VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Вода – истинное чудо природы
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В 2019 году наш любимый город празднует свое 35–летие. Без чего не может жить любой город – маленький или мегаполис, село или деревня, человек, животное или растение?.. Что является источником жизни на Земле? Конечно же это – вода.
Если взглянуть на нашу планету из космоса, то можно поразиться, насколько необоснованно Землю назвали Землей. Я считаю - самое подходящее для нее название – Вода. Потому что большая часть нашей планеты занята природными водами и всего лишь около трети приходится на долю суши.
Вода - единственное вещество, которое может одновременно находиться в трех состояниях - жидком, твердом и газообразном. После воздуха, вода - самое подвижное вещество. Она находится в состоянии непрерывного движения – круговорота, совершая путешествия на огромные расстояния. Значение воды сложно переоценить. Являясь объектом неживой природы, вода – важный элемент каждого живого организма на земле.
Мало кто знает, что вода сыграла большую роль в месторасположении нашего города. Ведь город Усинск планировалось построить на берегу р. Усы, где ныне располагается поселок Парма, но из-за планов переброски части стоков сибирских рек в Среднюю Азию и Казахстан, будущий город решено было перенести на безопасное от затопления место. И хотя этим планам не суждено было сбыться, в 1970 году на болотах началось строительство Усинска. Сначала как поселка, а в 1984 году Усинск получил статус города.
В юбилейный 2019 год, когда любимый город празднует свой день рождения, мне захотелось узнать об его источнике жизни - воде. Также заинтересовал вопрос: а какую воду пьем мы? И так ли права мама, когда советует не пить воду из крана. И что известно моим одноклассникам об этой проблеме? Так возникла гипотеза – воду для города добывают либо из подземных источников, либо из реки и очищают специальными средствами, возможно химическими.
Актуальность: проблема питьевой воды - одна из важнейших проблем современности. Много источников пресной воды непригодны для питья людьми, так как способствуют распространению болезней или могут вызывать проблемы со здоровьем (если вода не отвечает определённым стандартам качества).
Объект исследования: вода.
Предмет исследования: речная и водопроводная вода, способы очистки.
Цель работы: расширение знаний об источнике питьевой воды для города, выявление результативного способа очистки воды в домашних условиях.
Задачи:
Изучить историю предприятия по очистке воды в г. Усинск
Узнать технологию очистки воды для города
Определить опытным путем наиболее эффективного способа очистки воды в домашних условиях
Провести опрос среди сверстников
Обобщение собранной информации, выводы
Методы и приемы, использованные в исследовательской работе:
сбор, изучение и анализ литературы по выбранной теме;
экскурсия, интервью, сбор информации из устных источников;
опыты в домашних условиях;
социологический опрос;
лабораторные опыты;
обобщение и анализ собранной информации.
Ожидаемый результат:
- получение и изучение информации об источниках природной воды, способах ее очистки в домашних и лабораторных условиях, качество водопроводной воды;
- выявление уровня знания учеников по исследуемой теме;
- презентация и защита выполненной исследовательской работы.
Научная новизна работы заключается в изучении способов очистки воды на специализированном (закрытом) предприятии города, проведение эксперимента самостоятельно очистить воду в домашних условиях различными способами.
Проведение анкетирования ребят на наличие знаний об источниках природной и питьевой воды, способах её очистки никогда не проводилось в моем классе и среди моих друзей.
Практическая значимость заключается в проведении эксперимента по очистке воды различными способами в домашних условиях (с учетом моего возраста) и сравнение с лабораторными анализами. Это были очень интересные и познавательные опыты. Достаточно удивили результаты. Также практическое значение имеет проведенный социологический опрос ребят – сделаны выводы о наличии знаний по выбранной теме.
Это долгосрочный проект, тема была выбрана в прошлом году, некоторые лабораторные анализы достаточно сложны и малодоступны. Проведенное исследование полезно для каждого человека, т.к. вода – основа жизни. Также оно полезно для ребят, кто мало знает об источниках воды и способах ее очистки.
Мою работу можно использовать на уроках окружающего мира и классных часах.
Теоретическая часть
2.1.1 ООО «Водоканал – Сервис»
А Вы знаете, что в 2019 году свой юбилей празднует не только город Усинск, но и одно из важнейших предприятий города, предприятие которое смело можно назвать источником жизни Усинска – ООО «Водоканал-Сервис».
С разрешения директора ООО «Водоканал –Сервис» Михаила Викторовича Попова мне разрешили посетить водоочистную станцию города Усинск. (Приложение 1)
Земфира Акзамовна, мастер водоочистной станции, провела мне интереснейшую экскурсию и рассказала историю своего предприятия, познакомила с технологическим процессом очистки воды. Очень интересно было узнать, как строилась водоочистная станция, как работали люди, какие изменения произошли за время работы.
В сентябре 1974 г была запущена в п. Пионерном временная установка по очистке воды: 2 бака для воды, бак для раствора хлорной извести, насосы. Источником водоснабжения стала река Черная. Обеззараживание воды производилось хлорной известью, которую носили вёдрами и заливали в баки, где она растворялась, и вода после баков подавалась в сеть.
С 01 июля 1975 года образовано предприятие объединенных котельных водопроводно-канализационного хозяйства объединения «Коминефть». Возглавляли данное предприятие Аверкиев Владимир Александрович, Осса Михаил Никитович, Загайнов Валерий Федорович.
В 1975 году - проведен пуск первой очереди водоочистной станции. Пропускная мощность была 5000 м3 воды в сутки. Вода поступала с водозабора реки Уса на отстойник с которого подавалась на фильтры, находящиеся в ангаре, и сетевыми насосами подавалась после обеззараживания в водопроводную сеть. На территории Водоочистной станции был построен склад хлора (ныне существующий). Он был разделён перегородкой. В одном помещении хранились баллоны с хлором, а за перегородкой разместилась раздевалка, бытовка, санузлы для операторов. В этом же здании находились хлородозаторная, лаборатория, кабинет мастера ВОС. Лаборатория была небольшая, выполняла всего несколько анализов. В дальнейшем был введен в эксплуатацию отстойник 2000 м3, второй ангар с дополнительными фильтрами. В смене работали три женщины: оператор фильтров, оператор хлораторной установки, лаборант. Ремонтная бригада состояла из двух слесарей.
В 1977 году на станции впервые начали проводить коагуляцию воды (коагулирование воды — процесс осветления и обесцвечивания воды с применением химических реактивов-коагулянтов, которые при взаимодействии с примесями воды образуют осадок).
1978 году был произведен пуск нового водозабора. На станции имелось четыре дизельных электростанции мощностью 230 кВтч каждая. Забор воды осуществляется с середины реки Уса, вода из реки берется с помощью центробежных насосов.
С 1 июня 1984 г начали набирать работников на новую водоочистную станцию. Сначала обслуживающий персонал находился на старой ВОС, а на новой за закрытыми дверями работали химики. В первую очередь готовили к пуску РЧВ (резервуар чистой воды), насосную станцию II-го подъёма, пульт управления.
7 ноября 1984 г была запущена насосная станция II-го подъёма. В первую смену не отходили от сетевых насосов. Все с напряжением следили за работой новой системы очистки. Здесь были начальник цеха водоснабжения и канализации Озорнин В.М., начальник ВОС Шенец О.М., машинист насосных установок Касимова Ф.А., оператор пульта Боткина З.А.
Весной 1985г. одновременно работала и старая и новая станции.
Для бесперебойной подачи питьевой воды в первый паводок для лучшего осветления и обесцвечивания готовили известковое молоко; вручную перелопачивали известковое тесто, сапоги тонули в нем. Реагенты привозили в бумажных мешках по 60 кг. Бумага рвалась, женщинам приходилось загружать реагенты вручную, работали 2 смены без отдыха. После полного пуска в эксплуатацию водоочистной вихревого типа и насосной станции с 6 сетевыми насосами старая водоочистная станция была закрыта.
На новой ВОС постепенно отладили технологический режим: улучшили процесс коагуляции, подобрали оптимальную дозу коагулянта. Реагенты стали поступать в контейнерах по 800 кг. Загрузка реагентов производилась уже механизированным способом.
В 1991 г. сдано в эксплуатацию расширение фильтровальной станции на 4000 мЗ в сутки. Общая производительность водоочистной станции в итоге доходит до 24 000 мЗ в сутки.
Со дня пуска станции произведена реконструкция осветлителей, замена дренажной системы фильтров, полная замена фильтрующего материала, замена 3 насосов на более мощные. На город автоматически поддерживается давление питьевой воды в зависимости от заданного режима. Для улучшения процесса коагуляции воды введен новый реагент- сульфат алюминия. Осуществляется производственный контроль за качеством питьевой воды на всех этапах технологического цикла. Для проведения контроля качества воды химико-бактериологическая лаборатория оснащена всем необходимым оборудованием. Лаборатория выполняет до 42 анализов (микробиологических, паразитологических, органолептических).
2.1.2 Характеристика природной воды
В качестве исходного сырья на водоподготовку используется природная, обычно говорят исходная или сырая вода.
Природная вода подразделяется на подземные, поверхностные воды и атмосферные осадки.
К подземным водам относят: подрусловые, межпластовые, артезианские, шахтные. К поверхностным водам относят воды рек, озер, водохранилищ, прудов, морей. К атмосферным водам относят осадки, выпадающие в виде дождя и снега.
Подземные воды характеризуются постоянством состава и температуры, значительной минерализацией, отсутствием минеральных взвесей, низким содержанием органических веществ, присутствием растворенных газов, значительной жесткостью, повышенным содержанием железа и марганца, высокой санитарной надежностью.
Поверхностные воды в основном пресные, отличаются значительными колебаниями состава и температуры в течении года. Резко ухудшается качество воды во время паводка. Поверхностные воды подразделяют на сильно загрязненные, слабо загрязненные, удовлетворительные.
2.1.3 Технология очистки воды на водоочистной станции
Забор воды для города осуществляется из реки Уса. Качество воды может меняться в зависимости от сезона.
Для очистки воды используют следующие методы: осветление, обесцвечивание и обеззараживание.
Вода из реки Уса насосами подается по трубам на станцию, поступает в смесители (Приложение 2), где перемешивается с реагентами и хлорной водой. После смешения вода поступает в рабочие камеры, где происходит осветление воды. Осветленная вода подается на скорые фильтры (Приложение 2). Очищенная вода после вторичного хлорирования собирается в резервуарах чистой воды, откуда насосами подается потребителям (Приложение 2).
В паводковый период для повышения эффекта осветления и обесцвечивания применяется реагентная обработка воды - коагулирование примесей воды. Сущность коагулирования состоит в том, что в обрабатываемую воду добавляют специальную смесь (сульфат алюминия), которая «заставляет» примеси воды притягиваться и слипаться. Так образуются видимые невооруженным глазом хлопья, которые выпадают в осадок (Приложение 3).
Для создания надежного барьера на пути передачи через воду кишечных инфекций применяется ее обеззараживание – обезвреживание бактерий. Для этого применяется «хлорная вода», которая вырабатывается из раствора поваренной соли (Приложение 3).
Время контакта хлора с водой должно составлять не менее 30 минут.
2.2 Практическая часть
2.2.1 Опрос учащихся
Узнав много нового, я задалась вопросом: а знают ли мои одноклассники из какого источника поступает вода в их квартиры? Многие ли дополнительно очищают дома водопроводную воду? И какие способы очистки знают мои друзья.
Я провела анкетирование и поняла, мало кто интересуется, какую воду мы пьем. В опросе участвовали 25 учеников моего класса.
На вопрос:Из какого источника поступает вода в квартиры?
Из р. Уса – 16 учеников
Из реки Печора – 2 ученика
Из болота – 1 ученик
Не знают ответ - 6 учеников
Какие способы очистки воды Вы знаете?
Всего 15 опрошенных знают способы очистки воды
Из них:фильтрование отметили 11 человек, кипячение -2, очистка приборами – 2 ученика. Не знают ответ на вопрос - 10 учеников
Какими средствами очистки воды Вы пользуетесь дома?
18 опрошенных очищают водопроводную вода для питья (14 опрошенных ответили, что пользуются фильтром и 4 ученика кипятят воду)
4 не пользуются дополнительной очисткой
и 3 ученика не знают, очищают ли дополнительно воду дома.
(Приложение 4,5,6)
2.2.2 Очистка воды в домашних условиях
После экскурсии на водоочистную станцию мне стало интересно, а как очистить воду для питья без специального оборудования и материалов? Ведь набрать воду из реки может каждый, а как сделать ее пригодной для питья? И так ли права мама, когда говорит, что нельзя пить воду из крана…
Для решения первого вопроса, я набрала воду из реки и попыталась очистить ее с помощью известных методов – кипячение и очистка через угольный фильтр.
Очистка воды из речки Уса.
Воду мы набирали в декабре. Как рассказала мне Земфира Акзамовна, в зимний период вода в реке самая чистая. Несмотря на это, с первого взгляда можно определить, что вода загрязнена и пить ее опасно.
На уроке окружающего мира мы изучали, что вода — это жидкость, не имеющая цвета, запаха, вкуса. Из рассказа специалистов я узнала, что именно примеси в воде определяют ее свойства, т.е. качество. Различают следующие показатели качества воды:
органолептические - температура, цветность, мутность, запах, вкус;
химические - жесткость, щелочность, окисляемость;
микробиологические показатели - это общее количество микроорганизмов;
радиологические показатели определяют радиационную безопасность.
На глаз можно и без специального оборудования определить органолептические показатели: вода из речки была мутная, желтоватого цвета, имела посторонний запах, похожий на запах растений, на дне банки образовался осадок (возможно частички каких-то растений). На вкус воду пробовать мы не рискнули. (Приложение 7)
Первый способ очистки – кипячение и отстаивание (Приложение 7)
После кипячения я заметила, что вода стала не такая мутная, желтоватый цвет все же остался, также отсутствовал запах водорослей.
Второй способ очистки – угольный фильтр (Приложение 7)
Воду из реки мы залили в кувшин-фильтр, предварительно заменив картридж. При фильтровании вода проходит через очищающую смесь, в составе которой находится активированный уголь. После очистки вода стала более прозрачная, без осадка и мелких частиц, характерный запах реки тоже пропал.
Пробовать на вкус очищенную речную воду я все же не стала, так как обеззараживание в домашних условиях не проводили.
Я знаю, что при высокой температуре многие бактерии погибают, а активированный уголь может поглощать много вредных веществ, поэтому мы решили обратится в лабораторию и научным путем выяснить, можно ли пить воду из реки после кипячения без вреда для здоровья.
Очистка водопроводной воды
Для решения второго вопроса: можно ли пить водопроводную воду без дополнительной очистки, я решила очистить водопроводную воду тремя способами: кипячение, применение фильтра-кувшина и очистка с помощью комплексной системы очистки воды (фонтанчик).
Исходный материал: водопроводная вода.
Характеристики воды: прозрачная, не имеет цвета, наличие постороннего запаха (предположительно хлор), при питье чувствуется привкус метала (как будто облизнул фольгу), при втором глотке привкус метала пропадает. Если присмотреться, то можно увидеть очень маленькие пузырьки, которые исчезают примерно через 2-3 минуты (Приложение 8).
Очистка кипячением:
После кипячения вода осталась прозрачной, мутность отсутствует, пузырьки тоже отсутствуют, запах и вкус отсутствуют. Но в чайнике после недели кипячения (для эксперимента не мыли чайник изнутри) остался ярко выраженный налет, что свидетельствует о наличии в воде железа (Приложение 8).
Очистка через угольный фильтр
После очистки в фильтре-кувшине, можно заметить, что вода осталась прозрачной, посторонний запах хлора исчез, вкус стал более мягким. Эта вода мне понравилась. (Приложение 8)
Очистка комплексной системой очистки воды.
Попробовав воду из «фонтанчика», я не заметила разницы с водой из фильтра-кувшина. Вода была такой же прозрачной, чистой, без посторонних запахов и вкусов. (приложение 9)
Для чистоты эксперимента очищенную водопроводную воду мы тоже направили в лабораторию для микробиологических исследований.
Химические изменения
Кроме органолептического метода (определения цветности, мутности и запаха),в домашних условиях можно провести и химические опыты, а именно: определить изменилась ли кислотность и щелочность воды из реки после кипячения и очистки через фильтр. Узнать это можно с помощью теста качества воды.
Провести этот тест очень просто, необходимо тест-полоски (это экспресс тесты, которые определяют качество воды в домашних условиях и продаются в аптеке или любом зоомагазине, где продаются аквариумы) пустить в воду провести из стороны в сторону 2-3 раза, стряхнуть лишнюю влагу и через 60 секунд сравнить индикаторы с цветовой шкалой (Приложение 9).
Согласно СанПин уровень кислотности и щёлочности pHв питьевой воде допускается от 6 до 9 единиц, а уровень хлора не менее 0,3 и не более 0,5 мл/л. Сравним результаты:
тест-полоска воды из реки Уса без очистки: pH - 7,2мл/л, хлор –0 (соответствует)
вода из реки после очистки фильтром: pH - 7,2 мл/л, хлор – 0 (соответствует)
вода из реки, очищенная методом кипячения: pH–8мл/л, хлор – 0 (соответствует)
тест-полоска водопроводной воды: pH - 6,8мл/л, хлор – 0,5(соответствует)
водопроводная вода после кипячения: pH - 7 мл/л, хлор – 0,5 (соответствует)
водопроводная вода после фильтра-кувшина: pH - 7 мл/л, хлор – 0,5 (соответствует)
водопроводная вода из «фонтанчика»: pH - 7 мл/л, хлор – 0,5 (соответствует)
(Приложение 10)
Учитывая, что вся исследуемая вода (согласно моему опыту) после очистки и осветления соответствует нормам, можно сказать, что очистка воды по двум показателям в домашних условиях возможна. Но учитывая, что обеззараживание мы не проводили, пить воду все же я не рискнула.
3. Заключение
После всех проведенных опытов, я выяснила, что очистить речную воду до уровня питьевой в домашних условиях невозможно.
При кипячении и очистке воды через фильтр улучшаются ее органолептические качества (уменьшается мутность, появляется прозрачность, исчезает посторонний запах), но, как сказали мне в лаборатории (куда посторонним вход запрещен), пить такую воду нельзя! Так как в ней все же остались бактерии, которые способствуют расстройству желудка.
Эксперимент показал, что водопроводная вода отвечает всем требованиям, ее дополнительная очистка незначительно улучшает вкус. Но… исходя из предварительных микробиологических исследований (при котором проводится трехкратное исследование проб) вода из «фонтанчика» хоть и соответствует нормам, но ее показатели незначительно ниже, чем у водопроводной воды без очистки. (Возможно, давно не меняли фильтр).
Результаты лабораторных исследований подтвердили, что для питья пригодна только вода из водопровода или фонтанчика. Вода из реки, очищенная в домашних условиях, не пригодна для питья.
В ходе исследования я поняла: чтобы водопроводная вода в городе соответствовала требованиям и была безопасна, необходим труд и знания очень многих специалистов, которые трудятся на водоочистной станции и днем, и ночью. В юбилейный год города и водоочистной станции ООО «Водоканал-Сервис» я убедилась, что воду из крана в нашем городе можно пить без опасений.
Результат опроса показал, что не все дети знают источники воды, способы ее очистки. Все данные проанализированы, на основании этого продуманы темы для дальнейших выступлений на классных часах.
Таким образом, моя гипотеза нашла подтверждение в данном исследовании: вода для города добывается из р. Уса, на водоочистной станции проходит четыре степени очистки.
Также я приобрела опыт работы в программе «PowerPoint». И уже гораздо лучше составляю презентации, оформляю слайды.
Итогом мой работы стало создание презентации и представление работы на школьной научно-практической конференции «Шаг в науку».
Список источников
|
Большая книга вопросов и ответов «Что? Зачем? Почему?» Переводчик: Зыкова Анна, Мишина Кира. Редактор: Блинова Любовь. Издательство: Эксмо, 2008 г. |
|
Ситников В.П. «Кто есть кто в мире природы» - М: Просвещение, 2010. |
|
«Экологическая азбука для детей и подростков» К. Б. Асланиди, М. А. Малярова, Т. В. Потапова — Изд-во МНЭПУ Москва, 1995 |
|
Устные рассказы работников ООО «Водоканал-Сервис» |
|
Интернет источники ООО «Водоканал – Сервис» http://vodokanal-usinsk.ru |
|
Интернет источники Информация о городе Усинск Республика Коми https://ru.wikipedia.org/wiki |
Приложение1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6
Приложение 7
Приложение 8
Приложение 9
Приложение 10