Пояснительная записка.
В рамках экологического образования на уроках географии рассматривается инфраструктура современных городов.
Очистка сточных вод – достаточно сложный технологический процесс работы различных инженерных сооружений. Знакомство с этим процессом, изучение устройства сооружений и самой технологии очистки требует серьезной работы, чтения технической литературы, наблюдений. Как же донести информацию до учащихся, заинтересовать их?
Выбранный в данной работе способ подачи информации нетрадиционный. Сделать ее зрелищной, интересной позволило применение методики экскурсионной работы.
Экскурсия является наглядным процессом познания окружающего мира, который построен на заранее подобранных объектах. Экскурсовод передает аудитории видение объекта, техническое обоснование действа. Ему небезразлично, что увидит экскурсант, как он поймет и воспримет увиденное и услышанное. Он своими объяснениями подводит экскурсантов к необходимым выводам и оценкам, добиваясь тем самым, нужной эффективности мероприятия.
Моим коллегам будет понятно, с какими трудностями можно столкнуться при проведении реальной экскурсии по территории любого предприятия. Это и удаленность объекта, и его доступность для посетителей, и сложность понимания технологии и т.д.
В разработке представлен урок-экскурсия, проводимая виртуально. Экскурсия разработана в программе Power Point в виде компьютерной презентации
Цель урока: дать современное видение проблемы рационального использования водных ресурсов, познакомить учащихся с технологий очистки сточных вод.
Задачи урока:
- указать на проблему рационального природопользования
- познакомить учащихся с технологией очистки сточных вод
- при помощи экскурсионных методов и применения компьютерной презентации адаптировать материал для восприятия школьников, сделать его зрелищным, интересным.
Ход урока.
Введение.
Взаимодействие природы и общества.
Процесс жизнедеятельности общества – это особый фактор, влияющий на развитие природы. В процессе взаимодействия общества и природы между ними, так или иначе, происходит постоянный обмен веществом, имеющий сложный и во многом противоречивый характер. Общество изымает из природы все большее число ресурсов и одновременно возвращает в природу все более многочисленные отходы своей жизнедеятельности. Так возникли две взаимосвязанные проблемы: во-первых, это рациональное природопользование; во-вторых, загрязнение окружающей среды.
В селах и городах мы все чаще сталкиваемся с характерными антропогенными ландшафтами – тесно взаимодействующими системами природы и инженерных сооружений (зданий, мостов, асфальтового покрытия улиц, площадей и т.д.). Чем больше человечество развивается, тем все нужнее ему становится вода, и тем большее количество ее он использует для своих нужд, которые возрастают и становятся все более разнообразными.
Рациональное использование водных ресурсов.
Водоснабжение населения – проблема большой важности. В настоящее время все население планеты за сутки потребляет около 7 млрд. т пресной воды. К сожалению, вода при потреблении изменяет свои первоначальные свойства, она меняет свое качественное состояние под воздействием различного рода загрязнителей, которые попадают в воду со стоками промышленных предприятий, бытовыми сточными водами.
Есть нечто парадоксальное в том, что человечество с незапамятных времен привыкло сбрасывать свои отходы в источники, откуда, как правило, оно и получает питьевую воду.
Существует ряд санитарных мероприятий и комплекс инженерных сооружений, обеспечивающих сбор и удаление за пределы населенных пунктов и промышленных предприятий загрязненных сточных вод, их очистку, обезвреживание и обеззараживание.
Мероприятия по очистке используемых вод проводятся на городских очистных сооружениях (ГОС). Основная задача эксплуатации сооружений – обеспечение бесперебойной и надежной работы всех сооружений для приема, отведения и очистки сточных вод.
Обществу необходимо дать представление о той нагрузке, которую оно оказывает на окружающую среду. Вы, будущее этого общества, поймете необходимость беречь и охранять ее.
Знаете ли вы о том, какое количество загрязненных стоков каждый житель нашего города дает ежедневно, даже не задумываясь над этим?
Сегодня мы знакомимся с работой городских очистных сооружений. Вам будет представлена презентация, в которой показана и прокомментирована работа каждого сооружения в работе ГОС, будет описан технологический процесс.
Технология очистки сточных вод.
Сточной водой называется вода, использованная на бытовые или производственные нужды и получившая при этом загрязнения, которые изменяют ее первоначальный химический состав или физические свойства. К сточным водам относят так же воды атмосферных осадков, воду от поливки улиц и мытья машин автотранспорта.
Сточные воды представляют собой сложные системы с загрязнителями в разных состояниях – растворенных, нерастворенных, коллоидных. В сточных водах всегда присутствуют как органические, так и неорганические компоненты загрязнений. компоненты загрязнений. Органические вещества в бытовых стоках находятся в виде белков, углеводов, жиров, продуктов физиологической переработки. Кроме того, бытовые стоки содержат крупные примеси – тряпье, бумагу, отбросы растительного происхождения, а также синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ). Из неорганических компонентов в этой категории стоков всегда присутствуют в виде ионов калий, натрий, кальций, магний, хлор, карбонаты, сульфаты.
Бытовые стоки, кроме того, обязательно имеют в своем составе биологические загрязнения бактериями, в основном выделенными из кишечника человека, яйцами гельминтов, дрожжевыми и плесневыми грибками, мелкими водорослями, вирусами, в связи с чем, эти стоки представляют существенную эпидемиологическую опасность для человека, животного и растительного миров.
Познакомимся с сооружениями, используемыми в системе очистки стоков.
Приемная камера
Для поступления на высокую точку приемной камеры вода из канализационного коллектора подается под напором, поэтому приемная камера так же является камерой гашения напора.
Отсюда по открытым железобетонным лоткам вода поступает в здание решеток (первая стадия механической очистки).
Решетки
При механической очистке из сточных вод удаляются загрязнения, находящиеся в них в нерастворенном и частично коллоидном состоянии. Оценка работы решеток ведется на основе оценки количества отбросов. Количество снятых отбросов учитывается путем сбора их в контейнер определенного объема. В определенной мере количество и состав отбросов с решеток и осадка из песколовок характеризуют культурный уровень населения, пользующегося канализацией.
Песколовки
Основная масса загрязнений минерального происхождения (песок), удельный вес которых значительно выше удельного веса воды, осаждается в песколовках. Назначение песколовок – выделить из сточной воды песок и другие тяжелые минеральные примеси. Крупность фракций песка, находящегося в сточных водах, в основном колеблется в пределах от 0,05 до 0,5 мм. Песколовки задерживают до 85% песка.
На ГОС установлены 3 горизонтальные песколовки с круговым движением воды из 2–х резервуаров Д = 4 м, Н = 3,5 м, V = 150 – 300 мм/с.
Песчаная пульпа по песководу 0 200 мм поступает в пескосушку, далее на свалку.
Отстойники
Отстойники применяют для предварительной очистки сточных вод, если по местным условиям требуется их биологическая очистка, или как самостоятельные сооружения, если по санитарным условиям вполне достаточно выделить из сточных вод механические примеси. В зависимости от назначения отстойники подразделяются на первичные, которые устанавливаются до сооружений биологической обработки сточных вод, и вторичные, которые устанавливают после этих сооружений.
На ГОС установлено 18 первичных отстойников Д = 8м, Н = 10м, Т = 1,5 ч, V min = 0,7 мм/с.
Осадок удаляется один раз в сутки самотеком (под гидростатическим напором столба воды) через иловую трубу, опущенную до основания отстойника.
Осветленная вода отводится по сливному лотку, расположенному по периметру отстойника.
Биофильтры
Биохимические методы очистки основаны на использовании жизнедеятельности микроорганизмов, которые окисляют органические вещества, находящиеся в сточных водах в коллоидном и растворенном состояниях. Биохимическим методом удается почти полностью освободиться от органических загрязнений, остающихся в воде после механической очистки. Сооружения, в которых биологическая очистка осуществляется в искусственно созданных условиях – биофильтры.
Биофильтры представляют собой сооружения, в которых процесс биологической очистки сточных вод протекает в искусственно созданных условиях.
Проходя через фильтрующую загрузку биофильтра, загрязненная вода вследствие адсорбции оставляет в ней взвешенные и коллоидные органические вещества, не осевшие в первичных отстойниках. Они создают биопленку, густозаселенную микроорганизмами. Микроорганизмы биопленки окисляют органические вещества и получают необходимую для своей жизнедеятельности энергию. Часть растворенных органических веществ микроорганизмы используют как пластический материал для увеличения своей массы. Таким образом, из сточной воды удаляются органические вещества, а в теле биофильтра увеличивается масса активной биологической пленки. Отработавшая и омертвленная пленка смывается протекающей водой и выносится из биофильтра.
Биофильтр состоит из восьми секций (карт) каждая = 60м (29,7м х 19,3м). Загружены карты гравием, крупность его 40 – 60 мм.
Осветленная вода из первичного отстойника поступает в распределительные устройства, которые периодически напускают воду через баки-дозаторы на поверхность биофильтра. Профильтрованная через толщу биофильтра вода стекает по лоткам и поступает во вторичные отстойники, в которых задерживается выносимая биопленка, отделяемая от очищенной сточной воды.
Вторичные отстойники
Их назначение – отделить биопленку от очищенной воды. Их работа во многом схожа с работой первичного отстойника.
Метантенк
В процессе очистки сточных вод в сооружениях механической и биологической очистки скапливаются большие массы осадка. Осадок из первичных отстойников подвержен гниению, поэтому в комплексе очистных сооружений предусматривают метантенки, в которых осадок перегнивает. Метантенк представляет собой цилиндрический железобетонный резервуар с коническим днищем.
Для ускорения процесса брожения используют прогрев осадка и его перемешивание. Осадок подогревают до 33 или 530С острым паром, подаваемым в метантенк с помощью эжектирующих устройств. Перемешивают гидроэлеваторами с насосом.
Обычно в метантенк подается смесь сырого осадка из первичных отстойников и уплотненного избыточного активного ила из вторичных отстойников.
Нормальные условия для брожения создаются в щелочной среде. Минерализация органического вещества осадка Ии ила в процессе брожения сопровождается выделением продуктов распада в газ и иловую воду.
В метантенках степень распада органического вещества составляет в среднем 40%. Наибольшему распаду подвергаются жироподобные вещества и углеводы.
При сбраживании выделяются газы: менат – примерно 63 – 64% и угольная кислота – 32%.
Ход распада органических веществ зависит в основном от дозы загрузки по объему и продолжительности сбраживания. На ГОС установлены 2 резервуара Д = 12,5м, емкость 1 000 м каждый.
Контроль за качеством очистки сточных вод.
Пробы на анализ поступающих и очищенных стоков нужно брать в местах хорошего перемешивания потока и глубины 30-50 см.
Периодичность отбора проб – не реже чем через каждый час в течении суток.
Проводят анализ в химической лаборатории, расположенной в здании администрации ГОС.
Анализ проб сточных вод показывает состав вод поступающих на очистку и состав так называемых «условно чистых вод» на выходе, при сбросе в ручей Байкал. В данных хим.лаборатории указана эффективность очистки ГОС в %.
Отводной коллектор
Работа ГОС в последнее время оценивается как удовлетворительная, схема очистки признана устаревающей. Город растет, увеличивается объем стоков, требующих очистки, а сооружения остаются прежними. На сегодняшний день закончено строительство новых ГОС, с обновленной схемой очистки, что снизит антропогенную нагрузку города на водные объекты. Новые ГОС запущены в эксплуатацию в декабре 2004 года.