Очищення стічних вод в очисних спорудах

Інформація для вчителів

Опис

Експериментальна установка

Станція очищення стічних вод перетворює брудні стічні води на чисту воду за допомогою механічних і хіміко-біологічних процесів. Однією з таких ступенів очищення є гравійно-піщані фільтри.

Для очищення стічних вод на очисних спорудах використовується комбінована система гравійно-піщаних фільтрів і фільтрів з активованим вугіллям, розташованих нижче за течією. Гравійно-піщані фільтри "фільтрують" більшу частину домішок, але не можуть затримувати розчинені речовини. Фільтр з активованим вугіллям використовується для відділення цих речовин.

У цьому експерименті учні вивчають будову та принцип роботи гравійно-піщаного фільтра.

Додаткова інформація для вчителів (1/2)

попередні знання

Принцип

Гравійні фільтри - це пристрої, які використовують для очищення води і стічних вод.
Гравійний фільтр використовується для відділення нерозчинених твердих частинок від води. Цей процес називається фільтрацією.
Фільтр з активованим вугіллям містить активоване вугілля і використовується для видалення пилу, важких металів і токсичних хімічних речовин з рідин і газів.

У цьому експерименті учні, моделюючи такий фільтр, дізнаються, як працює система фільтрації піску та гравію

Підготовка

Використаний раніше розчин метиленового синього слід розбавити 1:1.
Можна використовувати розчин глини з експерименту "Розчини, колоїди, суспензії".

Додаткова інформація для вчителів (2/2)

Мета навчання

На очисних спорудах для очищення води використовується комбінована система гравійно-піщаних фільтрів і фільтрів з активованим вугіллям, розташованих нижче за течією.
Гравійно-піщані фільтри відокремлюють більшу частину домішок, але не можуть затримувати розчинені речовини. Фільтр з активованим вугіллям використовується для відділення цих речовин.

Завдання

Учні будують модель фільтрувальної системи з піску і гравію, які можна знайти (подібним чином) на каналізаційних очисних спорудах.
Вони досліджують, як працює система фільтрації на очисних спорудах.

Інструкції з техніки безпеки

Не ковтайте метиленовий синій!
Використовуйте захисні окуляри/ захисні рукавички!
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Правила роботи з небезпечними речовинами наведено у відповідних паспортах безпеки

Інформація для учнів

Мотивація

Активоване вугілля

Очищення стічних вод на очисних спорудах включає механічне, біологічне та хімічне очищення стічних вод. У цьому експерименті досліджується комбінована система гравійно-піщаних фільтрів і фільтрів з активованим вугіллям.

Ця система є основою процесу розділення для отримання чистої води з мінімально можливим вмістом нерозчинених частинок.

Гравійні фільтри використовуються для очищення води та стічних вод. На відміну від них, фільтри з активованим вугіллям також використовуються в інших сферах, таких як фільтри для респіраторів, в акваріумістиці (з води відфільтровуються забруднювачі або залишки ліків) або у вентиляційних системах автомобілів.

Завдання

Як працює система фільтрів на очисних спорудах?

Побудуйте систему фільтрів, подібну до очисних споруд.
Дослідіть, як вона працює.
Поміркуйте над перевагами та недоліками використання таких фільтрів.
Запишіть свої спостереження та дайте відповіді на запитання у протоколі.

Матеріал

Позиція	Матеріал	Пункт №.	Кількість
1	Основа штатива, PHYWE	02001-00	1
2	Стрижень штатива, нержавіюча сталь, 18/8, l = 370 мм, d = 10 мм	02059-00	1
3	Подвійна муфта	02043-00	1
4	Воронка, лабораторне скло, верхня частина d = 80 мм	34459-00	1
5	Мензурка, висока, 250 мл	46027-00	1
6	Мензурка, низька, 250 мл	46054-00	1
7	Мензурка, низька, 250 мл, пластмаса	36013-01	1
8	Універсальний затискач	37715-01	1
9	Захисні окуляри, прозорі	39316-00	1
10	Гумові рукавички, розмір 8	39323-00	1
11	Скляний стрижень, l=200 мм, d=5 мм	40485-03	1
12	Шпатель для сипучих матеріалів, сталевий, l=150 мм	47560-00	1
13	Вугілля активоване, гранульоване, 250 г	30011-25	1
14	Розчин метиленового синього, лужний 250 мл	31568-25	1
15	Пісок кварцовий, крупний, 1000 г	CHE-881318041	1
16	Вата, біла, 200 г	31944-10	1

Підготовка (1/3)

Зберіть штатив, як показано на рисунках.
Приєднайте штативний стрижень до основи штатива (рисунок вище праворуч).
Прикріпіть універсальний затискач до штативного стрижня за допомогою подвійної муфти (рисунок нижче).

Підготовка (2/3)

Використовуйте скляний стрижень, щоб вставити трохи вати у вихідну трубку лійки (не набивайте занадто сильно!) і закріпіть її в штативі за допомогою універсального затискача (перші два рисунки нижче).
Засипте воронку по черзі шаром гравію та піску товщиною 1 см до рівня трохи нижче верхнього краю.

Підготовка (3/3)

Підставте під воронку (лійку) мензурку.
Ретельно змочіть підготовлений фільтр водою.
Наповніть другу мензурку водою наполовину і розмішайте глину, щоб утворилася суспензія.

Виконання роботи (1/2)

Спорожніть мензурку, наповнену водою, і помістіть її під лійку. Налийте через фільтр половину глиняної води. Замініть фільтр, підставте під нього порожню мензурку і залийте через нього близько 20 мл розчину метиленового синього. Спорожніть воронку (лійку) й очистіть її. Покладіть нову вату, зверху покладіть шар активованого вугілля товщиною 2 см і, як і раніше, шар гравію/піску.

Виконання роботи (2/2)

Поставте під нього порожню склянку.
Спочатку налийте через фільтр ще 20 мл розчину метиленового синього, потім глиняну воду, що залишилася.

Утилізація

Зберіть фільтр із гравію/піску/активованого вугілля в мішок або аналогічний матеріал і утилізуйте як тверді частинки.
Злийте фільтрати в раковину.

Протокол

Спостереження

Запишіть свої спостереження.

а) фільтр із гравію / піску

б) фільтр із гравію / піску / активованого вугілля

Завдання 2

Вставте слова в тексті! Береговий фільтрат - це ____, яка забирається з ділянок, розташованих поблизу берега. Шари ____ і ____ берега діють як ____ на забрудненій річковій воді та ____ її від забруднень. Будь-які присутні розчинені пахучі речовини необхідно видалити через ____.

Завдання 3

Які додаткові кроки можна зробити для використання отриманої води як питної? Вода все ще може містити речовини, які не були відокремлені ____, а також можуть містити ____ (бактерії тощо). У будь-якому разі воду необхідно ____, щоб визначити, чи містить вона ____. Бактерії гинуть при додаванні ____. ____ можуть бути додані для покращення смаку.