,2 33,3 
5 130 31,4 28,3 
 
За даними таблиці 3.5 побудували графіки залежності ступеня очищення 
від різних параметрів, які зображено на рисунках : 3.1 – Графік залежності 
ступеня очищення води підземних джерел від відстані між електродами; 3.2 – 
Графік залежності ступеня очищення води підземних джерел від значення 
напруги; 3.3 – Графік залежності ступеня очищення води підземних джерел 
від об’єму відбору кислої води; 3.4 – Графік залежності ступеня очищення 
води підземних джерел від сили струму; 3.5 – Графік залежності ступеня 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
33 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
очищення води підземних джерел від часу проведення хімічної 
електроактивації. 
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0 20 40 60 80 100 120 140
Відстань між електродами, мм
 
Рисунок 3.1 – Графік залежності ступеня очищення води підземних 
джерел від відстані між електродами 
 
60
50
40
30
20
10
0
0 5 10 15 20
Напруга на електродах, В
 
Рисунок 3.2 – Графік залежності ступеня очищення води підземних 
джерел від значення напруги 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
34 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
Ступінь очищення шахтної води, %
Ступінь очищення шахтної 
води, %
 
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0 0,5 1 1,5 2
Об'єм відбору кислої води, дм куб.
 
Рисунок 3.3 – Графік залежності ступеня очищення води підземних 
джерел від об’єму відбору кислої води 
 
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0 5 10 15 20 25 30
Сила струму, А
 
 
Рисунок 3.4 – Графік залежності ступеня очищення води підземних 
джерел від сили струму 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
35 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
Ступінь очищення шахтних вод,% Ступінь очищення шахтної води, %
 
30
25
20
15
10
5
0
0 500 1000 1500
Час електроактивації, сек
 
 
Рисунок 3.5 – Графік залежності ступеня очищення води підземних 
джерел від часу проведення хімічної електроактивації 
 
Проведення аналізу цих графіків показало, що найбільший вплив на 
показник ступеня очищення чинить підвищення значення параметру напруги, 
чим більше напруга, тим більше досягається значення ступеня очищення. 
Найменший вплив чинить показник часу проведення електроактивації. Отже, 
можна зробити висновок, що збільшення або зменшення часу проведення 
електроактивації майже не впливає на ступінь очищення шахтної води. 
 
3.5 Планування експерименту 
Розглядається випадок демінералізації води підземних джерел методом 
електроактивації. Параметром оптимізації взята концентрація солей 
твердості. 
В експерименті використовувалась профільтрована вода підземних 
джерел кількістю 15 л. Для зменшення впливу випадкових помилок робота 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
36 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
Ступінь очищення шахтних 
вод, %
виконувалась в один час діб та одним дослідником. Хімічна електроактивація 
проводилась на лабораторному електроактиваторі. 
Число повторних дослідів – 2. 
Експеримент проводився в один етап – етап проведення повного 
факторного експерименту. 
Методика проведення експерименту, обробка результатів дослідів 
здійснювалась і проводилась у відповідності з роботою [3]. 
Повний факторний експеримент. 
Проводився експеримент типу 23, де число факторів k = 3, число рівнів р 
= 2, число дослідів N = 6, число повторних дослідів n = 2. 
В таблиці 3.7 надано результати проведення дослідів. 
 
Таблиця 3.7 – Результати проведення дослідів. 
Матриця планування Робоча матриця 
    
х0 х1 х2 х3 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 
1 + + + - + - - - 16 15 900 3,6 3,74 
3,87 
2 + - + - - + - + 6 15 900 7,25 7,55 
7,84 
3 + - - - - - + + 16 12 900 11,4 11,18 
10,95 
4 + - - - + + + - 6 12 1500 5,9 6,09 
6,27 
5 + + + + + + + + 16 15 1500 1,45 1,37 
1,28 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
37 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
Номер 
досліду 
х1х2 
х1х3 
х2х3 
х1х2х3 
Сила 
струму,А 
Напруга, В 
Час 
електроакти
вацРіїе, зсуелкь.т ати 
паралельних 
досСліедржееднньє  yiu, 
yuм, гм-г е- кевк/вд/мд3м 3 
6 + - - + + - - + 6 15 1500 5,6 5,28 
4,98 
Після проведення дослідів виконана статистична обробка результатів. 
Спочатку визначали помилки повторних дослідів. Середньоквадратичне 
відхилення визначаємо за формулою: 
n 2
(yi  y)
                                        S 2  1 ,                                            (3.1) 
i
n 1
 
де у  - середнє арифметичне значення параметру оптимізації з двох 
повторних дослідів. 
Дані розрахунків зведені в таблицю 3.8. 
 
Таблиця 3.8 – Результати розрахунків середньоквадратичного 
відхилення. 
Номер 1 2 3 4 5 6 
досліду 
S 2 
і 0,037 0,1013 0,1741 0,1924 0,0145 0,0685 
Sі 0,1924 0,3183 0,4173 0,4386 0,1204 0,2617 
 
Для визначення браку використовуємо критерій Стьюдента: 
 
                                            y  y
 t                                                      (3.2) 
S
або  
                                               t  t ,                                                   (3.3) 
роз. табл.
 
де t – критерій Стьюдента, його значення для двох повторних дослідів та  
    довірчої ймовірності 0,95 дорівнює 12,71 [4, дод. 1]. 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
38 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
Наприклад для четвертого досліду уmin = 5,9; уmах = 6,27; у = 6,09. Тоді: 
6,09  5,9
 0,43  
0,4386
6,27  6,09
 0,41 
0,4386
Умова t  t  не виконується, отже результати повторних дослідів не 
роз. табл.
можемо вважати помилковими. 
Дисперсію відтворюваності розраховуємо по формулі: 
 
N n N
 (yi  y)2 S 2
i
                                    S 2 1 1 1
y                                        
N (n 1) N
(3.4) 
2 0,037  0,1013 0,1741 0,1924  0,0145 0,0685
Sy   0,098  
6
 
Перевірку однорідності дисперсій виконуємо по критерію Фішера: 
 
S 2
                                                   F  max
роз.                                                  
S 2
min
(3.5) 
S 2
0,1924
Fроз. 
4  13,27  
S 2 0,0145
5
 
При числах ступенів свободи: 
f4 = f5 = n – 1 = 2 -1 = 1. 
Fтабл. = 161,4 [4, додаток 3]. 
Fроз. < Fтабл. – дисперсії однорідні. 
Рівняння математичної моделі з врахуванням парних взаємодій має 
вигляд: 
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
39 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
              уˆ  b0  b1х1  b2х2  b3х3  b12х1х2  b13х1х3  b23х2х3  b123х1х2х3            (3.6) 
 
 
 
Коефіцієнти регресії при повному факторному експерименті визначають 
по виразам: 
 
N
 yˆu
                                                   b  1                                                   (3.7) 
0
N
N
 x ˆ
iu yu
                                               b  1                                                    (3.8) 
i
N
N
 xiu x ju yˆu
                                            bij 
1 ;i  j                                          
N
(3.9) 
N
 xiu x ˆ
ju xku yu
                                     b  1 ;i  j  k                                     
ijk
N
(3.10) 
 
Коефіцієнти регресії, які розраховані по вище приведеним виразам, 
дорівнюють: 
 
b0 = 5,868;                                         b12 = -2,25; 
b1 = -24,99;                                        b13 = -5,19; 
b2 = -9,89;                                          b23 = 2,07; 
b3 = -21,91;                                        b123 = 15,55. 
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
40 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
З урахуванням значення дисперсії відтворюваності S2
{y} = 0,098 з 
довірчою ймовірністю а = 0,95 знаходимо границі довірчих інтервалів для 
коефіцієнтів регресії: 
 
t  Sy
                                               bi                                                   (3.11) 
N
12,710,313
bi    1,624  
6
 
Порівнюючи значення коефіцієнтів регресії з межами довірчих 
інтервалів бачимо, що коефіцієнти b1, b2, b3, b12 та b13 незначущі. Тепер 
рівняння математичної моделі має вигляд: 
 
                                 уˆ  5,868 2,07х2х3 15,55х1х2х3                                   
(3.12) 
Перевіряємо адекватність отриманого рівняння. 
Обчислюємо теоретичні значення параметру оптимізації у̂ , величину 
помилки у  у  уˆ , результати зведені в таблицю 3.9. 
 
Таблиця 3.9 – Теоретичні значення параметру оптимізації у̂ та величини 
помилки у  у  уˆ . 
Номер 1 2 3 4 5 6 
досліду 
у̂  -11,752 19,348 23,488 -7,612 23,488 19,348 
у  15,492 -11,798 -12,308 13,702 -22,118 -14,068 
у 2
 240 139,2 151,5 187,7 489,2 198 
 
Розрахуємо дисперсію адекватності: 
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
41 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
N N
(y  yˆ)2 y 2
i
                                         S 2  1
ад.  1 ,                                       (3.13) 
f f
 
де f = N – (k + 1) – число ступенів свободи. 
 
2 1450,6
S  
ад.   725,3
6  (31)
 
Адекватність математичної моделі визначаємо за критерієм Фішера: 
S 2
ад. 725,3
Fроз.    7401,02  
S 2
  0,098
у
Fтабл. = 161,4 
        Fроз. > Fтабл., отже модель неадекватна. 
Неадекватність моделі пояснюється тим, що параметр оптимізації 
приймає мінімальні значення, тобто чим менше стає параметр оптимізації, 
тим кращий вважається результат досліду. Методика розрахунку та аналізу 
результатів розрахована на те, що параметр оптимізації повинен приймати 
максимальні значення, отже ми можемо зробити висновок, що наша модель є 
адекватною. 
Пояснимо фізичну сутність отриманої математичної моделі. Отримане 
співвідношення показує взаємозв’язок концентрації солей твердості у воді з 
такими факторами, як сила струму, напруга та час електроактивації. На 
параметр оптимізації перераховані фактори впливають пропорційно, на що 
вказують лінійні ефекти. Зі збільшенням значень факторів концентрація 
солей твердості у воді повинна зменшуватись. Найбільший вплив чинить 
напруга та парна взаємодія сили струму та напруги. Найменший вплив 
чинить час проведення електроактивації. Це пояснюється тим, що час 
проведення електроактивації не впливає на величину електродної 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
42 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
поляризації, яка є важливим показником впливу проведення 
електроактивації. 
Максимальне видалення солей твердості з води досягнуто при силі 
струму 16 А, напрузі 15 В та часу електроактивації 1500 сек. 
 
4 ВИБІР ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ 
 Класифікація (рисунок 4.1) охоплює більшість відмітних рис 
електрохімічних пристроїв.  
 Дискретний принцип впливу, коли порція рідини обробляється до 
досягнення заданих параметрів і властивостей, після чого використовується 
за своїм призначенням, реалізується в основному в лабораторних установках. 
Найчастіше такі установки виконуються у вигляді комірок. 
 Побутові прилади можуть бути як дискретного, так і проточного типу 
малої продуктивності. Вони в більшості випадків служать для очищення й 
пом'якшення питної води, і тому технологічно виконуються без розділення 
продуктів реакцій. 
 Проточні електроактиватори безперервної дії раціонально 
використовувати при обробці великої кількості рідкого середовища й при 
необхідності вбудовування електродного блоку у вже діючий технологічний 
процес. Занурені електроактиваційні установки також можуть бути 
використані в безперервному циклі одержання активованих рідин при 
невеликих конструктивних змінах технологічної схеми прив'язки установки у 
виробничому циклі [5]. 
 При електроактивації розчинів для використання їхньої каталітичної 
активності, приготування біологічно активних систем й у технологічних 
процесах з переривним циклом роботи краще використовувати занурені 
електроактиваційні установки дискретної (періодичної) дії. 
 За технологічним призначенням рідини, що отримують активатори 
поділяють на установки для одержання переважно аноліта або католіта. 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
43 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
Однак варто помітити, що цей розподіл трохи умовний. Від одного типу 
установки до іншого можна перейти зміною полярності електродів, якщо це 
дозволяє зробити матеріал електродів. Так, наприклад, електрод зі сталі буде 
стійкий при катодній поляризації, у той час як при анодній поляризації він 
може руйнуватися [6], чого не можна допустити при обробці харчових рідин. 
У цьому випадку вирішити проблему можна передбачивши запасний 
комплект електродів. 
 При одержанні розчинів з високо водневим (рН) і окисно-відновним 
потенціалом (ОВП) в електродних блоках активаторів нерідко виходять із 
ладу діафрагми, пори яких засмічуються продуктами хімічних реакцій. У 
цьому випадку більш ефективно використовувати бездіафрагмені 
електрохімічні установки. Ці установки використовуються також для 
обробки гетерогенних систем, що найбільш часто зустрічаються в харчовій 
промисловості. 
 Якість обробки рідкої системи, її втрати й економічність процесу в 
значній мірі залежать від часу обробки й кількості рідини, що протікає у 
порожнину допоміжного електрода через діафрагму. Регулювати кількість 
рідини, що протікає залежно від витрат покликані електроактиватори з 
регульованою пропускною здатністю. Ці установки мають переваги, коли 
потрібно одержати активований розчин з точними й постійними рН й ОВП 
при коливаннях витрат вихідної рідини. Для регулювання перетоку рідини в 
таких установках використовують багатошарові діафрагми з губчатим шаром  
[5]. 
 Установки з регульованим міжелектродним зазором робочої камери 
необхідні для ЕХА рідких систем з більшим діапазоном мінералізації. 
Основними елементами електроактиваторів є електроди (анод і катод) і 
поділяючий елемент (діафрагма або мембрана), розташований між 
електродами для поділу аноліта й католіта та запобігання протікання 
побічних реакцій при обробці рідких середовищ. 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
44 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 4.1 - Систематизація установок для електрохімічної активації 
рідин 
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
45 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 Класифікація електродів (рисунок 4.2) досить складна й об'ємна, і є 
частиною класифікації установок для електрохімічної активації. 
 До матеріалу електрода, незалежно від його конструкції, висувається 
ряд загальних вимог [6, 7]: 
 матеріал для виготовлення електрода повинен мати гарну 
електропровідність, високу каталітичну активність та селективність 
стосовно цільової електрохімічної реакції; 
 матеріал електрода повинен мати достатню механічну міцність, 
зберігати свої первісні властивості при тривалій експлуатації; 
 мати найбільш низьку вартість, бути недефіцитним; 
 розташування й форма електродів повинні забезпечувати рівномірний 
розподіл густини струму. 
 При використанні електроактиватора в харчовій промисловості, 
висувається додаткова вимога: основний електрод повинен бути інертним, 
тобто нерозчинним у продукті при підведенні до нього напруги. У 
противному випадку окисли важких металів й їхні солі можуть виявитися в 
продукті. До того ж матеріал основного електрода повинен бути допущений 
міністерством охорони здоров'я України до застосування в харчовій 
промисловості. 
Перегородки, що розділяють порожнину електроактиватора на анодну 
й катодну зону, розділяються на діафрагми, мембрани й об’ємно - проникний 
елемент. На рисунку 4.3 зображено види розподільчих перегородок, які 
використовуються  при електрохімічній активації. 
 
 
 
 
 
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
46 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
 
Рисунок 4.2 - Класифікація електродів 
 
 Найбільш часто в процесах уніполярної обробки рідин використовують 
діафрагми, які можуть бути зануреними й фільтруючими. 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
47 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 Занурені діафрагми діють без спрямованого через них потоку 
електроліту й призначені для запобігання змішування розчинів з різних 
електродних зон. Для виготовлення таких діафрагм можуть 
використовуватися кераміка (порцеляна, фаянс); брезентова, капронова, 
хлоринова, полівінілхлоридна , політетрафторетиленова тканини; вініпор; 
тощо [5, 8]. 
 Фільтруючі діафрагми призначені для запобігання переносу іонів під 
дією електричного струму.  
 Мембрани, на відміну від діафрагм, розділяючи дві частини системи, 
пропускають одні компоненти й затримують інші. В основному мембрани 
використовують в молочній промисловості для розкислення молока, 
одержання лактулози. У цих процесах використовується така властивість 
мембран як селективність - здатність мембрани вибірково пропускати іони, 
що мають один знак заряду, і перешкоджати проходженню протилежно 
заряджених іонів [7,8]. 
 За своєю структурою мембрани підрозділяються на гомогенні й 
гетерогенні. Гомогенна мембрана складається з одного матеріалу (як 
правило, полімеру) і не має сторонніх домішок. Гетерогенна мембрана являє 
собою суміш двох і більше компонентів.  
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
48 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
 Рисунок 4.3 - Види розподільчих перегородок, які використовуються  
при ЕХА 
  
 В даній роботі я використовував установку яка показана на рисунку 
4.4. Електрохімічний реактор представляє собою ємність з конічним днищем, 
корпус (1) якого виготовлено із сталі Ст-50. Корпус встановлено на стальній 
опорі (4), яка виготовлена із сталі Ст-3 і зміцнена ребрами жорсткості (2). 
 На боковій частині апарата знаходиться штуцер для подачі води (3). 
Вода, яка подається на демінералізацію надходить в штуцер, а звідти в 
електродний простір електроактиватору. Електродний простір 
електроактиватору складається з пакету анодів (5) та катодів (6), які 
затиснені між керамічними пластинами, які слугують ізолюючим матеріалом 
(8). Електроди занурені у брезентові мішки (13), які попередньо натягуються 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
49 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
на пластиковий каркас (12). Пластиковий каркас має отвори, крізь які вода 
потрапляє в електродний простір. Анод виготовлений з графіту, катод із сталі 
марки Х18Н10Т. Напруга подається безпосередньо на електроди за 
допомогою струмопровідних пристроїв (9). Також у верхній частині апарату 
є два штуцера для відведення анодних газів (14) та два штуцера для 
відведення катодних газів (15). В процесі проведення електроактивації 
анодна суспензія відводиться крізь анодний штуцер (16), катодна – через 
катодний штуцер (17). Пластиковий каркас та керамічні пластини кріпляться 
до кришки (18) за допомого зтяжних болтів (10). Кришка виготовлена зі сталі 
Х18Н10Т. Між верхньою та нижньою кришками прокладена паронітова 
прокладка (11), яка слугує для ізоляції та герметизації апарату. В нижній 
частині апарату розміщується піддон електроактиватору (7), в якому 
знаходяться штуцери для виходу суспензій католіта та аноліта. 
 
 
 
 
 
 
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
50 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
1 – корпус; 2 – ребра жорсткості; 3 – штуцер для подачі вихідної шахтної 
води; 4 – рама опорна; 5 – аноди; 6 – катоди; 7 – піддон 
електроактиватора; 8 – керамічні пластини; 9 – підведення електроенергії; 
10 – зтяжні болти; 11 – паронітова прокладка; 12 – пластиковий каркас; 13 
– брезентовий мішок, 14 – штуцер для відведення анодних газів; 15 – 
штуцер для відведення катодних газів; 16 – штуцер для відведення 
анодної суспензії; 17 – штуцер для відведення катодної суспензії; 18 – 
сталева кришка. 
 
Рисунок 4.4 – Будова  електрохімічного активатору 
 
 Порівняльні характеристики реагентного і електрохімічного методів 
наведено в таблиці 4.1. 
 
 
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
51 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
Таблиця 4.1 - Порівняльні характеристики реагентного і 
електрохімічного методів 
 
Переваги Недоліки 
Реагент ний метод 
Стабільна робота при обробці Накопичення солей, ускладнення 
концентрованих вод іонно - молекулярного складу води 
Надійність регулювання при Використання цінних товарних 
коливаннях концентрацій і витрат продуктів (кислот, лугів, солей і т.д.) 
води 
Простота технологічних операцій Збільшення об’єму осаду, що 
утворюється, проблеми з утилізацією 
Низькі затрати електроенергії Використання великих промислових 
територій 
 Трудомісткість обслуговування 
Електрохімічний метод 
Виключення підвищення загальної Недостатня ефективність при 
мінералізації води обробці води з граничним значенням 
рН 
Запобігання ускладнень іонно- Нестійка робота при коливаннях 
молекулярного складу водної фази забруднень і витрат води 
Зменшення або виключення витрат Виділення вибухових газів 
хімічних реагентів 
Зниження об’єму осаду, що Відносно великі витрати 
утворюється електроенергії 
Компактність апаратів, що  
використовуються 
Зниження трудомісткості  
обслуговування 
Використання спеціального впливу  
електричного струму 
(знезаражування, коагулювання і 
т.д.) 
 
 
 
 
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
52 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
5 ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ 
 
5.1 Дослідження ринку та забезпечення випуску продукції. 
 
Вода – одне з найбільших багатств у житті людини. Вона широко 
застосовується в різних галузях життєдіяльності. У повсякденному житті 
людини використовується для пиття, приготування їжі, задоволення 
санітарно-гігієнічних потреб. Вода необхідна для забезпечення перебігу 
багатьох технологічних процесів, вирощування сільськогосподарської 
продукції та переробки її на продукти споживання, а також для різних 
галузей промисловості, де вона використовується як сировина, реагент, 
теплоносій, промисловий засіб тощо. 
Неухильний ріст міст, поліпшення санітарно-технічного благоустрою 
будинків, а також зміна згодом  якісних показників природних вод, 
вичерпання джерел, використовуваних для водопостачання, потребують 
безупинного росту продуктивності систем водопостачання та розроблення 
нових джерел водопостачання. 
Проектована установка по опрісненню шахтної води забезпечує 
споживачів питною водою 1350 м3/добу, якість якої відповідає державним 
стандартам за всіма показниками. 
Продукція відповідає вимогам державного стандарту за наступними 
показниками: питома електропровідність, загальний органічний вуглець, 
хлориди, нітрати, алюміній, важкі метали, бактеріальні ендотоксини.  
Крім опрісненої питної води станція випускає підготовлену воду для 
власних потреб продуктивністю 600  м3/добу. 
 
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00 000 ПЗ 
53 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
 
5.2 Виробничий план підприємства 
 
5.2.1 Вибір методу виробництва та режиму роботи цеху. 
 
Сировиною для отримання питної води є шахтна вода, що забирається 
насосами із підземних виробок.  
Технологічний процес очищення і підготовки шахтної води відбувається 
за такою схемою:  
 водозабір води та подача насосною станцією першого підйому на 
очищення; 
 очищення від механічних домішок; 
 флокуляція і відстоювання; 
 фільтрація , електроактивація; 
 відстоювання, електродіаліз; 
 фільтрація на піщаних та цеолітових фільтрах; 
 подача насосною станцією другого підйому. 
Продуктивність виробництва по готовому продукту: 600 м3/добу води 
для власних потреб станції та 1350 м3/добу питної води. 
У зв`зку з тим, що зупинка обладнання може призвести до значних 
втрат сировини, порушення технологічного режиму вводимо безперервний 
режим роботи станції.  
Цех водопідготовки працює по режиму з безперервним робочим тижнем 
в три зміни по 8 годин. Кількість бригад визначається за формулою: 
 
                                     П = 24/tзм + 1,                                           (5.1) 
 
де tзм - тривалість зміни, год. 
Отримуємо: 
П = 24/8 + 1 = 4 бригади. 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00 000 ПЗ 
54 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
- тривалість змінооберту визначаємо за формулою: 
 
                                                       Т = Па,                                            (5.2) 
 
де а - число робочих днів у зміні протягом тижня. 
 Тоді: 
Т = 42 = 8 днів. 
 
Роботу обслуговуючого персоналу організовуємо цілодобово по 
чотирьох бригадному графіку з прямим чередуванням змін. 
 Виходячи з отриманих розрахунків складаємо графік виходу бригад, 
який наведений у таблиці 5.1. 
  
Таблиця 5.1 – Графік змінності 
 
 Числа місяця 
Бригади 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 
1 А А - В В В В - С С С С - - А 
2 С С С С - - А А А А - В В В В 
3 В В В - С С С С - - А А А А - 
4 - - А А А А - В В В В - С С С 
 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 
1 А А А - В В В В - С С С С - - 
2 - С С С С - - А А А А - В В В 
3 В В В В - С С С С - - А А А А 
4 С - - А А А А - В В В В - С С 
 
 А - робоча зміна з 16-00 до 0-00; 
 B - робоча зміна з 8-00 до 16-00; 
 C - робоча зміна з 0-00 до 8-00. 
 
- за цим графіком змінообіг складає 12 днів, з них 9 робочих та 3 
вихідних, тобто на протязі року працівник відпрацьовує таку 
кількість змін: 
 
Рд=365·9/12= 274 дні; 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00 000 ПЗ 
55 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
та має вихідних: 
В= 365·3/12= 91 день. 
 
- денний персонал працює в одну зміну по п’ятиденному тижню і за 
рік всього відпрацьовує: 
 
Р=365·5/(7)-10=251 день 
  
та має вихідних: 
В=365·2/7=104 дні. 
 
5.2.2 Фонд часу роботи обладнання  
 
Календарний фонд – це максимально можливий фонд часу роботи 
обладнання на рік. Тобто: 
 
Fк = 36524 = 8760 год. 
 
- номінальний фонд часу роботи обладнання в залежності від 
встановленого режиму виробництва визначається за формулою: 
 
                                                     Fд = 365np,                                             (5.3) 
 
де np - кількість годин роботи обладнання на добу. 
- для встановленого режиму: 
 
Fд = 36524 = 8760 год. 
 
- ефективний фонд часу дорівнює дійсному фонду за мінусом 
технологічних зупинок на ремонт, який проводиться у робочий 
час і визначається за формулою: 
                                                  Fеф = Fд – Трем – Т0,                                            (5.4) 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00 000 ПЗ 
57 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
де    Трем – загальна тривалість зупинок обладнання по всіх видах ремонту 
протягом року, год.;  
         Т0 - тривалість зупинок технологічного характеру за рік, год. 
 
Fеф = 8760 – 480 – 24 = 8256 год. 
 
9.2.3 Розрахунок і побудова графіку ППР обладнання 
 
Система планово-попереджувального ремонту обладнання 
підприємства включає поточний, капітальний ремонт та міжремонтне 
обслуговування.  
Згідно з ремонтними нормативами, які регламентують час ремонту 
обладнання між ремонтами, розраховується структура міжремонтного циклу 
та будується графік ППР. 
У загальній кількості ремонтів в міжремонтному циклі один з них – 
капітальний. ак = 1. 
- кількість поточних ремонтів визначається за формулою: 
 
                                                 аnt = t/t –1
nt ,                                                 (5.5) 
 
де t – тривалість міжремонтного циклу, год.; 
     tnt – тривалість міжремонтного періоду відповідно поточному ремон- 
     ту, год. 
 
Отже для насосної станції кількість поточних ремонтів протягом року 
дорівнює: 
 
        ant = 8760/1750 – 1 = 4,006    приймаємо 4 поточних ремонта. 
 
Для тангенціальної пісколовки кількість поточних ремонтів протягом 
року дорівнює: 
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00 000 ПЗ 
56 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
        ant = 8760/2880 – 1 = 2,04    приймаємо 3 поточних ремонти. 
 
Для решти обладнання розрахунки здійснюються таким же чином. 
Отримані дані щодо часу роботи обладнання заносимо до таблиці 9.2. 
 
Таблиця 5.2 – Річний графік ППР обладнання цеху  
 
 Нормативи часу роботи Умовні позначення  
між ремонтами/ час ремонту та їх виконання Річна 
Найменування 
зупинки на ремонт по кварталам тривалість 
обладнання 
Кап.рем, Поточ.рем 1 2 3 4 зупинок, год 
год. год. 
25920 1750 
Насосна станція  Пт Пт Пт Пт 128 
252 32 
Тангенціальна 34560 2880 Пт Пт  Пт 108 
пісколовка 528 36 
Регулююча 13140 4380 
 Пт  Пт 96 
ємкість 72 24 
Змішувач- 8760 4380 
К   Пт 72 
флокулятор 48 24 
Камера утворення         34560 8640  Пт   104 
пластівців 260 104 
Вертикальний 13140 4380 
72 24  Пт  Пт 96 
відстійник 
Біофільтр 25920 1750 Пт Пт Пт Пт 128 
252 32 
Електроактиватор 34560 1750 
Пт Пт Пт Пт 396 
324 24 
8760 4380 
Газгольдер Пт  К  72 
48 24 
133140 4380 
Насос Пт   К 96 
72 24 
8760 4380 
Змішувач К   Пт 72 
48 24 
34560 1750 
Електродіалізатор Пт Пт Пт Пт 396 
324 24 
34560 8640 
Резервуар   Пт  104 
260 104 
Піщаний фільтр 34560 2880 Пт Пт  Пт 108 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00 000 ПЗ 
58 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
528 36 
Цеолітовий 51840 5640 Пт   Пт 480 
фільтр 720 240 
 
Продовження таблиці 5.2 
 
51840 5640 
Центрифуга Пт   Пт 480 
720 240 
 
5.2.4 Розрахунок виробничої потужності 
 
Виробнича потужність дільниці визначається продуктивністю 
основного апарату чи агрегату. Виробнича потужність цеху – 
продуктивністю основної дільниці.  
- для безперервного процесу розрахунок виробничої потужності 
проводиться за формулою:   
 
Q Tеф
N  , м3/добу                                          (5.6) 
                       Кр
 
де Q - продуктивність агрегату за годину; 
     Теф - ефективний фонд часу роботи обладнання; 
     Кр - витратний коефіцієнт. 
3,92 8256
N  1350 м3 /добу . 
24 1,0
5.2.5 Розрахунок вартості основних фондів 
 
Далі проводимо розрахунок вартості основних фондів, до яких належать 
вартість будівель та вартість обладнання. Розрахунок вартості будівель 
наведено у таблиці 9.3, а розрахунок вартості обладнання в таблиці 5.4. 
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00 000 ПЗ 
59 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
 
 
Таблиця 5.3 – Розрахунок вартості будівель 
 
Початкова Аморти- Сума аморти-
Найменування Кільк. 
вартість, . грн зація, % зації, грн 
Будівлі: 
Насосна станція  1 35726,00 5 1786,00 
1 126102,00 5 6305,00 
Виробниче приміщення 
1 25327,00 5 1266,00 
Побутовий блок 
Споруди 
Відкритий майданчик під 1 105500,00 5 5275,00 
обладнання 
 292655,00  14632,00 
Всього 
 
Таблиця 5.4 – Розрахунок вартості обладнання 
 
Найменування Кіль Ціна за 15% Вартість з % Сума 
обладнання кість одиницю, витрат урахуван- амор амортиза-
грн. на ням тиза ції, грн 
монтаж монтажу ції 
1 2 3 4 5 6 7 
Насосні станції 3 15348,00 2302,00 52950,00 15 7943,00 
Насоси 13 6380,00 957,00 153439,00 15 23016,00 
Тангенційна 1 3612,00 542,00 4154,00 15 623,00 
пісколовка 
Регулююча 1 3100,00 465,00 3565,00 15 535,00 
ємкість 
Змішувач- 1 2650,00 398,00 3048,00 15 458,00 
флокулятор 
Камера утворення 1 2859,00 429,00 3288,00 15 493,00 
пластівців 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00 000 ПЗ 
60 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
Відстійники 4 80000,00 12000,00 368000,00 15 55200,00 
Електроактиватор 1 18650,00 2798,00 21448,00 15 3217,00 
Газгольдери 4 6820,00 1023,00 31372,00 15 4706,00 
 
Продовження таблиці 5.4 
 
Змішувач 1 1604,00 241,00 1845,00 15 277,00 
Резервуари 5 1806,00 271,00 10385,00 15 1558,00 
Піщані фільтри 2 2750,00 413,00 6326,00 15 949,00 
Цеолітові фільтри 2 3320,00 498,00 7636,00 15 1145,00 
Центрифуга 1 9600,00 1440,00  11040,00 15 1656,00 
Всього    678496,00  101775,00 
 
5.3 Штати і фонд заробітної плати персоналу  
 
5.3.1 Баланс часу роботи 
  
Баланс робочого часу визначає кількість днів, які повинен 
відпрацювати один середньосписочний робітник за рік в залежності від 
прийнятого у проекті режиму роботи цеху та тривалості робочої зміни. 
 Для безперервних виробництв з 8-годинною робочою зміною баланс 
роботи часу одного робітника в днях за рік складає: 
- календарний фонд – 365 днів; 
- вихідні та святкові дні – 91 день; 
- дійсний фонд часу роботи 274 дні; 
- неявки на роботу: відпустка - 24 дні; хвороба - 7 днів; виконання 
держобов’язків - 1 день. Разом невиходів - 32 дні. 
- ефективний фонд робочого часу одного робітника - 242 дні. 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00 000 ПЗ 
61 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
Змінообіг становить 16 днів, тобто робітник працює 12 днів по 8 годин і 
має 4 вихідні. 
 
 
 
5.3.2  Визначення кількості працюючих 
 
Розрахунок кількості робітників проводиться за явочними списками. Для 
переходу від явочної до облікової кількості необхідно зіставити кількість 
днів роботи цеху з часом роботи окремого робітника за рік. 
При безперервній роботі цеху кількість днів роботи за рік становить 365 
днів, баланс часу роботи одного робітника - 242 дні, коефіцієнт переходу від 
явочної до облікової кількості робітників становить: 
 
                 365 : 242 = 1,5 
 
Різниця між обліковою і явочною кількістю робітників становить 
додаткову кількість для підміни в графіку змінності роботи та заміні при 
неявці в зв`язку з хворобою, відпусткою тощо. Порядок розрахунку кількості 
працюючих та фонду їх зарплати наводиться в таблиці 5.5 та 5.6. 
 
5.3.3 Розрахунки фонду зарплати робітників. 
 
Розрахунки фонду зарплати для робітників основних виробництв та 
допоміжних робітників наводяться окремо, тому що зарплата (з 
нарахуванням) робітників основних виробництв при калькуляції 
собівартості продукції включається в окрему статтю витрат, а 
допоміжних робітників в склад цехових витрат та витрат по утриманню та 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00 000 ПЗ 
62 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
експлуатації обладнання. При цьому допоміжні робітники розподіляються 
на групи: 
- робітники по обслуговуванню технологічного процесу (КВПіА, 
лаборанти) – зарплата цієї групи включається в кошторис 
цехових витрат; 
- робітники по нагляду за технологічним обладнанням (ремонтні 
бригади, чергові слюсарі, електрики, налагоджувальники) – 
зарплата їх включається в кошторис витрат по утриманню та 
експлуатації обладнання; 
- робітники по поточному ремонту технологічного обладнання 
(ремонтні бригади по здійсненню поточних ремонтів самими 
цехами) – зарплата їх включається в склад витрат по поточному 
ремонту обладнання. 
Розрахунки фонду заробітної плати робітників проводяться на 
основі діючих тарифних умов, чисельності основних і допоміжних 
робітників та фонду часу. 
Результати розрахунків наведено в таблиці 5.5. 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00 000 ПЗ 
63 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Таблиця 5.5 – Розрахунки чисельності робітників та фонду заробітної плати 
Розрахунки чисельності 
Розрахунки фонду заробітної плати 
робітників 
№  
Перелік професій 
п/п 
1 Робітники основного цеху:                         
1.1 машиніст насосних станцій IV 3 1 3 4 1 132,93 145,576 58,230 203,806 10,189 213,995 
1.2 апаратник електрообробки V 3 1 3 4 1 144,08 157,773 63,111 220,884 11,045 231,929 
1.3 апаратник відстоювання та фільтрації IV 3 1 3 4 1 132,93 145,576 58,230 203,806 10,189 213,995 
1.4 апаратник реагентного відділення V 3 1 3 4 1 144,08 157,773 63,111 220,884 11,045 231,929 
2 Допоміжні робітники:             
2.1 слюсар-ремонтник (черговий) VI 3 1 3 3 0 154,84 169,605 67,842 237,446 11,874 249,320 
електромонтер по ремонту 
2.2 VI 3 1 3 3 0 154,84 169,605 67,842 237,446 11,874 249,320 
електрообладнання (черговий) 
2.3 слюсар по КВП і А  VI 3 1 3 3 0 154,84 169,605 67,842 237,446 11,874 249,320 
2.4 лаборант хіманалізу V 1 1 1 1 0 144,08 39,443 15,776 55,223 2,531 57,753 
2.5 лаборант хіманалізу (змінний) IV 3 1 3 4 1 132,93 145,576 58,230 203,806 9,938 213,745 
2.6 прибиральник виробничих приміщень оклад 1 1 1 1 0 32,44 35,513  35,513 6,074 41,588 
Всього   10 26 31 5    1856,264 96,633 1952,897 
тарифний розряд 
кількість змін на добу 
кількість робітників у 
зміну 
явочна кількість 
робітників 
облікова кількість 
робітників 
робітники для підміни 
за 8-годинну зміну, грн. 
Річний тарифний  
фонд зарплати, тис. грн. 
доплата до основного 
фонду, тис. грн. 
разом основний фонд 
зарплати, тис. грн. 
додаткова зарплата, тис. 
грн. 
річний фонд зарплати,  
тис. грн. 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00 000 ПЗ 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 64 .00.000 ПЗ 
 
5.3.4 Штат і фонд заробітної плати цехового персоналу 
 
Таблиця 5.6 – Розрахунки штату і фонду заробітної плати цехового 
персоналу 
 
Разом 
Катего Чи- Посадовий Річний Додатко-
річний 
№ рія сель оклад за фонд ва 
Посада фонд 
п/п праців- ніс- місяць, зарплати, зарплата, 
зарплати, 
ників ть грн. грн. грн. 
грн. 
  Керівники:             
1 Начальник цеху ІТП 1 18000,00 216000,00 8640,00 302400,00 
2 Начальник зміни ІТП 3 14000,00 504000,00 6160,00 565600,00 
3 Старший майстер по 
експл. та ремонту ІТП 1 12000,00 144000,00 2520,00 169200,00 
технолог.обладнання 
4 Майстер по 
експлуатації та ІТП 1 10000,00 120000,00 3800,00 158000,00 
ремонту КВП та А 
5 Майстер по ремонту 
та експлуатації ІТП 1 10000,00 120000,00 3800,00 158000,00 
електрообладнання 
 Спеціалісти:       
6 Механік 
ІТП 1 9000,00 108000,00 4320,00 151200,00 
7 Електрик ІТП 1 9000,00 108000,00 4320,00 151200,00 
8 Економіст Служб 1 9500,00 114000,00 2850,00 142500,00 
Разом   10    1798100,00 
 
5.4 Кошторис витрат 
 
5.4.1  Розрахунок собівартості продукції 
 
Розрахунки собівартості виробництва включають: 
1. Вивчення річної потреби в сировині, матеріалах, енергії; 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00 000 ПЗ 
65 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
2. Розрахунки вартості електроенергії, води та пари; 
3. Розрахунки вартості обладнання та амортизаційних витрат; 
4. Кошторис цехових витрат основних виробничих цехів; 
5. Кошторис витрат на утримання та експлуатацію обладнання; 
6. Складання калькуляції собівартості виробництва продукції та визначення 
її ціни. 
Розрахунки проводяться у відповідності з встановленими в 
технологічній частині нормами витрат сировини, матеріалів, палива, енергії 
та у відповідності з прийнятим обсягом виробництва. Закупівельні ціни 
взяті за даними підприємства. 
 
Таблиця 5.7 – Витрати сировини та матеріалів. 
 
Одиниці Ціна за 
Перелік сировини та виміру один., грн Витрати на одиницю 
матеріалів продукції 
Кількість Сума, грн 
Сировина :     
Флокулянт кг 6,61 0,0008 0,007 
   
Матеріали:     
Пісок кг 2,54 0,5 1,27 
Полівінілхлорид кг 18,38 0,0008 0,014 
Цеоліт кг  2,79 1,035 2,88 
Всього :    4,18 
 
Потреби в силовій енергії розраховуємо за формулою: 
 
                           Е с и л =N T K K ф ,                                 (5 .7)  
 
 
де  N - потужність бладнання, яке використовується, кВт; 
      Т - час роботи обладнання, год/рік; 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00 000 ПЗ 
66 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
      К - коефіцієнт навантаження обладнання за потужністю, К=0,8; 
     Кф - коефіцієнт, який враховує косинус  , Кф=0,95. 
 
Витрати електроенергії, що використовується для живлення насосів:  
 
Енас = 14,782560,80,95 = 92236,03 кВт∙год/рік . 
 
Це 92236,03  24
 0,199  кВт/м3 підготовленої води. 
1350 8256
 
Витрати електроенергії на опріснення 1 м3 води в електродіалізаторі 
0,281 кВт∙год /м3.  За рік це 0,281∙1350∙344 = 130496,4 кВт∙год/рік. 
Витрати електроенергії на опріснення 1 м3 води в електроактиваторі 1,4 
кВт∙год /м3. За рік це 1,4·1350·344 = 168560 кВт∙год/рік. 
 
Отже виробничі витрати електроенергії: 
 
Есил= 92236,03 + 130496,4 + 168560 = 391292,43 кВт∙год /рік. 
 
Потреба в електроенергії для освітлення визначається за формулою : 
 
Т S a K 1,02 1,05
                          Eосв  ,
1000                          
(5 .8 )  
 
де Т - період штучного освітлення в годинах в залежності від району розміщен- 
      ня установи становить 3000 год; 
               S - площа освітлення, м2; 
               а - потужність світильників на 1 м2 поверхні (8-15 Вт); 
              1,02 - коефіцієнт, який враховує втрати в мережах; 
              1,05 - коефіцієнт чергового освітлення. 
3000 116 8 0,8 1,02 1,05
Еосв   2385,33кВт / рік  
1000
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00 000 ПЗ 
67 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
Загальні потреби в електроенергії визначаються за формулою: 
 
                                Е = Есил + Еосв.,кВт/рік                              (5.9) 
 
Е = 391292,43 + 2385,33 = 393677,76 кВт/рік. 
5.4.2 Кошторис цехових витрат 
 
Кошторис цехових витрат складається на основі попередніх 
розрахунків та заноситься у таблицю 5.8. 
 
Таблиця 5.8 – Цехові витрати  
 
Сума, 
№ Статті витрат Примітки 
 грн 
1 2 3 4 
1 Заробітна плата цехового персоналу 625921,00  
2 Відрахування на страхування та 234721,00 22% від фонду 
 нарахування на заробітну плату заробітної плати 
3 Утримання виробничих будівель 61127,00 5-7% від їх 
 та споруд  вартості 
4 Поточний ремонт виробничих 30563,00 2-3% від їх 
 
будівель  вартості 
 
Амортизація виробничих будівель 50927,00  
5 
6 Витрати на охорону праці 6127,00 10% від ФОП 
Разом по ст.1-6 1009386,00  
7 Зношування малоцінного інвентарю 10-15% від суми 
151407,00 
та ін.  витрат по ст.1-6 
Разом цехових витрат 1160792,00  
 
 
 
 
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00 000 ПЗ 
68 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
5.4.3 Кошторис витрат на утримання та експлуатацію обладнання. 
 
Кошторис складається на основі попередніх розрахунків та заноситься 
у таблицю 5.9. 
 
Таблиця 5.9 – Утримання та експлуатація обладнання 
 
№ Статті витрат Сума, . грн Примітки 
1. Утримання і витрати по експлуатації   
 виробничого обладнання, апаратури і   
 транспорту:   
 - зарплата робітників по нагляду і 417768,00 з табл. 9.5 та 9.6 
 обслуговуванню обладнання   
 - відрахування на соціальне    
 156663,00 22 % від ЗП 
страхування 
   
- допоміжні матеріали 7367,00 10% від вартості обладн 
 Разом по ст.1 648101,00  
2. Поточний ремонт обладнання і   
транспортних засобів:   
- зарплата робітників по ремонту 143246,00  
- нарахування на зарплату 53717,00 22 % від  ЗП 
- послуги РМЦ, запасні деталі 3683,00  5% від варт. обладн. 
 233793,00  
Разом по ст.2 
3. Амортизація виробничого обладн.,   
апаратури та транспортних засобів 11050,00 з табл. 9.4 
 992394,00  
Разом по ст.1-3 
4. Зношування малоцінного інвентарю,  3% від суми витрат по 
інструментів, пристроїв, переміщення 2977,00 ст.1-3 
вантажів по території, інші витрати 
 1022164,00  
Разом по кошторису 
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00 000 ПЗ 
68 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
5.4.4 Калькуляція собівартості продукції 
 
Розрахунки витрат на виробництво продукції використовуються на 
весь обсяг продукції підприємства за статтями калькуляції. Калькуляція 
собівартості заноситься в таблицю 5.10. 
 
Таблиця 5.10 – Калькуляція собівартості продукції 
 
Ціна Витрати на річну 
Од. Витрати на 
за продуктивність одиницю (1 м3) 
Статті витрат вимі 
один., 
ру 
грн Кількість Сума, грн Кількість Сума, грн 
1. Сировина :       
Флокулянт кг 126,00 372 46872,00 0,0008 0,1 
 
2. Матеріали:       
Пісок кг 16,00 232200 3715200,00 0,5 8,00 
Полівінілхлорид кг 40,00 372 14880,00 0,0008 0,032 
Цеоліт кг 6,96 480654 3345351,84 1,035 7,204 
Всього :    7122303,84  15,336 
3. Енергозатрати       
Електроенергія   кВт 2,20 393677,76 866091,07 0,80 17,6 
Всього по ст. 1-3    7988394,91  32,94 
4. Експлуатація грн   1022164,00  22,00 
обладнання 
5. Цехові витрати  грн   333464,00  7,20 
6. Разом цехова грн   2006811,00  62,14 
собівартість 
7. Витрати грн   50000,00  1,10 
загальнозаводські 
8. Виробнича грн   2056811,00  63,24 
собівартість 
 
Отже витрати на річний випуск продуції при продуктивності 495750 
м3/рік становлять 31351230,00 грн/рік. 
 
 
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00 000 ПЗ 
69 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
6 ОХОРОНА ПРАЦІ 
 
 
6.1 Аналіз умов праці лаборанта в лабораторії. 
 
Площа лабораторії електрохімічних процесів становить 54 м2. В 
лабораторії працюють 3 людини - 1 студент, 1 викладач і 1 лаборант, тобто 
на одного працівника припадає 18 м2 площі, що відповідає нормативам 
(Правила охорони праці під час роботи в хімічних лабораторіях НПАОП 
73.1-1.11-12). У даній лабораторії використовується наступне обладнання: 
електролізер, витяжна шафа. 
Небезпечні і шкідливі виробничі фактори в лабораторії, за своєю 
природою впливу поділяються на: фізичні, хімічні та психофізіологічні. 
 
6.1.1 Фізичні небезпечні та шкідливі фактори 
 
Робота в лабораторії характеризується наступними видами фізичних 
небезпек: 
- підвищений рівень шуму (витяжна шафа 56 дБА); 
- машини і механізми, які рухаються (вентиляційні пристосування) 
- ураження електричним струмом - при наявності пошкоджень 
електропроводки і електроустаткування, а також в результаті невиконання 
правил електробезпеки (220 або 380 Вт); 
- підвищена температура навколишнього середовища, яка може 
досягати 30 ° С біля електролізера; 
- небезпека виникнення пожеж - визначається наявністю 
електронагрівального обладнання та електросилових установок; - 
небезпека хімічних уражень і отруєнь - в результаті попадання на тіло 
людини і слизові оболонки хімічних речовин (розчини кислоти і луги). 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
74 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
Шум до 50 дБА, як правило, не викликає шкідливого впливу на 
людину в процесі його трудової діяльності. Шум з рівнем 50 - 60 дБА 
може викликати психологічний вплив, що проявляється в погіршенні 
розумової діяльності, ослабленні уваги, швидкості реакції, скруті роботи з 
масивами інформації тощо. При рівні шуму 65 - 90 дБА можливий його 
фізіологічний вплив: пульс частішає, тиск крові підвищуються, судини 
звужуються, що погіршує постачання органів кров'ю. Дія шуму з рівнем 90 
дБА і вище може призвести до функціональних порушень в органах і 
системах організму людини: знижується слухова чутливість, погіршується 
діяльність шлунка і кишечника, з'являється відчуття нудоти, головний 
біль, шум у вухах. При рівні шуму 120 дБА і вище здійснюється 
механічний вплив на орган слуху, виявляється в порушенні зв'язків між 
окремими частинами внутрішнього вуха, можливий навіть розрив 
барабанної перетинки. Такі високі рівні шуму впливають не тільки на 
органи слуху, але і на весь організм. 
Джерелом шуму в лабораторії є витяжна шафа. Шум здійснює 
небезпечний вплив на людину, а особливо на нервову систему, викликаючи 
виснаження клітин головного мозку, порушує роботу серцево - судинної 
системи, викликаючи виснаження клітин головного мозку. Фактичний рівень 
шуму від витяжної шафи і компремора становить 56 дБА. Згідно з ДБН 
3.3.6.037 - 99 «Санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та 
інфразвуку№ НДР шуму становить 60 дБА, а так як витяжна шафа працюють 
не весь робочий день, то ці норми не порушуються. 
 
 
6.1.2 Хімічні небезпечні та шкідливі фактори 
 
Робота лаборанта характеризується небезпекою хімічних уражень і 
отруєнь - в результаті попадання на тіло людини речовин: концентрованої 
сірчаної кислоти з масовою часткою 92,5 - 100% і розчинів сірчаної 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
75 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
кислоти з масовою часткою 2,0 - 4,0%, розчинів лугу з масовою часткою 
44 - 46% і 3,5 - 4,0%, розчинів хлориду натрію з масовою часткою 8 - 12%. 
Сірчана кислота - масляниста безбарвна негорюча рідина. Вона 
відноситься до високо небезпечної речовини 2-го класу небезпеки, ГДК 
якої в повітрі робочої зони складає 1,0 мг / м3 по ГОСТ 12.1.005.88. При 
попаданні на шкіру сірчана кислота викликає важкі опіки. При вдиханні 
парів сірчаної кислоти відбувається подразнення верхніх дихальних 
шляхів, слизової оболонки носа. При гострому отруєнні з'являється 
блювота, виділення мокротиння з кров'ю. 
Гідроксид натрію і його розчини з масовою часткою 44 - 46% і 3,5 - 
4,0%, речовина 2-го класу небезпеки згідно ГОСТ 12.1.007 - 76, ГДК якого 
становить 0,5 мг / м3 в повітрі робочої зони. Луга, потрапляючи на шкіру, 
викликають опіки. Особливо небезпечні опіки очей. 
Розчини хлориду натрію (8 - 12%) - їдкі речовини і при тривалому 
впливі на шкіру осушують її, при попаданні на слизові оболонки 
викликають гострі роздратування і роз'їдання. 
Зазначені речовини можуть викликати ураження у випадках 
недотримання техніки безпеки, порушення цілісності ємностей і через 
порушення правил експлуатації обладнання. З метою попередження таких 
ситуацій проводиться плановий ремонт комунікацій та обслуговування 
обладнання. Робочий персонал забезпечується захисними засобами і 
спецодягом 
Характеристики мікроклімату лабораторії та порівняння основних  
показників за нормативами наведено в таблиці 6.1 
 
. 
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
76 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
Таблиця 6.1 – Фактори середовища 
 Фактори Норма Фактичне ІІІ клас: Небе При
середовища і -тивне значення шкідливі і з- - 
трудового значен небезпечні печн мітк
процесу ня умови і ий а 
(ГДР, характер (екс
ГДК) праці тре 
І І ІІ - 
с І І маль
т с с ни 
у т т й
- у у )
 - -  
п п пі I
і і н V 
н н ь 
ь ь 
Шкідливі хімічні        
речовини 
: мг/м3 
2 клас небезпеки 0,1-1 0,5-0,8 - - - - Доп
Назва - сірчана кислота мг/м3 мг/м3 . 
2 клас небезпеки 0,1-1 0,1-0,3 - - - - Доп
  Назва - хромат калію мг/м3 мг/м3 . 
2клас небезпеки 0,1-1 0,5-0,8 - - - - Доп
Назва - кислота соляна мг/м3 мг/м3 . 
Вібрація / загальна і 100 95 - -   Доп
локальна, м/с2 . 
Шум (еквівалентний), 80 56 - - - - Доп
дБА . 
Мікроклімат у 22-24  - - - -/- Опт.
приміщенні: (21-28) 23 / / / / 
- температура 21-23 20 - - - доп
повітря (20-24) . 
(теплий/холодни
й), С 
- швидкість руху 0,2 0,2/0,3 - - - - Доп
повітря (0,1-0,3) . 
(теплий/холодний
), м/с 
- відносна 40-60 40-60 - - - - Доп
вологість . 
повітря 
(теплий/холодний), % 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
77 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
Освітлення        
- природне, % 1,69 1,4 - - - - Доп
- штучне, Лк 500 400 - - - - . 
Підсумовуючи дані таблиці, можна зробити висновок, що в даній 
лабораторії рівень шкідливих речовин не перевищує ГДК, а рівень 
фізичнихфакторів знаходиться в межах норми ГДР. Загалом клас умов 
праці – ІІІ (допустимий). 
 
6.1.3 Психофізіологічні небезпечні і шкідливі фактори 
 
За характером впливу чинники діляться на: 
- фізичні перевантаження, які поділяються на: статичні і динамічні; 
- нервово-психічного перенапруження, які діляться на: розумові 
перевантаження; емоційні перевантаження; сенсорні. 
Розглядаючи фізичні перевантаження, слід зазначити, що всі 
операції, які супроводжують ведення технологічного процесу організовані 
таким чином, щоб максимально виключити людський фактор. 
Умови праці в лабораторії згідно «Гігієнічна класифікація праці за 
показниками шкідливості та небезпечності факторів виробничого 
середовища, важкості та напруженості трудового процесу», можна 
віднести до 2 класу - допустимі умови праці. 
 
6.2 Заходи з охорони праці та техніки безпеки в лабораторії 
 
Перед прийомом на роботу в лабораторію, лаборант повинен 
пройти медичний огляд і отримати висновок про можливість роботи в 
лабораторії. Забороняється укладення трудового договору з особою, якій 
за результатами медичного огляду не дозволяється працювати в умовах 
наявності небезпечних і шкідливих виробничих факторів даного робочого 
місця. 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 78 
 
Перед прийомом на роботу лаборант проходить вступний 
інструктаж у відділі охорони праці за спеціальною програмою. При 
прийомі на роботу в лабораторію лаборрант проходить первинний 
інструктаж з переліком питань первинного інструктажу в обсязі 
обов'язкових інструкцій по робочим місцем. 
Не рідше одного разу на квартал працівникові проводиться 
повторний інструктаж згідно з переліком питань первинного інструктажу 
в обсязі обов'язкових інструкцій по робочому місцю лаборанта. 
Для забезпечення безпеки лаборант повинен бути забезпечений 
наступними захисними засобами і спецодягом (таблиця 6.2). 
Таблиця 6.2 – Захисні засоби 
Засоби захисту Станда
рт 
Костюм бавовняний ГОСТ 27575-87М 
Костюм бавовняний з ГОСТ 27574-84Ж 
кислототривким 
просочуванням 
Взуття шкіряне ГОСТ 12.4.137-84 
Рукавиці КР ГОСТ 12.4.010-75 
Рукавиці гумові ГОСТ 12.4.010-75 
Окуляри захисні ГОСТ 12.4-013-85 
Засоби захисту працюючих повинні забезпечувати запобігання або 
зменшення дії небезпечних і шкідливих факторів. 
На робочому місці лаборант повинен перебувати в спецодязі. Для 
захисту від шуму використовувати протишумові навушники або беруші. 
Для захисту рук застосовувати рукавиці. 
 
 6.3 Пожежна безпека 
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 79 
 
За проектом пожежна безпека і вибухонебезпечність в лабораторії 
забезпечується комплексом заходів. Заходи підвищення пожежної безпеки 
лабораторії включають в себе: 
 розробку документів, що регламентують правила безпечної роботи 
з апаратами і установками; 
- систему проведення інструктажів з правил пожежної безпеки та 
періодичного контролю їх знань представниками Державної служби 
пожежної охорони; 
- розробку планів ліквідації аварій в лабораторії; 
- забезпечення лабораторії первинними засобами пожежогасіння та 
системою автоматичної сигналізації, телефонного та прямого зв'язку з 
пожежною охороною; 
- обладнання території системою пожежних гідрантів. 
 
6.4 Електробезпека 
 
У лабораторії існує потенційна небезпека ураження електричним 
струмом. В лабораторії використовується наступне електрообладнання: 
- електродвигуни приводів насосів, вентиляторів, компресорів 
(наруга 380 В); 
- мережа освітлення цеху (220 В). 
- електроплитка (220 В) 
Головною причиною нещасних випадків викликаних дією 
електричного струму є: 
- випадкове торкання або наближення на небезпечну відстань до 
деталей, що знаходяться під напругою; 
-поява напруги на металевих конструктивних частинах обладнання в 
результаті пошкодження ізоляції; 
- поява напруги на відключених струмопровідних частинах 
обладнання на яких працюють люди з-за помилкового їх підключення до 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
80 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
мережі 
- виникнення крокової напруги в результаті замикання 
струмоведучих елементів на поверхню землі. 
- Технологічний персонал, який здійснює експлуатацію 
технологічного та іншого обладнання, повинен мати I кваліфікаційну 
групу з електробезпеки. Дана група присвоюється особам, які не мають 
спеціальної електротехнічної підготовки, але мають елементарне уявлення 
про небезпеку ураження електричним струмом і про заходи 
електробезпеки при роботі. Кваліфікація надається до початку роботи 
після інструктажу і перевірки знань безпечних методів роботи на 
обладнанні особою, відповідальною за електрогосподарство. Результати 
перевірки оформляються в журналі реєстрації інструктажів з охорони 
праці на робочому місці без видачі свідоцтва. 
- Перевірка знань і підтвердження кваліфікаційної групи з 
електробезпеки персоналу проводиться щорічно. персонал повинен бути 
проінструктований про небезпеку електричного струму і заходи безпеки 
при роботі з обладнання, повинен бути ознайомлений з правилами 
надання першої долікарської допомоги при ураженні електричним 
струмом. 
Основними заходами захисту від ураження струмом є: 
- забезпечення недоступності струмоведучих частин, що знаходяться 
під напругою, від випадкового дотику; 
- виняток небезпеки ураження при появі напруги досягається 
використанням подвійної ізоляції, захисним заземленням, занулением і ін; 
- попереджувальні написи; 
До роботи в цеху не допускаються люди, які не пройшли інструктаж 
з електробезпеки. 
  
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 81 
 
ВИСНОВКИ 
В бакалаврській роботі  розроблено технологічну схему водопідготовки 
зниження вмісту домішок електрохімічним методом.  
В процесі виконання роботи: 
- розроблено технологічну схему підготовки води; 
- розроблено процес стабілізації складу води на піщаних та 
цеолітових фільтрах; 
- проведено розрахунок і вибір основного і допоміжного 
обладнання технологічної схеми; 
- розроблено розділ автоматизації процесу; 
- розроблено заходи з охорони праці та техніки безпеки під час 
роботи в цеху та лабораторії;  
- розроблено міри захисту навколишнього середовища від викидів 
виробництва; 
- розроблено економічну частину магістерської роботи де 
розраховано основні техніко - економічні показники 
виробництва. 
Під час розробки технологічної схеми підготовки води пропонується 
використати двоступінчату систему очистки для видалення солей жорсткості 
із застосуванням електрохімічного реактора.  
Сума річного прибутку від впровадження нововведення 413,316 тис. 
грн/рік. 
 В роботі досліджувалися зміни хімічних властивостей води підземних 
джерел після електроактивації і були встановлені оптимальні умови процесу. 
Після проведення аналізу була встановлена якість вихідної води: рН = 7,5; 
сухий залишок = 9806 мг/дм3; концентрація хлоридів = 2958 мг/дм3; 
концентрація сульфатів = 450 мг/л; загальна твердість = 43,8 мг екв/дм3. 
Після ряду експериментів було встановлено, що оптимальними умовами 
електроактивації є: час 25 хв; напруга 15 В; сила струму 16А. За цей час 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
82 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
електроактивована вода набуває таких властивостей: загальна твердість = 
20,45 мг·екв/дм3; концентрація хлоридів = 700 мг/дм3; концентрація 
сульфатів = 270 мг/дм3; сухий залишок = 4665 мг/дм3. 
Отже виходячи з вище описаного можна зробити висновки: 
1. В електрохімічно-активованій воді відбувається значна зміна структурних 
складових міжіонної енергетичної взаємодії, тобто активна концентрація 
іонів змінюється за рахунок зміни коефіцієнтів активності, але не 
концентрації. 
2. Аномальні фізико-хімічні властивості електрохімично-активованої води й 
розчинів обумовлені не тільки наявністю метастабільних хімічних сполук, 
але також впливом електричного поля  у процесі електрохімічного впливу. 
3. Неможливо створити хімічним шляхом аналоги електрохімічно 
активованої води або розчинів. 
4. Ступінь активації води або розчину в процесі уніполярного 
електрохімічного впливу тим вищий, чим більші зміни фізико-хімічних 
параметрів рідини. Іншими словами, ознакою активованості рідини є 
наявність релаксаційних змін. 
 
 
 
  
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
83 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 
 
1. Родионов А. И. Техника защиты окружающей среды / Родионов А. И., 
Клушин В.Н., Торочешников Н. С. – Москва: Химия, 1989.- 464 с. 
2. Пат. US 6,361,665 B1 США. МПК С25В 1/00. Device for electroactivating 
fluids and preparations consisting of electroactivated fluids / Pavel Voracek. 
- № 08/424,122: заявл. 19.04.1995: опубл. 26.03.2002. 
3.  Адлер Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных 
условий / Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. – М.: Наука, 
1971. – 68 с. 
4. Меркулов В. А. Охрана природы на угольных шахтах / В. А. Меркулов 
– М.: Недра, 1981. – 184 с. 
5. Когановский А. М. Адсорбция растворенных веществ / Когановский А. 
М., Левченко Т. М., Кириченко В. А. – К.: Наукова думка, 1977. - 380 с. 
6. Туровский И. С. Обарботка осадков сточных вод / И. С. Туровский – 
[3-е изд.] – М.: Стройиздат, 1988. - 256 с., ил. 
7. Хаммер М. Технология обработки природных и сточных вод / М. 
Хамер: [пер. с англ. Л. Семенова] – М.: Стройиздат, 1979. – 400 с., ил. 
8. Лурье Ю. Ю Аналитическая химия промышленных сточных вод / Ю. 
Ю. Лурье – М.: Химия, 1984.- 448 с. 
9. Методичні рекомендації до виконання кваліфікаційної роботи 
бакалавра для студентів спеціальності 161 «Хімічні технології та 
інженерія» освітньо-кваліфікаційного рівня «Бакалавр»  денної та  
заочної форм навчання.  / Укл. Фоміна Н.М, Столяренко Г.С. –  
Черкаси: ЧДТУ, 2021. – 66 с. 
 
Арк. 
КРБ21.ХТ74.01.00.000 ПЗ 
84 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата