Моделирование адиабатического мононитрования ароматических углеводородов слабой азотной кислотой Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 66.095.81 Б01: 10.15587/2312-8372.2015.43667

моделирование адиабатического мононитрования ароматических углеводородов слабой азотной кислотой

Разработана усовершенствованная математическая модель процесса адиабатического нитрования в виде системы дифференциальных уравнений. На модели показана возможность использования слабой HNO3 для проведения адиабатического нитрования бензола и толуола. Проведение процесса отгонки избытка углеводорода под вакуумом за счет теплоты нитрования позволяет удалить из массы большую часть бензола и толуола (от 50 до 90 %).

Илпчевые слова: адиабатическое нитрование, бензол, толуол, математическая модель, слабая азотная кислота, давление, дистиллят.

красильникова А. А., кондратов с. а.

1. введение

Мононитрование бензола и толуола — важнейшие процессы органического синтеза. Нитробензол и монони-тротолуолы — исходные вещества в синтезе нескольких сот промышленных продуктов: полимеров, красителей, взрывчатых веществ, пестицидов, лекарственных препаратов и химикатов для резины. Общий объем их производства составляет несколько миллионов тонн и имеет тенденцию к возрастанию [1-4]. Актуальной проблемой является совершенствование технологии нитрования с минимизацией энергозатрат и выбросов в окружающую среду.

2. Анализ проблемы и постановка задачи

Единственный промышленный способ получения мононитросоединений ароматического ряда — взаимодействие углеводорода с нитросмесью (смесью азотной и серной кислот) в условиях непрерывного процесса:

NO2

h2so4 jl -R + HNO3 -- Kj4j—R + H2O (1)

R=H, CH

Недостатками традиционной технологии: значительные энергетические затраты на регенерацию серной кислоты и связанные с этим экологические проблемы.

В настоящее время одним их наиболее прогрессивных вариантов этой технологии считается адиабатическое нитрование, заключающееся в использовании теплоты, выделяющейся в процессе, для регенерации серной кислоты. Для полного расходования азотной кислоты процесс проводят в избытке бензола при высокой температуре (до 120-170 °С). За счет высокой температуры из массы производится отгонка воды и укрепление серной кислоты до концентрации, позволяющей использовать ее для приготовлении нитросмеси [5-8].

Ввиду проблем и опасности проведения экспериментов по нитрованию в промышленном масштабе особая роль в исследованиях процессов высокотемпературного адиабатического нитрования должна принадлежать компьютерному моделированию. Ранее [9, 10] авторы данной работы разработали компьютерную имитационную модель адиабатического нитрования, которая позволяет рассчитать состав и количество отгона и концентрацию серной кислоты в дистилляте в зависимости от количества подведенного тепла, состава нитросмеси, мольного соотношения азотная кислота-бензол при нитровании и давления в системе. Существенным недостатком этой модели является низкая скорость сходимости, что сильно требует большого количества итераций и сильно замедляет работу программы.

3. объект, цель и задачи исследования

Объектом нашего исследования является процесс адиабатического мононитрования ароматических углеводородов, совмещенный с отгонкой низкокипящих компонентов за счет теплоты реакции.

Целью настоящей работы является исследование методами математического моделирования возможности использования слабой азотной кислоты для проведения адиабатического нитрования бензола.

Для этого необходимо разработать усовершенствованную модель процесса адиабатического нитрования, на которой изучить влияние технологических факторов.

4. Методы исследования

Для приготовления нитросмесей для адиабатического нитрования на практике используют высококонцентрированную (98-99 %-ную) азотную кислоту, которая является наиболее дорогостоящим сортом азотной кислоты. С точки зрения себестоимости продукции представляет практический интерес использование для нитрования слабой азотной кислоты с концентрацией 56-58 %, доступного и наиболее дешевого сорта этого продукта [11]. Ранее [12] авторами статьи была

С

24

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 3/4(23], 2015, © Красильникова А. А., Кондратов С. А.

разработана компьютерная модель материального и теплового баланса приготовления нитросмеси для нитрования бензола на основе 56-58 %-ной азотной кислоты с последующим локальным концентрированием отработанной серной кислоты до требуемой концентрации для возврата в цикл. Было показано, что использование неконцентрированной азотной кислоты, в сочетании с локальным концентрированием отработанной кислоты с точки зрения энергозатрат [12] оказывается более выгодным, чем традиционная организация производства, основанная на использование 98-99 %-ной азотной кислоты в сочетании с денитрацией и укреплением серной кислоты до 92-96 %-ной на общезаводских установках [13].

5. результаты исследования процесса адиабатического нитрования

5.1. описание модели адиабатического нитрования, совмещенного с отгонкой. При разработке модели непрерывного стационарного процесса адиабатического нитрования использовали следующие допущения:

— пренебрегали протеканием побочных процессов; считали, что нитрование бензола в условиях высокотемпературного адиабатического синтеза протекает мгновенно со 100 % превращением в нитробензол;

— считали, что равновесия физико-химических процессов в системе устанавливаются мгновенно;

— не учитывали потери тепла в ходе процесса. Основные вычисления по модели проводили на примере мононитрования бензола и толуола по реакции (1) при использовании 58 % азотной кислоты, использованной для приготовления нитросмеси, в расчете на

1 кмоль азотной кислоты, при избытке ароматического углеводорода (10-40 %).

Состав нитросмеси рассчитывали по [12], из расчета получения после полного исчерпания HNOз отработанной кислоты, содержащей 71 % серной кислоты. Процесс адиабатического нитрования состоит из

2 фаз: нитрования и отгонки за счет тепла реакций в системе. Для первой фазы, исходя из полного превращения азотной кислоты по уравнению (1), рассчитывали энтальпию массы — смеси нитрозамещенное — углеводород — отработанная серная кислота по методике [9, 10].

Для получения модели фазы отгонки рассмотрим гетерогенную систему, которая в некоторый момент времени содержит т кмоль, соответственно, следующих компонентов (в мольных долях): ароматического соединения — х1, нитросоедниения — х2, воды — х3, серной кислоты — х4. Пусть из этой системы при кипении перешло в паровую фазу dm кмоль компонентов (органических веществ и воды), и паровая фаза в равновесном состоянии содержит у\, у2, у3 мольных долей, соответственно, ароматического соединения, нитро-соединения и воды. При этом:

i dxi

m ■ xi - dm ■ yi m - dm

m ■ Xi - dm ■ yi (yi - x^) dm

i- dm

i- dm

(3)

Разделив обе части (3) на dm ^ 0, получаем дифференциальное уравнение:

dxi yi xi dm m

(4)

при начальных условиях: хi(т0) = х0 ^ = 1, 2, 3), где индекс «0» относится к начальному состоянию системы. Из (4) в дифференциальной форме получаем:

dx4 dm

dxi dx2 dx3 dm dm dm

yi - xi + y2 - x-2 + Уз - x3

(yi + У2 + Уз) - (xi + x2 + x3) i - (1 - x4 )

(5)

После сокращения получаем дифференциальное уравнение:

dx4 x4 dm m

(6)

при начальном условии: х4(т0) = х4.

Для замыкания системы авторы статьи получили дифференциальное уравнение для уноса тепла с паровой фазой. Энтальпия, уносимая yidm моль ^ого компонента паровой фазы складывается из суммы энтальпий испарения и паровой фазы:

d(АЯГос) = [Lfn + а ■ (ТкИП - 273)] ■ yi ■ dm,

(7)

где с — средняя изобарная теплоемкость компонента в интервале температур от 273 К (стандартная температура начала отсчета энтальпии) до температуры кипения. Учитывая сравнительно невысокий интервал температур (не более 200 К), за среднее значение принимали значение теплоемкости про 298 К). Для нормировки уравнения (7) и перехода к безразмерной переменной ДЯ°тн, разделим обе части (7) на величину Qo — начальное теплосодержание жидкой фазы. Просуммировав по всем компонентам и разделив на dm, получим пятое уравнение системы дифференциальных уравнений:

xi + x2 + x3 + x4 = 1; yi + У2 + Уз = 1.

(2)

d (АНотн) dm

¿[¿Исп + A (ТКИП - 273)]

i=i_

Qo .

(8)

m

m

m

Рассмотрим произвольный ^тый компонент (i = 1, 2, 3). В жидкой фазе осталось т - dm кмоль, в том числе ^го компонента: т ■ х^ - dm ■ уi кмоль. Для изменения мольной доли ^того компонента можно записать:

Учитывая, что процессы адиабатического нитрования проводят при избытке ароматического углеводорода, начальные условия для интегрирования относили к смеси, которая получается при проведении нитрования

TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 3/4(23], 2015

в расчете на кмоль азотной кислоты, при варьировании соотношения HNO3 — ароматический углеводород и HNO3 — H2SO4.

В системе дифференциальных уравнений неизвестной является величина т, отвечающая конечной точке интегрирования. Ее значение можно найти из условия установления равенства температуры массы и температуры кипения. Исходя из этого, интегрирование системы проводили методом Рунге-Кутты 4 порядка с постоянным шагом Дт = 0,01 следующим образом. На каждом шаге метода рассчитывали:

— состав жидкой фазы и ее характеристики: теплоемкость, температуру кипения Ткип;

— мольный состав паровой фазы и ее энтальпию;

— остаточную энтальпию жидкой фазы и ее температуру Тж,

Если выполняется условие: Тж - Ткип > 0 — продолжаем интегрирование. Как только первый раз будет выполнено условие Тж - Ткип < 0 — расчеты прекращаем и производим линейную интерполяцию всех полученных величин на Тж - Ткип = 0.

Расчеты вспомогательных величин: температуры кипения, теплота испарения воды из серной кислоты и других проводили по методике, описанной авторами ранее [10].

Сравнение алгоритмов настоящей модели в виде системы дифференциальных уравнений, и имитационной модели, описанной авторами статьи ранее [10], показывает, что последнюю можно рассматривать, как реализацию метода Эйлера для решения этой системы, имеющего лишь первый порядок сходимости. Явная запись модели в виде системы дифференциальных уравнений позволяет использовать для решения метод Рунге-Кут-та, который имеет четвертый порядок сходимости, что позволяет сильно ускорить вычисления.

Расчет температур кипения и состава паровой фазы проводили с учетом возможной неидеальности раствора. Коэффициенты активности компонентов вычисляли методом UNIFAC [14]. Все расчеты производили в среде пакета прикладной математики Scilab с помощью скриптов, составленных на внутреннем языке пакета.

5.2. влияние технологических факторов на процесс адиабатического нитрования бензола и толуола. Ранее [12] авторы статьи обосновали, что процесс нитрования бензола в рамках рассмотренной парадигмы организации процесса следует проводить нитросмесью, содержащей 1 кмоль HNO3, 5,79 кмоль Н^04 и 11,26 кмоль воды на 1 кмоль бензола, и 1 кмоль HNO3, 6,09 кмоль Н^04 и 13,22 кмоль воды на 1 кмоль толуола. Отметим, что приведенный состав нитросмеси можно рассматривать, как базовую нитросмесь (1 кмоль НNO3, 1,2 кмоль Н^04, 1,5 кмоль Н20), разбавленную отработанной 72 %-ной серной кислотой в соотношении 1 : 3). В итоге суммарная масса на 1 кмоль продуктов нитрования существенно возрастает, вследствие чего изменяется температура адиабатического процесса. Результаты расчетов предельной температуры массы с использованием этой нитросмеси, в зависимости от избытка бензола, приведены в табл. 1.

Таблица 1

Предельная температура массы в зависимости от избытка бензола

Как следует из этих данных, температура системы на выходе значительно ниже, чем в адиабатических процессах нитрования, описанных в источниках литературы [5-8] (120-170 °С). В этой связи возникает вопрос, можно ли использовать внутреннее тепло системы для частичного разделения смеси.

При расчетах было установлено, что эта температура значительно ниже, чем температура нормального кипения смеси. Поэтому расчеты проводили для отгонки в вакууме при остаточном давлении 13,33 и 26,67 кПа (100 и 200 мм рт. ст.). Результаты расчетов приведены в табл. 2.

Таблица 2

Материальный баланс по стадии адиабатического нитрования бензола

Избыток бензола, кмоль 0,1 0,2 0,3 0,4

P = 13,33 кПа (100 мм рт. ст.)

Куб

Бензол 1,06 (13,6 %) 1,48 (9,5 %) 1,75 (7,49 %) 2,03 (6,51 %)

Нитробензол 120,73 (98,2 %) 120,66 (98,1 %) 120,63 (98,1 %) 120,65 (98,1 %)

Серная 567,62 567,62 567,62 567,62

Вода 216,52 216,24 216,27 216,29

Дистиллят

Бензол 6,74 14,12 21,65 29,17

Нитробензол 2,27 2,34 2,37 2,35

Вода 0,85 1,13 1,10 1,07

Ткип. 101 98 97 95

P = 26,67 кПа (200 мм рт. ст.)

Куб

Бензол 5,19 (66,5 %) 5,84 (37,4 %) 6,64 (42,6 %) 7,34 (47,03 %)

Нитробензол 122,44 (99,5 %) 121,81 (99,03 %) 121,63 (98,9 %) 121,54 (98,8 %)

Серная 567,62 567,62 567,62 567,62

Вода 217,15 216,92 216,49 216,07

Дистиллят

Бензол 2,61 9,76 8,96 8,26

Нитробензол 0,56 1,19 1,37 1,46

Вода 0,22 0,45 0,88 1,30

Т 1 кип 102 100 98 96

Избыток бензола, % 10 20 30 40

Температура массы, °С 103,5 102,9 102,3 101,7

Как следует из табл. 2, при остаточном давлении 13,33 кПа, в зависимости от избытка бензола, в кубе остается лишь от 6,5 до 13 % бензола от первоначального количества, а большая часть бензола отгоняется и переходит в дистиллят. При этом количества нитробензола и воды, отгоняемые в дистиллят, относительно невелики.

При давлении 26,67 кПа содержание бензола в кубовой жидкости существенно увеличивается, поэтому целесообразно вести отгонку при давлении не выше 13,33 кПа.

Аналогичные закономерности наблюдаются и для адиабатического нитрования толуола нитросмесью, содержащей 1 кмоль HNO3, 6,09 кмоль H2SO4 и 13,22 кмоль

26

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 3/4(23], 2015

воды на 1 кмоль толуола (табл. 3). В этом случае, температура массы снижается до 98 °С, что делает невозможным отгонку при давлении выше 13,33 кПа. При этом, до 50 % толуола остается в кубовой жидкости.

Таблица 3

Материальный баланс по стадии адиабатического нитрования толуола

Избыток толуола, кмоль 0,1 0,2 0,3 0,4

P = 13,33 кПа (100 мм рт. ст.)

Куб

Толуол 4,36 (47,4 %) 5,91 (32,1 %) 7,48 (27,1 %) 9,01 (24,5 %)

Нитротолуол 135,64 (99 %) 135,01 (98,6 %) 134,77 (98,4 %) 134,63 (98,3 %)

Серная кислота 596,72 596,72 596,72 596,72

Вода 254,87 254,29 254,02 253,82

Дистиллят

Бензол 4,85 12,50 20,12 27,79

Нитротолуол 1,36 1,99 2,23 2,37

Вода 1,12 1,70 1,98 2,17

T Т ^кип/ u 96,4 93,8 91,6 89,8

6. обсуждение результатов исследования процесса адиабатического нитрования, совмещенного с отгонкой

Полученные результаты указывают, что нитросме-си, приготовленные с использованием слабой азотной кислоты, принципиально возможно использовать для адиабатического нитрования. При этом тепло, образующееся в ходе адиабатического процесса, может быть использовано для частичной отгонки смеси углеводорода, нитросоединения и воды под вакуумом. Дистиллят, после отделения от воды, можно возвращать на стадию нитрования взамен чистого углеводорода. Кубовую жидкость следует, как в традиционной технологии, направлять на разделение слоев. Нитробензольный слой, как обычно, следует промывать от остатков кислоты и отгонять остатки бензола для получения товарного продукта, кислотный слой направлять на локальную отгонку воды и укрепление до концентрации 79 % [12] и возвращать на приготовление нитросмеси.

Авторы статьи, анализируя полученные результаты в сочетании с результатами предыдущих своих исследований [9, 10], отмечают, что положительным результатом от использования слабой азотной кислоты для адиабатического нитрования является использование дешевого и доступного сырья и частичное использование тепла для отгонки части избытка углеводорода. Вместе с тем, снижение концентрации азотной кислоты с 99 до 58 % требует использования для приготовления нитросмеси с требуемым фактором нитрующей активности значительных количеств серной кислоты. Это вызывает снижение температуры процесса и делает невозможным полную отгонку воды из системы за счет тепла реакций для получения серной кислоты, которую можно вернуть в цикл без дополнительного укрепления. Поэтому остается необходимой стадия укрепления отработанной серной кислоты, например в экономичном варианте локальной установки [12].

Полученные результаты могут быть использованы при проектировании и создании промышленных и опытно-промышленных установок адиабатического нитрования ароматических углеводородов.

7. выводы

1. Разработана усовершенствованная модель процесса адиабатического нитрования, совмещенного с отгонкой, в виде системы обыкновенных дифференциальных уравнений.

2. На полученной математической модели исследованы закономерности нитрования бензола и толуола.

3. Показано, что тепло, образующееся в ходе адиабатического процесса, может быть использовано для частичной отгонки смеси углеводорода, нитросоединения и воды под вакуумом.

литература

1. Грейш, А. А. Нитрование ароматических углеводородов на гетерогенных катализаторах [Текст] / А. А. Грейш // Российский химический журнал. — 2004. — Т. 48, № 6. — С. 92-104.

2. Збарский, В. Л. Толуол и его нитропроизводные [Текст] /

B. Л. Збарский, В. Ф. Жилин. — М.: Эдиториал УРСС, 2000. — 272 с.

3. Жилин, В. Ф. Синтез и технология нитропроизводных бензола и толуола [Текст] / В. Ф. Жилин, В. Д. Збарский // Российский химический журнал. — 2006. — Т. 50, № 3. —

C. 104-115.

4. Беркман, Б. Е. Промышленный синтез ароматических нитро-соединений и аминов [Текст] / Б. Е. Беркман. — М.: Химия, 1964. — 344 с.

5. Process for the continuous preparation of nitrobenzene [Electronic resource]: Patent US 8357827 B2 / Munnig J., Pennemann B., Rausch A. K.; assignee: Bayer Materialscience Ag. — № 13/019,350; filed 02.02.2011; published 22.01.2013. — Available at: \www/ URL: http://www.google.com.ar/patents/US8357827

6. Quadros, P. A. Continuous adiabatic industrial benzene nitration with mixed acid at a pilot plant scale [Text] / P. A. Quadros, N. M. C. Oliveira, C. M. S. G. Baptista // Chemical Engineering Journal. — 2005. — Vol. 108, № 1-2. — P. 1-11. doi:10.1016/j.cej.2004.12.022

7. Continuous adiabatic process for the mononitration of benzene [Electronic resource]: Patent US 4091042 A / Alexanderson V., Trecek J. B., Vanderwaart C. M.; assignee: American Cyanamid Company. — № 05/826,208; filed 19.08.1977; published 23.05.1978. — Available at: \www/URL: http:// www.google.com/patents/US4091042

8. Process for the preparation of nitrobenzene by adiabatic nitration [Electronic resource]: Patent US 7781624 B2 / Rausch A., Knauf T., Bolton J., Racoes A.; assignee: Bayer Materialscience Ag. — № 12/315,907; filed 08.12.2008; published 24.08.2010. — Available at: \www/URL: http://www.google.com/patents/ US7781624

9. Кондратов, С. А. Модель адиабатического нитрования ароматических соединений [Текст] / С. А. Кондратов, А. А. Кра-сильникова // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. — 2013. — № 3/6(63). — С. 16-20. — Режим доступа: \www/URL: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/14783

10. Кондратов, С. А. Моделирование непрерывного адиабатического нитрования бензола [Текст] / С. А. Кондратов, А. А. Кра-сильникова // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. — 2013. — № 6/6(66). — С. 15-19. — Режим доступа: \www/URL: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/19128

11. Кузнецов, Д. А. Производство серной кислоты [Текст] / Д. А. Кузнецов. — М.: Высшая школа, 1968. — 296 c.

12. Красильникова, А. А. Технологический аудит процесса приготовления нитросмеси для нитрования бензола и толуола с использованием неконцентрированной азотной кислоты [Текст] / А. А. Красильникова, С. А. Кондратов // Технологический аудит и резервы производства. — 2015. — № 1/4(21). — С. 26-31. doi:10.15587/2312-8372.2015.38042

TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 3/4(23], 2015

27-J

13. Орлова, Е. Ю. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ [Текст] / Е. Ю. Орлова. — Л.: Химия, 1981. — 312 с.

14. Уэйлес, С. Фазовые равновесия в химической технологии [Текст] / С. Уейлес. — М.: Мир, 1989. — 304 с.

МОДЕЛЮВАНИЯ AДiAБAТИЧH0Г0 МОИОШТРУВАИИЯ АРОМАТИЧИИХ ВУГЛЕВОДИiВ СЛАБКОЮ АЗОТНОЮ КИСЛОТОЮ

Розроблена вдосконалена математична модель процесу адь абатичного нiтрування у виглядi системи диференщальних рiвнянь. На моделi показана можливiсть використання слабко! HNOз для проведения адiабатичного штрування бензолу i толуолу. Проведення процесу вщгону надлишку вуглеводню тд вакуумом за рахунок теплоти штрування дозволяе видалити з маси бшьшу частину бензолу i толуолу (вщ 50 до 90 %).

Ключовi слова: адiабатичне нiтрування, бензол, толуол, математична модель, слабка азотна кислота, тиск, дистилят.

Красильникова Анна Александровна, аспирант, Институт химических технологий Восточноукраинского национального университета им. В. Даля, Рубежное, Украина, e-mail: [email protected].

Кондратов Сергей Алексеевич, доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой высшей математики и компьютерной технологии, Институт химических технологий Восточноукраинского национального университета им. В. Даля, Рубежное, Украина, е-таИ: [email protected].

Красильткова Анна Олександрiвна, астрант, 1нститут х1-мiчних технологий Схiдноукраiнського национального утверситету ш. В. Даля, Рубiжне, Украта.

Кондратов Сергт Олексшович, доктор хiмiчних наук, про-фесор, завгдувач кафедри вищоi математики та комп'ютерних технологш, 1нститут хiмiчних технологий Схiдноукраiнського национального утверситету ш. В. Даля, Рубiжне, Украта.

Krasyl'nikova Anna, Institute of Chemical Technology, Volodymyr Dahl East Ukrainian University, Rubizhne, Ukraine, e-mail: [email protected].

Kondratov Serhii, Institute of Chemical Technology, Volodymyr Dahl East Ukrainian University, Rubizhne, Ukraine, e-mail: [email protected]

УДК 606:628.35 Б01: 10.15587/2312-8372.2015.43695

ПОР1ВИЯЛЬИИй АИАЛ1З ЕЮТЕХИОЛОПй ОЧИЩЕИИЯ СТ1ЧИИХ ВОД МАЛИХ ИАСЕЛЕИИХ ПУИКТ1В

У данхйроботiрозглянуто варiанти сучасних бютехнологш очищення побутових ст^1чних вод, що можуть бути застосоваш у масштабах малих мiст та селищ мкького типу з продуктив-тстю за стiчними водами в^д 100 до 10 000 м3/добу. Обрано технологи, що здатт забезпечити необхiдний, згiдно норм, стутнь очищення I визначено найбыьш економiчнi.

Ключов1 слова: очищення стiчних вод, бiотехнологiя, ресурсозбереження, малi населен пункти, бютженерш ставки.

Швед 0. М., Червецова В. Г., Петрша Р. 0., НовЫов В. П.

1. Вступ

В процеа свое! д1яльност1 людство безперервно ви-робляе велику кшьюсть твердих, рщких та газопод1бних поб1чних продукпв, яю прийнято називати вщходами. Поб1чш продукти господарсько-побутово! д1яльност1 людини виводяться з м1сць '!х походження системами сплавно'! канал1зацп, в результат! чого утворюеться гетерогенна сум1ш води, численних х1м1чних речовин та м1крооргашзм1в — спчш води. Перед поверненням цих вод в природш водш об'екти необхщно забезпечити знешкодження шкщливих для довкшля речовин та м1крооргашзм1в, а також видалення надлишково'! кшькосп поживних речовин, та, при можливосп, забезпечити 1х повторне використання.

Забезпечення належно! практики очищення ст1ч-них вод е одшею з ключових передумов для збалан-сованого розвитку будь-якого сустльства. Питання захисту навколишнього середовища вщ забруднення ст1чними водами сьогодш особливо актуальне для Украши. У раз1, якщо не змшити недосконал1 мето-ди управлшня економжою та неефективш технологи захисту довкшля, як Украша успадкувала вщ радян-ського режиму, краша впевнено наближатиметься до еколопчно! катастрофи.

2. Анал1з л1тературних даних про стан галуз1 водоочищення та постановка проблеми

Особливо критичною е ситуащя з очищенням спчних вод малих (до 50 тис. жител1в) населених пункпв. Це пов'язано з тим, що для малих м1ст та селищ мкького типу часто характерний брак фшансово-економ1чних ресурав, 1 тому питання захисту довкшля у них часто кноруються [1]. У бшьшосп населених пункпв даного масштабу в Украш очисш споруди працюють неефек-тивно, а в деяких не працюють узагал! При цьому варто зазначити, що мал1 м1ста е найчисельшшою за кшьюсним складом групою м1ст, 1 в них проживае близько 13 % населення Украши [2].

Ращональним шляхом виршення проблем захисту 1 вщновлення довкшля е впровадження у практику водоочищення ресурсозбер1гаючих бютехнологш [3]. Залеж-но вщ сучасного стану кожного проблемного очисного об'екту можлива або його технолопчна реконструкщя, або демонтаж та буд1вництво нового. В обох випадках нов1 технологи повинш забезпечувати необхщний р1вень очищення та характеризуватись мшмальною затратою матер1альних, трудових та енергетичних ресурав [4]. Нов1 споруди також повинш витримувати добов1

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 3/4(23], 2015, © Швед О. М., Червецова В. Г,

Петрша Р. □., Новiков В. П.