1-урок

Цель

1. Построить рабочую модель установки по очистке сточных вод
2. Продемонстрировать процесс очистки сточных вод и изучить химические реакции, происходящие при очистке воды
3. На основе экспериментальных работ изучить и определить показатели качества чистой воды
5. Проведение опроса, изучение статистических данных и составление диаграммы на основе полученных данных.

Ожидаемые результаты

После изучения проекта ученики смогут:
— приобрести навык сотрудничества с преподавателем и работы в группе, в парах
— анализировать и обобщать полученную информацию
— коммуникативная компетентность будет формироваться в процессе учебной деятельности
— узнают, как провести анкетирование (опрос)
— на основе полученных данных опроса научатся составлять графики (диаграммы и т.д.)
— самостоятельно выстраивать логические рассуждения и делать выводы
— изучить качества воды с помощью химического анализа
— сформировать ценностное отношение к своему здоровью
— продемонстрировать процесс очистки сточных вод

Междисциплинарная связь: 

— Химия (эксперименты, химические реакции)
— Инженерия/физика (принцип работы водоочистных сооружений, работа с электронными устройствами и насосами)
— Математика (сбор и анализ информации, анкетирование, статистические данные)
— Художественный труд (разработка макета очистных сооружений, дизайн)

Руководство для учителя

1. Чтобы оценить проект, в первую неделю предоставьте этот материал (PBLrubrics) студентам, чтобы:
— студенты заранее понимали, по каким критериям им нужно готовиться,
— студенты смогли самостоятельно дать соответствующую оценку своим коллегам.
2. В начале урока рекомендуется задать несколько «наводящих вопросов», для того, чтобы вызвать интерес к проекту:
— Какую воду Вы употребляете?
— Что такое система водоснабжения? Организация которая обеспечивает Вас (чистой) водой? / в вашем городе.
— Что такое система водоотведения?
— Задумались ли Вы куда уходят сточные воды и что с ними делают, куда сливают?
— Посмотрите видео и ответьте на вопрос: как очищается питьевая вода и как очищаются сточные воды? Смешиваются ли они?

Посмотрите видео, затем изучите описание проекта:

Полезные ссылки:
https://vodproektstroy.ru/ochistnye-sooruzheniya/
https://www.youtube.com/c/WisconsinRapidsCommunityMedia
https://youtu.be/KsVfshmK0Ak?list=PLIlBnumqqiAWzaHJMZVLokMzgUJVFNa0I
https://youtu.be/XjEuWLr78b8?list=PLIlBnumqqiAWzaHJMZVLokMzgUJVFNa0I
https://www.astanasu.kz/

Описание

Очистка сточных вод — комплекс мероприятий по удалению загрязнений, содержащихся в бытовых и промышленных сточных водах перед выпуском их в водоёмы. Очистка сточных вод осуществляется на специальных очистных сооружениях.

Процесс очистки делится на 4 этапа:
— механический
— биологический
— физико-химический
— дезинфекция сточных вод.

Технологическая схема производства:

Основные этапы очистки	Оборудования	Описание
Механическая очистка	Решётки и сита	Решетки и сито — улавливают крупный мусор более 16 мм – банки, бутылки, тряпки, пакеты, продукты питания, пластмассу и т.д. В дальнейшем этот мусор либо перерабатывается на месте, либо вывозится в места переработки твёрдых бытовых и промышленных отходов.
	Песколовки	На самом деле они улавливают не только песок, но и маленькие камушки, осколки стекла, шлак и пр. Песок довольно быстро оседает на дно под действием силы тяжести. Затем осевшие частицы специальным устройством сгребается в углубление на дне, откуда и выкачивается насосом. Песок промывается и утилизируется.
	Жироловки	Здесь удаляются все примеси, которые всплывают на поверхность воды (жиры, масла, нефтепродукты и пр.) По аналогии с песколовкой, они также удаляются специальным скребком, только с поверхности воды.
	Отстойники	Отстойники — важный элемент любой линии очистных сооружений. В них происходит освобождение воды от взвешенных веществ, в том числе от яиц гельминтов.  Отстойники представляют собой резервуары больших размеров круглой или прямоугольной формы, где происходит осаждение веществ под действием силы тяжести.Для ускорения этого процесса можно использовать специальные добавки – коагулянты или флокулянты.
Биологическая очистка	Аэрация	Аэротенк — прямоугольный резервуар, где вода после механической очистки смешивается с активным илом (специальными микроорганизмами), который и очищает её. Микроорганизмы бывают 2 видов:Аэробные – использующие кислород для очистки воды. При использовании этих микроорганизмов воду перед попаданием в аэротенк необходимо обогащать кислородом.Анаэробные – НЕ использующие кислород для очистки воды.
	Цех очистки воздуха	Цех необходим для удаления неприятно пахнущего воздуха с последующей его очисткой. Этот цех необходим, когда объём сточных вод достаточно большой и/или очистные сооружения расположены вблизи населённых пунктов.
	Вторичные отстойники	Здесь вода очищается от активного ила путём его отстаивания. Микроорганизмы оседают на дно, где при помощи придонного скребка транспортируются к приямку. Для удаления всплывающего ила предусмотрен поверхностный скребковый механизм.
Физико-химическая очистка	Фильтрация	После отстойников начинается процесс фильтрации, который осуществляется главным образом в биофильтрах. Механизм действия биофильтра основан на действии бактерий, которые разрушают органические вещества.
Дезинфекция сточных вод		Дезинфекция или обеззараживание воды – важная составляющая, которая обеспечивает безопасность ее для водоема, в который она будет сброшена. Дезинфекция, то есть уничтожение микроорганизмов, является заключительным этапом очищения стоков канализации. Для обеззараживания могут применяться самые разнообразные способы: ультрафиолетовое облучение, действие переменного тока, ультразвук, гамма-облучение, хлорирование.

Ресурсы:
1. Сточные воды // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М: Советская энциклопедия, 1969—1978
2.  Водохозяйственный словарь / СЭВ. — М., 1974
3. Воронов Ю. В. Водоотведение и очистка сточных вод : учебник. — изд. 4-е, доп. и перераб.. — М: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2006. — 702 с.
4. Очистка сточных вод от взвешенных веществ и неорганических примесей. — М: НИЦ «Глобус», 2007. — Т. 1. — 81 с.
5. Горшенов Н. Я. Обзор и итоги русской литературы по вопросу искусственно-биологической очистки сточных вод (до середины 1908 г.) // Известия Томского Технологического Института [Известия ТТИ]. — 1909. — Т. 14, № 2. — С. 1—12.
6. Савичев О. Г. Биологическая очистка сточных вод с использованием болотных биогеоценозов // Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. — 2008. — Т. 312, № 1 : Науки о Земле. — С. 69—74.

На фото водоочистные сооружения г.Нур-Султан (Астана су арнасы):

Так давайте, самостоятельно сделаем рабочую модель водоочистных сооружений и детально изучим этапы очистки!

Практическая часть

Шаг 1. Ознакомьтесь необходимыми материалами:Для водоочистной установки:

Шаг 2. Основа для водоочистных сооружений из картона— возьмите лист картона, нарисуйте макет- вырежьте необходимые размеры как указано в рисунке- используя термоклей, соедините края картона- дно основы соединяем в завершении урока

Шаг 3. Макет дома и ванной комнаты— скачайте макеты дома и ванной комнаты по ссылке: макет дома— распечатайте- затем вырежьте по указанным размерам- сделайте надрезы по пунктирам- приклейте бумажный макет к картону соответствующего размера

Шаг 4. Для макета душевой кабинки: — возьмите пластиковую бутылку вырежьте дно и верхнюю часть- затем сделай прямоугольник согнув стороны бутылки- после этого возьмите пленку вырежьте соответствующее дно для бутылки с запасом по 1-2 см со всех сторон- закрепите пленку с помощью изоленты.- затем закрепите уже подготовленную пластиковую бутылку к картону- используя шпажку сделайте сквозное отверстие на пленке и на картоне — проведите силиконовый шланг в нижнюю часть основы макета, и закрепите его использую термоклей- подставьте под шланг одноразовую посуду 200мл-  убедитесь в герметичности пленки и шланга

Шаг 5. Установка мотора и конвейера для ТБО.— возьмите мотор с редуктором, изучите его, затем соедините контакты мотора с батарейным отсеком (1). Изолируйте соединения с помощью изоленты- возьмите 2 крышки одинакового размера и сделайте отверстие соответствующее диаметру шпажки-крышки должны вращаться свободно и соедините крышки с помощью термоклея (2)- возьмите прямоугольный контейнер 500мл, аккуратно проведите шпажку, крышки и заранее подготовленную резину (соедините концы) (2)- затем приклейте контейнер на правом верхнем углу картона использую термоклей (2)- после этого возьмите еще 4 крышки (разных размеров 2 малые и 2 большие), сделайте по центру отверстие соответствующее размеру вала мотора (впритык) — крышка крутиться с валом (3)- Затем закрепите — мотор на крышку бутылки, и бутылку на картон используя термоклей. (перед этим убедитесь в том чтобы резина (конвейер) вращалась свободна (4)- возьмите шпажки и обрежьте по 2-3м на 8-10 частей и приклейте на резину используя термоклей (4) 

Шаг 6. Установка решетки дробилки.— вырежьте лист из круглого контейнера размером 15см*4см- сделайте несколько сквозных отверстий- установите решетку внутри контейнера закрепив термоклеем с двух сторон 

Шаг 7. Сброс твердых бытовых отходов (ТБО)— возьмите бутылку и вырежьте стенку- установите крышки-колеса с четырех сторон-затем использую термоклей, закрепите на картоне так, чтобы отходы из конвейера падали в бутылку

Шаг 8. Используя дно круглого контейнера сделайте круг на основе картона и вырежьте используя канцелярский нож.Затем сделайте между кругами отверстие подходящее размеру мотора. 

Шаг 9. Установка отстойников— Возьмите второй мотор с редуктором и также соедините с батарейным отсеком- затем установите колеса к валу (вместо колес можно использовать одинаковые крышки)- Вырежьте 2 шт фильтрующего узла системы — оставьте 1-1,5см на кончике и вырежьте шланг системы-затем сделайте надрезы с двух сторон и используя термоклей соедините внутри капельницы лопатки (в качестве лопаток используются посадочные пластиковые таблички) — одинаковых 2 детали- после сделайте отверстие по центру крышки от контейнера соответствующее кончику фильтрующего узла и соедините детали (крышка+капельница  лопатками) — должно быть 2 крышки- теперь установите 2 контейнера, закройте слабо уже готовые крышки -крышки должны свободно вращаться — затем посередине установите мотор и закрепите термоклеем, убедитесь в том, что при вращений колес, соответственно, должны вращаться и крышки от контейнеров

Шаг 10. Установка аэрации— соедините шприц к системе- возьмите прямоугольный контейнер 200 мл и сделайте по центру (ближе ко дну) отверстие, используя острую часть шпажки- затем проведите шланг системы и загерметизируйте контейнер термоклеем- закрепите контейнер и шприц на картоне

Шаг 11. Установка фильтрации— возьмите пластиковую бутылку 250мл и сделайте отверстие на дне и на крышке (по центру), соответствующее диаметру силиконового шланга- заранее приготовьте фильтрующие материалы: гравий, активированный уголь, вата, фильтровальная бумага (или марля)- откройте крышку, затем все материалы погрузите в бутылки строго по системе: — фильтровальная бумага
— вата
— гравий
— вата
— фильтровальная бумага
— активированный уголь
— фильтровальная бумага
— вата
— гравий
— вата
— фильтровальная бумага — закройте крышку плотно- после того, как все подготовили, проведите 2 разных силиконовых шланга с двух сторон и закрепите термоклеем- затем сделайте сквозное отверстие (диаметром шланга) на картоне с лева от аэрации и проведите шланг со стороны крышки и закрепите все это термоклеем, — а второй шланг проведите рядом, также сделав отверстие

Шаг 12. Установка дезинфекции. — приготовьте 6 светодиодов и 6 резисторов, медные провода и батарейный отсек с переключателем- аккуратно сделайте 6 отверстии на 200мл-ом контейнере (симметрично по 3 с двух сторон), используя отрую часть шпажки- затем проведите через отверстие светодиоды — после этого к светодиодам соедините резисторы по схеме: анод (+) светодиода (анод длиннее катода) соединяем с резистором (любая сторона)— затем по другой часть резистора проводим провода, соответственно соединяем все аноды(+) в одну линию- соответственно  соединяем все катоды(-) от светодиодов также в другую линию используя провода- и так проделав все действия в круговую выводим 2 провода: анод (+) и катод(-)- затем с наружней и внутренней части светодиодов герметизировать отверстие термоклеем, не подключая светодиоды проверьте на герметичность — отверстие не должно пропускать воду- используя изоленту необходимо изолировать провода (+ и -), чтобы они не соприкасались- соединяем батарейный отсек с переключателем по схеме: красный провод (+) батарейного отсека — переключатель — анод (+) от светодиодов(резисторов) ////// черный провод (-) — к катоду (-) от светодиода— затем включите для проверки,светодиоды должны загореться, если есть признаки неисправности, то, найдите причину и устраните — чтобы скрыть рабочую зону (провода от светодиодов), можете надеть еще один контейнер (заранее сделав вырез пополам) на ваш контейнер- установите термоклеем контейнер со светодиодами на основе картона за фильтрацией — сделайте небольшое отверстие (1-1,5см) рядом с контейнером для переключателя — все батарейный отсек остается внутри картона (основы)

Домашнее задание

1. На следующем уроке Вы продолжите конструировать водоочистные сооружения: подключение насосов, водопроводов(шланги) и запустите систему

2. Проведете лабораторные работы по определению качества воды до и после очистки.