Российская Федерация

Московская область

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 8

имени Героя Советского Союза Будника Г.Д.

Исследовательский проект на тему :

«Водоподготовка и водоочистка в городе Лобня».

Работу выполнили учащиеся 8-а класса:

Ватолина Люба

Лавров Олег

Климова Яна

Подлипенская Анна

Саввина Ангелина

Сомин Максим

Папава Гванца

Руководитель: учитель химии к.п.н. Кудинова Н.Ф.

2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………   3

1 Основная часть             ……………………..………...………………..... 5

1.1 Водоемы города Лобня………………………………………………   5

1.2 Откуда вода поступает в наши квартиры .…………………………   6

1.3 Очистка воды от избытка железа .…………………………………….6

1.4 Подогрев воды.……………………………………....……………….   6

1.5 Очистка использованной воды…………………………………....…. .7

2. Исследование органолептических свойств  и жесткости водопроводной и природной воды  г.Лобня                              ……….                                .9

2.1 Методики оценки показателей качества воды………………………....9

2.2 Результаты  исследования………………………………                       12

2.3. Сравнительный анализ полученных результатов. …………………  12

3. Выводы исследования ……….........                                                        13

Список использованных источников……………………………………….14

Приложения …..…………………………………………..…………..…...…15

Введение.

Доступность и качество питьевой воды определяют здоровье и качество жизни нации. Обеспечение населения чистой водой окажет непосредственное влияние на снижение смертности и увеличение продолжительности жизни россиян.

По оценкам Организации Объединенных Наций, 1,1 млрд. людей имеют недостаточный доступ к чистой питьевой воде. Прогнозируется, что к 2020 году использование воды увеличится на 40% и к 2025 году два человека из трех будут испытывать нехватку воды. Дефицит пресной воды в мире сделает ее важнейшим экспортным ресурсом. Вода, а не нефть станет главным богатством государства уже при жизни нашего поколения.

Качество источников воды в России по сравнению с большинством стран мира находится на высоком уровне.

Тем не менее, качество воды на различных территориях существенно различается. В источниках воды имеются загрязнения как природного, так и техногенного характера. Уже сегодня каждый второй житель России вынужден использовать для питьевых целей воду ненадлежащего качества, не соответствующую по ряду показателей санитарно-гигиеническим требованиям.

В декабре 2010 года Председателем Правительства Российской Федерации Владимиром Владимировичем Путиным подписано постановление № 1092 от   22 декабря 2010 года "О Федеральной целевой программе "Чистая вода" на 2011-2017 годы".

Вода представляет собой наиболее ценный для человека продукт, и что наш организм на 60-70% состоит из воды? Вода доставляет в клетки организма питательные вещества (витамины, минеральные соли и др.) и уносит отходы жизнедеятельности. Необходимо пить, как минимум, 1,5 литра воды в день, чтобы обеспечить организму достаточную термическую стабильность и не терять более 15% содержащейся в нем воды: иначе организму грозит обезвоживание. Ведь человек чрезвычайно остро ощущает изменение содержания воды в своем организме и может прожить без нее всего несколько суток.

Помимо питья, человек использует воду в лечебных, гигиенических и хозяйственных целях, широко используются также лечебные минеральные воды.

Централизованное снабжение водой городов, поселков и промышленных предприятий представляет собой сложный комплекс технико-экономических и организационных мероприятий. Их рациональное решение определяет уровень санитарного благоустройства городов и поселков, обеспечивает нормальные условия жизни населения, гарантирует бесперебойную работу промышленности.

Таким образом, актуальность темы обусловлена:

- важностью получения информации об источниках водоснабжения нашего города, о качестве питьевой воды, о методах очистки сточных вод.

Задачи исследования:

- собрать информацию о водоемах нашего города и сделать выводы об использовании их в качестве источника водоснабжения;

- обобщить материал проведенных экскурсий об источниках водоснабжения, о качестве воды, об очистке стоков;

- посетить предприятие ООО Теплосеть и узнать, как поступает горячая вода в наши квартиры;

- выполнить исследование проб  водопроводной и природной  воды на основные показатели качества питьевой воды: прозрачность,  запах,  жёсткость.

1.Основная часть.

1.1.Водоемы города Лобня.

На территории города есть несколько небольших открытых водоемов. Это:

-Река Мещериха (еще  она называется Альба). Эта река протекает в районе Красной поляны. У клуба Красной поляны и у фабрики есть плотины и здесь она глубокая, но в дальнейшем течении она скорее похожа на ручей.

 - Река Лобня (еще ее называют Лобненка), сейчас эту реку  можно увидеть в Букино, большая часть ее находится в бетонной трубе. До войны вода в ней была чистейшая, сейчас она сильно загрязнена. У Катюшек Лобня впадает в Мещериху.

-Речка Раздериха  берет свое начало в Горках Киовских и протекает по территории Луговой.

-Безымянный ручей  вытекает из-под  территории Дворца спорта «Лобня», пересекает  улицу Ленина и течет вдоль таунхаусов. Его вряд ли можно назвать рекой.

- городские пруды. Самые большие пруды расположены у станции, на стадионе «Москвич», в Луговой и в Депо. Пруд у станции это бывший карьер  Лобненского кирпичного завода.

- и озеро Киово, знаменитое  колонией чаек. Но в настоящее время  этот ценный природный объект находится не в лучшем состоянии. Колония чаек значительно сократилась. Озеро нуждается в постоянной забое и охране.

Вывод: из собранной информации о водоемах нашего города следует, что крупных рек, которые могли бы стать источником водоснабжения в нашем городе нет.

1.2.Откуда вода поступает в наши квартиры. 

В  нашем городе  построены  десять насосных станций. Вода поступает из скважины глубиной 190метров, а насос, подающий воду из этой скважины, находится на глубине 100метров. Вода из скважины по всем показателям, кроме содержания железа соответствует санитарно-гигиенической норме. Повышенное содержание железа в воде придает ей буроватую окраску, металлический привкус, вызывает зарастание труб.  Длительное употребление человеком воды с повышенным содержанием железа может привести к заболеванию печени, увеличивает риск инфарктов.

1.3. Очистка воды от избытка железа. 

Для того чтобы очистить воду от избытка содержащегося в ней железа  установлены  три станции обезжелезивания(очищают 70% воды) . В июне 2007 года первая станция обезжелезивания была введена в строй. Вода на такой станции очищается следующим образом.

Воду насыщают кислородом, для этого ее пропускают через слой каменной крошки. При этом двухвалентное железо, соединения которого растворимы окисляется до трехвалентного, оксиды и гидроксиды которого нерастворимы и имеют бурый цвет. А дальше происходит отстаивание, при котором нерастворимые частицы оседают на дно отстойников. Чистая вода через насосную станцию подается в наши квартиры.

Никаких химикатов при этом не применяют. Но на всякий случай на станции установлено оборудование, которое может обеззараживать воду.

1.4.Подогрев воды.

В марте этого года мы побывали на предприятии Теплосеть  г.Лобня.

Это предприятие подает горячую воду в наши квартиры. Горячая вода необходима не только для гигиенических процедур, но и  для нагрева отопительных приборов (батарей). Если эта вода будет содержать  большое количество солей  жесткости, то довольно скоро на стенках  труб,  по которым  проходит вода  образуются отложения, такие же, как те которые появляются на стенках чайника.  Жесткость воды  обусловлена нахождением в ней ионов кальция, магния, в меньшей степени алюминия, железа, бария и др. Жёсткая вода при умывании сушит кожу, в ней плохо образуется пена при использовании мыла, требуется большее количество моющего средства.

Так как вода поступает из глубинных  скважин. Следовательно, она будет содержать  большое количество солей  жесткости.

Поэтому,  воду сначала очищают от этих солей, т.е. делают мягкой. Для этого холодную воду пропускают через сульфоуголь. Это органический искусственный катионит, который получается в результате сульфирования каменных углей олеумом.

Вследствие реакций обмена карбонаты  и гидрокарбонаты превращаются в растворимые сульфаты.

Ca(HCO3)2  + H2SO4→ CaSO4 +2H2O +2CO2

CaCO3  + H2SO4→ CaSO4 +H2O +CO2

В воде образуется углекислота, которая удаляется  при дальнейшей очистке на установке декарбонизации. Дальше эта уже  мягкая вода идет на нагревание холодной воды в теплообменники  и в отопительные приборы.   Во всех районах  города  из кранов горячей воды течет такая же вода как и холодная, нагреваемая в теплообменниках до нужной температуры, а в микрорайоне москвич из крана с горячей водой  течет мягкая вода, очищенная от солей жесткости сульфоуглем. Это так называемый открытый водозабор.

1.5. Очистка использованной воды. 

Очистные сооружения были построены еще в 1947 году  на Красной Поляне. Это было трудное послевоенное время, но  все понимали важность очистки сточных вод. Эти очистные сооружения работают до сих пор. Их мощность  1500м3 стоков. Стоки  фильтруются и подаются в отстойники, а дальше в аэротенки . Здесь специальные аэробные бактерии перерабатывают все органические примеси.  Дальше  происходила обработка гипохлоритом натрия, для обеззараживания уже очищенной воды. И вода  выливалась  в речку Альба, которая течет через Красную Поляну.

Правда с очисткой всех сточных вод они не справлялись  и часть канализационных стоков отправлялась на очистные сооружения города Москвы. Поэтому сейчас рядом со старыми очистными сооружениями построили  новые, более современные.

Строительство новых очистных сооружений началось в начале 2007 г., в феврале 2009 г. была введена в строй первая очередь очистных сооружений мощностью 5 тысяч куб.м/сутки. В 2011 году завершены работы по строительству второй очереди  очистных сооружений   микрорайона Красная Поляна,  производительность которых  доведена до 10 тыс.м3/сутки.

Это  первые в Московской области очистные сооружения закрытого типа такой большой мощности, построенные в непосредственной близости от жилой застройки. В основе технологии  лежит система биологической очистки, предусмотрен полный цикл очистки сточных вод с удалением веществ органического и минерального происхождения, биогенных примесей, после которой их можно будет сбрасывать в водоемы любой категории, вплоть до рыбо-хозяйственных.

Содержание примесей в очищенной воде – не более 3 мг/л, что соответствует всем санитарным нормам.

2.Исследование органолептических свойств  и жесткости водопроводной и природной воды  г. Лобня.

Цель:   1. Освоить простейшие методики определения прозрачности, запаха, жесткости воды.

1. Дать сравнительный анализ жесткости природной воды и воды из водопровода.

Предмет исследования: вода  водопроводная горячая и холодная микрорайон «Центральный», вода  водопроводная горячая микрорайон «Москвич», вода колодезная микрорайон «Пучки», вода талая, вода дистиллированная.

Методы исследования:  изучение литературных источников, химический анализ, изучение физических свойств, создание проектных работ с использованием ИКТ.

Время исследования: зима, весна 2012.

План исследования:

1. Определение задач, постановка проблемы, мотивация учащихся.
2. Проведение исследования, заполнение таблицы по результатам исследований.
3. Сравнительный анализ полученных результатов.

Вещества, отобранные для исследования, не вредны для здоровья человека.  Определенная опасность заключается в работе со стеклянной посудой, поэтому обратить внимание учащихся на осторожную работу с ней.

2.1.Методики оценки показателей качества воды.

Методики, отобранные для исследования, простейшие, т.к. задачи заключаются не в организации глубины исследования, а в возбуждении интереса у учащихся к исследованию и в побуждении их к самостоятельному  исследованию. Определение жесткости, свободной углекислоты и щелочности учащиеся выполняли методом титрования  в экспресс лаборатории предприятия «Теплосеть».

1.Определение прозрачности воды.

Оборудование: мерный цилиндр, текст газеты, исследуемая вода.

Ход исследования: Мерный цилиндр со стеклянным дном, наполненный водой  до верхней отметки, поставьте на печатный текст газеты. Посмотрите на текст газеты сквозь толщу воды.

В зависимости от видимости текста газеты прозрачность воды можно оценить словами:

1. Прозрачная.
2. Слегка замутненная.
3. Мутная.
4. Очень мутная.

Наблюдения запишите в сводную таблицу.

2. Определение запаха воды.

Запах воды связан составом воды.

Оборудование: пробирка с пробкой, исследуемая вода.

Ход исследования: налей воду в пробирку чуть больше половины, закрой пробкой, энергично взболтай и, открыв пробирку, сразу понюхай. Запаха может не быть, или слабо ощутим, а также болотный, землистый, рыбный, огуречный, аммиачный, сероводородный и т.д. По интенсивности может быть сильным отчетливым, слабым, очень слабым.  

Для питьевой воды допустим слабый и очень слабый запах, лучше, если запах не ощутим.

Наблюдения запишите в сводную таблицу.

3. Определение общей жесткости воды методом комплексонометрии.

Оборудование: бюретки, мерный цилиндр, мерные круглодонные колбы, конические колбы, цилиндры, воронки, шпатель; реактивы: раствор Трилона Б, эриохром черный Т (сухой), аммиачно-буферная смесь, водопроводная вода.

Ход исследования:

1. Мерной колбой отмерить 100 мл исследуемой воды и перелить ее в коническую колбу.

2. Добавить к воде 5 мл аммиачно-буферной смеси, затем 7-8 капель спиртового раствора индикатора эриохром черного Т.

3. Тщательно перемешать, раствор окрасится в винно-красный цвет.

4. Смесь оттитровать 0,05 Н раствором Трилона Б. К концу титрования раствор Трилона Б добавлять по каплям, встряхивая смесь в колбе после добавления каждой капли.

5.Титрование можно считать законченным если после добавления очередной капли окраска раствора приобретает синий цвет с зеленоватым оттенком и с добавлением лишней капли раствора комплексона не изменяется.

6. Определить объем трилона Б, израсходованного на титрование.

7.Титрование повторить 2-3 раза и для расчета взять среднее значение.

8. Произвести расчет общей жесткости воды:

Величину общей жесткости воды (Ж0) в мг*экв/л вычисляют по формуле:

                           Жо =          N V 1000        ,

                                            V1

где N - нормальность раствора трилона Б, г-экв/л;

V - объем раствора трилона Б, мл;

V1 - объем воды, мл.

Типы воды (по жесткости):

Очень мягкие - 0-1,5 мг-экв/л;

Мягкие - 1,5- 3,0 мг-экв/л;

Среднежесткие - 3,0- 4,5 мг-экв/л;

Довольно жесткие - 4,5 - 6,5 мг-экв/л;

Жесткие - 6,5 - 11,0 мг-экв/л;

Очень жесткие - свыше 11,0 мг-экв/л.

2.2Результаты исследования.

Сводная таблица результатов исследования.

2.3.Сравнительный анализ полученных результатов.

Все образцы воды бесцветные и не имеют запаха. Наиболее жесткой оказалась водопроводная холодная вода, наименее жесткая дистиллированная и талая вода. Холодная водопроводная вода,  поступающая в систему водоснабжения нашего города – это подземная вода. Такая вода имеет наиболее высокую степень минерализации. Вода колодезная относится к грунтовым водам, она имеет среднюю степень минерализации. По результатам исследований жесткость колодезной воды в полтора раза ниже, чем у водопроводной. В микрорайон Москвич горячая вода поступает после обработки ее на предприятии Теплосеть (открытый водозабор). Жесткость такой воды очень низкая, сравнимая с жесткостью талой воды.

        Водопроводная холодная и горячая вода исследованных проб соответствует нормам. Жесткость холодной воды средняя, так как вода в систему водопровода г.Лобня поступает из артезианских скважин. Поэтому при использовании бытовой техники (посудомоечных, стиральных машин) рекомендуется использовать специальные смягчающие средства.

3.Выводы исследования.

В сотрудничестве с ООО Водоканал  города  Лобня мы ознакомились с основными проблемами водоснабжения, водоподготовки и водоочистки города Лобня. Так как в городе нет открытых источников водоснабжения, то вода, поступающая в город – это подземная вода, содержащая избыток железа. Поэтому она нуждается в дополнительной очистке от железа. В городе для этого строят станции обезжелезивания. Для нагрева воду умягчают с помощью сульфоугля.

В микрорайон Москвич горячая вода поступает после обработки ее сульфоуглем (открытый водозабор) и жесткость ее значительно меньше, чем у горячей воды из Центрального микрорайона.

Так как очистка сточных вод очень важна для экологии города, то в городе построены новые очистные сооружения.

Вода – это, на первый бесхитростный взгляд, простое химическое соединение водорода и кислорода. Но на самом деле, вода – основа жизни на Земле.

Вода применяется во всех областях хозяйственной деятельности человека. Практически невозможно назвать какой-либо производственный процесс, в котором не использовалась бы вода. В связи с бурным развитием промышленности, ростом населения городов расход воды увеличивается. Первостепенное значение приобретают вопросы охраны водных ресурсов и источников от истощения, а так же от загрязнения сточными водами.

В современных условиях важное значение приобрела проблема рационального использования и охраны водных ресурсов. Сохранение запасов питьевой воды, ее экономное использование – одна из актуальных проблем, решение которой является важной государственной задачей, но, вместе с тем, в значительной степени зависит от каждого из нас.

Список использованных источников

1. Габриелян О.С., Попкова Т.Н., Сивкова Г.А., Сладков С.А.  Вода в нашей жизни. Дополнительные материалы к учебникам О.С.Габриеляна «Химия. 8класс» и «Химия. 9класс» - М.: Дрофа, 2011.-224с.

2. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология в вопросах и ответах: Учебное пособие. Ростов н/Д: Феникс, 2002.-384с.

3. Петрянов И.В. Самое   необыкновенное   вещество   в   мире. - Москва, «Педагогика», 1975г.

4.ГОСТ Р 52407-2005: Вода питьевая. Методы определения жесткости

5.http://gos-water.ru/

6. http://www.water.ru/bz/likbez/aboutw.shtml

7. http://www.water.ru/bz/param/water_in_life.shtml

8. http://www.water.ru/solutions/wat-problem2.shtml

9. http://www.akvalider.ru/index.htm