Vedenpuhdistushoitoja koskevat kouluhankkeet

Jos juot vettä, joka ei ole käynyt puhdistusprosessissa - "raakaa vettä" -, saatat saada tarttuvia vesiperäisiä sairauksia, jotka johtuvat bakteereista, kuten Escherichia coli (E. coli) ja loiset, kuten giardia. Siksi vedenpuhdistus on välttämätöntä kaikille, ja se tekee vedenpuhdistusprojektiideoista erityisen hyvän valinnan koulun tiedemessuille tai esityksille. Mutta ennen kuin aloitat projektin, on parasta oppia perusteet miksi vesi on puhdistettava eri tapoja, joilla se voidaan tehdä, ja mitkä ovat vaihtoehtosi "vedenpuhdistusmenetelmälle" projekti.

Lyhyesti sanottuna sinun on puhdistettava vesi, jotta voit olla varma, että se on turvallista juoda. Suurimmat riskit vedessä ovat loiset, bakteerit, virukset ja kemialliset epäpuhtaudet, luonnossa esiintyvät mutta myrkylliset metallit, kuten lyijy, tai ihmisen tekemät kemikaalit. Käsittelemätön vesi maistuu todennäköisesti melko karkealta.

Kaksi tärkeintä vedessä esiintyvää loista tulevat ulosteista. Aivan oikein - jos juot vettä luonnollisista lähteistä käsittelemättä sitä, juot myös vähän kakkaa. Tämä ei ole vain brutto; se on tärkein riskilähde käsittelemättömässä vedessä.

Giardia on yksi esimerkki, ja sitä esiintyy käytännössä kaikissa Yhdysvaltojen vesimuodoissa, jotka ovat peräisin ihmisten ja eläinten ulosteista. Jos saat tartunnan giardiaan, se aiheuttaa ripulia, kaasua ja kivuliaita vatsakramppeja, jotka alkavat noin kaksi tai kolme päivää altistumisen jälkeen. Yleisesti ottaen tämä ei johda pitkäaikaisiin ongelmiin, mutta voi, jos olet immuunivastetta heikentynyt.

Toinen merkittävä loinen on kryptosporidium, joka vaikuttaa lähes 750 000 amerikkalaiseen vuosittain. Tämä on samanlainen kuin giardia, koska oireiden ilmaantuminen kestää noin kaksi tai kolme päivää, ja se johtaa yleensä ripuliin ja vatsakramppeihin. Salaus (kuten sitä usein kutsutaan) voi kuitenkin johtaa vakavampiin ongelmiin, kuten haiman oireisiin, koleran kaltaiset oireet immunosuppressiivisilla ihmisillä ja saattavat jopa johtaa kuolemaan ihmisille, jotka kärsivät AIDS. Giardia on helppo poistaa suodattimilla tai jodikäsittelyllä, mutta salausta ei pysäytä useimmat suodattimet ja se tarvitsee klooridioksidikäsittelyä tai kiehumista veteen poistamiseksi.

Raakavedessä voi olla monenlaisia ​​bakteereja, mutta E. coli on yleisin. Tämä voi aiheuttaa ripulia, kouristelua, pahoinvointia ja oksentelua, ja pysyä hyvin sammutettuna, saatat tarvita antibiootteja vakavissa tapauksissa. Yleisimmät vesihoidot poistavat E. coli ja muut vedestä peräisin olevat bakteerit.

Virusten suhteen hepatiitti A on saastuneen veden suurin riski. Oireiden ilmaantuminen voi kestää viikkoja, jotka ovat samankaltaisia ​​kuin edellä käsiteltiin, lukuun ottamatta nivelkipua, kouristuksia, kuumetta ja keltaista ihoa tavallisen ripulin ja oksentelun lisäksi. Voit saada rokotteen, jos matkustat jonnekin, joka ei käsittele heidän vettä perusteellisesti, mutta jos saat tartunnan, tärkein neuvo on juoda runsaasti nesteitä ja olet kunnossa muutamassa päivässä. Vedenkäsittely jodilla, klooridioksidilla tai yksinkertaisesti keittämällä vesi suojaa yleensä vedessä olevilta viruksilta.

Lopuksi käsittelemättömässä vedessä voi olla valtava valikoima kemikaaleja, ja ne voivat aiheuttaa vastaavanlaisia laaja valikoima oireita, vaikka ripuli, pahoinvointi, kouristukset ja vastaavat oireet ovat tavalliseen tapaan eniten todennäköisesti. Voit suodattaa nämä pois haihduttamalla, mutta monet muutkin menetelmät (tai vielä parempi, yhdistelmä menetelmiä) voivat päästä eroon niistä.

Joten ellet ole immuunivammainen, et todennäköisesti kärsi vakavista oireista juomalla käsittelemätöntä vettä, mutta ellet halua epämiellyttävää viikkoa ripulia ja kouristuksia, sinun tulisi aina käsittele vettä.

On olemassa erilaisia ​​lähestymistapoja, joita voit tutkia tai testata "vedenpuhdistusmenetelmiä" varten. Ne voidaan kuitenkin jakaa melko yksinkertaisiin ryhmiin: kiehuminen tai tislaus, suodatus ja erilaiset kemialliset käsittelyt.

Kiehuminen on epäilemättä yksinkertaisin menetelmä veden puhdistamiseksi, vaikka sen tekemiseen tarvitaankin lämmönlähde, ja veden jäähtyminen vie jonkin aikaa, jotta sitä voidaan todella käyttää. Kiehuminen on kuitenkin erittäin tehokas puhdistusmenetelmä, ja vedessä olevien bakteerien, loisten ja virusten riskin poistamiseksi kestää vain kolme minuuttia voimakasta kiehumista. Suurin haaste on, jos sinulla on oikeat laitteet, uudelleensaastumisen estäminen veden puhdistamisen jälkeen.

Tislaus on hyvin samanlainen kuin kiehuminen, mutta se vaatii hieman enemmän laitteita ja on yleensä tehokkaampaa epäpuhtauksien poistamisessa. Asetat veden kiehuvaksi ja keräät höyryä sen tiivistyessä. Tämä jättää jälkeensä useimmat epäpuhtaudet, vaikkakin on syytä huomata, että kaikki epäpuhtaudet, joiden kiehumispisteet ovat alle veden (100 ° C: ssa) Celsius-astetta / 212 Fahrenheit-astetta merenpinnalla) on edelleen läsnä tiivistetyssä vedessä, mahdollisesti suuremmilla pitoisuuksilla kuin ennen. Muita haittapuolia ovat prosessin aikaa vievä luonne ja se, että se vaatii yleensä liian paljon energiaa ollakseen taloudellisesti kannattava laajamittaisessa vedenkäsittelyssä.

Suodatus on toinen käsitteellisesti yksinkertainen lähestymistapa vedenpuhdistukseen, mutta se ei ole aivan yhtä suoraviivaista kuin luulisi. Peruskäsite on, että pakottamalla vesi pienten tilojen läpi, epäpuhtaudet, jotka eivät pääse läpi, jäävät jälkeensä. Se on melko taloudellinen, koska prosessissa menee hukkaan hyvin vähän vettä, eikä se kuluta paljon energiaa. Saatavilla on monia erilaisia ​​suodattimia, ja epäpuhtaudet, jotka ne pystyvät poistamaan, riippuvat verkon koosta. Suurin osa suodattimista ei pysty poistamaan vesipitoisia viruksia, ja useimmat niistä ovat melko isoja, joten niitä on vaikea kuljettaa mukana. Itse suodattimen on myös oltava puhdas, ja kuten monien menetelmien tapaan, vesi voi helposti saastua uudelleen prosessin päätyttyä.

Kemialliset käsittelyt riippuvat kemiallisista reaktioista epäpuhtauksien poistamiseksi vedestä, ja eri kemikaalit ovat tehokkaampia eri epäpuhtauksille. Jodi on yksi vanhimmista keinoista veden kemialliseen puhdistamiseen, ja sitä sisältävät tabletit tai liuokset ovat yleensä tehokkaita neutraloimaan vedessä olevia bakteereja ja viruksia. Jodi muuttuu kuitenkin veden keltaiseksi ja jättää epämiellyttävän maun ja hajun. Lisäksi se toimii todella vain jo puhtaalla vedellä (joten suodatusta voidaan tarvita ensin). Käsiteltävä vesi ei myöskään voi olla kylmä; esimerkiksi veden on oltava 21 C / 68 F, jotta giardia voidaan poistaa jodilla.

Kloori on maailman eniten käytetty kemiallinen vedenkäsittely, ja sitä on saatavana tablettien, nesteiden ja rakeiden muodossa. Huolimatta siitä, että se on tehokas, sitä on käsiteltävä huolellisesti, ja se jättää epämiellyttävän maun tuloksena oleva vesi, aivan kuten jodi - mutta kuten voit odottaa, se maistuu vähän kuin uima-altaan juominen vettä. Vaihtoehdot, kuten natriumdikloori-isosyanuraatti (NaDCC), vapauttavat klooria, mutta kemiallinen seos on turvallisempi kahva eikä jätä makua veteen, joten nämä ovat yleisimpiä valintoja vedenpuhdistukseen tabletteja.

Yleisesti ottaen vedenpuhdistusjärjestelmät koostuvat useista komponenteista, jotta saatava vesi on turvallista juoda ja puhdas maku. Ilmastus on usein ensimmäinen vaihe, jolloin veteen jääneet kaasut pääsevät pakenemaan, mitä seuraa hyytyminen, jossa lika ja muu kiinteä aine tarttuu yhdessä, jotta ne olisi helpompi poistaa, ja sedimentaatio, jossa hiukkaset uppoavat vähitellen ja erottuvat vedestä painovoima. Tämän jälkeen vesi suodatetaan hyytyneiden (flokki) materiaalien erottamiseksi, ja lopuksi kemiallinen käsittely varmistaa turvallisuuden mikro-organismeilta. Jos haluat luoda toimivan mallin vedenpuhdistamosta, nämä vaiheet tulisi sisällyttää prosessiin.

Yksi parhaista ja helpoimmista vedenpuhdistusprojekteista on luoda hiekkapohjainen suodatusjärjestelmä vedelle. Tämä on tarpeeksi helppoa tehdä esineillä, joita sinulla todennäköisesti on talon ympärillä. Hanki kaksi tyhjää 2 litran soodapulloa - joista toinen leikataan kahtia - kahvisuodatin tai suodatinpaperi, hienoa hiekkaa ja karkeaa hiekkaa, jotkut pieniä kiviä, pari lusikkaa, kaksi kuppia, 1 litran dekantterilasin, kuminauhan ja näytteen likaisesta vedestä (kerätään tai tehdään likalla ja tavallisella vedellä) vesijohtovettä). Alumiinikaliumsulfaatin (alunan) saaminen on hyödyllistä, koska se koaguloi näytteessä olevan sedimentin. Jos sinulla on aktiivihiiltä, ​​se voi poistaa muita komponentteja kemiallisten reaktioiden kautta.

Hiekan vedenpuhdistusjärjestelmän perusperiaate on suodatusjärjestelmä: Lähettämällä vettä hienoa materiaalia, siinä olevat epäpuhtaudet jäävät loukkuun eivätkä päädy veteen, joka tulee toiselta puolelta. Tässä projektissa käytät suodattimena 2 litran soodapullon yläosaa. Laita kahvisuodatin (tai suodatinpaperi) pullon kannen suuhun pitämällä kuminauhaa sen pitämiseksi paikallaan, kääntämällä se ylösalaisin niin, että leikattu osa osoittaa ylöspäin. Jos sinulla on aktiivihiiltä, ​​lisää noin tuuma sen pohjaan ja lisää sitten pari tuumaa soraa tai pieniä kiviä. Lisää nyt karkeaa hiekkaa tämän päälle ja hienoa hiekkaa tämän päälle ampumalla yhteensä 3-4 tuumaa hiekkaa. Aseta tämä - suun pää alaspäin - dekantterilasin päälle kuin suppilo.

Laita likainen vesi leikkaamattomaan soodapulloon, kierrä korkki kiinni ja ravista nestettä puolen minuutin ajan sen ilmastamiseksi. Kaada se leikatun pullon alaosaan ja lisää ruokalusikallinen alunaa, jos sinulla on sellaista, sekoittaen viisi minuuttia. Jätä vettä noin 20 minuutiksi, jolloin hyytynyt sedimentti uppoaa. Suorita tämän aikana varovasti 2 litraa puhdasta vesijohtovettä suodatinjärjestelmän läpi varoen ettet häiritse ylhäällä olevaa hiekkaa. Tämä vie jonkin aikaa, mutta suodatin valmistelee toimimaan likaisen veden kanssa. Tyhjennä dekantterilasi tarvittaessa, ja kun olet tehnyt sen ja likainen vesi on osittain eronnut, voit ajaa sen suodattimen läpi.

Vertaa suodatettua vettä näytteeseen alkuperäisestä lammen vedestä. Kuinka hyvin se on puhdistettu?

• On tärkeää huomata, että ilman kemiallista vedenkäsittelyä (vaikka käytisitkin hiilisuodatinta), on epätodennäköistä, että vesi on täysin turvallista juoda. Tarkasta se vain silmämääräisesti - älä maista sitä!

Viimeisen osan projektia voidaan käyttää tiedemessujen vedenpuhdistuskokeeseen melko helposti. Voit käyttää erilaisia ​​suodatustekniikoita näytteistä samasta likaisesta vedestä ja verrata tuloksia. Voit esimerkiksi kokeilla projektia yllä kuvatulla menetelmällä ja verrata sitä kaupallisesti saatavaan vesisuodatusjärjestelmään, tai voit Tutki suodatusjärjestelmän erityiskomponenttien eroa esimerkiksi vertaamalla lopputulosta alumiinin lisäämiseen tai ilman. Voisitko käyttää sientä tai riisiä kuten suodatinta hiekan ja soran sijasta, ja toimiiko se myös?

Paras idea lukion vedenpuhdistuskokeesta tai vain projektista olisi vertailla vedenpuhdistuksen eri lähestymistapoja. Voit helposti testata useita menetelmiä, joissa kiehuminen, suodatus ja kemiallinen käsittely ovat melko helppoja testata. Voit käyttää edellä kuvatun kaltaista hiekkasuodatusjärjestelmää tai kaupallisesti saatavaa järjestelmää, ja voit testata myös vedenpuhdistustabletteja.

Yksinkertainen lähestymistapa projektiin olisi saada näyte likaisesta vedestä - käyttämällä samaa vettä kaikissa testeissä muuttujien minimoimiseksi - ja yrittää puhdistaa se jokaisella menetelmällä. Testaa erilaisten lähestymistapojen tehokkuus juomaveden kodin testipakkauksella, jos haluat olla mahdollisimman ammattimainen. Voit kuitenkin myös tarkastaa veden kirkkauden visuaalisesti ja testata bakteerien varalta käyttämällä petrimaljaa ja kasvualustaa, kuten siivu keitettyä perunaa. Laita jokaiseen petrimaljaan vähän perunaa ja lisää tippa vettä kustakin puhdistusmenetelmästä sekä suodattamaton näyte ja puhdas vesijohtonäyte kontrollina käytettäväksi. Merkitse kukin astia vastaavasti, peitä ne ja jätä se muutamaksi päiväksi, jotta bakteerit voivat kasvaa.

Mikä menetelmä oli tehokkain? Voisitko yhdistää yhden tai useamman menetelmän parempaan tulokseen? Mitkä ovat eri lähestymistapojen vahvuudet?