Экскурсия на водоочистительную станцию
методическая разработка по химии (8 класс) по теме

Муниципальное общеобразовательное учреждение

лицей № 28 имени Н.А.Рябова г.Тамбова

                                                                                     Попова Ольга Александровна

                                                                                             учитель химии высшей категории

Экскурсия на водоочистительную станцию

Экскурсии по химии являются важным средством профориентационной работы, укрепления связи школы с жизнью. Они существенно дополняют и расширяют знания учащихся о каком-либо процессе; помогают глубже понять закономерности его протекания; активизируют познавательную деятельность учащихся; не только дают новые знания, но и обладают большими воспитательными возможностями.

При планировании экскурсии нужно учитывать и использовать местные предприятия, связанные с изучаемым программным материалом. В качестве примера рассмотрим организацию и проведение экскурсии на водоочистительную станцию.

Образовательные задачи экскурсии:

• расширить и углубить представления учащихся о взвешивании, работе дистилляционного аппарата, приготовлении растворов заданной концентрации;
• дать представление о способах очистки очистки воды, о физических и химических методах анализа веществ;
• дать информацию о профессиях работников водоочистительной станции.

Воспитательные задачи:

• через организацию деятельности школьников во время подготовки и проведения экскурсии способствовать воспитанию у них чувства коллективизма;
• через профориентационное содержание экскурсии способствовать гуманистическому воспитанию.

Развивающие задачи:

• развитие наблюдательности, умения сравнивать и переносить знания на

           другие ситуации, обобщать и анализировать;

• выработка положительного отношения к коллективизму и гуманизму как  

           нравственно ценным качествам человека.

Организация экскурсии

Учитель заранее договаривается с администрацией водоочистительной станции о предстоящей экскурсии. За неделю в классе (кабинете химии) вывешивается объявление, в котором указаны:

• дата проведения экскурсии, время и место сбора;
• список ученических групп, которые будут работать на экскурсии, с указанием старшего в группе;
• форма отчета (индивидуальная).

Проведение экскурсии

Каждой группе учитель вручает методическую карту, в которой указано, какую информацию необходимо получить, источники этой информации и порядок экскурсии по водоочистительной станции.

Методическая карта может выглядеть следующим образом:

1. Знакомство с трудом работников водоочистительной станции:

виды профессий, содержание труда работников этих профессий; учебные заведения, в которых готовят специалистов этого профиля.

2. Взвешивание:

необходимая точность взвешивания, весы, применяемые в химической лаборатории, класс их точности; допустимая степень отклонения при контрольно-химическом, бактериологическом  и гидрологическом анализах.

3. Дистилляционный аппарат:

назначение, устройство.

4. Приготовление растворов:

их назначение, наиболее часто используемые растворы, используемые в химической лаборатории, способы выражения концентрации растворов, применяемых в   химической лаборатории.

5. Методы анализа веществ:

назначение, химические и физико-химические методы анализа, принципы, лежащие в их основе; титрование, индикаторы, используемые при титровании.

6. Задания для самостоятельной работы:

А) В табл. I приведены типичные нормы расхода воды на различные домашние нужды.

Табл. . I        Среднее потребление воды на бытовые нужды

Используйте эту таблицу при ответе на следующие вопросы:

1. Оцените общее количество воды (в л), расходуемое вашей семьей за три дня.
2. Сколько воды (в л) в среднем расходует каждый член вашей семьей за три дня?
3. Сколько воды в среднем расходует ваша семья за один день? Ответ дайте в л на человека за день.
4. Сравните ежедневное использование воды на человека на различные домашние нужды со средним количеством воды, расходуемым каждым человеком в США (325 л на человека в день). Какие причины вы можете предложить для объяснения наблюдаемых различий?

Б) В 220 л воды содержится 11 г сульфата магния. Какова жесткость воды?

В) Какой объем воды (мл) и какую массу нитрита натрия (г) надо взять, чтобы приготовить 1 л 0,1 М раствора?

Целесообразно начать экскурсию с осмотра водоприемного сооружения и далее проводить в той последовательности, в которой вода проходит по водопроводу от источника до потребителя.

Экскурсовод показывает, что на берегу или неподалеку от поверхностного источника располагается водоприемное сооружение, откуда вода поднимается насосной станцией первого подъема до уровня очистных сооружений.

Объясняют, что на водоочистных станциях воду сначала пропускают через мелкое сито и систему сеток, задерживающую большие плавающие предметы. Сетки автоматически очищаются от загрязнений. Чувствительный прибор, регистрирующий засоренность сеток, воздействует на реле, которое включает электромоторы. Сетки с помощью мотора начинают вращаться и промываются. Как только промывание сеток закончится, другое реле закрывает задвижку промывной ванны и выключает моторы, вращающее сетки.

Вода, проходящая через сетки, по самотечной трубе попадает в береговой колодец. В соответствии с законом сообщающихся сосудов она располагается в береговом колодце на том же уровне, что и в водоисточнике (если насосы не работают).

Далее учащиеся переходят к осмотру очистных сооружений. Обращается внимание на то, что вода поверхностного источника содержит большое количество различных примесей. Экскурсовод показывает учащимся неочищенную воду (она немного мутная). Поэтому от взвешенных примесей ее очищают с помощью механического отстаивания.  Но некоторые тяжелые частицы в воде не оседают, они образуют коллоидные растворы, которые весьма устойчивы. Разрушение коллоидных растворов, или коагуляцию, проводят, добавляя к воде химические реагенты ( Fe2(SO4)3∙7 H2O; Al2(SO4)3∙18 H2O; FeCl3∙6 H2O) в виде разбавленных растворов, в которых массовая доля вещества не превышает 5-10%.

В зале фильтров экскурсовод на специальном макете объясняет устройство современного песчаного фильтра, который представляет собой железобетонный резервуар, заполненный песком, гравием и др. Работа каждого фильтра контролируется с отдельных пунктов управления. Весь зал фильтров обслуживают 1-2 специалиста. Прир фильтровании вода просачивается через узкие каналы между песчинками. Здесь задерживаются самые мелкие хлопья и другие взвешенные частички, образуя поверхностную пленку. Как только пленка на фильтре достигнет определенной плотности, приборы автоматически вводят в действие промывные устройства. После промывания песка автоматы снова включают фильтр.

Вода, прошедшая сквозь фильтр, может содержать еще некоторую долю бактерий (массовая доля не более 1%). Для дезинфекции в воду добавляют сжиженный хлор (на 1 л воды 2 мг хлора). Учащимся демонстрируют установки для хлорирования воды. Бактерицидное действие хлора на воду и микроорганизмы  учащиеся записывают с помощью уравнений реакций:

 Cl2 + H2O = HClO + HCl

HClO → HCl + [O],    2 [O] → O2  или

2 HClO = 2 HCl + O2.

Дополнительно учитель сообщает, что скорость разложения хлорноватистой кислоты HClO увеличивается при освещении и в присутствии некоторых веществ, например гидрокарбоната кальция Са(НСО3)2.

Весь процесс очистки воды длится 16 часов. Чистая вода поступает в резервуары-сборники. Отсюда насосная станция второго подъема подает воду в водонапорную сеть. Часть воды подается в водонапорную башню, за счет этого поддерживается определенное давление (напор) в водопроводной сети; эта вода служит определенным запасом, необходимым для покрытия расхода воды  в часы наибольшего водозабора.

В конце экскурсии учащиеся посещают химическую лабораторию, в которой осуществляют контрольно-химический, бактериологический, гидрологический анализы. Дежурный техник знакомит учащихся с пультом управления станцией, который представляет собой общий щит со множеством приборов, показывающих, есть ли вода в промывном резервуаре, какова интенсивность промывания фильтра, каков уровень воды в очистных сооружениях, сколько хлора расходуется на обезвреживание воды и другие данные.

В заключение экскурсовод подчеркивает, что данные методы защиты водопроводной воды обеспечивают необходимое качество воды только в условиях незагрязненных природных источников. С развитием промышленности, химизации сельского хозяйства значительно усложнилось использование природных источников для питьевых и промышленных целей. Технология обработки питьевой воды, которая сводится к осветлению, обесцвечиванию, обеззараживанию и проводится в основном при помощи химических реагентов, не годится для очистки воды от пестицидов, продуктов жизнедеятельности сине-зеленых водорослей и многих промышленных загрязнений. К тому же значительно возросли требования, предъявляемые к качеству воды как в промышленности, так и в быту. Вот почему в технологии подготовки воды для питьевых целей стали использовать еще и бактерицидные лампы, которые излучают ультрафиолетовые лучи, уничтожающие микроорганизмы. Широкое распространение получает использование сильных окислителей при подготовке воды. Так, одним из перспективных методов улучшения качества питьевой воды является обработка ее озоном. Благодаря ярко выраженным окислительным свойствам он обеспечивает наибольший по сравнению с другими методами эффект очистки воды. Озонаторные установки уже эксплуатируются во многих городах нашей страны.