Báo cáo dự án khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học, đề tài thiết kế máy tập thể dục giúp lọc nước ao hồ công viên

PHẦN I: LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Sông, hồ tài sản thiên nhiên quý giá Hà Nội Hà Nội có hệ thống ao, hồ, sơng kênh dày đặc Riêng khu vực nội đô trước có 110 ao, hồ lớn nhỏ Tuy nhiên, sau nhiều năm thị hóa, diện tích ao, hồ Hà Nội bị giảm nhiều Thậm chí, có nhiều ao, hồ biến hồn tồn hoạt động san lấp, lấn chiếm người tượng sạt lở tự nhiên hàng năm không kè bờ Đáng báo động tượng ô nhiễm nước ao, hồ bồi lắng bùn đáy vấn đề bách cần sớm giải Thực tế, hầu hết hồ có nước thải chảy vào, đảm bảo chức điều hòa, lại chưa có hệ thống xử lý nguồn nước, nên bị ô nhiễm nghiêm trọng Hiện tượng hồ bị tảo xanh, tảo độc phổ biến Bên cạnh đó, rác thải sinh hoạt thải đổ không quy định nguyên nhân dẫn đến gia tăng ô nhiễm ao, hồ Kính thưa thầy cô giáo! Hàng ngày, em sử dụng xe đạp phương tiện giao thông để lại Khi đạp xe đạp có luồng gió mát thổi qua vừa thư giãn vừa mát mẻ Câu hỏi nảy sinh đầu em là: 1) Tại không tận dụng xe đạp vừa luyện tập thể thao vừa góp phần làm nước ao, hồ cơng viên? Như vậy, ta tận dụng thứ sẵn có góp phần bảo vệ mơi trường 2) Tận dụng xe đạp để làm nước ao, hồ công viên? Hai câu hỏi làm em băn khoăn, trăn trở, suy nghĩ Rồi em có nói với giáo suy nghĩ thắc mắc Cơ giáo em khuyến khích động viên em để em tự mày mò nghiên cứu dựa kiến thức học để tạo mơ hình xe đạp vừa tập thể dục vừa giúp lọc nước ao, hồ công viên Từ đó, ý tưởng tận dụng xe đạp giúp lọc nước hình thành em Từ băn khoăn suy nghĩ trên, em đặt mục tiêu ý tưởng xây dựng mơ hình máy tập thể dục giúp lọc nước ao, hồ công viên Giải pháp công nghệ giúp người rèn luyện sức khỏe mà cịn giúp lọc nước Từ góp phần bảo vệ mơi trường, tiết kiệm chi phí PHẦN II: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ ĐIỂM MỚI SÁNG TẠO CỦA ĐỀ TÀI Tổng quan Để cải thiện môi trường hồ, Hà Nội thực thử nghiệm xử lý ô nhiễm hồ công nghệ khác nhau, áp dụng thí điểm cho 12 hồ Hà Nội đem lại kết tốt Biện pháp chủ yếu để xử lý ô nhiễm hồ sử dụng chế phẩm vi sinh, chế phẩm sinh học rắc xuống mặt hồ để làm giảm số ô nhiễm Một số công nghệ thử nghiệm thành công Sở TN-MT lựa chọn gồm: Công nghệ "Xử lý giảm thiểu ô nhiễm nước mặt công nghệ quản lý tổng hợp thủy vực" Công ty cổ phần Xanh, áp dụng hồ có lượng nước thải bổ cập nhiều; Công nghệ "Phục hồi cảnh quan hồ giải pháp tổ hợp sinh học kết hợp phương pháp kết tủa" Viện Hóa học, áp dụng với hồ tĩnh; Công nghệ dùng tổ hợp giải pháp - sinh - hóa học Trung tâm Nghiên cứu công nghệ môi trường phát triển bền vững (Trường ĐH Khoa học tự nhiên), áp dụng với hồ có lượng nước thải bổ cập phù hợp cơng suất trạm xử lý, có vị trí, diện tích nguồn điện để lắp đặt trạm xử lý bờ hồ; Công nghệ "Vi sinh IDRABEL - Vương quốc Bỉ" Viện Châu Âu, Châu Á, Châu Phi, Mỹ La tinh phối hợp với Trung tâm Tư vấn công nghệ môi trường (Tổng cục Môi trường), áp dụng cho hồ có trầm tích bùn đáy nhiều, lượng nước thải bổ cập Ngồi thảm thực vật ao có tác dụng khiết mơi trường bè nuôi số loại thực vật thủy sinh lục bình, thủy trúc, sậy, bèo sen… giúp cải thiện đáng kể chất lượng nước hồ Phương pháp sinh vật tự nhiên chống ô nhiễm rẻ tiền hiệu phương pháp lý hóa Điểm mới, sáng tạo đề tài Hiện thị trường có nhiều loại máy tập thể dục dựa việc đạp xe đạp Giải pháp công nghệ giúp người vừa tập thể dục rèn luyện sức khỏe vừa lọc nước hồ, ao công viên PHẦN III: QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ Thực trạng chất lượng nước ao, hồ Hà Nội Hồ, ao Hà Nội (gọi chung Hồ Hà Nội), phần quan trọng cảnh quan đô thị Hà Nội Hệ thống hồ Hà Nội có bề dày lịch sử văn hố, mang đến lợi ích trực tiếp, tích cực chất lượng sống đô thị người Hà Nội Tuy nhiên, vài thập kỷ qua, q trình thị hố nhanh chóng tăng trưởng dân số tạo tác động tiêu cực không nhỏ lên hồ Hà Nội Q trình thị hố tăng trưởng dân số dẫn đến nhu cầu sử dụng đất ngày tăng, khu vực ven hồ mục tiêu lấn chiếm nhiều Nhiều ao, hồ bị san lấp để lấy đất xây dựng, diện tích mặt ao, hồ giảm nhiều, có nhiều ao, hồ hoàn toàn biến mất, nhiều nơi trước hồ thay khu đô thị hay nhà chung cư Dân số tăng nhanh dẫn đến lượng nước thải sinh hoạt ngày nhiều, kể nước thải công nghiệp nước thải bệnh viện (phần lớn chưa qua xử lý) Nước thải từ nguồn hầu hết đổ sông hồ, gây ô nhiễm cho hồ ngày nặng, vượt khả tự làm hồ Việc lấn chiếm hồ để xây dựng làm cho diện tích mặt hồ bị thu hẹp, với rác thải xả xuống hồ làm cho độ sâu hồ giảm dẫn đến thể tích chứa nước hồ ngày giảm, khả điều tiết nồng độ chất gây ô nhiễm ngày tăng cao Tóm lại, chất lượng nước nhiều ao, hồ địa bàn Hà Nội bị ô nhiễm nghiêm trọng Tìm hiểu số cách làm nước ao, hồ a) Các chế phẩm sinh học Chiều 19/9, họp báo công bố việc làm nước số hồ địa bàn thủ đô chế phẩm Redoxy-3C, Cơng ty Thốt nước Hà Nội cho biết trình thử nghiệm hồ Giáp Bát, Hố Mẻ, Ba Mẫu cho kết khả quan Nước hồ khơng cịn mùi khó chịu, người dân xung quanh có phản hồi tích cực Ngồi ra, Hoạt chất dùng để xử lý ô nhiễm nước hồ đặt tên LTH 100, thân thiện với mơi trường hồn toàn nhà khoa học nước nghiên cứu Đây dạng chất lỏng màu trắng, nghiên cứu thử nghiệm thành công sở tận dụng phế thải nông nghiệp LTH 100 áp dụng để xử lý nước hồ Văn (Quốc Tử Giám) cho kết ban đầu tốt Khi phun mặt nước lần nhất, sau khoảng 4-5 ngày nước hồ hồn tồn mùi hôi thối, loại tảo chết, loại động vật sống bình thường nước xanh trở lại Một lít dung dịch LTH 100 xử lý 60-80m3 nước Sản phẩm kiểm nghiệm Viện Khoa học môi trường (Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam ) cho kết tốt Nước qua xử lý đạt tiêu chuẩn loại B, dùng sản xuất nơng nghiệp Đáng lưu ý khả xử lý kim loại nặng nước đạt đến 99% nhờ kết tủa Hoạt chất có ưu rõ rệt giá thành rẻ nhiều so với sản phẩm nhập b) Thực vật thủy sinh giúp lọc nước Thực vật thủy sinh phong phú chủng loại như: sen, súng, thủy trúc, bèo, lau, sậy, rong chó, rong đuôi chồn Nếu trồng cách, hồ khơng nước mà cịn tạo cảnh quan đẹp mắt Theo chuyên gia, trồng điểm xuyết loài hoa theo khuông nước để tạo bè thực vật sặc sỡ, tô điểm cảnh quan hồ Thực vật thủy sinh lồi có lá, có rễ, phần lớn chúng có rễ lớn Đây phận để hấp thụ chất hữu kim loại nặng có nước Tất loại chất thải hồ rễ loài thực vật truyền lên Lá chứa chất vô dư thừa, chúng ln có màu xanh đặc trưng nước hồ thường vắt nhờ có họ hàng nhà thực vật thủy sinh Nhưng "thực vật thủy sinh hấp thụ chất hữu kim loại nặng tích tụ lại lá, nên lồi khơng sử dụng người hay gia súc ăn" Do đó, trồng loại thủy sinh lục bình, thủy trúc giúp cải thiện đáng kể chất lượng nước hồ Các lồi giúp chuyển hóa, hấp thụ loại vi khuẩn có hại nước để làm nước hồ Các chuyên gia cho biết, trồng thực vật thủy sinh biện pháp vừa rẻ vừa hữu hiệu, nhiên thực cần phải có kiểm sốt khơng cẩn thận gây tác dụng ngược Thực tế, số điều kiện môi trường cụ thể, số lồi trở thành lồi gây hại phát triển dày (bèo tây) Cây phát triển nhanh làm cho ánh sáng nước yếu đi, hàm lượng oxy giảm đe dọa tới phát triển lồi khác sơng hồ Cách tốt đóng thành bè thả mặt hồ Cách vừa kiểm soát phát triển, vừa tạo cảnh quan đẹp cho mặt hồ Người ta tạo thành giỏ hoa sen, hoa súng lênh đênh mặt nước để điểm xuyết vào không gian cảnh quan Ở Nhật Bản áp dụng thành công công nghệ Một cách khác để cải tạo nước hồ mà không lo bị xâm lấn mặt nước sử dụng loại rong, tảo Đây thực vật thủy sinh sống tầng mặt nước, chúng tạo cho nước hồ màu xanh cảnh quan đẹp Trong trình trồng lồi phải thường xun vớt bỏ già cỗi để tránh việc sau chết, thối rữa làm bẩn nước hồ Các chuyên gia nhấn mạnh, coi trồng thực vật thủy sinh biện pháp tối ưu Đối với hồ bị ô nhiễm nặng cần phải kết hợp nhiều biện pháp tổng thể nạo vét hồ, ngăn không cho nước thải chảy vào hồ (xây dựng hệ thống xử lý nước thải, nước thải qua xử lý đưa xuống hồ xây dựng cống bao quanh để ngăn nước thải chảy xuống hồ), sử dụng biện pháp sinh học, trồng thực vật thủy sinh 3) Tìm hiểu mơ hình máy phát điện – bể lọc nước a) Tìm hiểu mơ hình máy phát điện Muốn tạo dòng điện, ta phải cho đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây biến thiên Để tạo đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây biến thiên (từ trường biến thiên), ta cho cuộn dây dẫn kín quay từ trường nam châm hay cho nam châm quay trước cuộn dây dẫn Mơ hình máy phát điện xoay chiều có cuộn dây quay Mơ hình máy phát điện có nam châm quay b) Tìm hiểu bể lọc than hoạt tính Nguyên liệu cho bể lọc nước than hoạt tính gồm Than hoạt tính, sỏi, cát lớn, cát Cần ý tất vật liệu cho vào bể nước (ngoại trừ than hoạt tính) cát, sỏi,… phải rửa trước c) 4) Ý tưởng Hiện nay, nhiều hồ công viên, người ta thường đặt nhiều dụng cụ tập thể dục ngồi trời Trong có loại máy tập thể dục dựa việc đạp xe đạp Ý tưởng máy tập thể dục giúp lọc nước ao, hồ công viên dựa trên: - Tận dụng việc đạp xe đạp tạo điện - Năng lượng điện tạo làm chạy máy bơm giúp bơm nước từ hồ lên bể lọc Bể lọc hoạt tính gồm nguyên liệu đơn giản, dễ tìm kiếm, dễ làm lọc nước đưa nước quay lại hồ 5) Tiến hành Từ nghiên cứu trên, em xây dựng sơ đồ nguyên lý máy tập thể dục giúp lọc nước ao, hồ công viên đảm bảo yêu cầu: - Khi đạp xe đạp truyền chuyển động làm quay mơ tơ máy phát điện tạo dịng điện - Điện tạo làm chạy máy bơm giúp bơm nước từ hồ lên bể lọc Bể lọc lọc nước đưa nước quay lại hồ 6) Mô hình thực máy tập thể dục giúp lọc nước ao, hồ cơng viên Mơ hình máy tập thể dục giúp lọc nước ao, hồ cơng viên nhìn từ xuống Mơ hình máy tập thể dục giúp lọc nước ao, hồ cơng viên nhìn từ mặt trước Cách vận hành: Để quay dễ dàng hơn, ta quay bàn đạp nửa vòng quay ngược chiều kim đồng hồ Sau quay bàn đạp xe đạp theo chiều thuận kim đồng hồ Mơ hình máy tập thể dục giúp lọc nước ao, hồ công viên nhìn từ mặt sau 10 7) Hướng phát triển Giải pháp tạo dòng điện nhờ đạp xe đạp không giúp tập luyện thể thao rèn luyện sức khỏe mà cịn làm nước hồ, ao Ta nhân rộng mơ hình thực tế Khi đó, nhiều người tập thể dục lại lọc nhiều nước Từ mơ hình góp phần bảo vệ với mơi trường Tiếp tục cải tạo mơ hình máy tập thể dục giúp lọc nước ao, hồ công viên như: - Làm việc quay bàn đạp nhẹ cách tra dầu, mỡ - Các mối nối điện chặt, dẫn điện tốt - Cải tiến máy bơm để không cần mồi nước chạy máy bơm - Bể lọc lọc nước cần chảy nhanh 11 PHẦN 4: KẾT LUẬN  Kết luận: Với nội dung đề tài thực hiện, đề tài giải vấn đề sau: 1/ Đã xây dựng sơ đồ nguyên lý giải pháp công nghệ để tạo điện dựa việc đạp xe đạp 2/ Xây dựng mơ hình thực tế máy tập thể dục giúp lọc nước ao, hồ công viên 3/ Kết nghiên cứu thử nghiệm mơ hình thực tế cách quay bàn đạp xe đạp, truyền chuyển động làm quay mô tơ máy phát điện làm chạy máy bơm, giúp đưa nước lên bể lọc Bể lọc lọc nước lại đưa nước hồ TÀI LIỆU THAM KHẢO 12 Sách giáo khoa vật lý Sách giáo khoa hóa học 8, Tư liệu mạng Internet 13