ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7457| Title: | Технологічна схема та апаратурне оформлення інтенсифікації очистки води на стадії ультрафіолетової обробки |
| Authors: | Тетяна, Солодовнік Дрожжина, Вікторія |
| Keywords: | стадії ультрафіолетової обробки води |
| Issue Date: | Jun-2021 |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7457 |
| Appears in Collections: | 161 Хімічні технології та інженерія (Хімічні технології та інженерія) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Дрожжина В.О. ЗХТск-184.pdf Restricted Access | 2.42 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
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
Технологічна схема та апаратурне оформлення
інтенсифікації очистки води на стадії ультрафіолетової
обробки
за спеціальністю 161 «Хімічні технології та інженерія»
Науковий керівник: Виконав здобувач вищої освіти:
к.х.н., доцент 4 курсу
Тетяна СОЛОДОВНІК Вікторія ДРОЖЖИНА
_____________________________ _________________________________
2021
ВСТУП
Залежно від цілей використання у фармації потрібна вода різних рівнів
якості. Контроль якості води, зокрема її мікробіологічної чистоти, є
важливим аспектом, і фармацевтична промисловість виділяє значні ресурси
для розробки та технічного обслуговування систем очистки води.
Вода очищена – це вода для виготовлення лікарських препаратів, при
виробництві яких до води не висувають вимоги щодо стерильності та
апірогенності.
Вода для ін’єкцій – це вода, яка використовується як розчинник при
приготуванні лікарських засобів для парентерального застосування (вода для
ін'єкцій «in bulk») або для розчинення, або для розведення субстанцій або
лікарських засобів для парентерального застосування перед використанням
(вода для ін'єкцій стерильна).
Дільниця приготування води, зберігання та розподілення – це саме та
частина фармацевтичного виробництва, з якого починається життя.
Фармацевтичне підприємство, що спеціалізується на виготовленні лікарських
засобів в вигляді інфузійних та ін’єкційних засобів, потребують значної
кількості води. Вода для ін’єкцій входить до складу інфузійних лікарських
засобів в кількості від 70% до 99%.
Вихідною водою для виробництва води очищеної є вода з міського
каналу водопостачання, яка відповідає вимогам, щодо якості, затвердженим
уповноваженим компетентним органом. Сировиною для отримання води для
ін’єкцій є вода очищена.
Одним з основних завдань перед проектуванням системи приготування,
зберігання та розподілу води на фармацевтичному виробництві є
забезпечення отримання води, що буде відповідати вимогам до
мікробіологічного навантаження.
Існує ряд новітніх технологічних рішень вирішення питання
знезаражування води та підтримання мікробіологічного навантаження нижче
встановленого рівня.
Для підтримання мікробіологічних показників якості води для ін’єкцій
запропоновано використовувати ультрафіолетове опромінення ( УФО ), як
методи знезараження. Ультрафіолетове опромінення має ряд переваг перед
іншими реагентними методами знезараження. Знезараження води з
допомогою цих методів проходить швидко , не надає воді ні запаху, ні
присмаку, на нього не впливає температура, рН, каламутність та інші
властивості води.
1 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ОБРАНОГО
СПОСОБУ ВИРОБНИЦТВА І ТЕХНОЛОГІЇ
Воду для фармацевтичного застосування отримують із води питної,
джерелом якої слугує природна вода, важливим моментом є очищення
останньої від присутніх у ній домішок. У природній воді можуть міститись
розчинні речовини, іони різних солей, суспензії гідроксидів металів,
органічні кислоти, органічні сполуки хлору, інертні газоподібні органічні
сполуки, мікроорганізми, водорості тощо. Значна частина цих речовин
видаляється на стадії отримання води питної. Проте вода для
фармацевтичного застосування має відповідати особливим вимогам.
Особливі вимоги до неї на сучасному фармацевтичному підприємстві
обумовлені тим, що вода використовується на всіх стадіях виробництва. Це
мийка приміщень та устаткування, санітарно-гігієнічні заходи, приготування
аналітичних розчинів, використання як теплоносія і холодоагенту,
приготування компонентів і готового продукту.
Розмаїття сфер використання води визначає існування різних критеріїв
якості, та застосування різних методів очищення.
1.1 Методи отримання води очищеної та води для ін’єкцій
Воду для фармацевтичного виробництва одержують із води питної
дистиляцією, іонним обміном або будь-яким іншим підходящим способом.
Під час виробництва і подальшого зберігання води для ін’єкцій
належним чином контролюють і відстежують загальне число життєздатних
аеробних мікроорганізмів. Для простежування несприятливих тенденцій
установлюють попереджувальну межу і межу, що вимагає вживання заходів.
У нормальних умовах необхідною межею, що вимагає вживання заходів, є
вміст 100 життєздатних аеробних мікроорганізмів в 1 мл.
Як розчинники лікарських речовин при одержанні рідких лікарських
форм застосовують воду для ін’єкцій, ізотонічні розчини деяких лікарських
речовин і неводні розчинники природного, синтетичного і напівсинтетичного
походження, що відповідають вимогам нормативно-технічної документації.
До розчинників висуваються такі вимоги: висока розчинювальна
здатність, необхідна хімічна чистота, фармакологічна індиферентність,
хімічна сумісність із лікарськими речовинами, тобто відсутність хімічної
взаємодії, стійкість при зберіганні, доступність і дешевизна.
У промислових умовах одержання води для фармацевтичного
виробництва здійснюють за допомогою високопродуктивних корпусних
апаратів, термокомпресійних дистиляторів різних конструкцій і установок
зворотного осмосу [1, 2].
Одним із представників колонних багатокамерних апаратів є
багатоступінчасті апарати. Установки подібного типу для очищення води
бувають різної конструкції. Продуктивність великих моделей
досягає 10 м3/год.
Найчастіше застосовуються триступінчасті колонні апарати з трьома
корпусами (випарниками), розташованими вертикально або горизонтально.
Особливістю колонних апаратів є те, що тільки перший випарник
нагрівається парою, вторинна пара з першого корпусу надходить у другий як
нагрівник, де конденсується. З другого корпусу вторинна пара надходить у
третій як нагрівник, де також конденсується. Таким чином, очищення води
здійснюється в другому та третьому корпусах. Продуктивність такої
установки до 10 м3/год дистиляту. Якість одержаного дистиляту задовільна,
тому що в корпусах достатня висота парового простору і передбачене
видалення краплинної фази з пари за допомогою сепараторів.
Для забезпечення апірогенності отримуваної води необхідно створити
умови, які запобігають потраплянню пірогенних речовин у дистилят.
Найбільш досконалими нині є термокомпресійні дистилятори,
конструкція яких розроблена італійською фірмою «Вопарасе», їx перевага
перед дистиляторами інших типів полягає в тому, що для одержання 1 л води
для ін'єкцій необхідно витратити 1,1 л холодної водопровідної води. В інших
апаратах це співвідношення складає 1:9 - 1:15. Принцип роботи апарата
полягає в тому, що пара, яка утворюється в ньому, перед тим як надійти в
конденсатор, проходить через компресор і стискується. При охолодженні і
конденсації вона виділяє тепло, за величиною відповідне прихованій теплоті
пароутворення, що витрачається на нагрівання охолоджувальної води у
верхній частині трубчастого конденсатора. Живлення апарата водою
здійснюється в напрямку знизу нагору, вихід дистиляту - зверху вниз.
Продуктивність дистилятора до 2,5 м3/год. Якість одержаної апірогенної
води висока, тому що краплинна фаза випаровується на стінках трубок
випарника [4].
Нагрівання і кипіння в трубках відбувається рівномірно, без перекидів,
у тонкому шарі. Затримуванню крапель із пари сприяє також висота парового
простору. Вадами є складність конструкції та експлуатації.
Найбільш поширеним до останніх років методом очищення води була
дистиляція. Такий метод вимагає витрат значної кількості енергії. Серед
інших вад слід зазначити громіздкість устаткування і велику площу, що
займається ним; можлива наявність у воді пірогенних речовин; складність
обслуговування.
На деяких хіміко-фармацевтичних підприємствах воду для ін'єкцій
одержують за допомогою дистилятора «Mascarini», продуктивність цього
апарата 1500 л/год. Він оснащений приладом контролю чистоти води,
бактерицидними лампами, повітряними фільтрами, пристроєм для видалення
пірогенних речовин, а також установкою подвійної дистиляції води
продуктивністю 3000 л/год.
Цих вад позбавлені методи мембранного розділення, які все більше
впроваджуються у виробництво. Вони здійснюються без фазових
перетворень і потребують для своєї реалізації значно менших витрат енергії,
рівнозначних з мінімальною теоретично обумовленою енергією розділення.
Мембранні методи очищення ґрунтуються на властивостях
перегородки (мембрани), що має селективну проникність, за рахунок чого
можливе розділення без хімічних і фазових перетворень. Завдяки розвитку
мембранної технології з'явилася можливість одержати стерильну, апірогенну
воду за допомогою ультрафільтраційних установок. Такі системи очищення
мають стерилізаційну установку, ультрафільтраційні мембрани та установку
для озонування води, також можуть бути використані УФ - випромінювачі.
1– конденсатор - холодильник; 2 – паровий простір; 3 – компресор; 4 –
регулятор тиску; 5 – камера попереднього нагріву; 6 – трубки випаровування.
Рисунок 1.1 - Принцип роботи термокомпресійного дистилятора
Ультрафільтраційні модулі випускають багато закордонних фірм, такі
як «Asahi Chemical» (Японія), «Christ» (Німеччина), «Hoffmann La Roche»
(Швейцарія), «Elga» (Великобританія) та ін.
Для одержання води для ін'єкцій у практичному відношенні цікаві такі
зворотноосмотичні апарати, як «Джерело-600», «СуперК'ю», «Шар'я-500М»,
«Osmocarb» (Великобританія) та ін.
В установці «СуперК'ю» (продуктивністю 720 л/год) вода
пропускається через вугільний фільтр, де відбувається очищення від
органічних речовин; потім - через змішаний шар іонітів; після чого
надходить на патронний бактеріальний фільтр із розміром пор 0,22 нм (0,22 *
109 м). Далі вода надходить на зворотноосмотичний модуль, де відбувається
видалення пірогенних речовин. Отриману воду використовують для
приготування ін'єкційних лікарських форм, а концентрат використовують як
технічну воду або повторно відправляють на очищення.
Із застосуванням принципу мембранного очищення працює установка
високоочищеної води «Шар'я-500М». Продуктивність цього апарата за
живильною його водою 500 л/год; одержана на ньому вода - високоочищена,
вільна від механічних домішок, органічних і неорганічних речовин. Вона
застосовується у виробництві імунобіологічних бактерійних препаратів і для
приготування ін'єкційних розчинів.
Установка включає блоки передфільтрації, зворотного осмосу і
фінішного очищення.
Блок фільтрації призначений для очищення питної водопровідної води
від механічних домішок розміром 5 мкм і включає один фільтр катіонітний і
два фільтри вугільних, що працюють паралельно або взаємозамінно.
Блок зворотного осмосу працює при тискові не нижче 1,5 МПа (15
атм). Вода, що надходить на блок, розділяється після фільтрування на два
потоки: один із яких проходить через зворотноосмотичні мембрани, а другий
потік, що проходить уздовж поверхні мембрани і містить підвищену
кількість солей (концентрат), відводиться з установки. Для нормальної
роботи цього блока необхідно, щоб співвідношення об'ємів води на подачі,
зливі і тієї, що проходить через мембрану, становило 3 : 2 : 1 відповідно.
Таким чином, для одержання 1 л води високоочищеної необхідно витратити
приблизно 3 л води водопровідної. При цьому швидкість зливання досить
висока, що запобігає шкідливому впливові концентрованої поляризації на
роботу установки.
У зворотноосмотичному блоці здійснюється очищення води від
розчинних солей, органічних домішок, твердих суспензій і бактерій. Якість
води контролюється за допомогою кондуктометра.
Після блока зворотного осмосу вода надходить в блок фінішного
очищення, який включає іонообмін і ультрафільтрацію. Іонообмінне
очищення води здійснюється за допомогою послідовно з'єднаних фільтрів -
катіонного й аніонного, за якими встановлений змішаний катіонно-аніонний
фільтр, де відбувається очищення від катіонів і аніонів, що залишилися.
Остаточна доочистка води проводиться в двох ультрафільтраційних
апаратах із порожнистими волокнами AP-2,0, призначених для відділення
органічних мікродомішок (колоїдних частинок і мікромолекул).
Широкого розповсюдження набули системи зворотного осмосу Ecosoft
MO-12 MAXI.
Система являє собою компактний функціонально завершений модуль.
Устаткування системи, прилади КВП, трубна обв'язка, регулююча та запірна
арматура змонтовані на металевій рамі.
Процес демінералізації здійснюється на зворотноосмотичних
мембранних елементах Filmtec виробництва компанії DOW Chemical (США).
У робочому режимі в мембранному модулі системи відбувається
розділення води на два потоки : демінералізовану воду - пермеат і воду з
підвищеним солевмістом - концентрат. Частина концентрату під час роботи
модуля скидається в каналізацію, а частина направляється на вхід насоса
високого тиску , так званий рецикл концентрату. Система має регульовану
лінію рециклу, що дозволяє контролювати і регулювати об’єм скидання
концентрату. Демінералізована вода ( пермеат ) надходить до збірника, в
якому монтується поплавковий вимикач, що відключає систему при
досягненні максимального значення рівня.
Автоматика системи забезпечує електричні захист насоса від сухого
ходу, захист мембран від високого тиску, забезпечує включення і
відключення системи за рівнем в збірнику пермеата, виконує автоматично
гідравлічну промивку мембран.
Періодично мембрана зворотноосмотичного модуля потребує хімічної
промивання[3, 4, 5, 6].
1.2 Особливості виробництва води для ін’єкцій
1.2.1 Виробництво води очищеної
Використовуючи багаторічний досвід світових лідерів розробки систем
водопідготовки, виробників рідких лікарських форм, сировиною для
виробництва води для ін’єкцій є вода очищена.
Вода очищена повинна відповідати вимогам СТ-Н МОЗУ 42-3.7:2013
Якість води для застосування у фармації. Воду очищену одержують із води
питної дистиляцією, іонним обміном, зворотним осмосом або будь-яким
іншим підхожим способом.
Для води очищеної при зберіганні та розподіленні мають бути створені
умови, що запобігають росту мікроорганізмів і дозволяють уникнути будь-
якого іншого забруднення.
Установки роздільного іонного обміну втрачають свою популярність
через складність і небезпечність їх регенерації. Змішані іонообмінники, що
не потребують регенерації, істотно збільшують експлуатаційні витрати.
Останнім час великий розвиток одержали системи зворотного осмосу,
як енергетично вигідний і відносно безпечний метод. Конструкція установок
зворотного осмосу повинна забезпечувати мінімізацію застійних зон і
запобігати можливість адсорбції біоплівки на мембранах.
Для гарантованої якості води очищеної застосовуються двоступінчасті
системи зворотного осмосу. Однак з кожним роком на світовому ринку
зростають вимоги до технологічного устаткування в плані безпеки,
автоматизації, забезпеченню гарантії якості.
У Європі останнім часом набувають поширення мембрани, що
витримують теплову обробку. Часто після двох ступенів зворотного осмосу
встановлюють електродеіонізатор для зниження електропровідності води.
Конструктивно установка зворотного осмосу складається з мембран,
встановлених в корпусах, і насоса високого тиску, що забезпечує умови для
поділу води очищеної та концентрату в мембранному блоці. Для забезпечення
оптимального режиму експлуатації та автоматизації процесів установки
зворотного осмосу повинні бути укомплектовані контролером, комплектом
автоматичних клапанів і контрольно-вимірювальних приладів. [1, 2]
1.2.2 Виробництво води для ін’єкцій
Вода для ін'єкцій – вода, яка використовується як розчинник при
приготуванні лікарських засобів для парентерального застосування (вода для
ін'єкцій або для розчинення, або для розведення субстанцій або лікарських
засобів для парентерального застосування перед використанням.
Воду для ін'єкцій одержують із води питної або із води очищеної
шляхом дистиляції на обладнанні, частини якого, що контактують із водою,
виготовлені з нейтрального скла, кварцу або підхожого металу. Обладнання
має бути забезпечене ефективним пристроєм для запобігання захоплення
крапель. Необхідне належне утримування і технічне обслуговування
обладнання. Першу порцію води, одержану на початку роботи, відкидають,
потім дистилят збирають.
Для того, щоб гарантувати належну якість води, застосовують
валідовані процедури та моніторинг у процесі виробництва питомої
електропровідності та регулярний мікробний контроль.
Для води для ін’єкцій при зберіганні та розподіленні мають бути
створені умови, що запобігають росту мікроорганізмів і дозволяють
уникнути будь-якого іншого забруднення.
Широкого застосування отримали багатоступінчаті дистилятори STERIS
FINN AQUA для виробництва води для ін’єкцій. [1, 2, 3, 4]
1 – регулятор тиску; 2 – конденсатор-холодильник; 3 – теплообмінник
камер попереднього підігріву; 4 – запірне обладнання для пару; 5 – зона
випарювання; 6, 7, 8 – труби, 9 – теплообмінник.
Рисунок 1.2 – Трьохкорпусний аквадистилятор FINN AQUA
Вода надходить через регулятор тиску в конденсатор , проходить
теплообмінники камер попереднього підігріву, а після нагрівання надходить
в зону випаровування , що складається із системи трубок , що обігріваються
всередині гріючою парою. Нагріта вода подається на зовнішню поверхню
перегрітих трубок у вигляді плівки, стікає по них і нагрівається до
температури кипіння.
У випарнику за рахунок поверхні киплячих плівок створюється
інтенсивний потік пари, який рухається знизу вгору зі швидкістю 20-60 м/с.
Відцентрова сила, що виникає при цьому, забезпечує стікання крапель в
нижню частину корпусу, притискаючи їх до стінок [5].
1.3 Очистка води ультрафіолетовим опромінюванням
Після зворотноосиотичного очищення особливо чиста вода
опромінювалась ультрафіолетовим опромінюванням.
Використання ультрафіолету при промисловій водопідготовці -
економічно вигідний, практичний і безпечний для здоров'я людей метод.
Знищуючи патогенні мікроорганізми і бактерії, ультрафіолетова лампа для
очищення води не вносить в оброблюване середовище ніяких домішок.
Принцип дії ультрафіолетового знезараження показано на рисунку 1.3.
Рисунок 1.3 - Принцип дії знезараження ультрафіолетом.
Популярність застосування ультрафіолетових ламп для очищення води
на виробництві пояснюється рядом переваг такої технології:
- при знезараженні зберігається фізико-хімічний склад води;
- після ультрафіолетових промислових фільтрів для води в очищеному
середовищі відсутні вторинні продукти обробки;
- УФ-випромінювання нейтралізує як спороутворюючі, так і
вегетативні бактерії;
- промислові системи водопідготовки ультрафіолетом - універсальне,
ефективне й економічно вигідне рішення;
- швидкістю процесу очищення і відсутністю обмеження верхньої
межі дози опромінення;
- простотою використання, обслуговування та компактністю -
промислові системи очищення води ультрафіолетом і установки
зворотного осмосу легко встановлюються в уже існуючі схеми систем
водоочистки та водопостачання;
- відсутністю необхідності створювати систему безпеки і запасатися
реагентами;
- при установці промислових фільтрів для очищення води
ультрафіолетом на вже побудованих очисних спорудах не потрібно
проводити реконструкцію приміщень або здійснювати масштабні
будівельні роботи.
Бактерицидну дію надають ділянку УФ-частині оптичного спектру в
діапазоні хвиль від 200до 295 нм. Максимум бактерицидної дії доводиться на
260 нм. Такі промені проникають через 25-сантиметровий шар прозорою і
безбарвною води. Знезаражується вода УФ-променями досить швидко. Після
1 - 2 хв опромінення гинуть вегетативні форми патогенних мікроорганізмів.
Після ультрафіолетового випромінювання (УФВ) особливо чиста вода
перевірялася на мікробіологічну чистоту в мікробіологічній лабораторії
2 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИЙНЯТОГО МЕТОДУ ВИРОБНИЦТВА. ХІМІЗМ
ТА ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ І ОБГРУНТУВАННЯ НОРМ
ТЕХНОЛОГІЧНИХ РЕЖИМІВ
2.1 Знезаражування води очищеної методом ультрафіолетової обробки
Ультрафіолетова дезінфекція відбувається за рахунок опромінення
хвороботворних мікроорганізмів, що перебувають у воді, ультрафіолетовим
випромінюванням, у результаті чого вони дезактивуються - "стерилізуються"
і втрачають здатність відтворення. У воді при цьому не утворюються
шкідливі для людини речовини, не погіршується її смак і запах.
Ультрафіолетове випромінювання є компонентом електромагнітного спектру
і розташоване між рентгенівськими променями й видимим світлом. Довжина
хвилі ультрафіолетового випромінювання від 200 до 400 нм.
Під час цього процесу гинуть мікроби і бактерії, що знаходяться у воді.
Під час УФ випромінювання в воду не потрапляють хімікати чи інші
шкідливі сполуки. Також питна вода не змінює своїх природних
властивостей і зберігає всі свої корисні для організму людини якості.
Ультрафіолетові хвилі здатні проникати в центр клітини бактерії. Потім
нуклеїнові кислоти мікроорганізмів поглинають промені і втрачають
здатність до поділу.
1.5.0 2.2 Зберігання води очищеної
Після очищення води міського водопостачання до ступені «вода
очищена», постає важливе питання її зберігання. Фармацевтичне
виробництво потребує значної кількості води очищеної для використання в
різних сферах. Зберігається вода очищена в ємностях-збірниках великого
об’єму. Ємності-збірники як правило встановлені в блоці приміщень
виробництва та зберігання води. Добова потреба води очищеної різних
фармацевтичних підприємств дуже відрізняється, залежно від об’єму
виробництва, виду продукції, номенклатури продукції, технічних
особливостей основного виробничого обладнання, підходів до очищення,
тощо. Як правило відбувається наповнення ємності-збірника водою
очищеною та її забір, при цьому регулюється постійний рівень води в
ємності-збірнику. Зберігання води очищеної є особливою проблемою для
фармацевтичних виробників інфузійних та інших рідких форм лікарських
засобів, тому що є необхідність в великих об’ємах води для ін’єкцій, а
сировиною для її виробництва виступає вода очищена, тому для забезпечення
достатньою кількістю води необхідна високопродуктивна установка
отримання води очищеної та ємність-збірник великого об’єму.
Ємність-збірник для зберігання води очищеної має бути обладнана
циркуляційними насосами, що забезпечують циркуляцію безперервного
турбулентного потоку води очищеної з заданою швидкістю по малому та
великих кільцях. Мале кільце забезпечує постійну циркуляцію води
очищеної в ємності-збірнику, при цьому відбувається забір води з нижньої
частини збірника і зрошування всієї верхньої частини ємності-збірника через
спрейболи. Розбризкування води по всій поверхні ємності-збірника
проводиться, для попередження утворення застійних зон та зміни
середовища в середині ємності на її поверхні.
У системах не повинно бути застійних зон, що можуть стати місцем
концентрації біоплівки. Усі датчики, клапани, потрібно використовувати
лише санітарного типу. Відстань від установки зворотного осмосу до
накопичувальної ємності-збірника, і навіть від розбірних клапанів до
безпосереднього місця споживання води має бути зведено до мінімуму.
Система розподілу мусить бути надійно ізольована від впливу
навколишнього середовища. Необхідне забезпечення можливості
безперервного моніторингу якості води очищеної та періодичного відбору
проб для проведення повного аналізу [1, 2].
Головними умовами належного зберігання води очищеної є:
Застосування необхідних матеріалів поверхонь системи, що
контактують з водою очищеною;
Забезпечення постійного турбулентного потоку води зі швидкістю
1,0-1,5 м/с;
Моніторинг якості води за встановленими показниками,
відповідно до СТ-Н МОЗУ 42-3.7:2013;
Підтримання температури води в системі в межах 25 ±3°С.
2.3 Зберігання води для ін’єкцій. Температурне знезараження
Після отримання води для ін’єкцій на дистиляційній установці, вода
направляється до ємності-збірника для ВДІ. Як правило ємність-збірник
являє собою циліндричну ємність, що має необхідну кількість
комунікаційних відводів. Температури води для ін’єкцій в системі зберігання
та розподілу підтримується в межах 80-95°С. Температурний режим
підтримується за рахунок теплообмінника, що може бути встановлений як на
трубопроводі малого кільця ВДІ так і безпосередньо в ємності-збірнику. Для
забезпечення безпечних умов праці та захисту персоналу від опіків ємність-
збірник має теплоізоляційне покриття, що забезпечує температуру
зовнішньої поверхні нижче 50 °С.
Ємність-збірник для зберігання води для ін’єкцій має бути обладнана
циркуляційними насосами, що забезпечують циркуляцію безперервного
турбулентного потоку води для ін’єкцій з заданою швидкістю по малому та
великих кільцях. Мале кільце забезпечує постійну циркуляцію води для
ін’єкцій в ємності-збірнику, при цьому відбувається забір води з нижньої
частини збірника і зрошування всієї верхньої частини ємності-збірника через
спрейболи. Розбризкування води по всій поверхні ємності-збірника
проводиться, для попередження утворення застійних зон та зміни
середовища в середині ємності на її поверхні, поверхня що не змочується
може стати місцем утворення біоплівки та розвитку мікроорганізмів. Рух
води по трубопроводах має бути турбулентним та постійним, швидкість
потоку має бути в межах 1,5-3,0 м/с в будь-якій точці розподілення.
Головними умовами належного зберігання води для ін’єкцій є:
Застосування необхідних матеріалів поверхонь системи, що
контактують з водою для ін’єкцій;
Забезпечення постійного турбулентного потоку води зі швидкістю
1,5-3,0 м/с;
Моніторинг якості води за встановленими показниками,
відповідно до СТ-Н МОЗУ 42-3.7:2013;
Підтримання температури води в системі в межах 80-95°С.
Підтримання температури води в системі вище 80°С є методом
підтримання мікробіологічної чистоти на необхідному рівні, встановленого
відповідною нормативною документацією [1, 2].
1.1
1.2 2.4 Вимоги до обладнання, що застосовується в системі
2.4.1 Вимоги до ємностей зберігання води для фармацевтичного
призначення
Зберігання води для фармацевтичного призначення має відбуватись в
герметично закритих ємностях циліндричної або еліптичної форми, з
винятково гладкою поверхнею (менше 0,8 мкм), що забезпечують відсутність
застійних зон. Ємність для зберігання має бути оптимально зібрана з таким
розрахунком, щоб забезпечити оборот води по системі рециркуляції від 1 до
5 разів за годину. Обов’язковою умовою при проектуванні ємності для
зберігання води очищеної та води для ін’єкцій є використання повітряного
фільтра з абсолютним розміром пор 0,2 мкм, необхідного для «дихання»
ємності під час наповнення її водою та при заборі води з ємності, а також для
попередження потрапляння часток та мікробіологічного забруднення.
Ємність для зберігання води для фармацевтичного призначення має бути
спроектована з врахуванням можливостей її роботи при повному вакуумі з
верхньою межею тиску 3 атм. При необхідності, має бути можливість
повністю опустошити ємність від води. Для попередження утворення
застійних зон, ємність має бути встановлена вертикально. Для омивання
внутрішніх стінок ємності-збірника має бути передбачене використання
зрошувальних пристосувань (спрейболів), що попереджують можливу
мікробіологічну контамінацію. Для контролю наповнення та спустошування
води з ємності-збірника в конструкції системи, мають бути встановлені
датчики рівня безконтактного типу. [1, 2]
2.4.2 Вимоги до циркуляційних насосів
Відцентрові циркуляційні насоси, що використовуються в системах
рециркуляції води для фармацевтичного призначення, мають бути
санітарного виконання. Вода з насосу повинна повністю зливатись. Для
забезпечення максимального ККД, значного збільшення терміну експлуатації
насосного обладнання, попередження гідравлічних ударів в системі
трубопроводів і підтримання постійного тиску в лінії, необхідною умовою є
використання насосів з частотним управлінням. При виникненні
невідповідностей в роботі насосного обладнання, має бути передбачена
наявність другого резервного насоса «сухого» зберігання.
2.4.3 Вимоги до обладнання для озонування води
Основною вимогою до систем, що використовують озон для
підтримання мікробіологічної чистоти води, є обов’язкове його видалення до
отримання остаточного продукту. Тому необхідним є використання УФ-
установок, котрі переводять залишковий озон в кисень.
2.4.4 Вимоги до ультрафіолетового обладнання
Установки ультрафіолетового випромінювання застосовуються в
системах зберігання та розподілу переважно холодного стану, тобто в
системах води очищеної та системах води для ін’єкцій, холодного зберігання,
при температурі нижче 15 °С. Для підтримання мікробіологічної чистоти
використовуються УФ лампи з довжиною хвилі 254 нм. Зниження загального
органічного вуглецю в воді забезпечується за рахунок використання УФ ламп
з довжиною хвилі 185 нм. Обов’язковою умовою використання
ультрафіолетового обладнання є забезпечення необхідної швидкості води
всередині лінії.
2.4.4 Вимоги до теплообмінників
В системах зберігання та розподілу води очищеної та води для ін’єкцій
в гарячому стані обов’язковою умовою є використання теплообмінників.
Вони мають бути санітарного виконання, забезпечувати захист від
забруднення води очищеної чи води для ін’єкцій від теплоносія. Це
досягається застосуванням трубчатих теплообмінників. Особливу увагу при
використанні даного типу обладнання необхідно приділяти правильному
вибору ущільнюючих з’єднань з врахуванням температурних вимог та
максимально допустимого тиску.
2.4.5 Вимоги до системи трубопроводів
Система розподілення води повинна забезпечувати турбулентний рух
потоку та можливість повного видалення води з трубопроводу. При цьому
жодна частина трубопроводу не повинна знаходитись в горизонтальному
положенні, а точки відбору проб води мають бути обладнані мембранними
вентилями санітарного виконання та спроектовані з урахуванням правила
шестикратного діаметру. Для виключення можливості мікробіологічного
забруднення не допускається використання різьбових з'єднань та шарових
вентилів. В системах розподілу води в гарячому стані повинна бути
передбачена можливість обробки трубопроводів парою, для проведення
санації.
2.4.6 Вимоги до контрольно-вимірювальних пристроїв
Для контролю за роботою систем зберігання та розподілу води для
фармацевтичного призначення повинні бути передбачені прилади для
вимірювання тиску (манометри), потоку (ротаметри, вимірювачі потоку),
температури (термометри), питомої електропровідності (кондуктометри),
загального органічного вуглецю та інших параметрів, безпосередньо
вбудовані в систему трубопроводів.
2.4.8 Вимоги до матеріалів, що використовуються для систем зберігання та
розподілу води фармацевтичного призначення
Основна вимога до матеріалів, що використовуються для зберігання та
розподілу води для фармацевтичного призначення – не змінювати
властивості води, що надходить споживачам в точки відбору. Нині однією з
основних проблем є правильний вибір матеріалів для систем зберігання та
розподілу води. Матеріал конструкцій не повинен знижувати якість води і
відповідати вимогам до умов фармацевтичного виробництва.
До широко використовуваних матеріалів відносяться полімерні
матеріали високої ступені чистоти – поліпропілен, полівінілденфторид, та
інші, найбільш часто використовувані при проектуванні холодних контурів
зберігання та розподілу води очищеної – нержавіюча сталь № 1.4404 ASTM
тип 316 L (марка по ГОСТу – 03Х17Н14М3). Нержавіюча сталь
використовується в більшості випадків для систем зберігання та розподілу
води для ін’єкцій, щоб забезпечити парову стерилізацію трубопроводу і
постійну циркуляцію при температурі понад 80°С. Загальними вимогами до
матеріалів конструкцій є:
Виключно гладка внутрішня поверхня з шороховатістю не більше
0,8 мкм (оптимально 0,4-0,6 мкм);
Використання з'єднань санітарного виконання (три-клемп,
фланець) або використання безшовних орбітальних зварних з'єднань (для
нержавіючої сталі), зварювання в стик (для полімерних матеріалів, подібних
поліпропілену);
Використання матеріалів (обладнання, трубопроводів,
ущільнюючих з'єднань, мембран вентилів), з врахуванням умов експлуатації,
таких як температура, тиск, тощо.
Вибір матеріалів, що використовуються в системах зберігання та
розподілу води для фармацевтичних потреб має бути безпосередньо
пов'язаний з умовами експлуатації та виробничими характеристиками
технологічного процесу. [1, 2]
2.4.9 Вимоги до моніторингу показників якості води очищеної та води
для ін'єкцій
Для того, щоб гарантувати належну якість води, застосовують
валідовані процедури та моніторинг у процесі виробництва питомої
електропровідності та регулярний мікробний контроль,а також з
встановленою періодичністю проводять моніторинг за іншими показниками.
Для води для ін’єкцій при зберіганні та у мережі розподілення мають бути
створені умови, що запобігають росту мікроорганізмів і дозволяють
уникнути будь-якого іншого забруднення.
2.5 Мікробіологічний моніторинг.
Протягом виробництва та подальшого зберігання належним чином
контролюють і відстежують кількість мікроорганізмів. Для простежування
несприятливих тенденцій установлюють підхожу межу, що попереджає, і
підхожу межу, що вимагає вживання заходів. У нормальних умовах
підхожою межею, що вимагає вживання заходів, є вміст 100 КУО/л для води
для ін'єкцій, та 100 КУО/мл, для води очищеної. Визначення проводять
методом мембранної фільтрації, використовуючи фільтр із номінальним
розміром пор не більше 0.45 мкм, густе живильне середовище R2A агар, не
менше 200 мл води для ін’єкцій та інкубацію проводять при температурі від
30 °С до 35 °С протягом не менше 5 діб. При виробництві води для ін’єкцій в
асептичних умовах може виникнути необхідність встановити більш жорсткі
межі, що попереджають.
Склад живильного середовища:
R2A агар
Дріжджовий екстракт 0.5 г
Протеозопептон 0.5 г
Гідролізат казеїну 0.5 г
Глюкоза 0.5 г
Крохмаль 0.5 г
Дикалію гідрофосфат 0.3 г
Магнію сульфат безводний 0.024 г
Натрію піруват 0.3 г
Агар 15.0 г
Вода очищена до 1000 мл
Установлюють рН середовища таким чином, щоб після стерилізації
його значення становило 7.2±0.2. Стерилізують у паровому стерилізаторі при
температурі 121 °С протягом 15 хв.
Ростові властивості густого живильного середовища R2A агар
Приготування тест-штамів. Використовують стандартизовані стабільні
суспензії тест-штамів або готують їх як зазначено в Таблиці 1. Якщо для
одержання посівного матеріалу використано техніку пересівань, то
життєздатні мікроорганізми, використовувані для інокуляції, мають бути
одержані не більше як 5 пасажами вихідного тест-штаму. Вирощують
кожний штам окремо, як зазначено в Таблиці 1.1. Для приготування робочих
суспензій використовують буферний розчин із натрію хлоридом і пептоном
рН 7.0 або фосфатний буферний розчин рН 7.2. Суспензії використовують
протягом 2 год або протягом 24 год при зберіганні при температурі (2-8) °С.
Як альтернативу розведенню свіжої суспензії вегетативних клітин Bacillus
subtilis, готують стабільну суспензію спор, а потім використовують її
підхожий об’єм для інокуляції. Стабільна суспензія спор має зберігатися при
температурі (2-8) °С протягом валідованого періоду часу.
Ростові властивості. Випробовують кожну серію готового середовища
та кожну серію середовища, приготованого із дегідратованого середовища
або із описаних інгредієнтів. Інокулюють чашки із R2A агаром окремо із
невеликою кількістю (не більше 100 КУО) мікроорганізмів. Інкубацію
проводять в умовах, зазначених в таблиці 2.1. Одержана кількість колоній не
має відрізнятися більше ніж у 2 рази від кількості колоній, одержаної для
стандартизованого інокуляту. Для свіжоприготованого інокуляту ріст
мікроорганізмів на випробовуваному середовищі має бути співставним із
ростом мікроорганізмів на попередньо контрольованій і дозволеній до
використання серії середовища.
Таблиця 2.1 – Умови інкубації
Мікроорганізм Приготування тест-штаму Ростові властивості
Pseudomonas aeruginosa
наприклад: соєво-казеїновий агар або R2A агар
АТСС 9027 соєво-казеїновий бульйон ≤ 100 КУО
NCIMB 8626 (30-35) °С (30-35) °С
CIP 82.118 (18-24) год ≤ 3 діб
NBRC 13275
Bacillus subtilis
наприклад: соєво-казеїновий агар або R2A агар
АТСС 6633 соєво-казеїновий бульйон ≤ 100 КУО
NCIMB 8054 (30-35) °С (30-35) °С
CIP 52.62 (18-24) год ≤ 3 діб
NBRC 3134
2.5.1 Загальний органічний вуглець
Речовини, що окиснюються. До 100 мл субстанції додають 10 мл
кислоти сірчаної розведеної Р, доводять до кипіння, додають 0,2 мл 0,02 М
розчину калію перманганату і кип'ятять протягом 5 хвилин, розчин має
залишатися слабко-рожевим. Якщо розчин знебарвився, отже вміст
загального органічного вуглецю перевищує встановлений критерій
прийнятності. Питома електропровідність може вимірюватись в рутинному
або в періодичному режимі. Вимірюють питому електропровідність без
температурної компенсації, одночасно реєструючи температуру.
Вимірювання із температурною компенсацією може проводитися після
відповідної валідації. Субстанція витримує випробування на питому
електропровідність, якщо виміряна питома електропровідність не перевищує
значення, наведене в таблиці 2.2 і таблиці 2.3.
Таблиця 2.2 – Граничні значення електропровідності, для відповідної
температури, для води очищеної
Температура (°С) Питома електропровідність (мкСм·см-1)
0 2,4
10 3,6
20 4,3
25 5,1
30 5,4
40 6,5
50 7,1
60 8,1
70 9,1
75 9,7
80 9,7
90 9,7
100 10,2
Таблиця 3.3 – Граничні значення електропровідності, для відповідної
температури, для води для ін’єкцій
Температура (°С) Питома електропровідність (мкСм·см-1)
1 2
0 0,6
5 0,8
10 0,9
15 1,0
20 1,1
25 1,3
30 1,4
35 1,5
Температура (°С) Питома електропровідність (мкСм·см-1)
40 1,7
45 1,8
50 1,9
55 2,1
60 2,2
65 2,4
70 2,5
75 2,7
80 2,7
85 2,7
90 2,7
95 2,9
100 3,1
2.5.2 Нітрати
Не більше 0,00002 % (0,2 ppm). 5 мл субстанції поміщають у пробірку,
занурену в льодяну баню, додають 0,4 мл розчину 100 г/л калію хлориду,
0,1 мл розчину дифеніламіну і краплями, при перемішуванні, 5 мл кислоти
сірчаної, вільної від азоту. Потім пробірку переносять у водяну баню, нагріту
до температури 50 °С; через 15 хвилин блакитне забарвлення випробовуваного
розчину має бути не інтенсивнішим за забарвлення еталона, приготованого
паралельно з випробовуваним розчином із використанням суміші 4,5 мл води,
вільної від нітратів і 0,5 мл еталонного розчину нітрату (2 ррm NO3). [2]
Виходячи з вимог до водопідготовки фармацевтичного підприємства та
різноманіття способів отримання води очищеної та води для ін'єкцій,
запропоноване застосування наступної схеми виробництва води очищеної та
води для ін’єкцій:
Механічна фільтрація на фільтрі промивного типу
Дозування відновлювача
2.5.3 Фізико-хімічні основи ультрафіолетової обробки
При проведенні ультрафіолетової обробки води одночасно протікають
процеси знезараження води, окислення органічних та неорганічних сполук,
зниження концентрації озону.
Технологія ультрафіолетового знезараження води заснована на
бактерицидній дії УФ випромінювання.
Для знезараження використовується біологічно активна область
спектра УФ випромінювання з довжиною хвилі від 205 до 315 нм
(нанометрів), що називається бактерицидним випромінюванням.
Максимальна ефективність дії на мікроорганізми спостерігається в діапазоні
хвиль 250-270 нм.
Знезаражуюча дію ультрафіолету заснована на незворотних
пошкодженнях ДНК і РНК. Нуклеїнові кислоти (ДНК або РНК) містяться у
всіх клітинах живих організмів і є носіями спадкової інформації. При
розмноженні мікроорганізму відбувається подвоєння молекули нуклеїнової
кислоти. УФ випромінювання на довжині 254 нм ефективно поглинається
нуклеїновими кислотами. В результаті УФ впливу на структуру нуклеїнових
кислот утворюються зшивання , які унеможливлюють подвоєння ДНК/РНК,
таким чином унеможливлюється розмноження мікроорганізмів.
УФ випромінювання негативно впливає і на інші клітинні структури
мікроорганізмів з різним ступенем інтенсивності, проте, основним
універсальним механізмом знезараження є пошкодження нуклеїнових кислот.
Ультрафіолетове випромінювання довжиною 185 нм, використовується
для зменшення вмісту загального органічного вуглецю, розкладає органічні
сполуки. Випромінювання довжиною 185 нм має більшу енергію, ніж
випромінювання довжиною 254 нм, і воно формує з молекул води вільні
радикали гідроксилу (ОН).
Ефект знезараження води залежить від добутку інтенсивності
бактерицидного опромінювання Е на тривалість опромінювання Т, тобто від
кількості витраченої бактерицидної енергії. Це означає, що один і той же
ефект може бути отриманий при малій інтенсивності опромінювання, але
великій тривалості його і, навпаки, при великій інтенсивності опромінювання
і за умови малої тривалості.
При визначенні необхідної кількості бактерицидної енергії необхідно
враховувати її поглинання при проходженні потоку променів через шар води.
Інтенсивність потоку променистої енергії в товщі однорідної речовини (у
мкВт/см2), що поглинається оптично, змінюється згідно із законом Ламберта
– Бугера:
Е = Е0 ∙ехр(− а∙х) , (2.1)
де Е0 - інтенсивність потоку променистої енергії, що поступає на поверхню
речовини, мкВт/см2; а - коефіцієнт поглинання см-1; х - товщина шару
поглинаючої речовини, см.
Коефіцієнт поглинання істотно залежить від складу води і для різних
джерел водопостачання міняється в широких межах. Найбільший вплив на
коефіцієнт поглинання надає кольоровість води, її каламутність і зміст заліза.
Жорсткість, хлориди, сульфати, аміак, нітрити і нітрати в звичайних
концентраціях практично не впливають на поглинання бактерицидної
радіації.
При знезараженні бактерицидними променями неочищених
каламутних, кольорових вод або вод з підвищеним вмістом заліза коефіцієнт
поглинання виявляється настільки великим, що бактерицидний метод стає
економічно недоцільним, а з санітарної точки зору — ненадійним. Тому
застосування бактерицидних променів рекомендується тільки для
знезараження води, що пройшла очищення, або для підземних вод, що не
вимагають очищення, але що потребують знезараження в профілактичних
цілях.
Велика різниця в значеннях коефіцієнта поглинання різних вод указує
на те, що найбільш правильним було б його експериментальне визначення у
кожному конкретному випадку проектування установок для знезараження
води. Якщо така можливість по яких-небудь причинах виключається, можна
скористатися емпіричною формулою, отриманою Ст. Ф. Соколовим:
Ц П 10(С 0,1)
а = Fe , (2.2)
100
де Ц — кольоровість води, град; П — емпірична величина, що
враховує вплив каламутності води, рівна 7 для вод кольоровістю до 20 град і
9 для вод кольоровістю 20 ... 50 град; СFe — концентрація заліза, міліграм/л.
Мікроорганізми, що знаходяться у воді, мають різний ступінь
опірності дії бактерицидних променів і значення коефіцієнта до залежить від
виду бактерій. Коефіцієнт опірності різних видів вегетативних і патогенних
бактерій коли, рівного приблизно 2500, що і приймають при розрахунках
необхідної кількості бактерицидної енергії для знезараження. При цьому
ефект знезараження води, що характеризується відношенням р/ро,
підраховують по відмиранню бактерій коли. Він залежить від кількості
витраченої бактерицидної енергії Е-Т, тобто один і той же ефект може бути
отриманий при малій інтенсивності опромінювання, але великій тривалості
його і, навпаки, при великій інтенсивності опромінювання і малої
тривалості. При визначенні необхідної кількості бактерицидної енергії слід
враховувати її поглинання при проходженні потоку променів через шар
води: для безбарвних, таких, що не вимагають знезалізнення підземних вод,
що отримуються з глибоких горизонтів, — 0,1 см-1; для джерельної,
грунтової, підруслової і інфільтраційної води — 0,15 см-1; для води
поверхневих джерел водопостачання, що пройшла очищення на очисних
спорудах, — 0,2 ... 0,3 см-1..
У останньому випадку значення коефіцієнта, що рекомендується,
поглинання прийнято із запасом, враховуючи можливі випадкові відхилення
показників якості води по каламутності і кольоровості від вимог ГОСТ
2874—82 «Вода питна». В. Ф. Соколов запропонував розрахункову формулу,
яку застосовують при проектуванні установок для знезараження води
бактерицидними променями:
Q a k lg(p/p )
Fp = 0 (2.3)
1563,5 η η
0 п
де Fр — розрахунковий потік бактерицидної енергії, Вт; Q - витрати
знезаражуваної води, м3/год.; а - коефіцієнт поглинання, см-1; k- коефіцієнт
опірності бактерій, що приймається рівним 2500 мк∙Вт∙с/см2; р0 – колі індекс
води до опромінювання; р – колі індекс води після опромінювання, що
приймається згідно ГОСТ 2874—82 .не більше 3; ηо - коефіцієнт
використання бактерицидного потоку, що враховує поглинання променів в
шарі води, приймається рівним 0,9; ηп - коефіцієнт використання
бактерицидного потоку, що враховує поглинання променів відбивачем (у
апаратах з незануреним джерелом) або в кварцових чохлах (у апаратах із
поверхневих джерел водопостачання, що пройшла очищення на очисних
спорудах, — 0,2 ... 0,3 см-1..
У останньому випадку значення коефіцієнта, що рекомендується,
поглинання прийнято із запасом, враховуючи можливі випадкові відхилення
показників якості води по каламутності і кольоровості від вимог ГОСТ
2874—82 «Вода питна». В. Ф. Соколов запропонував розрахункову формулу,
яку застосовують при проектуванні установок для знезараження води
бактерицидними променями:
Q a k lg(p/p )
F = 0
p (2.4)
1563,5 η η
0 п
де Fр — розрахунковий потік бактерицидної енергії, Вт; Q - витрати
знезаражуваної води, м3/год.; а - коефіцієнт поглинання, см-1; k- коефіцієнт
опірності бактерій, що приймається рівним 2500 мк∙Вт∙с/см2; р0 – колі індекс
води до опромінювання; р – колі індекс води після опромінювання, що
приймається згідно ГОСТ 2874—82 .не більше 3; ηо - коефіцієнт
використання бактерицидного потоку, що враховує поглинання променів в
шарі води, приймається рівним 0,9; ηп - коефіцієнт використання
бактерицидного потоку, що враховує поглинання променів відбивачем (у
апаратах з незануреним джерелом) або в кварцових чохлах (у апаратах із
зануреними джерелами). Значення коефіцієнта залежить від типу апарату;
для попередніх розрахунків він може бути прийнятий рівним 0,9.
Необхідну кількість бактерицидних ламп n визначають за формулою n1
= Fр/Fл, де Fл - розрахунковий бактерицидний потік однієї лампи.
Витрата електроенергії, Вт∙год/м3, на знезараження води:
N
S = л , (2.5)
Q
де Nл — споживана потужність лампи, Вт.
Найбільш поширеними джерелами бактерицидного випромінювання є
ртутно-кварцові лампи високого тиску ПРК і аргонортутні лампи низького
тиску РКС-2,5. ртутно-кварцеві лампи високого тиску з температурою
оболонки при горінні лампи до 250... 300 °С є могутніми джерелами
видимого світла і ультрафіолетових променів з максимумом випромінювання
ліній 365,0 ... 3666,3 мкм.
Досвід експлуатації установок для знезараження води бактерицидними
променями показує, що цей метод забезпечує надійну дезинфекцію води.
Експлуатаційні витрати на знезараження води опроміненням не перевищують
експлуатаційних витрат на хлорування, а на водопроводах, що
використовують як джерела водопостачання підземні,, джерельні або
підруслові води, знезараження води опроміненням дешевше в 2—3 рази в
порівнянні із вартістю знезараження води шляхом хлорування.
Витрата електричної енергії на знезараження води із підземних джерел
водопостачання опромінюванням не перевищує 10... 15 Вт∙нод./м3. Витрати
електричної енергії на опромінювання води з відкритих джерел
водопостачання, що пройшов обробку на водоочисних спорудах, складає до
30 Вт∙год./м3.
3 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОДУКЦІЇ, СИРОВИНИ, ДОПОМІЖНИХ
МАТЕРІАЛІВ, ЕНЕРГЕТИЧНИХ НОСІЇВ
В якості сировини для очищеної води використовується вода з
центральної міської мережі водогону .
Характеристика вихідної води згідно ТУ У 25478659.001 – 98 та ГОСТ
2874 – 82 «Вода питьевая» наведена в таблиці 3.1.
Таблиця 3.1 – Характеристика вихідної води
№п/п Показник та розмірність Значення показника
1 2 3
1 Запах при 20 0С 2 бали (H2S)
2 Запах при 60 0С 2 бали (H2S)
3 Присмак при 20 0С 1 бал (Fe)
4 Забарвленість 20 град.
5 Мутність 0,7 мг/дм3
6 Смак 0
7 рН 7,45
8 Окислюваність 4,4
9 Азот аміаку 1,6 мг/дм3
10 Нітріти 0,002 мг/дм3
11 Нітрати 2,25 мг/дм3
12 Жорсткість (заг.) 8,4 мг-екв./дм3
13 Сухий залишок 616 мг/дм3
14 Хлориди 140 мг/дм3
15 Сульфати 70 мг/дм3
16 Залізо 1,97 мг/дм3
17 Мідь менше 0,02 мг/дм3
18 Арсен 0,01 мг/дм3
Кінець таблиці 3.1
1 2 3
19. Фтор 0,01 мг/дм3
20. Алюміній 0,04 мг/дм3
21. Манган 0,15 мг/дм3
22. Лужність 7,0 мг-екв./дм3
23. Магній 38,9 мг/дм3
24. Кальцій 104 мг/дм3
25. Натрій 5 мг/дм3
Таблиця 3.2 - Вимоги до сировини, напівпродуктів та матеріалів
Найменування сировини, Стандарти Показники, Регламентовані
напівпродуктів, або обов'язкові показники
матеріалів та готової технічні до контролю з допустимими
продукції умови відхиленнями
1 2 3 4
Фільтруючі матеріали
Гідро антрацит N ГОСТ 2263- розмір зерен ; Чорно-бурі
79 насипна Гранули
густина ; розмір зерен 0,9 –
пористість 1 мм;
при 20 0С насипна густина
730 кг/м3
пористість при 20
0С 10%
Кварцевий пісок ГОСТ 6981- розмір зерен ; Гранули
75 насипна маса брудно-білого
кольору
розмір зерен 2 –
3мм;
насипна маса
1500-1700 кг/м3
ГОСТ 20301- розмір зерен ; розмір зерен
Бірм 74 насипна маса 0,6-2,36 мм
насипна маса
850 кг/м3
Кінець таблиці 3.2
1 2 3 4
розмір зерен розмір зерен 0,3 –
повна 1,5 мм
обмінна повна обмінна
Lewatit S 1467 Na здатність здатність 1400 –
допустима 1600 г-екв./м3
температура допустима
води температура води
120 – 130 0С
Натрій хлористий ГОСТ 9179- Вміст NaCl Вміст NaCl
79 99,97 % ваг.
Доза Доза опромінення
опромінення 300 мДж/см2
Лампи ультрафіолетові УФ S36PL споживана споживана
потужність потужність 614 Вт
габаритні габаритні розміри
розміри довжина 20 см,
довжина ширина 2,5 см
діаметр висота 3,3 см
корпуса діаметр корпуса
2170 мм
Смола іонообмінна Lewatit S 1467 Na - сильно кислотна
катіонообмінна смола на основі сульфонованого полістиролу.
Використовується як для пом’якшення води (в Na+ формі), так і для
знесолення води (в Н+ формі) в установках паралельно проточною
регенерацією. Її характеристиками є висока фізична, хімічна та термічна
стабільність, добра іонообмінна стабільність, добра іонообмінна кінетика та
висока обмінна ємість.
Лампи ультрафіолетові УФ S36PL спеціально розроблені для
забезпечення очистки води практично від всіх бактерій, вірусів,
мікроорганізмів шляхом опромінення води потужним ультрафіолетовим
випромінюванням. В результаті отримують бактеріологічно безпечну воду
без використання потенційно безпечних бактерій, вірусів та найпростіших
при нормованих витратах води.
Характеристика мембран наведена в таблиці 3.3.
Таблиця 3.3 – Характеристика мембран
Зворотноосмотичні мембрани
Показники
МГА-80 МГА-90 МГА-95 МГА-100
Напівпрозора плівка без сторонніх механічних
Загальний вигляд включень та пухирців повітря, без механічних
пошкоджень, розривів та складок
Відсутність
Дефектність в сруктурі – – поперечний та
дольових полосок
Загальна пористість, % 75±3 75±3 75±3 75±3
Проникність води при
Р = 5 Мпа, л/(м2∙добу), 600 350 250 150
не менше
Вміст солей, % не 80 90 95 97,5
менше
Характеристика очищеної води згідно ТУ У 25478659.001 – 98 та ГОСТ
2874 – 82 «Вода питьевая» наведена в таблиці 3.4.
Таблиця 3.4 – Вода очищена
№ п/п Показник та розмірність Значення показника
1 2 3
1. Запах при 20 0С 0 балів
2. Запах при 60 0С 0 балів
3. Присмак при 20 0С 0 балів
Кінець таблиці таблиці 3.4
1 2 3
4. Забарвленість 0,1 град.
5. Мутність 0,7 мг/дм3
6. Сухий залишок Не більше 500 мг/дм3
7. Жорсткість (заг.) Не більше 0,7 мг-
екв/дм3
3. Лужність Не більше 1,0 мг-
екв/дм3
4. Манган Не більше 0,1 мг/дм3
5. Залізо Не більше 0,1 мг/дм3
6. Сульфати 100-150 мг/дм3
7. Алюміній не більше 0,1 мг/дм3
8. Хлориди 100-150 мг/дм3
9. Нітрати Не більше 10 мг/дм3
10. Кальцій 9 мг/дм3
11. Магній 0,3 мг/дм3
Вода знесолена ( перміат)– демінералізована вода зі значно зниженим
солевмістом на виході з мембранного модуля після очищення води питної
якості на установці зворотного осмосу "ЕКОСОФТ МО-24"
Вода очищена – вода якість якої відповідає вимогам СП-08.03-070 Вода
очищена «in bulk».
З води очищеної на дистиляційній установці FINN-AQUA отримують
воду для ін’єкцій . якість якої відповідає вимогам СП-08.03-069 Вода для
ін’єкцій «in bulk».
Вода для ін’єкцій отримана після дистиляційної установки повинна
мати відповідну питому електропровідність та рН.
Залежність електропровідності від рН наведено в таблиці 3.5
Таблиця 3.5 – Значення електропровідності для певних значень рН, для
води для ін’єкцій
рН Питома електропровідність (мкСм·см-1)
5,0 4,7
5,1 4,1
5,2 3,6
5,3 3,3
5,4 3,0
5,5 2,8
5,6 2,6
5,7 2,5
5,8 2,4
5,9 2,4
6,0 2,4
6,1 2,4
6,2 2,5
6,3 2,4
6,4 2,3
6,5 2,2
6,6 2,1
6,7 2,6
6,8 3,1
6,9 3,8
7,0 4,6
4 ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ВИРОБНИЦТВА
Вода із водозабірної свердловини або мережі водопостачання
глибинним насосом перекачується в апарати технологічної схеми. Першою
стадією очищення води є видалення заліза та фільтрація. Управління
електродвигуном глибинного насосу здійснюється в ручному або
автоматичному режимі за допомогою пристрою, що встановлений на пульті
управління.
Для фільтрації води і видалення із неї заліза та мангану вихідна вода
поступає на три фільтри . У якості фільтруючого завантаження у фільтрах
використано Birm, який служить каталізатором реакції окислення заліза та
мангану розчиненим у воді киснем. Під час фільтрації розчинене у воді залізо
взаємодіє на поверхні бірма з розчиненим киснем. Бірм володіє
каталітичними властивостями та прискорює процеси окислення, що сприяє
випадінню його у вигляді трьохвалентних оксидних з’єднань, які
затримуються в шарі фільтруючого завантаження під дією адгезії.
Грубодисперсні з’єднання , що містяться у воді, утворюють плівку на
поверхні фільтруючого матеріалу до тих пір, поки інтенсивність налипання
не перевищує інтенсивність їх відривання. За умови досягнення
розрахованого часу захисної дії завантаження фільтра, він відключається
автоматично і ставиться на промивку. Промивка проводиться промивною
водою із ємкості шляхом подачі води в фільтри в зворотному напрямку.
Промивочна вода входить в фільтруючий шар та «скаламучує» його. Зважені
та колоїдні часточки відмиваються від фільтруючого матеріалу і виносяться
промивною водою в дренаж. Після промивання та видалення зважених
часток фільтр переключається на режим фільтрації води.
Нерозчинні з’єднання заліза та мангану, які утворюються у воді в
результаті окислення, осаджуються в шарі завантаження та можуть бути
легко відфільтровані. З метою видалення грубодисперсних, зважених та
колоїдних забруднень (пісок, глина, окалина), перед установкою видалення
заліза встановлено автоматичний сітчастий фільтр 100 мкм.
Для пом’якшення частина води (20 м3/годину) далі поступає на
іонообмінну установку в Na – катіонітові фільтри . Три фільтри завантажені
іонообмінною смолою Lewatit S 1467 Na працюють безперервно. Катіоніт
володіє здатністю видаляти із води іони Са2+ і Mg2+ та віддавати уводу
еквіваленту кількість іонів Na+. Пом’якшуючи воду катіоніт поступово
насичується іонами Са2+ і Mg2+ та втрачає здатність до іонного обміну. В
процесі пом’якшення відбувається зниження загальної жорсткості води з 9,7
мг-екв/л до 0,3 мг-екв/л.
Для відновлення обмінної здатності катіоніту один із фільтрів
періодично переключається на регенерацію. Регенерація проводиться
шляхом промивання виснаженого катіоніту насиченим розчином натрію
хлористого. Розчин солі для регенерації подається із бака насосом. Перед
кожною регенерацією катіоніта проводиться зрихлююче промивання з метою
усунення згущення катіоніту та видалення із фільтрів подрібненого катіоніту.
Після регенерації проводиться відмивання водою від продуктів регенерації та
надлишку солі. Вода для промивання подається насосом із ємкості .
Після стадії видалення заліза та фільтрації вода подається на установку
зворотноосмотичну для знесолення. В установці зворотного осмосу
проходить процес мембранного розділення вихідної води на два потоки:
- потік знесоленої води ;
- концентрат .
Знесолення води в установці основане на принципі зворотного осмосу
– відділення знесоленої води від мінералізованої через напівпроникні
мембрани під тиском, який є вищим від осмотичного. Для заданого типу
мембран такий тиск складає 1,3 – 1,5 МПа.
Знесолена вода в установці після проходження мембран попадає всередину
дренажних каналів і далі передається в колектор фільтрату, а концентрат
відводиться із установки та зливається в каналізацію.
Для попередження утворення на поверхні мембран малорозчинних лужних
відкладень в установці передбачено автоматичне дозування інгібітора утворення
осаду, а також періодичне промивання та регенерація мембранних модулів.
Дозування інгібітора у вихідну воду проводять безперервно насосом – дозатором
у всасуючу лінію робочого насосу в кількості 5 мг/л вихідної води.
Для промивання зворотно осмотичної установки передбачено вузол
хімічної регенерації мембранних елементів, який включає:
- бак маточного розчину з електромішалкою та насосом для
перекачування;
- баки циркулюючих розчинів з насосами та фільтрами.
Змішана вода після пом’якшення та знесолення в кількості 21 м3/годину
поступає у вузол ультрафіолетової обробки .
Рисунок 4.1 Вузол ультрафіолетового знезараження
Даний вузол складається із двох паралельно з’єднаних
ультрафіолетових ламп які знаходяться в системі ультрафіолетового
знезараження SUV 200Р. Бактерицидні лампи розташовані на шляху
слідування потоку води. Знезаражуюча дія ультрафіолетового
випромінювання відбувається миттєво.
Після 1 - 2 хв опромінення гинуть вегетативні форми патогенних
мікроорганізмів.
Після ультрафіолетового випромінювання (УФВ) особливо чиста вода
перевірялася на мікробіологічну чистоту в мікробіологічній лабораторії.
Після знезараження на УФВ установці вода поступає на відділення
дистиляції де на установці FINN-AQUA виробництва США отримують воду
для ін’єкцій.
5 МАТЕРІАЛЬНІ І ТЕПЛОВІ РОЗРАХУНКИ
5. 1 Розрахунок матеріального балансу виробництва
В ході очищення вода послідовно проходить стадії очищення від заліза,
фільтрації, пом’якшення, знесолення та знезараження в ультрафіолетовому
випромінюванні, заключна стадія дистиляції.
Розраховуємо кількість води, яку необхідно подати на очищення, щоб
забезпечити продуктивність установки 500 м3/добу .
Крім води, що подається на очищення, вода ще тратиться на
промивання установки знезалізнення, промивання іонообмінних фільтрів та
приготування регенераційного розчину, розпушування іонітів та промивання
звротноосмотичної установки.
Визначаємо витрати натрію хлористого (NaCl) на регенерацію
іонообмінних фільтрів:
Q 0,0367
mNaCl = , (5.1)
100
де Q – масові витрати води, кг/годину
0,0367 – масова частка 100 % NaCl.
1,03 – густина води, т/м3.
20833,33 0,0367
mNaOH = = 76,46 кг/годину.
100
Тоді розчину натрію хлористого з масовою часткою 24 % необхідно на
регенерацію:
76,46
mNaCl(24%) = ·100 = 318,58 кг/годину.
24
Тобто води на приготування регенераційного розчину необхідно:
318,58 – 76,46 = 242,12 кг/годину.
Визначаємо кількість води, що тратиться на розпушування іонітів:
Q 8,91
mH2O = , (5.2)
100
де 8,91 – відносна кількість води, що йде на розпушування, % [ 8 ].
20833,338,91
mH2O = = 1856,25 г/годину.
100
Визначаємо кількість води на відмивання :
Q 22,26
mвідм.вод = , (5.3)
100
де 22,26 – відносна кількість води на відмивання, % [ 8 ].
20833,33 22,26
mвідм.вод = = 4637,5 кг/годину.
100
Знаходимо кількість води, яку необхідно подати на очищення:
m.води = mзаг. + mH2O + mреген.р-ну + mвідм.вод. (5.4)
m.води = (20833,33 + 242,12 + 1856,25 + 4637,5) / 500= 55,14 м3/годину.
5.1.1 Матеріальний баланс стадії видалення заліза
На знезалізнення поступає 55,14 м3/годину вихідної води, що містить
заліза 1,97 г/м3, та мангану 0,15 г/м3. Тоді на фільтри поступить заліза і
мангану:
mFe = 0,00197∙55,14 = 0,11 кг/годину;
MMn = 0,00015∙55,14 = 0,008 кг/годину.
В очищеній воді повинно міститися 0,1 г/м3 заліза і 0,1 г/м3 мангану.
Тоді зі стадії знезалізнення з очищеною водою виведеться заліза і мангану:
mFe = 0,0001∙55,14 = 0,0055 кг/годину;
mMn = 0,0001∙55,14 = 0,0055 кг/годину.
З відмивними водами буде виведено заліза та мангану:
mFe = 0,11 – 0,0055 = 0,105 кг/годину;
mMn = 0,008 – 0,0055 = 0,0025 кг/годину.
5.1.2 Матеріальний баланс стадії пом’якшення води
Згідно з технологічним режимом на пом’якшення із загального потоку
поступає 20,64 м3/годину вихідної води, що містить кальцію 104 г/м3, та
магнію 38,4 г/м3, солей 616г/м3. Тоді на іонообмінні фільтри поступить
кальцію і магнію:
mСа = 0,104∙20,64 = 2,15 кг/годину;
mMg = 0,0384∙20,64 = 0,79 кг/годину;
mсолей = 0,616∙20,64 = 12,71 кг/годину.
В очищеній воді повинно міститися 9 г/м3 кальцію і 0,3 г/м3 магнію.
Тоді зі стадії пом’якшення з очищеною водою виведеться кальцію і магнію:
mСа = 0,009∙20,64 = 0,18 кг/годину;
mMg = 0,0003∙20,64 = 0,006 кг/годину;
mсолей = 12,71 кг/годину.
На стадії пом’якшення буде виведено із води кальцію та магнію:
mСа = 2,15 – 0,18 = 1,97 кг/годину;
mMg = 0,79 – 0,006 = 0,784 кг/годину.
5.1.3 Матеріальний баланс стадії знесолення води
Згідно з технологічним режимом на знесолення із загального потоку
поступає 45 м3/годину вихідної води, що містить кальцію 104 г/м3, магнію
38,4 г/м3 та інших видів солей 616 г/м3. Тоді на зворотноосмотичну установку
поступить кальцію, магнію і інших видів солей:
mСа = 0,104∙45 = 4,68 кг/годину;
mMg = 0,0384∙45 = 1,73 кг/годину;
mсолей = 0,616∙45 = 27,72 кг/годину.
В зворотноосмотичній установці за заданою селективністю мембран
94% буде виведено із води з концентратом (10 м3/годину) кальцію, магнію та
інших видів солей :
mСа = 0,104∙0,94∙45 = 4,4 кг/годину;
mMg = 0,0384∙0,94∙45 = 1,62 кг/годину;
mсолей = 0,616∙0,94∙45 = 26,06 кг/годину.
З пермеатом із зворотноосмотичної установки буде виведено солей :
mСа = 4,68 – 4,4 = 0,28 кг/годину;
mMg = 1,73 – 1,62 = 0,11 кг/годину;
mсолей = 27,72 – 26,06 = 1,66 кг/годину.
Після зворотно осмотичної установки очищена вода (15 м3/годину)
з’єднується з потоком очищеної води після іонообмінної установки (35
м3/годину) та подається на знезараження в апарат з бактерицидним
випромінюванням.
Матеріальний баланс очищення води зведено в таблицю 5.1.
Таблиця 5.1 – Матеріальний баланс підготовки води
Статті кг/год. % Статті витрат кг/год. %
надходження
Вихідна вода 1.Вода очищена
Fe 0,11 0,22 в тому числі:
Mn 0,008 0,02 Fe 0,0055 0,01
Ca 6,83 13,69 Mn 0,46 0,92
Mg 2,52 5,05 Ca 0,116 0,23
Вміст солей 40,43 81,04 Mg 14,37 28,79
Вміст солей
2.Промивні води
в тому числі:
Fe 0,105 0,21
Mn 0,0025 0,005
Ca 1,97 3,95
Mg 0,784 1,57
3. Концентрат
в тому числі
Ca 4,4 8,81
Mg 1,62 6,51
Вміст солей 26,06 52,24
Всього 49,89 100 Всього 49,89 100
5.2 Витратні коефіцієнти із сировини, допоміжних матеріалів та
енергетичних носіїв
Витратні коефіцієнти із сировини, допоміжних матеріалів та
енергетичних носіїв представлено в таблиці 5.2.
Таблиця 5.2 – Витратні коефіцієнти
Од. Витрати на добову Витрати на
Статті витрат вимі- продуктивність, т одиницю (1 м3), т
ру Кількість Кількість
1.Сировина :
Вода артезіанська т. 67,5 1,35
Сіль поварена т. 0,25 0,0005
Вода для
промивання т. 230 4,6
2. Матеріали:
Катіоніт Lewatit S т. 0,5 0,01
1467 Na т.
3. Бірм т. 1,5 0,03
4. Кварцовий пісок т. 3 0,06
3. Енергозатрати
кВт 3,1 0,062
електроенергія
4. Теплова енергія Гкал 16,5 0,33
6 РОЗРАХУНОК ОСНОВНОГО АПАРАТУ
6.1 Розрахунок та вибір основного технологічного обладнання
6.1.1 Розрахунок установки для видалення заліза
Схема установки включає в себе вентилятор, градирню, контактний
резервуар, насос і напірний фільтр.
Дані для розрахунку:
- продуктивність по очищуваній воді – 65,64 м3/годину;
- вміст у воді заліза складає 1,97 ≈ 2 мг/дм3.
Для видалення вільної вуглекислоти із води використовують аерацію
на вентиляційній градирні:
Необхідна площа вентиляційної градирні визначається за формулою:
Q
F год
гр. = , (6.1)
Ф
де Qгод – втирати води, що поступає на очищення, м3/год.;
Ф – питомі витрати води на 1 м3 площі вентиляційної градирні (для
насадки із кілець Рашига 60 м3/год.) [ 8 ].
65,64
Fгр. = = 1,09 ≈ 1,1 м2.
60
Висота шару насадки із кілець Рашига за умови лужності води 7 мг-
екв/дм3 приймається hкр = 4 м [ 8 ].
Продуктивність вентилятора градирні визначається за формулою:
Qвент = Qгод∙Q0 , (6.2)
де Q0 – необхідна продуктивність вентилятора на 1 м3 очищаємої води.
Як правило приймається 10 м3 [ 8 ].
Qвент = 65,64∙10 = 656,4 м3/годину.
Напір, що розвивається вентилятором визначається за формулою:
hвент. = hкр∙30 = 4∙30 = 120 мм вод. ст. (6.3)
Ємкість для контактного резервуару визначається за формулою:
Q t
W = год. , (6.4)
60
де t – час перебування води в контактному резервуарі (30 – 40 хв.) [ 8 ].
65,64 30
W = = 32,82 ≈ 33 м3.
60
Розмір контактного резервуару об’ємом 33 м3 за умови глибини води в
ньому 2м 4,06х4,06 м.
Для завантаження напірних фільтрів використано бірм та кварцовий
пісок гранулометричним складом 0,6 – 2,26 мм та 2 – 3 мм відповідно за
умови висоти фільтруючого шару відповідно 1000 мм.
За умови швидкості фільтрування 10 м/год. необхідна площа фільтрації
складе:
65,64
Fфіл. = = 6,56 ≈ 7 м2.
10
Приймаємо два робочих фільтра (один резервний) серійного
виробництва діаметром 3,4 м та площею кожний 9,07 м2.
Тривалість циклу фільтрування повинна бути не менше ніж 12 годин.
6.1.2 Розрахунок установки для пом’якшення води
Дані для розрахунку:
- продуктивність по воді – 20,64 м3/годину;
- загальна жорсткість вихідної води – 8,4 мг-екв./дм3;
- допустима жорсткість пом’якшеної води не більше 0,7 мг-екв./дм3;
- повна обмінна здатність катіоніту 1500 – 1800 г-екв./м3.
Розрахунок ведемо для одноступінчастої Na – катіонітової установки.
Добове число циклів фільтрування визначається за формулою-:
T
n = , (6.5)
t t
1
де Т – тривалість роботи катіонітової установки на протязі доби, годин;
t – корисна тривалість одного циклу фільтрування, годин
(приймається від 10 до 22 годин) [ 8 ];
t1 – тривалість операцій, що супроводжують регенерацію
катіонітового фільтру, годин (приймається 1,5 години) [ 8 ].
24
n = = 1,7 = 2.
12 1,5
Основною характеристикою іонообмінних матеріалів є повна обмінна
здатність. Для Lewatit S 1467 Na Е = 1600 – 1800 г-екв/м3
повн .
Робоча обмінна здатність Na – катіоніту розраховується за формулою:
Е Na
роб. = αе∙βNa∙Еповн. – 0,5∙qпит.∙Ж0 (6.6)
де αе – коефіцієнт ефективності регенерації катіоніту (при Дс = 300 αе =
0,9) [ 8 ];
βNa – коефіцієнт, що враховує зниження обмінної ємкості катіоніту
по Са2+ і Mg2+ за рахунок часткового затримання іонів Na+ [ 8 ];
qпит – питомі витрати води на відмивання катіоніту в м3 на 1 м3
катіоніту (приймається 4 – 5 м3);
Ж0 – загальна жорсткість вихідної води, г-екв/м3.
Так як у вихідній воді міститься 5 мг/дм3 іонів натрію, то при
перерахунку в мг-екв/дм3 величина концентрації Na+ буде:
Na 5
СNa = = = 0,22 мг-екв/дм3.
M 23
Na
Відношення С2
Na/Ж0 = 0,222/8,4 ≈ 0,03, відповідно βNa = 0,9 [ 8 ].
Таким чином:
Е Na
роб. = 0,9∙0,9∙1700 – 0,5∙5∙8,4 = 1377 г-екв/м3.
Необхідний об’єм катіоніту розраховуємо за формулою:
Q Ж
lддо 0 65,64 8,4
W 3
кат = = = 0,2 м . (6.7)
Na
n E 2 1377
роб
Висоту катіонітового завантаження приймаємо hК = 0,8 м.
Допустима швидкість фільтрування через фільтр при 5 мг-екв/дм3 < Ж0
< 10мг-екв/дм3 є рівною 25м/годину [ 8 ].
Швидкість фільтрування визначається за формулою:
Na
υ Na E роб h
розр = K , (6.8)
T Ж 0,02 ЕNa 2
роб d 80 (lnЖ lnЖ )
M 0 0 доп
де d80 – 80% калібр катіонітового завантаження, мм;
Ждоп – допустима жорсткість пом’якшеної води, мг-екв/дм3;
ТМ – тривалість міжрегенераційного циклу, годин;
24
ТМ = − (tзр + tрег + tвідм) (6.9)
2
де tзр – тривалість часу зрихлення катіоніту (0,25 год. = 15 хв.) ;
tрег – тривалість регенерації катіоніту (0,42 год. = 25 хв.);
tвідм – тривалість відмивання катіоніту (0,83 год. = 50 хв.) .
Відповідно:
24
ТМ = − (0,25 + 0,42 + 0,83) = 10,5 годин.
2
υ Na 1377 0,8
розр = = 7,7 м/год. < 25 м/год.
10,5 8,4 0,02 1377 0,8 (ln 8,4 ln 0,7)
Необхідна сумарна робоча площа Na – катіонітових фільтрів:
Q
F = доб
Na (6.10)
Na
υ (T n(t t t ))
розр зр рег выдм
65,64
FNa = = 0,5 м3.
7,7(24 2(0,25 0,42 0,83))
Приймаємо два робочих фільтри діаметром 0,8 м та площею f = 0,5 м2 і
один резервний тих же розмірів. Розміри фільтрів: діаметр 0,8 м; висота
1800м.
Витрати повареної солі Gс на одну регенерацію кожного фільтру:
E Na
роб h Д f
Gс = K с , (6.11)
1000
1377 0,8 300 0,5
Gс = = 165 кг.
1000
Розрахуємо розміри розчинника солі. Корисна ємкість по солі серійно
виготовляємого розчинника солі 240 кг [ 8 ].
Відповідно вистачить одного робочого розчинника та одного
резервного.
Об’єм розчину солі, що пропускається через шар гравію для очищення
від забруднень:
G q
c pc
Wpc = , (6.12)
n 1211
де qрс – кількість води для розчинення 1 кг солі (10 дм3) [ 8 ];
1211 – об’ємна вага 24%-го розчину солі, кг/м3.
165 10
W 3
pc = = 0,68 м .
2 1211
Швидкість фільтрації розчину солі через гравійні шари за умови площі
розчинника солі fс = 0,4 м2 складе:
υс = Wpc∙fс = 0,68:0,4 = 1,7 м/годину < 6м/годину, тобто менше гранично
допустимої.
Корисний об’єм кожного розчинника солі приймається на 35 – 40%
більше розрахованої кількості солі, т.б.
165
Wc = = 0,068 м3.
2 1211
Звідси висота корисного об’єму кожного розчинника солі hс = 0,068:0,4
= 0,17 м за умови повної висоти корпусу 1 м.
6.1.3 Розрахунок установки знесолення води
Дані для розрахунку :
кількість очищаємої води 45 м3/добу;
початкова концентрація солей, моль/л. 0,4;
кінцева концентрація солей, моль/л. 0,01;
густина очищаємої води 998,2 кг/м3;
динамічна в’язкість очищаємої води 0,914∙10-6 м2/с;
тип мембран МГА 90;
6.1.3.1 Вибір робочої температури , типу мембрани та перепаду тиску
через мембран
З підвищенням температури розділяє мого розчину селективність
мембран змінюється мало, а питома продуктивність збільшується в першому
наближенні обернено пропорційно до в’язкості пермеату. Але з підвищенням
температури зростає швидкість гідролізу полімерних мембран та
скорочується строк їх служби. Враховуючи це, а також те, що використання
теплообмінників ускладнює робить більш дорогим процес, процес очистки
води будемо проводити за звичайних умов оточуючого середовища – т.б.
температурі 20 0С.
Із збільшенням перепаду тиску через мембрану зростає рушійна сила
зворотного осмосу та збільшується питома продуктивність мембран. Але при
високому тиску полімерні мембрани піддаються ущільненню, яке за певного
тиску може нейтралізувати ефект пов'язаний з підвищенням продуктивності
мембран (залежить від структури мембран). Крім того за високого тиску
мембрани швидше забруднюються зваженими часточкам, присутніми в
розчині. Практика показує, що в умовах довготривалого використання
полімерних плоских мембран оптимальний перепад тиску складає 5 – 6 МПа.
При виборі мембрани керуємося тим, що вона повинна володіти
максимальною питомою продуктивністю при селективності, що забезпечує
виконання вимог до якості пермеату. Крім того, мембрана повинна володіти
високою хімічною стійкістю по відношенню до розділяємого розчину.
При роботі на нейтральних розчинах найбільше розповсюдження
отримали ацетат целюлозні мембрани, які характеризуються гарними розділяючи
ми властивостями. Оскільки розділяємий розчин має рН = 7, то вибираємо
ацетатцелюозну мембрану МГА – 90. Мембрана має селективність 99,1% по
іонам Са2+та 99,9% по іонам Mg2+ при рН розчину 6 та тиску 4,12 МПа [ 8 ].
6.1.3.2 Розрахунок робочої поверхні мембран
Питома продуктивність мембран по воді при розділенні зворотним
осмосом з урахуванням того, що концентрація солей у очищає мій воді не
перевищує 0,4 моль/л та в першому наближенні можна знехтувати впливом
концентраційної поляризації, а також прийнявши те , що осмотичний тиск
пермеату дуже малий (α2 = 0), можна розрахувати за формулою:
G = G0(1 – α1/Δp) , (6.13)
де G0 – продуктивність мембрани по воді, кг/(м2∙с).
Згідно графіка на рисунку 11.2 [ 8 ] знаходимо, що α1 = 0,0058 МПа;
α2 = 0,023 МПа.
Питома продуктивність на вході розділяємого розчину в апараті
зворотного осмосу та на виході є рівною:
Gп = 3,0∙10-3(1 – 0,023/5) = 2,98∙10-3 кг/(м2∙с),
Gк = 3,0∙10-3(1 – 0,0058/5) = 2,99∙10-3 кг/(м2∙с).
В першому наближенні приймаємо, що середня питома продуктивність
мембран може бути виражена як середня арифметична величина.
G -3 2
сер = (2,89 + 2,99)/2 = 2,985∙10 кг/(м ∙с).
Тоді робоча поверхня мембран складе:
F = Lр / G
-3 2
сер = 0,35 / 2,985∙10 = 117 м , (6.14)
де Lр = 0,46(1 – 4-1/0,991) = 0,35 кг/с – питома продуктивність очищаємої
води через мембрану МГА – 90, кг/с.
6.1.3.3 Вибір апарату та визначення його основних характеристик
Серед мембранних апаратів найбільше розповсюдження отримали апарати з
фільтруючими рулонними елементами. Серед них найбільш перспективними є
апарати, кожний модуль яких складається з декількох сумісно навитих рулонних
фільтруючих елементів (РФЕ). Така конструкція дозволяє зменшити гідравлічний
опір дренажу потоку пермеату завдяки тому, що шлях, який проходить пермеат в
дренажі є обернено пропорційною до сумісно навитих РФЕ. Виберемо апарат з РФЕ
типу ЭРО – Э – 6,5/900.
Основні характеристики апарату:
довжина рулонного модуля lм, м 0,9;
довжина пакету lп, м 0,95;
ширина пакету bп, м 0,83;
висота напірного каналу, що дорівнює товщині
сітки сепаратора с, м 5∙10-4;
товщина дренажної сітки д, м 3∙10-4;
товщина підложки 1, м 1∙10-4;
товщина мембрани 2, м 1∙10-4;
число елементів в модулі n 5.
Визначимо параметри апарату, що необхідні для розрахунку.
Поверхня мембран в одному елементі визначається формулою 2∙lп∙bп.
враховуючи, що частина поверхні використовується для склеювання пакетів
(приблизно 0,05 м) і не приймає участі в процесі фільтрації, робочу поверхню
мембран в одному елементі Fе визначимо із співвідношення:
Fе = 2(lп – 0,05)∙(bп - 2∙0,05) = 2(0,95 – 0,05)∙(0,83 – 0,1) = 1,315 м2 . (6.15)
Робоча поверхня мембран в одному модулі Fм рівна :
Fм = Fe∙ne = 1,315∙5 = 6,57 м2 . (6.16)
Приймаємо, що апарат складається з чотирьох модулів. Тоді робоча
поверхня мембран в апараті:
F 2
а = Fм∙4 = 26,71∙≈ 27 м . (6.17)
Переріз апарату, по якому проходить розділяємий розчин :
Sпер = ne∙c(ln -= 0,05) = 5∙5∙10-4∙0,9 = 2,25∙10-3 м2. (6.18)
Загальне число апаратів в мембранній установці:
n = F / Fa = 60 / 27 = 2. (6.19)
6.1.3.4 Розрахунок селективності мембран
Селективність мембран розраховуємо за формулою:
lg ((1 - ) / ) = U / 2,3∙ + lg ((1 - ) / I) , (6.20)
де U – швидкість руху розчину у напрямку до мембрани, що викликана
відведенням пермеату;
- коефіцієнт масовіддачі розчиненої речовини від поверхні
мембрани до ядра потоку розділяємого розчину.
Коефіцієнт масовіддачі визначимо із дифузійного критерію
Нуссельта. Під час розрахунку будемо вважати канал, по якому рухається
розділяємий розчин пустотілим, т.б. не будемо брати до уваги вплив на
масообмін сепаруючої сітки.
Проведемо розрахунки при середніх значеннях робочих параметрів
установки.
Середня питома продуктивність 2,985∙10-3 кг/(м2∙с), середня
концентрація:
(0,04 + 0,0001)/2 = 0,02 % (мас.).
Середня лінійна швидкість руху розділяємого розчину в каналах
мембранних паратів:
= (п + к) / 2 = ((Lп / (ρп∙Sc∙n) + Lк / (ρк∙Sc n)) / 2 . (6.21)
= ((0,46 / (0,9167∙2,25∙10-3∙5) + 0,11 / (0,9124∙2,25∙10-3∙5)) / 2 = 0,114 м/с.
Значення густини та необхідні для послідуючих розрахунків значення
коефіцієнтів кінематичної в’язкості та дифузії знаходимо, користуючись
даними [ 8 , стор. 346].
Визначимо режим руху розчину. Еквівалентний діаметр кільцевого
каналу:
Dе = 2∙с = 2∙5∙10-4 = 1∙10-3 м. (6.22)
Критерій Рейнольдса:
Re = 0,114∙1∙10-3 / (0,934∙10-6) = 122.
Таким чином в апаратах ламінарний режим протікання розділяємого
розчину. Для знаходження середнього за довжиною каналу значення
критерію Нуссельта у випадку ламінарного потоку в щілинах та кільцевих
каналах можна знайти за критеріальним рівнянням:
Nu = 1,67∙Re0,34∙(Pr)0,33∙(de / l) , (6.23)
де Pr = / D – дифузійний критерій Прандтля;
l,67 – довжина каналу, що дорівнює ширині пакету.
Підставивши значення знайдемо:
Pr = 0,934∙10-6 / 1,281∙10-9) = 729.
Nu = 1,67∙1220,34∙7290,33(1∙10-3 / 0,83) = 10,25.
Коефіцієнт масовіддачі:
= Nu∙D / d = 10,25∙1,281∙10-3
e (1∙10-3 / 0,83) = 1,31∙10-5 м/с. (6.24)
Поперечний потік:
U = G / ρ = 2,25∙10-3 / 998,2 = 2,254∙10-6 м/с. (6.25)
Розрахуємо спостерігаєму селективність за формулою (6.20).
lg ((1 - ) / ) = 2,254∙10-6 / 2,3∙1,31∙10-5 + lg((1 – 0,91) / 0,91),
Звідки = 0,946. Спостерігаєма селективність мембрани більша ніж
задана за характеристикою. Тому тип апарату та мембрани МГА – 90 обрано
правильно.
6.1.3.5 Розрахунок гідравлічного опору апарату
Тиск стоврюємий насосом Δрн витрачається на створення перепаду
робочого тиску через мембрану Δр, подолання гідравлічного опору потоку
розділяємого розчину в апараті Δра і потоку пермеату в дренажах Δрд, а
також на компенсацію втрат тиску на тертя та місцеві опори в трубопроводах
та апаратурі Δрв і підйом розчину на певну геометричну висоту Δрг:
Δрн = Δр + Δра + Δрд + Δрв + Δрг. (6.26)
Останньою складаючою в установках зворотного осмосу можна
знехтувати із-за її малого значення у порівнянні з іншими. Втрати на тертя та
місцеві опори в трубопроводах та арматурі залежить від компоновки апаратів
та використаної арматури. Для практичних розрахунків можна вважати, що
Δрв складає 10% від Δра. Таким чином, вираз (6.26) буде мати вигляд:
Δрн = Δр + Δра + Δрд + 0,1Δрв. (6.27)
Гідравлічний опір при протіканні рідини в каналах, утворених сітками
– сепараторами та дренажним шаром, можна визначити за формулами:
Δра = Δрпк∙1 . (6.28)
Δрд = Δрпк∙2 , (6.29)
де Δрпк – гідравлічний опір пустотілих каналів;
1 і 2 – коефіцієнти, що залежать від виду се паруючої сітки та
дренажного м матеріалу (1 = 5 – 10, 2 = 100 – 200). Для рулонних модулів за
експериментальними даними 1 = 5,6.
Значення Δрпк визначають на основі загального виразу:
l ρ ω2
Δрпк = . (6.30)
d 2
e
За умови ламінарного режиму протікання в рідини в щілинних каналах
= 96 / Re. Тоді :
Δрпк = 48ρl / d 2
e . (6.31)
Розрахуємо Δра. Розчин протікає від першої до останньої секції в
каналах кільцевого перерізу вздовж осі апаратів. Загальна довжина каналів
дорівнює добутку числа секцій, числа модулів в апараті та довжини шляху в
модулі, що дорівнює ширині мембранного пакету: l = 5∙2∙0,83 = 8,3 м.
Оскільки швидкість, густина та в’язкість розділяємого розчину мало
змінюється від першої до останньої секції, підставимо в формулу (6.30)
середньоарифметичні значення цих параметрів на вході в першу чергу
секцію і на виході із останньої:
Δрпк = 48∙0,934∙10-6∙938,2∙8,3∙0,114 / (1∙10-6) = 39799 Па
Δра = 39799∙5,6 = 222874 Па.
Розрахуємо Δрд. Пермеат проходить по каналах, що утворені
дренажним шаром, причому його швидкість змінюється від нуля на
зовнішній поверхні елементу (спіралі) до максимального значення при вході
в пермеатовідвідну трубку. Загальна довжина каналу є рівною довжині
пакету, а ширина – пакету за винятком частин, які використані для
склеювання.
Оскільки дренажний матеріал характеризується значно більш крупним
порами, чим матеріал підложки, його опір в багато разів менше, і можна
вважати, що пермеат протікає тільки по каналу, утвореному дренажною
сіткою (д =3∙10-4 м).
Еквівалентний діаметр (в перерахунку на пустотілий канал) є рівним :
de = 2д = 6∙10-4 м.
Перепад тиску в довільному перерізі на участку нескінченно малої
довжини для пустотілого каналу складе:
dp = 48∙∙∙d∙l / d 2
e . (6.32)
Швидкість у довільному перерізі пов’язана з довжиною каналу
наступним чином:
G 2(b 2 0,05) l 2 G l
= п = , (6.33)
ρ(b 2 0,05) δ ρ δ
п д д
де bп - 2∙0,05 – ширина каналу, що являє собою ширину мембранного
пакету за винятком частини, яка використовується для склеювання пакетів:
2(bп - 2∙0,05)∙l – робоча поверхня мембрани від зовнішньої поверхні спіралі
до довільного перерізу на відстані l; вираз (bп - 2∙0,05)∙д – площа
поперечного перерізу каналу.
Підставивши вираз (6.32) у співвідношення (6.33):
νρ2Gl νGl
dp = 48 dl = 96 .
2 2
d ρδ d δ
e д e д
Враховуючи, що д = de / 2, отримаємо:
dp = 192∙∙G∙l∙dl / d 3
e .
Проінтегруємо ліву частину від 0 до Δрпк, а праву – від 0 до (lп – 0,05):
2
νG (l 0,05) νG(l 0,05) 2
Δрпк = 192 п = 96 п (6.34)
3 3
d 2 d
e e
Проведемо розрахунок за формулою (6.34), використовуючи
середньоарифметичне значення питомої продуктивності мембран:
Gсер = (Gп + Gк) / 2 = (2,98∙10-3 + 2,99∙10-3) / 2 = 2,985∙10-3 кг/(м2∙с);
Δр = 96∙0,9∙10-6
пк ∙2,285∙10-3(0,95 – 0,05)2 / (6∙10-4)3 = 740 Па.
Приймаємо 2 = 150. Тоді Δрд = 740∙150 = 111000 Па.
Визначимо тиск, який повинен розвивати насос за формулою (2.57):
Δрн = 5∙106 + 0,223∙106 + 0,111∙106 + 0,1∙0,223∙106 = 5,36∙106 Па.
Напір насоса (при густині вихідного розчину ρп):
Н = Δрн / (ρп∙g) = 5,36∙106 / (998,2∙9,81) = 547 м.
Згідно розрахунку вибираємо центробіжний живильний
багатоступінчасий насос марки ПЭ 150-53 з наступними основними
характеристиками: Q = 0,49 м3/с; Н = 580 м; n = 50 с-1; н = 0,7; Nн = 305
кВт.
6.1.4 Розрахунок установки знезараження води бактерицидним
випромінюванням
Основними факторами, що впливають на процес знезараження води
бактерицидним випромінюванням, є :
- бактерицидний потік від джерел випромінювання;
- поглинання випромінювання водою;
- опір бактерій дії бактерицидного випромінювання.
В залежності від способу розміщення джерел установки для
знезараження води випромінюванням ділять на два основних типи : із не
зануреними та із зануреними джерелами бактерицидного випромінювання.
Для водопровідних джерел середньої продуктивності з подачею води
30 – 150 м3/годину рекомендована установка ОВ – АКХ – 1 із зануреними
джерелами випромінювання [ 8 ].
Розраховуємо бактерицидний потік джерел випромінювання за
формулою:
P
Q α k lg
год
P
F 0
б = − , (6.35)
1563,4 η η
p 0
де Q 3
год – витрати води на знезараження, м /годину;
α – коефіцієнт поглинання випромінювання водою (для підземних
вод 0,1 см-1) [ 8 ];
k – коефіцієнт опору бактерій, що піддаються випромінюванню
(2500 мквт∙с/см2;
Р0 – кількість бактерій в 1 л води, або колі – індекс води до
опромінення (Р0 = 1000);
Р – кількість бактерій в 1 л води , або колі – індекс води після
опромінення (Р ≤ 3);
ηр – коефіцієнт використання бактерицидного потоку (для занурених
джерел 0,9) [ 8 ];
η0 - коефіцієнт використання бактерицидного випромінювання, що
залежить від товщини шару води, фізико – хімічних показників та
конструктивного типу установки ( приймається рівним 0,9).
50 0,1 2500 (3)
Fб = − = 29,62 Вт.
1563,4 0,9 0,9
Необхідна кількість ламп складе:
n = Fб : Fл , (6.36)
де Fл – розрахований бактерицидний потік лампи після 4500 – 5000
годин горіння, Вт.
Величина Fл приймається у відповідності до характеристики ламп. Для
ламп типу ПРК – 7 Fл = 35 Вт. Відповідно n = 29,62 : 35 = 0,84 ≈ 1шт.
Таким чином може бути прийнято дві установки (одна запасна) типу
ОВ - 1П – РКС, які обладнані однією ртутно – кварцовою лампою ПРК - 7
кожна.
Витрати електроенергії для знезараження води розраховуємо за формулою:
N n
S = , (6.37)
Q
год
де Nn – потужність, що споживається однією лампою (Nn = 1000), Вт [ 8
].
1000 2
S = = 40 Вт.
50
Втрати напору в установці розраховуються за формулою:
h = 0,000022∙m∙Q 2
1 (6.38)
де m – кількість камер в одній секції установки;
Q1 – розрахована кількість води через одну установку, м3/годину.
h = 0,000022∙1∙252 = 0,014 м.
6.1.4 Розрахунок установки знезараження води бактерицидним
випромінюванням
Основними факторами, що впливають на процес знезараження води
бактерицидним випромінюванням, є :
- бактерицидний потік від джерел випромінювання;
- поглинання випромінювання водою;
- опір бактерій дії бактерицидного випромінювання.
В залежності від способу розміщення джерел установки для
знезараження води випромінюванням ділять на два основних типи : із не
зануреними та із зануреними джерелами бактерицидного випромінювання.
Для водопровідних джерел середньої продуктивності з подачею води
30 – 150 м3/годину рекомендована установка ОВ – АКХ – 1 із зануреними
джерелами випромінювання .
Розраховуємо бактерицидний потік джерел випромінювання за
формулою:
P
Q α k lg
год
P
Fб = − 0 , (6.35)
1563,4 η η
p 0
де Q 3
год – витрати води на знезараження, м /годину;
α – коефіцієнт поглинання випромінювання водою (для підземних
вод 0,1 см-1) [ 8 ];
k – коефіцієнт опору бактерій, що піддаються випромінюванню
(2500 мквт∙с/см2;
Р0 – кількість бактерій в 1 л води, або колі – індекс води до
опромінення (Р0 = 1000);
Р – кількість бактерій в 1 л води , або колі – індекс води після
опромінення (Р ≤ 3);
ηр – коефіцієнт використання бактерицидного потоку (для занурених
джерел 0,9) [ ];
η0 - коефіцієнт використання бактерицидного випромінювання, що
залежить від товщини шару води, фізико – хімічних показників та
конструктивного типу установки ( приймається рівним 0,9).
50 0,1 2500 (3)
Fб = − = 29,62 Вт.
1563,4 0,9 0,9
Необхідна кількість ламп складе:
n = Fб : Fл , (6.36)
де Fл – розрахований бактерицидний потік лампи після 4500 – 5000
годин горіння, Вт.
Величина Fл приймається у відповідності до характеристики ламп. Для
ламп типу ПРК – 7 Fл = 35 Вт. Відповідно n = 29,62 : 35 = 0,84 ≈ 1шт.
Таким чином може бути прийнято дві установки (одна запасна) типу
ОВ - 1П – РКС, які обладнані однією ультрафіолетова лампа в кварцовому
чехлі лампою ПРК - 5 кожна.
Витрати електроенергії для знезараження води розраховуємо за формулою:
N n
S = , (6.37)
Q
год
де Nn – потужність, що споживається однією лампою (Nn = 1000), Вт
1000 2
S = = 40 Вт.
50
Втрати напору в установці розраховуються за формулою:
h = 0,000022∙m∙Q 2
1 (6.38)
де m – кількість камер в одній секції установки;
Q1 – розрахована кількість води через одну установку, м3/годину.
h = 0,000022∙1∙252 = 0,014 м.
Для інтенсифікації процесу ультрафіолетового очищення води я
пропоную установити в технологічній схемі систему ультрафіолетового
знезараження Pallas AQUALINE ES-110. Це сучасна система за допомогою
ультрафіолетових ламп, які знаходиться в карцевих чохлах, для захисту ламп
від води, з коректировкою по дозуванню, знезаражує воду яка проходить
крізь установку. Середній коефіцієнт ефективності установки складає 99,9 %
Основні характеристики системи ультрафіолетового знезараження
Pallas AQUALINE ES-110:
- висока доза УФ – опромінювання 10,0 м3/час (300
Дж/см2) якої достатньо для дезактивації багатьох
мікроорганізмів;
- фізичний метод знезараження не потребує
додаткових хімічних реагентів тим самим не утворює
стічних вод;
- корпус виготовлено з нержавіючої сталі;
- камера виконана з високочистого кварца та має
підвищену стійкість до утворення відкладень та
руйнування;
- довгий строк ефективної роботи складає до 9000
годин;
- має панель управління.
Заміна ультрафіолетових випромінювачів ( ламп )
потрібна один раз на рік, а чистка ламп від механічних
забруднень та осадів які утварилися при обробці води
неналежної якості робиться за потребою.
Комплектація ультрафіолетового знезаражувача
складається з корпусу з нержавіючої сталі, п’ятьох
ультрафіолетових випромінювачів в чохлах з кварцового
скла. Температура води яка буде поступати на
знезараження повинна складати 5-40°С, тиск 0,2 МПа,
напруга 220 В, 50Гц.
Рисунок 6.1 - Система ультрафіолетового знезараження Pallas
AQUALINE ES-110:
Рисунок 6.2 – Ультрафіолетовий випромінювач
7 АВТОМАТИЗАЦІЯ І КОНТРОЛЬ ТЕХНОЛОГІЧНОГО
РЕЖИМУ ВИРОБНИЦТВА
7.1 Обґрунтування та вибір типу системи автоматичних приладів
та обсягу автоматизації
Автоматизація є невід’ємною частиною виробничих процесів в
фармакологічній та хімічній промисловості. Автоматичне управління
технологічними процесами відіграє особливу роль, так як дозволяє
підвищити культуру виробництва і якість продукції, що випускається.
Система автоматизації будується, як правило, на базі приладів та
засобів, що серійно випускаються. При цьому необхідно прагнути до
застосування однотипних і переважно уніфікованих систем, що
характеризуються простотою поєднання, взаємозамінністю і зручністю
компонування на щитах управління. Використання однотипної апаратури дає
значні переваги під час монтажу, наладки, експлуатації і обслуговування.
Як технічні засоби автоматизації слід використовувати переважно
прилади і агрегатовані комплекси державної системи приладів.
Кількість приладів, апаратура управління і сигналізації, що
встановлюється на оперативних щитах і пультах повинна бути обмежена.
Надлишок апаратури ускладнює експлуатацію, відволікає увагу
обслуговуючого персоналу від спостереження за основними параметрами,
що визначають хід технологічного процесу. Прилади і засоби автоматизації
допоміжного призначення доцільно розміщувати на окремих щитах у
виробничих приміщеннях поблизу технологічного обладнання.
Вибір засобів автоматизації з точки зору допоміжної енергії, що
використовується (електричної, пневматичної, гідравлічної) визначається
умовами пожежо- і вибухонебезпеки об’єкту, що автоматизується,
агресивності навколишнього середовища, вимогами до швидкості дії засобів
автоматики, дальності передачі сигналів інформації, управління і іншими
факторами.
Для фармакологічних виробництв, що в більшості випадків є пожежо- і
вибухонебезпечними, перевагу має система пневматичних приладів
автоматики. Управління технологічними процесами на базі пневматичних
засобів автоматизації дає можливість оперативного впливу на роботу об’єктів
і передачу інформаційних та управляючих сигналів на відстань.
Пневматичні засоби автоматизації характеризуються великими
функціональними можливостями, безпекою і високою надійністю в
експлуатації. За допомогою цих засобів можна побудувати всю систему
автоматизації технологічного процесу, а також реалізувати алгоритм
управління практично будь-якої складності.
Основними недоліками пневматичних систем є: запізнення і обмежена
дальність передачі сигналів, а також підвищені вимоги до сушки і очищення
стислого повітря, їх можна використати при автоматизації технологічних
процесів, для яких швидкість дії засобів автоматики не є вирішальним
фактором.
При автоматизації даного апарата була використана система
пневматичних засобів автоматизації. На даний процес запізнення систем
пневмоавтоматики вагомо не впливає, так як всі стадії процесу проходять за
тривалий проміжок часу. У даному дипломному проекті була проведена
автоматизація процесу очищення води для приготування безалкогольних
напоїв.
7.2 Обсяг автоматизації виробництва
На підставі норм технологічного режиму роботи схеми очистки води та
апаратурного оформлення визначається необхідний об’єм автоматизації
виробництва, який занесений в таблицю 7.1.
Таблиця 7.1 – Обсяг автоматизації виробництва
Технологічний Параметр, Можли- Місце Вимоги до
Примітка
об’єкт що вимі- вий відбору схеми
рюють чи діапазон імпульсу автоматизац
регулю- зміни ії
ють параметру
1 2 3 4 5 6
витрати вимірюван-
65 5 трубопро- регулюван
трубопровід води на ня,
3 від сирої ня подачею
м /добу регулюван-
очищення води води
ня
трубопро-
20 3 від до
3
витрати м /добу іонооб. вимірюван- багато
трубопроводи води на фільтрів ня шкальний
очищення трубопро- прилад
45 3
від до
м3/добу
мембр. уст.
трубопрово
-ди на
вході і на Вимірюван- багато
іонообмінні перепад 0,15
0,05 виході з ня, шкальний
фільтри тиску
МПа іонообмін- сигналізація прилад
них
фільтрів
Зворотно Вимірюван
На вході в
осмотична тиск води 0,25 – 0,4 ня
МПа установку
установка сигналізація
Розчинник солі рівень 1 0,1 м в апараті Вимір-ння
Кінець таблиці 7.1
1 2 3 4 5 6
бак очищеної 1,5 0,1 в середині Вимірюван- регулюван
рівень
води м баку ня, ня
регулюван- відведен-
ня, ням води
сигналізація
трубопро-
витрати
Установка 50 2 від вимірюван-
очищеної
УФВ м3/добу очищеної ня
води
води
вимірюван- верхній,
Бак промивної 1,5 0,1 в середині
рівень ня, нижній
води м резервуару
сигналізація рівень
7.3 Опис роботи розроблених схем автоматизації
7.3.1 Блок регулювання витрат води на очищення
У якості первинного приладу для вимірювання витрат води обрано РП –
0.1 ЖУС - ротаметр з пневматичною дистанційною, який встановлено на
трубопроводі подачі води. Пневматичний сигнал поступає на вторинний
прилад – ПКР.1 - прилад контролю пневматичний показуючий для
вимірювання величини одного параметра і далі передається на регулятор ПР
3.32М – пристрій пневматичний регулюючий іподромний з задатчиком
(пропорційно – інтегральний регулятор). Регулятор порівнює поступаючий
сигнал із заданим та передає результуючий сигнал на виконавчий пристрій –
25ч30нж – регулюючий клапан з пневматичним мембранним виконавчим
механізмом, який встановлено на трубопроводі подачі води.
7.3.2 Блок вимірювання витрат води на пом’якшення та знесолення
У якості первинних приладів для вимірювання витрат води обрано РП
– 0.1 ЖУС - ротаметри з пневматичною дистанційною, які встановлено на
трубопроводах подачі води перед іонообмінними фільтрами та зворотно
осмотичною установкою. Сигнали від датчиків поступають на прилад на
прилад ПКП-2 – прилад контролю пневматичний показуючий для
вимірювання величини двох параметрів.
7.3.3 Блок контролю за роботою іонообмінних фільтрів
У якості первинних приладів для контролю за перепадом тиску на
іонообмінних фільтрах вибрано 13 ДИ 13 перетворювачі надлишкового тиску
в пневматичний сигнал. Сигнали від датчиків поступають на прилад 13 ДЦ
11 – перетворювач різниці тисків в уніфікований пневматичний сигнал. Далі
пневматичний сигнал поступає на вторинний прилад ПКП 1Э – прилад
контролю пневматичний показуючий для вимірювання величини одного
параметра і сигналізації заданого діапазону його значення.
7.3.4 Блок контролю за робочим тиском зворотно осмотичної
установки
У якості первинного приладу для контролю за робочим тиском на
зворотноосмотичній установці вибрано 13 ДИ 13 перетворювач
надлишкового тиску в пневматичний сигнал. Сигнаи від датчика поступає на
вторинний прилад ПКП 1Э – прилад контролю пневматичний показуючий
для вимірювання величини одного параметра і сигналізації заданого
діапазону його значення.
7.3.5 Блок контролю за рівнем сольового розчину в розчиннику
Для контролю за рівнем сольового розчину в розчиннику у якості
первинного приладу вибрано УБ-П1 – рівнемір буйковий для контролю рівня
рідини з пневматичним сигналом. Далі сигнал передається на вторинний
прилад ПКП 1Э – прилад контролю пневматичний показуючий для
вимірювання величини одного параметра і сигналізації заданого діапазону
його значення.
7.3.6 Блок контролю та регулювання рівня в баці чистої води
Для контролю за рівнем чистої води в баці у якості первинного
приладу вибрано УБ-П1 – рівнемір буйковий для контролю рівня рідини з
пневматичним сигналом. Далі сигнал передається на вторинний прилад ПКП
1Э – прилад контролю пневматичний показуючий для вимірювання величини
одного параметра і сигналізації заданого діапазону його значення. Потім
сигнал передається на регулятор ПР 3.32М – пристрій пневматичний
регулюючий іподромний з задатчиком (пропорційно – інтегральний
регулятор). Регулятор порівнює поступаючий сигнал із заданим та передає
результуючий сигнал на виконавчий пристрій – 25ч30нж – регулюючий
клапан з пневматичним мембранним виконавчим механізмом, який
встановлено на трубопроводі виходу чистої води із бака.
7.3.7 Блок вимірювання витрат чистої води
У якості первинного приладу для вимірювання витрат чистої води
обрано РП – 0.1 ЖУС - ротаметр з пневматичною дистанційною, який
встановлено на трубопроводі чистої води. Сигнал від датчика поступає на
прилад на прилад ПКР-1 – прилад контролю пневматичний показуючий для
вимірювання величини одного параметру.
7.3.8 Блок контролю за рівнем в баці промивної води
Для контролю за рівнем промивної води в баці у якості первинного
приладу вибрано УБ-П1 – рівнемір буйковий для контролю рівня рідини з
пневматичним сигналом. Далі сигнал передається на вторинний прилад ПКП
1Э – прилад контролю пневматичний показуючий для вимірювання величини
одного параметра і сигналізації заданого діапазону його значення.
8 АНАЛІТИЧНИЙ КОНТРОЛЬ ВИРОБНИЦТВА
Протягом виробництва води для ін’єкцій та подальшого зберігання
належним чином контролюють і відстежують кількість мікроорганізмів. Для
простежування несприятливих тенденцій установлюють підхожу межу, що
попереджає, і підхожу межу, що вимагає вживання заходів. У нормальних
умовах підхожою межею, що вимагає вживання заходів, є вміст 100 КУО/л
для води для ін'єкцій, та 100 КУО/мл, для води очищеної. Визначення
проводять методом мембранної фільтрації, використовуючи фільтр із
номінальним розміром пор не більше 0.45 мкм, густе живильне середовище
R2A агар, не менше 200 мл води для ін’єкцій та інкубацію проводять при
температурі від 30 °С до 35 °С протягом не менше 5 діб. При виробництві
води для ін’єкцій в асептичних умовах може виникнути необхідність
встановити більш жорсткі межі, що попереджають.
Склад живильного середовища:
R2A агар
Дріжджовий екстракт 0.5 г
Протеозопептон 0.5 г
Гідролізат казеїну 0.5 г
Глюкоза 0.5 г
Крохмаль 0.5 г
Дикалію гідрофосфат 0.3 г
Магнію сульфат безводний 0.024 г
Натрію піруват 0.3 г
Агар 15.0 г
Вода очищена до 1000 мл
Установлюють рН середовища таким чином, щоб після стерилізації
його значення становило 7.2±0.2. Стерилізують у паровому стерилізаторі при
температурі 121 °С протягом 15 хв.
Ростові властивості густого живильного середовища R2A агар
Приготування тест-штамів. Використовують стандартизовані стабільні
суспензії тест-штамів або готують їх як зазначено в Таблиці 1. Якщо для
одержання посівного матеріалу використано техніку пересівань, то
життєздатні мікроорганізми, використовувані для інокуляції, мають бути
одержані не більше як 5 пасажами вихідного тест-штаму. Вирощують
кожний штам окремо, як зазначено в Таблиці 1.1. Для приготування робочих
суспензій використовують буферний розчин із натрію хлоридом і пептоном
рН 7.0 або фосфатний буферний розчин рН 7.2. Суспензії використовують
протягом 2 год або протягом 24 год при зберіганні при температурі (2-8) °С.
Як альтернативу розведенню свіжої суспензії вегетативних клітин Bacillus
subtilis, готують стабільну суспензію спор, а потім використовують її
підхожий об’єм для інокуляції. Стабільна суспензія спор має зберігатися при
температурі (2-8) °С протягом валідованого періоду часу.
Ростові властивості. Випробовують кожну серію готового середовища
та кожну серію середовища, приготованого із дегідратованого середовища
або із описаних інгредієнтів. Інокулюють чашки із R2A агаром окремо із
невеликою кількістю (не більше 100 КУО) мікроорганізмів, зазначених в
таблиці 8.1. Інкубацію проводять в умовах, зазначених в таблиці 8.1.
Одержана кількість колоній не має відрізнятися більше ніж у 2 рази від
кількості колоній, одержаної для стандартизованого інокуляту. Для
свіжоприготованого інокуляту ріст мікроорганізмів на випробовуваному
середовищі має бути співставним із ростом мікроорганізмів на попередньо
контрольованій і дозволеній до використання серії середовища.
Таблиця 8.1 – Умови інкубації
Мікроорганізм Приготування тест-штаму Ростові властивості
Pseudomonas aeruginosa
наприклад: соєво-казеїновий агар або R2A агар
АТСС 9027 соєво-казеїновий бульйон ≤ 100 КУО
NCIMB 8626 (30-35) °С (30-35) °С
CIP 82.118 (18-24) год ≤ 3 діб
NBRC 13275
Bacillus subtilis
наприклад: соєво-казеїновий агар або R2A агар
АТСС 6633 соєво-казеїновий бульйон ≤ 100 КУО
NCIMB 8054 (30-35) °С (30-35) °С
CIP 52.62 (18-24) год ≤ 3 діб
NBRC 3134
8.1 Загальний органічний вуглець
Речовини, що окислюються. До 100 мл субстанції додають 10 мл
кислоти сірчаної розведеної Р, доводять до кипіння, додають 0,2 мл 0,02 М
розчину калію перманганату і кип'ятять протягом 5 хвилин, розчин має
залишатися слабко-рожевим. Якщо розчин знебарвився, отже вміст
загального органічного вуглецю перевищує встановлений критерій
прийнятності.
8.2 Питома електропровідність
Питома електропровідність може вимірюватись в рутинному або в
періодичному режимі.
Вимірюють питому електропровідність без температурної компенсації,
одночасно реєструючи температуру. Вимірювання із температурною
компенсацією може проводитися після відповідної валідації.
Субстанція витримує випробування на питому електропровідність,
якщо виміряна питома електропровідність не перевищує значення, наведене
в таблиці 8.2 і таблиці 8.3.
Таблиця 8.2 – Граничні значення електропровідності, для відповідної
температури, для води очищеної
Температура (°С) Питома електропровідність (мкСм·см-1)
0 2,4
10 3,6
20 4,3
25 5,1
30 5,4
40 6,5
50 7,1
60 8,1
70 9,1
75 9,7
80 9,7
90 9,7
100 10,2
Таблиця 8.3 – Граничні значення електропровідності, для відповідної
температури, для води для ін’єкцій
Температура (°С) Питома електропровідність (мкСм·см-1)
1 2
0 0,6
Температура (°С) Питома електропровідність (мкСм·см-1)
5 0,8
10 0,9
15 1,0
20 1,1
25 1,3
30 1,4
35 1,5
40 1,7
45 1,8
50 1,9
55 2,1
60 2,2
65 2,4
70 2,5
75 2,7
80 2,7
85 2,7
90 2,7
95 2,9
100 3,1
Якщо результати вимірювань не задовольняють критерії прийнятності,
продовжують вимірювання за методикою – 2.
Методика – 2.
Достатню кількість випробовуваної субстанції (100 мл або більше)
переносять у підхожий контейнер і перемішують. Доводять температуру,
якщо необхідно, до (25±1) °С і, підтримуючи цю температуру, починають
ретельно струшувати випробовуваний зразок, періодично реєструючи питому
електропровідність. Коли зміни у значенні питомої електропровідності, що
зумовлені поглинанням вуглекислого газу повітря, не перевищуватимуть
0,1 мкСм·см-1 протягом 5 хвилин, записують значення питомої
електропровідності.
Субстанція витримує випробування на питому електропровідність,
якщо значення питомої електропровідності не перевищує 2,1 мкСм·см-1.
Якщо значення питомої електропровідності більше 2,1 мкСм·см-1,
продовжують випробування за методикою – 3.
Методика – 3.
Випробування проводять протягом близько 5 хвилин після визначення
питомої електропровідності, підтримуючи температуру випробовуваного
зразка (25±1) °С. У випробовуваний зразок додають свіжоприготований
насичений розчин калію хлориду (0,3 мл в 100 мл випробовуваного зразка) і
вимірюють рН із точністю 0,1.
Використовуючи таблицю 8.4, із виміряним значення рН, визначають
граничне значення питомої електропровідності. Якщо виміряне значення
питомої електропровідності не перевищує вимог до питомої
електропровідності для визначеного рН, субстанція витримує випробування
на питому електропровідність. Якщо виміряне значення питомої
електропровідності перевищує це значення або значення рН виходить за межі
5,0-7,0, субстанція не витримує випробування на питому електропровідність.
Таблиця 8.4 – Значення електропровідності для певних значень рН, для
води для ін’єкцій
рН Питома електропровідність (мкСм·см-1)
5,0 4,7
5,1 4,1
5,2 3,6
5,3 3,3
рН Питома електропровідність (мкСм·см-1)
5,4 3,0
5,5 2,8
5,6 2,6
5,7 2,5
5,8 2,4
5,9 2,4
6,0 2,4
6,1 2,4
6,2 2,5
6,3 2,4
6,4 2,3
6,5 2,2
6,6 2,1
6,7 2,6
6,8 3,1
6,9 3,8
7,0 4,6
9 ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА ВИРОБНИЦТВА.
Таблиця 9.1 - Норми утворення відходів при виробництві
стерилізованої води .
Найменування Напрямок Одиниця
Норми відходів
відходу використання показника
За
планові
проектом
1 2 3 4 5
Рідкі відходи
Відмивні води Викидаються в
установки промислову
деферизації каналізацію без м3/добу. 2 2,1
води розбавлення
Відмивні води Викидаються в
іонообмінної промислову
м3/добу. 16 16,2
установки каналізацію без
розбавлення
Концентрат Викидається в
зворотноосмоти промислову
м3/год. 10 10,032
чної установки каналізацію без
розбавлення
Вода на Виливається в
адміністративно промислову
м3/добу 0,04 0,047
– побутові каналізацію без
відходи розбавлення
Кінець таблиці 9.1
Розчин Викидається в
інгібітору промислову
м3/добу 0,05 0,053
утворення осаду каналізацію
DA – 200 – 11,2
Дистиляційна Викидається в
установка промислову
м3/год. 10 10,032
каналізацію без
розбавлення
Тверді відходи
Після
відмивання кг/м3 20 20
Бірм
передається на
активацію
Після
відмивання
передається на
Кварцовий пісок
утилізацію як кг/м3 100 100
наповнювач в
будівництві
Утилізуються
Картриджі
шляхом кг/м3 0,05 0,05
фільтрів води
спалювання
Відпрацьовані Утилізуються
мембрани шляхом кг 2,7∙10-3 2,7∙10-3
спалювання
10 ОХОРОНА ПРАЦІ
10.1 Аналіз умов праці апаратника при експлуатації обладнання цеху
підготовки води для фармакологічного підприємства на стадії
ультрафіолетової обробки .
Робота в цеху підготовки води характеризується наступними
видами небезпеки :
небезпека виникнення пожеж − визначається наявністю
електронагрівального обладнання та електросилових установок, що
забезепчують кондиціонування повітря та перекачку розчинів в
технологічній схемі: небезпека хімічних уражень та отруєнь − в результаті
попадання на тіло людини і слизові оболонки хімічних речовин .
Хімічні речовини та ультрафіолетотве випромінюваня, що
використовуються на виробництві володіють потенційною небезпекою для
здоров’я людини :
- розчин хлориду натрію (24%) – володіє властивістю їдкої речовини і
при тривалій дії на шкіру викликає її роз’їдання та осушення; при попаданні
на слизові оболонки викликає гострі подразнення та роз’їдання слизових
оболонок ( ГДК = 0,5 мг/м3, клас небезпеки 2);
- інгібітор DA – 200 – 11,2 – органічна рідина без кольору та без запаху.
За умов попадання на шкіру та слизові оболонки, проникаючи в капіляри і
далі кровоносну систему, може викликає хімічне отруєння. Особливо
небезпечна для очей та органів дихання (ГДК = 1 мг/м3 клас небезпеки 2);
- ультрафіолетове випромінювання – за умови попадання на шкіру
людини може викликати опіки, подразнення або враження дихальних шляхів
за рахунок іонізації кисню повітря та утворення озону (ГДК = 0,1 мг/м3
озону ,
клас небезпеки 1).
При попаданні розчину хлориду натрію або інгібітора на шкіру.
уражену поверхню необхідно промити великою кількістю води та звернутися
до лікаря.
- ураження електричним струмом − за умов наявності пошкоджень
електропроводки та електрообладнання, а також в результаті не виконання
правил електробезпеки ( 220 або 380 Вт) струм 50 Гц;
- ураження ультрафіолетовим випромінюванням – за умови
розгерметизації установки бактерицидного знезараження води ( установка
ультрафіолетового випромінювання );
- механічні травми , які можуть спричинити механізми, що рухаються та
обертаються ( двигуни ,насоси );
- Підвищена температура навколишнього середовища яка може досягати 450С
(пар. розігрітий конденсат, дистилят);
- підвищений рівень шуму до 95 дБ;
- розігріті частини обладнання (дистиляційної установки);
- робота на висоті та в резервуарах (3000мм)
Використовуються у якості засобів захисту − окуляри, резинові або
комбіновані перчатки, резиновий фартух та резинові чоботи.
В цеху існує потенційна небезпека ураження робітників електричним
струмом. В цеху водопідготовки використовується наступне електричне
обладнання:
- електродвигуни приводів насосів, вентиляторів, компресорів (напруга 380 В);
- мережа освітлення цеху (220 В).
Головною причиною нещасних випадків, спричинених дією
електричного струму є:
- випадкове доторкання або наближення на небезпечну відстань до
деталей, що знаходяться під напругою;
- поява напруги на металічних конструктивних частинах обладнання в
результаті пошкодження ізоляції ;
- поява напруги на відключених струмопровідних частинах обладнання
на яких працюють люди із − за помилкового їх підключення до мережі ;
- виникнення крокової напруги в результаті замикання
струмопровідних елементів на поверхню землі.
Апаратник дільниці водопідготовки згідно інструкції №35 «З охорони
праці для апаратника дільниці водопідготовки» ТОВ «ЮРІЯ-ФАРМ»
допускається до самостійної роботи тільки після перевірки знань з ведення
процесу та техніки безпеки при роботі, що оформляється в журналі
реєстрації інструктажів по охороні праці на робочому місці без видачі
свідоцтва.
Перевірка знань і підтвердження кваліфікаційної групи по
електробезпеці технологічного персоналу проводиться щорічно.
При проведенні ультрафіолетової обробки води одночасно протікають
процеси знезараження води, окислення органічних та неорганічних сполук,
зниження концентрації озону.
Технологія ультрафіолетового знезараження води заснована на
бактерицидній дії УФ випромінювання.
Для знезараження використовується біологічно активна область
спектра УФ випромінювання з довжиною хвилі від 205 до 315 нм
(нанометрів), що називається бактерицидним випромінюванням.
Максимальна ефективність дії на мікроорганізми спостерігається в діапазоні
хвиль 250-270 нм.
Інтенсифікації процесу окиснення досягається шляхом обробки води
імпульсним ультрафіолетовим випромінюванням в фотокаталітичному
реакторі. В реакторі під впливом ультрафіолетового випромінювання
відбувається синтез киснемісних радикалів.
Знезаражуюча дію ультрафіолету заснована на незворотних
пошкодженнях ДНК і РНК. Нуклеїнові кислоти (ДНК або РНК) містяться у
всіх клітинах живих організмів і є носіями спадкової інформації. При
розмноженні мікроорганізму відбувається подвоєння молекули нуклеїнової
кислоти. УФ випромінювання на довжині 254 нм ефективно поглинається
нуклеїновими кислотами. В результаті УФ впливу на структуру нуклеїнових
кислот утворюються зшивання , які унеможливлюють подвоєння ДНК/РНК,
таким чином унеможливлюється розмноження мікроорганізмів.
УФ випромінювання негативно впливає і на інші клітинні структури
мікроорганізмів з різним ступенем інтенсивності, проте, основним
універсальним механізмом знезараження є пошкодження нуклеїнових кислот.
10.2 Розробка заходів та засобів захисту працівників від небезпечних факторів
10.2.1 Заходи по забезпеченню охорони праці і техніки безпеки на виробництві
Згідно до типового положення про навчання, інструктаж і
перевірку знань працівників з питань охорони праці, безпечні умови
праці на виробництві визначені посадовими інструкціями та інструкцією
з техніки безпеки, промислової санітарії та пожежної безпеки.
Працівники корпорації «Юря-Фарм» при прийомі на роботу і
періодично в процесі роботи повинні проходити навчання і перевірку знань з
питань охорони праці. Допуск до роботи без навчання і перевірки знань з
питань охорони праці забороняється.
Всі працівники, яких приймають на постійну або тимчасову роботу і в
подальшій роботі повинні проходити на підприємстві навчання у формі
інструктажів з питань охорони праці, надання першої допомоги потерпілим
від нещасних випадків, а також про правила поведінки і дії при виникненні
аварійних ситуацій, пожеж і стихійного лиха.
За характером і часом проведення інструктажі з питань охорони праці
підрозділяються на вводний, первинний, повторний, позаплановий і
цільовий.
Контроль за навчанням і періодичністю перевірки знань з питань
охорони праці здійснює служба охорони праці або працівники, на яких
покладені ці обов'язки керівником (правлінням) підприємства.
Згідно проекту технологічний процес виробництва в питаннях безпеки
праці повинен забезпечувати:
- узгодженість роботи устаткування, яка виключає можливість
виникнення небезпечних і шкідливих виробничих чинників;
- завантаження устаткування в межах його проектної потужності;
- монтаж пульта управління, робочих місць оператора - в безпечному місці;
- забезпечення пожежовибухонебезпеки виробництва;
- охорону навколишнього середовища;
- можливість при необхідності використання засобів
індивідуального захисту працюючих;
- автоматичну світлову і звукову сигналізацію при виникненні аварійної ситуації;
- забезпечення умов безпечної експлуатації обладнання, можливості
евакуації працюючих;
- виключення розміщення устаткування над робочими зонами,
неізольованими лініями електропередач, проїздами, проходами, в зонах
підвищеної температури, запилених зонах, зонах загазованості і т.д.
Застосування засобів захисту працюючих повинно забезпечувати:
- видалення небезпечних і шкідливих речовин і матеріалів з
робочої зони;
- зниження рівня шкідливих чинників до величини, встановленої
діючими санітарними нормами, затвердженими в установленому порядку;
- захист працюючих від дії небезпечних і шкідливих виробничих
чинників.
За умовами електробезпеки електроустановки, що експлуатуються в цеху
відносять до класу установок, що працюють під напругою до 1000 В. Враховуючи
те, що електрообладнання працює в агресивному середовищі по способу захисту
від враження електричним струмом воно виконано по класу II. Класифікація
приміщень по вибухо – та пожежонебезпеці , наведена в таблиці 10.1.
Згідно ДСТУ Б В.1.1-36:2016 за вибухопожежною та пожежною
небезпекою приміщення стадії дистиляції підготовки води для ін’єкцій
відноситься до категорії Д, а за правилами улаштування електроустановок
згідно ПУЕ-2014 належить до категорії П-Па.
Згідно НАПБ Б 03.002.2007 споруди цеху віднесені до II ступеню
вогнестійкості.
Конструкція електроустановок повинна відповідати вимогам щодо їх
експлуатації та забезпечувати захист персоналу від контакту із частинами
установок, що знаходяться під струмом, а також з рухомими частинами
установок. Огорожа частин обладнання, що знаходиться під струмом є
обов’язковою частиною його конструкції.
Шум належить до загально - фізіологічних подразників, які за певних
обставин можуть впливати на більшість органів та систем організму людини.
Так дія шуму може спричинити нервові, серцево-судинні захворювання,
виразкову хворобу, порушення обмінних процесів та функціонування органів
слуху тощо. Заходи та засоби захисту від шуму поділяються на колективні та
індивідуальні, причому останні застосовуються лише тоді, коли заходами та
засобами колективного захисту не вдається знизити рівні шуму на робочих
місцях до допустимих значень.
Основним джерелами шуму в цеху підготовки очищеної води є
обладнання, що встановлене ззовні - вентилятори охолоджуючих установок
компресора та покрівельні вентилятори. Насоси подачі води знаходяться в
спеціальному приміщенні насосної кімнати. Архітектурно-планувальні
заходи передбачені при проектуванні цеху, а саме винесення та ізоляція
джерел шуму за межі виробничого приміщення та розташування цеху на
відстані більше 150м від житлової забудови зводить рівень шуму до
допустимих показників.
Згідно до ГОСТ 12.1.003 - 86 рівень звукового тиску не повинен
перевищувати 95 дБ для виробничих приміщень та на території цеху.
З метою забезпечення нормальних умов праці цех очищення води
обладнано системою опалення та вентиляції. Система опалення в
приміщеннях запроектована сумісно з вентиляцією, з встановленням
повітронагрівачів типу АПВС; в адміністративно – побутовому корпусі та
побутових приміщеннях водяної системи опалення з розрахунковою
температурою води 90/70 0С.
Вентиляція запроектована приточно – витяжна з природним та
механічним поступанням повітря. Вентиляція забезпечує необхідний
повітрообмін в приміщеннях: виробниче приміщення – 4-х кратний,
складське приміщення – 1-кратний, допоміжні приміщення – 1-кратний.
З метою забезпечення безпеки робітників при роботі з обпаданням та
на робочих місцях передбачено використання наступних індивідуальних
засобів захисту:
- костюми ізолюючі (на стадії знезараження води
ультрафіолетовим випромінюванням);
одяг спеціальний захисний (для всіх робітників);
засоби захисту ніг – резинові чоботи (стадія розливу води, іонного
обміну та ультрафільтрації);
засоби захисту рук – резинові рукавиці (на стадії іонного обміну хімічного
промивання мембранної установки та дезінфекції ємкостей чистої води);
засоби захисту очей – захисні окуляри;
- чистий спецкостюм та головний убір ( на стадії
знезараження води ультрафіолетовим випромінюванням);
10.2.2 Заходи по забезпеченню вибухопожежної та пожежної безпеки
Згідно інструкції №7 «Про заходи пожежної безпеки на підприємстві»
товариства «ЮРІЯ-ФАРМ» всі приміщення відділення дистиляції та
підготовки очищеної води обладнані пожежними сповіщувачами ИП-105-2/1
в кількості 6 штук, пропонується оснастити вогнегасниками ОП-5Б в
кількості 5 штук. Пожежна безпека та вибухобезпека в цеху отримання
очищеної води та у відділенні дистиляції при виготовленні води для ін’єкцій
забезпечується комплексом міроприємств, що направлені на підвищення
пожежної безпеки виробничих дільниць.
Міроприємства підвищення пожежної безпеки виробничих дільниць
цеху підготовки підготовленої води та води для ін’єкцій включають в себе :
- розробку документів, що регламентують правила безпечної
роботи на апаратах та установках;
- систему проведення інструктажів з правил пожежної безпеки, та
періодичного контролю їх знань представниками служби
Державної пожежної охорони ;
- розробку планів ліквідації аварій в цеху ;
- забезпечення служб виробництва первинними засобами
пожежегасіння та системою автоматичної сигналізації,
телефонного та прямого зв’ язку з пожежною охороною ;
- обладнання території виробництва системою пожежних гідрантів;
- комплексна автоматизація технологічного процесу підготовки
води .
Таблиця 10.1 - Класифікацію приміщень по вибухо – та
пожежонебезпеці
Найменування Категорія Правила
установки, приміщень улаштування
споруди за вибухопожежною та електроустановок
пожежною небезпекою згідно з ПУЕ-2014
згідно з
ДСТУ Б В.1.1-36:2016
Приміщення іонообмінного
очищення води:
- іонообмінні фільтри; Д П – ІІа
- насосна; Д П – ІІа
- вентиляційні камери; Г П – ІІ
- баки зберігання води. Д П – ІІа
Приміщення мембранного
очищення води та
знезараження:
- мембранні установки; Д П – ІІа
- вентиляційні камери; Г П – ІІ
- УФ – установка Д П – ІІа
-Дистиляційна установка Д П – ІІа
11 ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ
Однією з основних цінностей корпорації «Юрія-Фарм» є
відповідальність перед споживачами за якість продукції. Корпарація щорічно
інвестує капітал в нові технології, постійно оптимізує виробничі процеси і
системи.
Відомо що якість фармацевтичних препаратів – це якість води на якій
вони виготовлені. Тому водо підготовці на виробництві «ЮРІЯ-ФАРМ»
відведено дуже важливу роль. Комплекс очисних споруд забезпечує
очищення води починаючи від попередньої очистки (стадії очищення від
заліза, фільтрації, пом’якшення, знесолення та знезараження в
ультрафіолетовому випромінюванні) до останньої стадії підготовки води для
ін’єкцій на установці зворотнього осмосу та дистиляційній установці FINN-
AQUA.
Крім води, що подається на очищення та підготовку для випуску
готового продукту ін’єкцій та інфузій попередньо очищена вода
використовується на промивання установки знезалізнення, промивання
іонообмінних фільтрів та приготування регенераційного розчину,
розпушування іонітів та промивання звротноосмотичної установки.
Ультрафіолетова дезинфекція води успішно використовується
впродовж багатьох років без яких-небудь негативних наслідків. Зі всіх
існуючих методів дезинфекції води УФ випромінювання вважається одним з
найбільш ефективних, економних, швидких і безпечних.
Мембранний метод (зворотній осмос ) рідких систем забезпечуює
направлене перенесення необхідних організму речовин із зовнішнього
середовища в клітину, та навпаки.
Дистиляційний метод відбувається на установці FINN-AQUA
виробництва США. Багатоступінчасті дистилятори FINN-AQUA виробляють
дистилят, що відповідає вимогам Американської (USP), Європейської (EP) і
Японській Фармакопеям (JP) на воду для ін'єкцій (WFI).
вода для ін’єкцій (ВДІ) – вода яка використовується виключно у
технологічних процесах, які безпосередньо пов’язані із лікарськими засобами
(кінцева обробка при митті флаконів, миття та санітарна обробка робочого
обладнання у «чистих» зонах, промивка продуктових ліній тощо).
11.1 Дослідження ринку та забезпечення випуску продукції
На сьогодні підприємство « ЮРІЯ-ФАРМ» є провідним виробником
інфузійних розчинів не лише в Україні але і в СНД. Корпорація поставляє
лікувально-профілактичним установам більше 100 позицій інфузійних
розчинів, оригінальних інфузійних препаратів, антибіотиків, антисептиків,
препаратів для перентерального харчування, протитуберкульозних засобів.
Асортимент продукції налічує більше 40 найменувань препаратів. Щорічно
компанія випускає більше 60 міліонів одиниць продукції.
Продукція корпорації представлена в Молдові, Казахстані,
Таджикістані, Киргизтані, Туркменістані, Грузії, Італії, Канаді, В’єтнамі та
інших країнах. Планується вихід на ринки Азіатсько-тихоокеанського
регіону, Африки і Південної Америки.
Відділення по підготовці та очищенню води для ін’єкцій та інфузій
планується розмістити на території корпорації «Юрія-Фарм» що
дозволить задовольнити потреби в знесоленій воді і знизити залежність від
сторонніх підприємств та дасть змогу постійно контролювати якість
знесоленої води.
З урахуванням всіх потреб для виробництва ін’єкцій та інфузій
відділення підготовки води для ін’єкцій виробляє 500 м3/добу спеціально
та підготовленої та очищеної води додатково.
11.2. Маркетинг – план
Сировиною для приготування води для ін’єкцій є питна вода за
ГОСТ 2874 - 82 .
Сировина відповідає вимогам державного стандарту ГОСТ 2874 - 82
«Вода питьевая» за наступними показниками:
Орнаноліптичні показники:
- запах при 20 град. 0 балів;
- запах при 60 град. 0 балів;
- смак при 29 град. 0 балів;
- кольоровість 10 градусів;
- мутність 1,0 мг/дм3.
Хімічні показники
- сухий залишок не більше 500 мг/дм3;
- жорсткість (заг) не більше 0,7 мг-екв/дм3;
- лужність не більше 1,0 мг-екв/дм3;
- манган не більше 0,1 мг-екв/дм3
- залізо не більше 0,1 мг-екв/дм3;
- алюміній не більше 0,1 мг-екв/дм3;
- сульфати 100 – 150 мг/дм3;
- хлориди 100 – 150 мг/дм3;
- нітрати не більше 10 мг/дм3;
- колі-титр 0.
Очищена вода служить основним джерелом для приготування розчинів
інфузій та ін’єкцій для корпорації «Юрія-Фарм» м.Черкаси.
Збут продукції відбувається за схемою:
Цех знесоленої води Відділення дистиляції Споживач.
11.3. Виробничий план підприємства
Враховуючи досвід експлуатації систем підготовки води та вимоги :
Вода очищена – вода якість якої відповідає вимогам СП-08.03-070 та
вода для ін'єкцій – вода якість якої відповідає вимогам СП-08.03-069
Технологічний процес отримання очищеної води для виробництва ін’єкцій та
інфузій складається із наступних стадій :
- аерація води;
- деферизація води;
- фільтрація води;
- пом’якшення води та очищення зворотнім осмосом;
- знезараження води Уф – випромінюванням.
- дистиляція води
Отримана вода за своєю якістю перевищує вимоги Державної фармакопеї
України (як приклад основний показник електропровідності за вимогами
ДФУ складає 1,1 Мікро Сіменс, а у нас досягнуто рівня 0.4 – 0.6 Мікро
Сіменс.) Система управління якістю яка діє з 2005 року гарантує постійний
контроль якості сировини, субстанцій, матеріалів первинної упаковки, а
також моніторинг параметрів виробництва – приготування води, повітря,
стан приміщень та обладнання.
Дотримання високих вимог, які висуваються до культури виробництва,
жорсткої технологічної дисципліни, добросовісного виконання своїх
обов’язків, гарантується системою підготовки, навчання, перепідготовки та
атестації персоналу, впровадження загальної системи управління
персоналом.
Контроль якості напівпродуктів на стадіях виробництва та контроль
готової продукції здійснюється в лабораторії, акредитованій в органах
Держстандарту. Лабораторія та виробнича база не має рівних серед
виробників інфузійних розчинів, а мікробіологічна лабораторія визнана
кращою в Черкаській області.
Приладова база складається з кращого обладнання та приладів провідних
світових виробників Швейцарії, США та Німеччини, що дозволяє проводити
як рутинні так і складні лабораторні дослідження за вимогами Європейської
та Американської фармакопеї.
11.3.1 Режим роботи цеху
Цех підготовки питної води працює за режимом з безперервною
робочою неділею в три зміни по 8 годин. Кількість бригад визначається за
формулою:
П = 24/tзм + 1, (11.1)
де tзм - тривалість зміни, годин.
Отримуємо:
П = 24/8 + 1=4 бригади.
Тривалість оберту змін визначаємо за формулою:
Т = Па, (11.2)
де а - число робочих днів у зміні протягом тижня.
Тоді:
Т = 42 = 8 днів.
Виходячи з отриманих розрахунків складаємо графік виходу бригад,
який наведений у таблиці 11.1.
Таблиця 11.1- Графік виходу бригад
Бригади Числа місяця
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
С - - А А А А - В В В В - С С
4
Буквами у графіку позначені А - перша зміна, час роботи з 7.00 до
15.30 годин; В - друга зміна, час роботи з 15.30 до 24.00 годин; С - третя
зміна, час роботи з 24.00 до 7.00 годин.
11.3.2 Фонд часу роботи обладнання
Календарний фонд - це максимально можливий фонд часу
роботи обладнання на рік. Тобто:
Рк = 36524 = 8760 годин.
Номінальний фонд часу роботи обладнання в залежності від
встановленого режиму виробництва визначається за формулою:
Рд = 365пр, (11.3)
де пр - кількість годин роботи обладнання на
добу.
Для встановленого режиму.
Рд = 36524 = 8760 год.
Ефективний фонд часу дорівнює дійсному фонду за мінусом
технологічних зупинок на ремонт, який проводиться у робочий час і
визначається за формулою:
Fеф=FдТрем − То, (11.4)
де Трем - загальна тривалість зупинок обладнання по всіх видах
ремонту протягом року, годин;
То - тривалість зупинок технологічного характеру за рік,
годин.
Приймаємо Трем = 456 год., а То - 24 годин.
Отримуємо:
Реф= 8760 − 456 − 24=8280 годин.
11.3.3 Розрахунок і побудова графіку ППР обладнання
Згідно з ремонтними нормативами, які регламентують час роботи
обладнання між ремонтами будуємо графік планово-попереджувальних
ремонтів, враховуючи те, що за рік повинен проводитися один капітальний
ремонт і декілька поточних.
Отримані дані щодо часу роботи обладнання заносимо до таблиць 11.2 і 11.3.
Таблиця 11.2 - Річний графік ППР обладнання цеху
Нормативи часу Умовні
позначення
роботи між Річна
ремонту та їх
Найменування ремонтами/ час виконання по тривалість
обладнання кварталам
зупинки на ремонт зупинок, годин
Кап.рем, Поточ.рем
1 2 3 4
годин. годин.
Фільтри
видалення заліза 133140 / 72 4380 / 24 Пт К 96
Градирня 17280 / 48 4380 / 24 Пт К 72
Механічний
фільтр 8760 / 48 4380 / 24 К Пт 72
Кінець таблиці 11.2
Na -
катіонітовий 133140 / 72 4380 / 24 Пт к 96
Фільтр
Зворотноосмо-
тична установка 17280 / 48 4380 / 24 К Пт 72
Аніонітовий
фільтр 8760 / 48 4380 / 24 Пт К 72
Установка
Знезараження
133140 / 72 4380 / 24 Пт К 96
УФВ
Насоси 133140 / 72 4380 / 24 Пт К 96
Ємкісне 8760 / 48 4380 / 24 П К 96
обладнання т
Таблиця 11.3 – Ефективний фонд часу роботи обладнання
Затрати часу Дні Години
365 8760
Календарних днів
Ремонт: -
15 360
капітальний -
4 96
поточний -
1 24
технологічний
345 8280
Ефективний фонд робочого часу
обладнання
11.3.4 Розрахунок виробничої потужності
Виробнича потужність цеху визначається продуктивністю основної
дільниці, що визначається продуктивністю основного агрегату, а виробнича
потужність виробництва - виробничою потужністю цеху.
Для безперервного процесу розрахунок виробничої потужності
проводиться за формулою:
N = Q·n·Tеф / Кв , (11.5)
де Q - продуктивність агрегату за годину;
n - кількість агрегатів;
Теф - ефективний фонд часу роботи обладнання;
Кв - витратний коефіцієнт.
N = 20,8·1·8280 / 1,1 = 156818,18 м3/рік.
11.3.5 Розрахунок вартості основних фондів
Далі проводимо розрахунок вартості основних фондів, до яких належать
вартість будівель та вартість обладнання. Розрахунок вартості будівель
наведено у таблиці 11.4.
Таблиця11.4 — Розрахунок вартості будівель
Вартість буді- Вар- Вартість Вар-
вельних робіт, тість оздоблюваль- тість Повна
Найменуван- грн. робіт, них робіт робіт. вартість.
ня грн . за 1 м2 повної будівель,
будівель 1 м2, Сума, опале Елек. всього площі, грн.
грн. грн. ння робо- , грн.
ти м3
Виробничі 223 115603 0,8 0,67 1,47 7620,49 1163652,4
Допоміжні 192 2 1,16 0,68 1,84 8 276415,84,
Побутові 141 27379 1,32 0,44 1,76 2623,84 380312,64
З2а гальна вартість 4688,64 1820380,8
Розрахунок вартос3т7і 5о6б2ладнання приведений у таблиці 11.5.
4
Таблиця 11.5 - Розрахунок вартості обладнання
Найменування Кіль Ціна за 15% Вартість з % Сума
обладнання кіст одиницю, витрат урахуван- амор амортиза-
ь грн. на ням тиза ції, грн
монтаж монтажу ції
1 2 3 4 5 6 7
Градирня
1 132700 19905 152605 15 22890,75
Фільтр механічний
1 18345 2751,75 21096,75 10 2109,68
Катіонітовий
2 60462,5 18138,75 139063,75 10 13906,38
фільтр
Ємкість
промивної 2 20487 6146,1 47120,1 10 4712
води
Розчинник солі
1 10581,9 1587,29 12169,19 15 1825,38
Ємність очищеної
1 12348,2 1852,23 14200,43 15 2130,06
води
Вентиль запірний
5
Б= 100мм 26 847 3303,3 25325,3 1266,27
Насос 4 3510 2106 16146 5 807,3
Зворотоноосмотич-
1 45680 6852 52532 10 5253,2
на установка
Бактерицидна 1 24750 3712,5 28462,5 15 4269,4
установка
Насос високого 1 5580 837 6413 5 320,85
тиску
Вентиляційна 1 4340 651 4941 15 748,65
установка
Всього 520075,02 61239,92
11.4 Штати і фонд заробітної плати персоналу
11.4.1 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:
1) Календарний фонд - 365 днів;
2) Вихідні та святкові дні-91 день;
3) Дійсний фонд часу роботи 274 дні;
4) Неявки на роботу:
- відпустка - 24 дні;
- хвороба - 7 днів;
- виконання державних обов'язків - 1 день;
Разом невиходів - 32 дні;
5) Ефективний фонд робочого часу одного робітника - 242 дні.
Змінообіг становить 16 днів, тобто робітник працює 12 днів по 8 годин
і має 4 вихідні.
11.4.2 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 11.6 .
11.4.3 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 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 включається в склад витрат по поточному ремонту обладнання
окремо не враховується.
Розрахунки фонду заробітної плати робітників проводяться на
основі діючих тарифних умов, чисельності основних і допоміжних
робітників та фонду часу. Результати розрахунків наведено в таблиці 11.6.
Таблиця 11.6 - Розрахунки чисельності робітників та фонду заробітної плати.
№ Найменування Чи р Тарифн Доплат Загальни Річний
о
професії - 3 а ставка а за й Ф.О.П. фонд
сел р (погоди роботу в місяць, оплати
ь я -нна), в нічну, грн праці, грн
ніс д грн грн
1 2 ть3 4 5 6 7 8
1 Оператор 3 4 7,74 0,59 11600 139200
водопідготовки
2 Апаратник 3 3 6,47 0,48 10200 122400
3 Лаборант хімічного 3 3 4,97 0,59 9400 112800
аналізу
4 Слюсар 3 5 5,74 0,51 9200 110400
5 Черговий електрик 3 4 5,74 0,51 9200 110400
6 Майстер 3 7 0,63 9600 115200
Всього 27 710400
Розрахунки фонду заробітної плати адміністративного персоналу
проводяться на основі діючих тарифних умов та фонду часу. Результати
розрахунків наведено в таблиці 11.7.
Таблиця 11.7 - Розрахунок штату і фонду заробітної плати
адміністративного персоналу
Посада Катего- Чисель Посадо Річний Додатко Разом
рія пра- ність вий фонд ва річний фонд
цівників оклад зарплат зарплата зарплати,
и, , грн.
грн. грн.
1 2 3 4 5 6 7
Начальник
цеху ІТП 1 13200 158400 7800 109440
Кінець таблиці 11.7
1 2 3 4 5 6 7
Механік ІТП 1 12800 153600 5500 219600
Інженер-
хімік ІТП 1 12400 148800 4300 200400
Інженер-
мікробіолог ІТП 1 12400 148800 4300 200400
Всього 1440240
11.5 Розрахунок собівартості продукції
Розрахунки собівартості виробництва включають:
1. Вивчення річної потреби в сировині, матеріалах, енергії;
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.
11.5.1 Розрахунок вартості електроенергії, води та пари
Розрахунки проводяться у відповідності з встановленими в
технологічній частиш нормами витрат сировини, матеріалів, палива, енергії
та у відповідності з прийнятим обсягом виробництва. Закупівельні ціни
взяті за даними підприємства.
Потреби в силовій енергії розраховуємо за формулою:
Есил =N·Т·К·КФ, (11.6)
де N — потужність використовуємого обладнання, кВт;
Т - час роботи обладнання, год/рік;
К - коефіцієнт навантаження обладнання за потужністю, К=0,7;
Кф - коефіцієнт, який враховує косинус фі, Кф=0,95.
Есил= 75·8280·0,7·0,95 = 412965 кВт/год.
Потреба в електроенергії для освітлення визначаються за формулою :
Еосв. = (Т·S·а·К·1,02·1,05) / 1000, (11.7)
де Т - період штучного освітлення в годинах в залежності від району
розміщення установи становить 3000 год;
S - площа освітлення;
а - потужність світильників на 1 м2 поверхні (8 - 15 Вт);
1,02 - коефіцієнт, який враховує втрати в мережах;
1,05 - коефіцієнт чергового освітлення.
Еосв. = (3000·324·8·0,8·1,02·1,05)/1000 = 6662,5 кВт.
Загальні потреби в електроенергії визначаються за формулою:
Е = Есил + Еосв (11.8)
Е = 412965 + 6662,5 = 413627,5 кВт/рік.
Ціна за 1 кВт/год складає 0,7 грн.
Вос = Е·Ц = 413627,5·0,7 = 289539,25 грн/рік.
Витрати на опалення розраховуються в залежності від опалюємої виробничої
площі та вартості, ціни за 1 м2 опалюваної площі:
Воп = S·Ц, (11.9)
де S — опалюєма виробнича площа, м2;
Ц - оплата за 1 м2 площі в сезон опалення.
Сім місяців з періоду року припадає на сезон опалення.
Воп = 1012·7,85=7944,2 грн.
Витрати на опалення становлять 7944,2 грн.
11.5.2 Розрахунок амортизаційних відрахувань
Розрахунок амортизації виконується лише від вартості будівель та
обладнання, які відносяться до основного виробництва. Розрахунок
амортизації приведено у таблиці 11.8.
Таблиця 11.8 - Амортизація обладнання, будівель і споруд
Перелік основних Вартість осн. Норма Сума амортизації,
фондів фондів, грн аморт.,% грн.
Виробничі будівлі 1820380,8 5 91019,04
Обладнання 520075,02 15 78011,25
Всього 169030,29
11.5.3 Кошторис цехових витрат
Кошторис цехових витрат складається на основі попередніх
розрахунків та заноситься у таблицю 11.9.
Таблиця 11.9 - Цехові витрати
№ Статті витрат Сума, Примітки
грн
1 2 3 4
1 Заробітна плата цехового 1440240
персоналу
2 Відрахування на страхування та 289350 37,5% від фонду
нарахування на заробітну плату заробітної плати
3 Утримання виробничих будівель 91019,04 5-7% від їх
та споруд вартості
4 36407,62 2-3% від їх
Поточний ремонт виробничих
вартості
будівель
5. Амортизація виробничих будівель 91019,04
6. Витрати на охорону праці 5123,60
Разом по ст.1-6 1953159,3
7. Зношування малоцінного 19531,593 10-15% від суми
інвентарю, витрати на досліди та витрат по ст.1-6
ін.
Разом цехових витрат 1972690,8
11.5.4 Кошторис витрат на утримання та експлуатацію обладнання
Кошторис складається на основі попередніх розрахунків та заноситься
у таблицю 11.10.
Таблиця 11.10 - Утримання та експлуатація обладнання
№ Статті витрат Сума, грн Примітки
1 Утримання і витрати:
а)зарплата робітників по нагляду і
обслуговуванню обладнання 324000 з табл.11.6
б)відрахування на соц. страхування 121500 37,5% від ЗП
в)допоміжні матеріали 156082,51 30% від варт.
обладнання
Разом: 601582,51
2 Поточний ремонт обладнання і тр. засобів:
а)зарплата робітників по ремонту 252000
б)нарахування на зарплату 94500 37,5% від 2а
в)послуги РМУ, зап. деталі тощо 15602,25 3% варт,
облад
Разом: 362102,25
3 Амортизація виробничого обладнання та
61239,92 табл.. 11.5
апаратури
Разом по кошторису 1024924,68
11.5.5 Калькуляція собівартості продукції
Розрахунки витрат на виробництво продукції використовуються на весь
обсяг продукції підприємства по статтях калькуляції. Калькуляція
собівартості заноситься в таблицю 11.11.
Таблиця 11.11 - Калькуляція собівартості очищеної води
Статті витрат Од. Ціна за Витрати на добову Витрати на
вимі один., продуктивність, т одиницю (1 м3)
ру грн Кільк. Сума, грн Кількість Сума, грн
1.Сировина :
Вода артезіанська т. 15,0 67,61 1014,15 1,35 20,86
Сіль поварена т. 1426,7 0,09 128,4 0,093 132,25
Вода промивна т. 23,0 0,78 17,9 0,78 17,9
2. Матеріали:
Катіоніт Levatit S
1467 Na т. 12000 0,55 6600 0,0005 6
Бірм т. 6667 1,4 9333,8 0,001 6,66
Кварцовий пісок т. 1575 3 78,75 0,0025 3,94
Всього : 17173 187,61
3. Енергозатрати кВт 0,70 1253 877,1 1,04 0,73
Електроенергія
4. Теплова енергія Гкал 78,35 105,18 8240,85 0,088 6,87
Всього по ст. 1-4 26290,95 24,2
5. Заробітна плата грн 5404,63258 1 960,6606
6. Відрахування на грн 838,69 1 0,83
соц. страхування
7. Експлуатація грн 2970,8 1 2,48
обладнання
8. Цехові витрати грн 4095,57 1 3,41
9 Разом цехова грн 59432,53 1 1188,6506
собівартість
Собівартість підготовленої та очищеної води для фармакологічного
підприємства за 1 м3 склала 1188 гривень 65 копійок, тобто собівартість
1дм3 складе 1,19 грн.
ВИСНОВКИ
В кваліфікаційній роботі бакалавра було розроблено технологічну
схему та апаратурне оформлення інтенсифікації очистки води на стадії
ультрафіолетової обробки на базі процесу підготовки води в умовах ТОВ
«ЮРІЯ – ФАРМ» на якому я працюю.
В процесі виконання роботи були розглянуті існуючі технології
очистки води для мікробіологічних процесів.. Було економічно обґрунтовано
вибір технологічної схеми підготовки очищеної води для виготовлення
фармацевтичних препаратів .
Проведено розрахунок процесу видалення заліза, мембранного та
іонообмінного очищення води, процесу знезараження води ультрафіолетовим
випромінюванням, проведено розрахунок матеріального балансу і вибір
основного і допоміжного обладнання технологічної схеми.
Розглянуто питання аналітичного контролю що є дуже важливим для
фармакологічної промисловості. Запропонована автоматизація процесу,
Розроблено заходи з охорони праці для апаратника відділення
підготовки очищеної води та води для фармакологічного виробництва.
Встановлено об’єм викидів шкідливих речовин та розроблено заходи захисту
навколишнього середовища від викидів виробництва.
Зроблені економічні розрахунки дозволили вирахувати собівартість
кінцевого продукту - води для потреб фармакологічного виробництва яка
склала 1188,65 гривень , тобто собівартість 1 дм3 буде 1,19 гривень.