Ако пијете воду која није прошла поступак пречишћавања - „сирову воду“ - ризикујете да оболи од болести преносиве водом које потичу од бактерија као што је Есцхерицхиа цоли (Е. цоли) и паразити попут гиардије. Због тога је пречишћавање воде од суштинске важности за све и чини идеје за пројекте пречишћавања воде посебно добрим избором за школски сајам науке или презентацију. Али пре него што се упустите у пројекат, најбоље је научити основе зашто воду треба пречишћавати различите начине на које се то може учинити и које су ваше могућности за „метод пречишћавања воде“ пројекат.
Зашто бисмо пречишћавали воду пре него што је попијемо?
Укратко, морате прочистити воду како бисте били сигурни да је безбедна за пиће. Главни ризици у води су паразити, бактерије, вируси и хемијски загађивачи, природни, а опет токсични метали попут олова или хемикалија које ствара човек. Непречишћена вода ће вероватно имати прилично грозан укус.
Два најважнија паразита која се налазе у води потичу из фецеса. Тачно - ако пијете воду из природних извора, а да је не третирате, попићете и мало каке. Ово није само бруто; то је главни извор ризика када је реч о непречишћеној води.
Гиардиа је један пример и налази се у основи у свим воденим телима у САД-у, потичући од фекалија људи и животиња. Ако се заразите гиардиом, то ће проузроковати дијареју, гасове и болне грчеве у стомаку, који почињу отприлике два или три дана након што сте изложени. Уопштено говорећи, ово неће довести до дугорочних проблема, али може ако је имуносупресиван.
Други главни паразит је криптоспоридијум, који годишње погађа готово 750 000 Американаца. Ово је слично гиардији по томе што су потребна отприлике два до три дана да се симптоми покажу и углавном доводи до дијареје и грчева у стомаку. Међутим, „крипто“ (како се често назива) може довести до озбиљнијих проблема, попут симптома панкреаса, симптоми слични колери код имуносупресивних људи и чак могу довести до смрти људи који пате од АИДС. Гиардију је лако уклонити помоћу филтера или третмана јодом, али већина филтера не зауставља крипто и потребна јој је обрада хлоровим диоксидом или кључање да би се уклонила из воде.
Много врста бактерија може бити присутно у сировој води, али Е. цоли је најчешћи. То може проузроковати дијареју, грчеве, мучнину и повраћање, а осим што ћете остати добро хидрирани, у озбиљним случајевима ће вам бити потребни антибиотици. Најчешћи водени третмани уклањају Е. цоли и друге бактерије из воде.
Што се тиче вируса, хепатитис А је главни ризик од контаминиране воде. Могу да прођу недеље да се појаве симптоми који су слични онима који су горе разматрани, осим болова у зглобовима, грчева, грознице и жуте коже поред уобичајене дијареје и повраћања. Можете да добијете вакцину ако путујете негде која не третира њихову воду темељно, али ако се заразите, главни савет је да пијете пуно течности и за неколико дана бићете у реду. Третман воде јодом, хлор-диоксидом или једноставним кључањем воде обично вас штити од вируса у води.
Коначно, огроман спектар хемикалија могао би да буде присутан у непречишћеној води и слично може да изазове широк спектар симптома, иако је као и обично дијареје, мучнине, грчева и сличних симптома највише вероватно. Можете их филтрирати помоћу испаравања, али многе друге методе (или још боље комбинација метода) могу их се и решити.
Дакле, уколико нисте имунолошки угрожени, вероватно нећете трпети озбиљне симптоме због пијења непречишћене воде, али уколико не желите непријатну недељу дана дијареје и грчева, требало би да увек почастите се водом.
Који су методи пречишћавања?
Постоје различити приступи које бисте могли истражити или тестирати за пројекат „методе пречишћавања воде“. Они се ипак могу поделити на прилично једноставне групе: кључање или дестилација, филтрирање и разни хемијски третмани.
Врење је несумњиво најједноставнији начин пречишћавања воде, иако вам је за то потребан извор топлоте, а потребно је неко време да се вода поново охлади да би се заиста могла користити. Међутим, кључање је врло ефикасан метод пречишћавања и потребна су само три минута снажног кључања да би се уклонио ризик од бактерија, паразита и вируса у води. Главни изазов, под условом да имате одговарајућу опрему, је спречавање поновног загађења након пречишћавања воде.
Дестилација је врло слична кључању, али захтева мало више опреме и генерално је ефикаснија у уклањању загађивача. Ви подесите да вода кључа и сакупљате пару док се кондензује. Ово оставља иза себе већину загађивача, мада вреди напоменути да било која загађивача са тачком кључања испод тачке воде (на 100 степени Целзијуса / 212 степени Фахренхеита на нивоу мора) и даље ће бити присутни у кондензованој води, вероватно са већим концентрацијама од пре него што. Други недостаци су дуготрајна природа процеса и чињеница да му је обично потребно превише енергије да би био економски одржив у великом третману воде.
Филтрација је још један концептуално једноставан приступ пречишћавању воде, али није баш тако једноставан као што можда мислите. Основни концепт је да се протеривањем воде кроз мале просторе загађивачи који не могу да се уклопе оставе иза себе. Прилично је економично, јер се притом троши врло мало воде и не троши много енергије. Доступно је много различитих филтера, а загађивачи које су способни да уклоне зависе од величине мрежице. Велика већина филтера не може уклонити вирусе који се преносе водом, а већина њих је прилично гломазна, па би је било тешко носити са собом. Сам филтер такође мора бити чист, а као и код многих метода, вода би лако могла поново да се контаминира након завршетка поступка.
Хемијски третмани зависе од хемијских реакција уклањања загађивача из воде, а различите хемикалије су ефикасније за различите загађиваче. Јод је један од најстаријих приступа хемијском пречишћавању воде, а таблете или раствори који га садрже генерално су ефикасни у неутрализацији бактерија и вируса присутних у води. Међутим, јод постаје жуто у води и оставља непријатан укус и мирис. Осим тога, стварно делује само на води која је већ бистра (тако да ће можда бити потребна филтрација). Вода која се третира такође не може бити хладна; на пример, вода мора бити на температури од 21 Ц да би се гиардије уклониле јодом.
Хлор је најшире коришћен хемијски третман воде на свету, а доступан је у облику таблета, течности и гранула. Иако је ефикасан, њиме се мора пажљиво руковати и оставља непријатан укус у њему настала вода, слично јоду - али као што можете очекивати, помало подсећа на базен за пиће воде. Алтернативе попут натријум дихлороизоцијанурата (НаДЦЦ) ослобађају слободни хлор, али је хемијска смеша сигурнија за држите и не оставља укус у води, па су ово најчешћи избори за пречишћавање воде таблете.
Уопштено говорећи, системи за пречишћавање воде састоје се од више компонената како би се осигурало да је добијена вода безбедна за пиће и чистог укуса. Прозрачивање је често прва фаза, омогућавајући испуштању гасова заробљених у води, након чега следи коагулација, где се прљавштина и друге чврсте материје лепе заједно да их олакшају уклањање и таложење, где се честице постепено тону и одвајају од воде под утицајем гравитација. После тога, вода се филтрира да би се одвојили коагулирани (флок) материјали, и на крају, хемијски третман обезбеђује сигурност од микроорганизама. Ако желите да направите радни модел постројења за пречишћавање воде, ове фазе треба да буду укључене у ваш процес.
Како прочишћавате воду песком?
Једна од најбољих и најлакших пројектних идеја за пречишћавање воде је стварање система за филтрирање воде на бази песка. Ово је довољно лако урадити са предметима које вероватно имате у кући. Набавите две празне боце сода од 2 литре - једну од њих преполовите - филтер за кафу или филтер папир, мало ситног песка и крупног песка, неке мале каменчићи, пар кашика, две шоље, чаша од 1 литре, гумица и узорак прљаве воде (сакупљене или направљене од нечистоће и обичне вода из чесме). Добијање мало алуминијум калијум сулфата (стипса) корисно је јер коагулише талог у узорку. Ако сте активирали угаљ, то хемијским реакцијама може уклонити додатне компоненте.
Основни принцип система за пречишћавање песковите воде је систем филтрације: слањем воде кроз фини материјал, загађивачи присутни у њему ће се заробити и неће завршити у води која излази с друге стране. У овом пројекту горњу половину боце сода од 2 литре користите као филтер. Ставите филтер за кафу (или филтер папир) преко уста врха боце, користећи гумену траку да га задржите на месту, окрећући га наопако тако да је пресечени део усмерен нагоре. Ако сте активирали угаљ, додајте центиметар или нешто мање на дно, а затим додајте неколико центиметара шљунка или ситних каменчића. Сада додајте мало крупног песка на ово, а мало ситног песка на ово, пуцајући за укупно 3 до 4 инча песка. Поставите ово - уста доле - на врх чаше попут левка.
Ставите своју прљаву воду у необечену боцу сода, заврните поклопац и протресите течност пола минута да се проветри. Сипајте је у доњу половину исечене боце и додајте кашику стипса ако је имате, мешајући пет минута. Оставите воду око 20 минута, допуштајући коагулираном талогу да тоне. Док то радите, нежно провуците 2 литра чисте воде из славине кроз систем филтера, пазећи да не ометате песак на врху. То ће потрајати, али припрема ваш филтер за рад с прљавом водом. Испразните чашу кад треба, а након што то учините и прљава вода се делимично одвоји, можете је провући кроз филтер.
Упоредите филтрирану воду са узорком оригиналне воде у рибњаку. Колико је добро пречишћено?
Упозорења
Важно је напоменути да без хемијског третмана воде (чак и ако сте користили филтер од угља), мало је вероватно да ће вода бити потпуно безбедна за пиће. Само га прегледајте визуелно - немојте га укусити!
Како се прави експеримент са филтером за воду?
Пројекат у последњем одељку може се прилично лако користити за експеримент са пречишћавањем воде на научном сајму. Можете користити различите технике филтрирања на узорцима исте прљаве воде и упоређивати резултате. На пример, можете испробати пројекат горе описаном методом и упоредити га са комерцијално доступним системом за филтрирање воде, или бисте могли истражити разлике у специфичним компонентама система за филтрирање, на пример, упоређујући крајњи резултат са и без додавања стипса. Да ли бисте могли да употребите нешто попут сунђера или пиринча за филтер уместо песка и шљунка, а да ли ће и то функционисати?
Пројекат Методе пречишћавања воде
Најбоља идеја за експеримент пречишћавања воде за средњу школу или само пројекат била би упоређивање различитих приступа пречишћавању воде. Можете лако тестирати неколико метода, уз кључање, филтрирање и хемијску обраду, а све је то прилично лако тестирати. Можете користити систем за филтрирање песка као што је горе описани или комерцијални, а за тестирање можете пронаћи и таблете за пречишћавање воде.
Једноставан приступ пројекту био би узимање узорка прљаве воде - коришћењем исте воде за све тестове, како би се минимализовале варијабле - и покушај да се прочисти коришћењем сваке методе. Тестирајте ефикасност различитих приступа помоћу кућног прибора за испитивање воде за пиће ако желите бити што професионалнији. Међутим, визуелно бисте могли да прегледате воду и тестирате бактерије помоћу петријеве посуде и медија за раст као што је кришка куваног кромпира. Ставите мало кромпира у сваку петријевку и додајте кап воде из сваке методе пречишћавања, заједно са нефилтрираним узорком и чистим узорком воде из славине који ћете користити као контролу. Означите сваку посуду у складу с тим, покријте их и оставите неколико дана да бактерија добије прилику да расте.
Која метода је била најефикаснија? Да ли бисте могли да комбинујете једну или више метода да бисте постигли бољи резултат? Које су предности различитих приступа?
