ساخت مخزنی برای نگهداری و تصفیه آب باران و آب شور

سیزدهمین دوره از پروژه های دانش آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پر شور شما دوستان و علاقمندان به پایان رسید اما کار ما هنوز تمام نشده است! این دوره نیز همچون سال های گذشته دوستان بسیاری با ثبت طرح ها و ایده های خلاقانه خود در منوی "پیشنهاد موضوع" ما را در ارتقای تنوع پروژه ها یاری نموده اند. هم چون گذشته بر آن شدیم تا با گردآوری این ایده های جالب، علاوه بر قدر دانی از این دوستان نوآور، زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم. فراموش نکنید که ما همیشه منتظر طرح های جدید شما عزیزان هستیم.

نام ایده: ساخت مخزنی برای نگهداری و تصفیه آب باران و آب شور
نام ارائه دهنده/دهند گان: فاطمه اعلا، ملیکا الگز تین و زهرا فیاضی
زمینه و نوع پروژه: محیط زیست
درجه سختی: دشوار
نام مدرسه: دبیرستان فرزانگان 4

 چکیده پروژه
در این پروژه سعی گردیده تا با معرفی و اجرای سیستمی بتوان با هزینه کم و با استفاده از انرژی خورشیدی، آب شور نمک زدایی شده و به آب شرب تبدیل گردد و به طور همزمان با تعبیه گلدان‌ های حاوی گیاه آن ها را آبیاری نمود. انرژی خورشیدی، نه تنها منبع رایگانی است بلکه به خاطر تمیز بودن، به گذر مطمئن از بحران زیست-محیطی نیز کمک شایانی خواهد کرد. همچنین به نظر می ‌رسد استفاده از انرژی خورشیدی قادر است مسئله بحران تامین آب شیرین مصرفی را که امروز به عنوان یک بحران جدی برای آینده بشر محسوب می‌ شود، برطرف کند.

مقدمه
پیدایش حیات و تداوم آن بر روی کره زمین نتیجه وجود آب است. اهمیت آب به قدری روشن بوده است که از قدیم آب را یکی از چهار عنصر اصلی طبیعت دانسته اند. آب اگر چه فراوانترین ماده بر روی کره زمین است، ولی همه آن دارای کیفیت یکسانی نمی باشد و آن مقدار آبی که بر روی خشکی ها بوده به دلیل محدویت و پراکنش ناموزون مکانی قادر به تامین نیازهای زیستی ساکنان زمین نمی باشد. ﻛﺸﻮﺭ ﺍﻳﺮﺍﻥ ﺩﺭ ﻣﻨﻄﻘﻪ ﺍﻱ ﻭﺍﻗﻊ ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﻣﺘﻮﺳﻂ ﺑﺎﺭﻧﺪﮔﻲ ﺳﺎﻟﻴﺎﻧﻪ ﺁﻥ ﻛﻤﺘﺮ ﺍﺯ ﻳﻚ ﺳﻮﻡ ﻣﻴﺰﺍﻥ ﺑﺎﺭﻧﺪﮔﻲ ﺟﻬﺎﻥ ﺍﺳﺖ ﻭ ﻣﻴﺰﺍﻥ ﺁﻥ ﺭﺍ ﺣﺪﻭﺩ، 280 ﻣﻴﻠﻲ ﻣﺘﺮ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻛﺮﺩﻩ ﺍﻧﺪ. ﻟﺬﺍ ﺍﻳﺮﺍﻥ ﺟﺰء ﻣﻨﺎﻃﻖ ﺧﺸﻚ ﻭ ﻧﻴﻤﻪ ﺧﺸﻚ ﻣﺤﺴﻮﺏ ﺑﻮﺩﻩ ﻭ ﺍﺯ ﺩﻳﺮ ﺑﺎﺯ ﺑﺎ ﻛﻤﺒﻮﺩ ﺁﺏ ﻣﻮﺍﺟﻪ ﺑﻮﺩﻩ ﺍﺳﺖ. ﺟﻤﻊ ﺁﻭﺭﻱ ﺁﺏ ﺑﺎﺭﺍﻥ ﺑﺮﺍﻱ ﻣﺼﺎﺭﻑ ﺍﻧﺴﺎﻥ، ﺷﺮﺏ ﺣﻴﻮﺍﻧﺎﺕ ﻭ ﻣﺼﺎﺭﻑ ﻛﺸﺎﻭﺭﺯﻱ، ﺍﺯ ﻗﺮﻥ ﻫﺎ ﭘﻴﺶ ﺭﺍﻳﺞ ﺑﻮﺩﻩ ﺍﺳﺖ. ﺍﺯ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎﻱ ﺁﻥ ﻣﻲ ﺗﻮﺍﻥ ﺑﻪ ﺳﺎﺯﻩ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﻫﺎﻱ ﺑﻮﻣﻲ ﺩﺭ ﻣﺮﺍﺗﻊ ﻣﻨﺎﻃﻖ ﺧﺸﻚ ﻭ ﻧﻴﻤﻪ ﺧﺸﻚ ﺍﺷﺎﺭﻩ ﻛﺮﺩ. ﺭﻭﺵﻫﺎﻱ ﺑﻮﻣﻲ ﺍﺳﺘﺤﺼﺎﻝ ﺁﺏ ﺷﻴﺮﻳﻦ ﺑﺎﺭﺍﻥ، ﺻﺮﻓﻪ ﺟﻮﻳﻲ ﺩﺭ ﻣﺼﺮﻑ ﺁﺏ ﺣﺪﺍﻛﺜﺮ ﺍﺯ ﺁﺏ ﻭ ﺣﻔﺎﻇﺖ ﺧﺎﻙ، ﺩﺍﺭﺍﻱ ﺍﺳﺎﺱ ﻭ ﭘﺎﻳﻪ ﻋﻠﻤﻲ ﺑﻮﺩﻩ ﺍﺳﺖ.

مساله تامین نیاز روزافزون به آب برای ساکنان زمین به ویژه برای مناطق خشک و نیمه خشک و حتی نیمه مرطوب و مرطوب با مشکل مواجه بوده و به صورت مساله ای بسیار مهم ذهن بسیاری از دولتمردان و سیاسیون جهانی و منطقه ای را به خود مشغول ساخته است، تا جایی که کمبود آب مساله رشد این کشورها را تحت الشعاع قرار داده است، مطرح می باشد. اهمیت این مساله به قدری روشن و مهم است که در سال های اخیر از آب به عنوان یک سلاح استراتژیک نام برده و در تحلیل های جغرافیایی آب به عنوان یکی از منابع طبیعی محیط و در عین حال به عنوان یک عامل تعیین کننده شرایط جغرافیایی مورد بحث است.

از طرفی میزان بازیافت آب شور نیز یک دغدغه اصلی در بسیاری از مناطق کشور به شمار می آید. با توجه به اینکه کم آبی از مشکلات اصلی جهان است و آب شیرین از مهم ترین منابع و سرمایه ‌های ملی محسوب می ‌شود و آب ‌های شور بیشتر و آسان تر نسبت به آب‌ های شیرین در دسترس هستند و توجه جهان به روش‌ های مختلف نمک زدایی، یافتن گیاهان سازگار با آب شور و خاک شور و غیره جلب شده است. یکی از روش های تبدیل آب شور به آب شیرین استفاده از نور خورشید به عنوان یک منبع ارزان و قابل دسترس به ویژه در مناطق گرم و خشک می باشد. این منبع مهم قابلیت تبخیر آب را دارا بوده و لذا نمک موجود در آب شور در ته ظرف باقی خواهد ماند.

 هدف
در این پروژه سعی گردیده تا با معرفی و اجرای سیستمی بتوان با هزینه کم و با استفاده از انرژی خورشیدی، آب شور نمک زدایی شده و به آب شرب تبدیل گردد و به طور همزمان با تعبیه گلدان‌ های حاوی گیاه آن ها را آبیاری نمود. انرژی خورشیدی، نه تنها منبع رایگانی است بلکه به خاطر تمیز بودن، به گذر مطمئن از بحران زیست-محیطی نیز کمک شایانی خواهد کرد. همچنین به نظر می ‌رسد استفاده از انرژی خورشیدی قادر است مسئله بحران تامین آب شیرین مصرفی را که امروز به عنوان یک بحران جدی برای آینده بشر محسوب می‌ شود، برطرف کند.

مزیت این طرح در این است که روشی ساده و ارزان قیمت بوده و نیز قابل دسترس و کاربردی در همه مکان های قابلیت دریافت انرژی خورشیدی همانند بالکن و یا پشت بام ها می باشد. همچنین در بسیاری از شهرهای ایران همانند قم و زاهدان با تحمیل هزینه اقدام به خرید آب شرب برای مصارف خانگی و رشد گیاهان می کنند. با توجه به همه این موارد و با طراحی دو سیستم بازیافت آب شور امید است به مشکلات ذکر شده کمک شایانی گردد. همچنین مهم ترین هدف کار ما استفاده از این دستگاه برای حمع آوری آب باران و تصفیه آن به وسیله بسیاری از مواد گوناگون است و مهم ترین مزیت آن این است که به وسیله یک مخزن هم آب تصفیه و هم نگهداری می شود.

 روش
مواد و وسایل لازم:
ظرف خالی 2 لیتری حاوی آب مقطر
قیف پلاستیکی
نی پلاستیکی
فویل پلاستیکی یا روکش غذا
فویل آلومینیومی
لیوان پلاستیکی
نمک طعام
ترازو
آب مقطر
محیط کشت نوترینت آگار
لوپ میکروبی
اتوکلاو
انکوباتور

در طراحی آب شیرین کن خورشیدی از یک ظرف 2 لیتری خالی آب مقطر استفاده گردید. قسمت بالایی این ظرف برش داده شد. سپس روی آن با فویل پلاستیکی پوشانده شد. در مرکز داخلی ظرف یک قیف و نی پلاستیکی تعبیه گردید به طوری که انتهای قیف با استفاده از ایجاد سوراخی در انتهای پایینی ظرف به بیرون هدایت گردید. اطراف نی با استفاده از خمیر بازی یا چسب پلاستیکی پوشانده شد. آب شیرین به دست آمده از طریق این نی در نهایت داخل گلدان پلاستیکی برای رشد گیاه هدایت گردید. همچنین برای افزایش کارایی این وسیله انتهای ظرف با استفاده از فویل سیاه رنگ پوشانده شد تا نور خورشید را در انتهای ظرف بهتر جذب نماید و آب را سریعتر تبخیر کند. در بالای طرف جایی که با فویل پلاستیکی پوشانده شده یک وسیله سبک همانند در بطری نوشابه قرار داده شد تا یک شیبی را در سقف وسیله مورد نظر جهت هدایت آب معیان شده به قیف موجود در زیر آن به وجود آورد. از آنجایی که این وسیله یک ظرف آب مقطر است لذا دارای در بوده و می توان به راحتی آب شور را وارد فضای داخلی دستگاه مورد نظر وارد نمود. جهت اثبات کارایی این دستگاه و تبدیل آب شور به آب شیرین، در یک بشر مقدار مشخص 10 گرم نمک طعام در 100 سی سی آب مقطر ریخته شد. بعد از اضافه کردن به وسیله مورد نظر، آب شیرین جمع آوری شده را به طور کامل تبخیر کرده تا میزان نمک موجود در آن تعیین شود.

کشت میکروبی:
در مرحله نهایی کشت میکروبی آب موجود در مخزن بعد از عمل تصفیه توسظ نور خورشید صورت گرفت. بدین صورت که حدود 10 سی سی از آب مخزن در محیط کشت وترینت اگار ریخته شد و برای کشت میکروبی در انکوباتور قرار گرفت. بعد از گذشت 24 ساعت میزان آلودگی میکروبی محیطی از طریق شمارش باکتری ها در پلیت های حاوی آب مورد بررسی قرا گرفت.

مهارت های کسب شده
1.  آشنایی با شیوه انجام کار گروهی
2.  آشنایی با شیوه های جستجو در اینترنت
3. آشنایی با شیوه انجام پژوهش و نوشتن مقاله
4. آشنایی با نحوه ارائه گزارش عملکرد
5. آشنایی با روش ایده یابی (توفان مغزی)
6. آشنایی با مهارت کاربرد ابزار و وسایل مورد نیاز
7. آشنایی با پروپوزال نویسی
8.  آشنایی با نحوه انجام آزمایش
9.  آشنایی با انواع آلودگی ها آب
10. آشنایی با مسائل آب در جامعه
 
در پروژه حاضر دانش آموزان سعی در ساخت چه وسیله ای داشتند؟ دستگاه تصفیه آب
1. تصفیه آب
2 . بیل
3. چرخ
4. کلمن

 مطالب مرتبط:
ساخت ماكت جمع آوری ریزش های جوی و استفاده بهینه از آن ها
آبیاری قطره ای تحتانی گیاهان زراعی با استفاده از آب باران

تهیه کننده: مهدی رحمانی - تنظیم کننده: محبوبه همت