Montessori High School Minor Titel: Waterzuivering Korte beschrijving van de Minor: Het begrip duurzaamheid kom je steeds vaker tegen in de maatschappij. Bij deze minor ga je zelf een product ontwerpen en een prototype maken, waarbij duurzaamheid steeds een rol speelt. Van het product maak je een prototype, wat je uiteindelijk gaat presenteren. II Algemene informatie: Relatie met vak of vakken: Natuurkunde, Scheikunde, Techniek Begeleidend docent: Dug Beoordelend docent: Dug Leerjaren: 3/4 ELOS Interprofiel: interscience Maximaal aantal personen: 2 groepen, max 4 per groep Omvang: 14 uren Aantal punten: 2 Verplicht voor: Niemand Keuze voor: Iedereen Wijze van afsluiting: Procesverslag + presentatie II Algemene vaardigheden: Probleemoplossend samenwerken Reflecteren op resultaten Informatie zoeken, verwerken en presenteren Kennis integreren en toepassen Oriënteren op studie en beroep IV EIO Domeinen: III Montessori karakteristieken: Hoofd, hart en handen Leren kiezen Samenhang in leerstof Binnen en buiten school V Vakspecifieke doelen: Ontwerpen Onderzoeken Aanpassen Reflecteren
Aanvullende informatie: Doel van de minor: - Zelfstandig probleemoplossend onderzoeken en ontwerpen Relatie met het vak: - Je traint je onderzoeksvaardigheden door te onderzoeken, ontwerpen, reflecteren, aanpassen, enz. Daarnaast wordt een link gelegd tussen het vak en de praktijk Beoordeling: - De minor wordt beoordeeld aan de hand van het proces en het eindresultaat. De minor telt niet mee voor het vak. Wijze van afsluiting: - De minor wordt afgesloten met een schriftelijk verslag van de bijbehorende opdrachten en een presentatie van het eindwerk. Extra informatie - De materialen die je onderweg nodig hebt moet je zelf opzoeken. Sommige materialen zijn op school aanwezig, sommige moet je zelf gaan halen of meenemen van thuis. - De praktische werkzaamheden kun je uitvoeren in de werkplaats - Benodigde documenten die je in de taken tegenkomt kun je vinden op www.scheikunde.webnode.nl onder kopje Minor.
Opdracht ZUIVERING AFVALWATER Probleem In dorpen en steden in Europa vind je veel kleine bedrijven. Te vaak lozen ze hun afvalwater langs de bekende weg: via het riool of rechtstreeks op een sloot of rivier. In elk land stelt de overheid kwaliteitseisen aan het bedrijfsmatig afvalwater. Bedrijven zijn verplicht hun afvalwater zelf te zuiveren. Voor kleinschalige bedrijven is dat een groot probleem. Elk bedrijf heeft een oplossing op maat nodig want de investering in de zuiveringsinstallatie moet ook nog economisch rendabel moet zijn. Opdracht Ontwerp een voorstel voor een zuiveringsinstallatie voor afvalwater van een klein bedrijf, dat je zelf kiest. Bijvoorbeeld een autowasstraat, een overdekt zwembad, een slachthuis, een melkfabriek,.. Bouw een model van een continu werkende installatie en test de kwaliteit van het zuiveringsproces. Taken Je werkt in een groep van twee of drie personen aan deze opdracht. Je houdt een logboek bij waarin je het hele ontwerpproces vastlegt. Je werkt volgens het stappenplan, dat je helpt de ontwerpopdracht stap voor stap tot een goed einde te brengen. Technisch ontwerpen is een proces, waarbij je vaak teruggaat naar eerdere stappen. Bijvoorbeeld als bij het testen blijkt dat het niet helemaal werkt zoals verwacht. Soms moet je besluiten om vanaf een eerdere stap opnieuw te beginnen. Ook zal het voorkomen dat je vooruit kijkt en alvast rekening houdt met volgende stappen. Doe dat gerust: je ontwerp zal er beter van worden. De stappen in het ontwerpproces zijn in nevenstaande cyclus in beeld gebracht. Duurzaamheid loopt als een rode draad door het hele proces heen. Bij iedere stap moet je er rekening mee houden. Tijdens het ontwerpproces ga je (deel)uitwerkingen ook op duurzaamheid controleren. Raadpleeg bij de stappen tijdens de ontwerpcyclus de vraagbaak voor suggesties.
Taak 1. Probleem beschrijven en analyseren De keuze van het bedrijf Kies een bedrijf uit je eigen lokale omgeving. Ga na of je voldoende gemakkelijk aan informatie kunt komen over het bedrijf én de omgeving. Denk daarbij aan: Aard van het bedrijf, branche, klantgroep en bedrijfsdoelstelling voor de komende jaren De situatie ter plaatse, bebouwing en eventuele uitbreidingsmogelijkheden Huidige situatie i.v.m. aan- en afvoer van water Stoffen die in het afvalwater terecht komen Leveranciers van die stoffen Opvatting van de ondernemer over milieuwetgeving Je komt al veel te weten door met gerichte vragen in de omgeving van het bedrijf te kijken en als klant het bedrijf te bezoeken. Je beste informatiebron is natuurlijk het bedrijf zelf. Maak een afspraak voor een gesprek. Bedenk daarbij dat de inspanning van het bedrijf om jou van informatie te voorzien ook iets moet opleveren voor het bedrijf zelf. Het is goed om voor het eerste contact erover na te denken wat je het bedrijf als dank voor hun medewerking kunt aanbieden. Voor de duurzaamheidaspecten kun je gebruik maken van de MET matrix Schets aan de hand van de verkregen informatie op werkblad 1 een blokschema van een zuiveringsinstallatie. Bedenk welke invoer, uitvoer en processen van belang zijn bij jouw zuiveringsinstallatie. Taak 2. Stel een programma van eisen op (PvE) Je verkenning bij taak 1 leidt tot eisen waaraan je installatie moet voldoen. Bedenk ook welke eisen de belanghebbenden (bedrijf, milieu, buurt, overheid) aan het systeem stellen. Bedenk tevens belangrijke eisen als het om duurzaamheid gaat. Gebruik hiervoor de 4R strategie. Vul werkblad 2 Programma van eisen in. Taak 3. Ideeën verzamelen en oplossingen bedenken Zet je ideeën in de ideeëntabel van werkblad 3. Bedenk welke taken en eigenschappen de zuiveringsinstallatie moet hebben. Zet ze als werkwoorden in de linker kolom van de ideeëntabel. Brainstormen: Bedenk per taak of eigenschap meerdere oplossingen. Zet die in trefwoorden onder uitwerkingen. Taak 4. Toetsen op duurzaamheid De cellen in je ideeëntabel zijn nu gevuld met mogelijke uitwerkingen van deelproblemen. Met behulp van deze tabel zoek je naar de meest duurzame oplossing. Maak daarvoor gebruik van het ECO Design Web en/of de 4R strategie. Taak 5. Ideeëntabel bijstellen Tijdens het toetsen op duurzaamheid ben je misschien op nieuwe duurzamere oplossingen gekomen. Pas de ideeëntabel aan.
Taak 6. Ontwerpvoorstel maken De ideeëntabel bevat nu meerdere oplossingen die een duurzaamheidtest hebben doorstaan. Niet duurzame oplossingen worden niet meegenomen in het ontwerpvoorstel. Voor het maken van een ontwerpvoorstel kies je uit de tabel de meest duurzame oplossing uit iedere regel. Neem in je voorstel ook het uitvoeren van metingen of het gebruik van een meet- en regelsysteem mee. Als je temperatuur, samenstelling van oplossingen wil meten kijk dan in de vraagbaak voor een paar suggesties. Taak 7 en 8. Ontwerp realiseren, testen en evalueren Leg het ontwerpvoorstel ter goedkeuring voor aan je docent. Als het ontwerpvoorstel goedgekeurd is, bouw je een prototype. Dat wordt daarna getest. De uitkomsten worden gebruikt om het prototype te evalueren. Je kijkt daarbij of het voldoet aan het programma van eisen. Voor het testen op duurzaamheid kun je gebruik maken van de Quick Scan. Dit kan dan leiden tot aanpassing van het model.
Werkblad 1 Probleemoriëntatie Schets hieronder een blokschema van een water zuiveringsinstallatie. Ga na of je antwoord kunt geven op de volgende vragen: 1. Moet het gezuiverde water hergebruikt worden of wordt het op het riool gelloosd? 2. Welke eisen tav opgeloste stoffen zijn er? 3. Waaruit bestaat het vaste/vloeibare afval? Wat moet daarmee gebeuren? 4. Wordt het een installatie voor een continu- of een batchproces? 5. Maak schattingen van de aard en hoeveelheid verontreiniging per liter afvalwater.
Werkblad 2 Programma van Eisen Het ontwerp moet aan de volgende eisen voldoen: 1. Je ontwerp dient aan eisen voor duurzaamheid te voldoen. 2. De maximale hoeveelheid chloride mag.. mg L -1 zijn. 3.. Vul deze eisen verder aan hieronder: 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
Werkblad 3 De Ideeëntabel Geef in de tabel aan wat je aan ideeën bedenkt. Doe dat met trefwoorden of schetsen. Je kunt ook op een apart vel tekenen. Schrijf dan het nummer van de uitwerking erbij (bijvoorbeeld 1D). Hoe kun je 1 olie/vet van water scheiden? Mogelijke uitwerkingen A B C D 1A 1B 1C 1D laten centrifugere bezinken en n de onderste laag aftappen 2 2A 2B 2C 2D 3 3A 3B 3C 3D 4 4A 4B 4C 4D
Werkblad 4 Het Ontwerpvoorstel Beschrijf hieronder jullie ontwerpvoorstel. Maak op een apart vel schetsen en technische tekeningen van je gekozen ontwerp. Laat het ontwerpvoorstel door de docent controleren en ondertekenen voor Go /No go. Handtekening docent Contract Bij deze aanvaarden ondergetekenden de opdracht om een prototype te maken volgens bovengenoemd ontwerpvoorstel. Ondergetekenden verklaren zich verantwoordelijk voor het uitvoeren van het voorstel en voor het testen van het prototype. Datum: Plaats: Handtekening leerling(en)