przykłady scenariuszy wycieczek edukacyjnych z chemii po olkuszu

Autor : mgr Grażyna Jopek
Nauczyciel chemii w Gimnazjum nr 4
im. Cypriana Kamila Norwida
w Olkuszu
PRZYKŁADY SCENARIUSZY WYCIECZEK EDUKACYJNYCH Z CHEMII
PO OLKUSZU I OKOLICACH W RAMACH ZAJĘĆ KOŁA CHEMICZNEGO
Jedną z form popularyzacji wiedzy chemicznej wśród młodzieży gimnazjalnej i
ponadgimnazjalnej są zajęcia koła chemicznego. Stanowią one integralną część
podstawowego procesu kształcenia młodzieży na poziomie III i IV etapu edukacyjnego.
Istotnym celem zajęć koła chemicznego jest rozbudzenie wśród uczniów
zainteresowania chemią jako dyscypliną naukową, pogłębienie wiadomości i umiejętności
zdobytych na lekcjach chemii, jak również ukazanie użyteczności wiedzy chemicznej w życiu
codziennym człowieka, jej powiązanie z innymi naukami oraz kształtowanie postaw w
zakresie ochrony środowiska naturalnego.
Szczególnie ważnym zagadnieniem, na które należy zwrócić młodzieży większą
uwagę, jest niewątpliwie problem zanieczyszczenia środowiska naturalnego. Dewastacja
przyrody spowodowana m.in. nadmierną eksploatacją bogactw naturalnych, szybko
rozwijającą się industrializacją, rozszerzającą się wciąż urbanizacją i ciągłym wzrostem
liczebności ludzi na Ziemi, grozi naruszeniem równowagi ekologicznej w sposób zagrażający
istnieniu człowieka.
Rolą chemii, jako przedmiotu nauczania w szkole gimnazjalnej i szkołach
ponadgimnazjalnych, jest wyjaśnianie przyczyn powstawania zanieczyszczeń, przedstawienie
ich rodzajów, określenie stopnia szkodliwości oraz pokazanie możliwości zmniejszenia
zanieczyszczeń, a nawet ich likwidacji. Ponadto należy uświadomić młodzieży, że przemysł
chemiczny nie jest głównym sprawcą zanieczyszczeń i szkód wyrządzanych przyrodzie.
Najwięcej zanieczyszczeń dostarcza bowiem np. przemysł wydobywczy bogactw
naturalnych, przemysł metalurgiczny, przemysł paliwowo-energetyczny oraz transport i
komunikacja. Rola chemii w zwalczaniu zanieczyszczeń jest ogromna – dzięki badaniom
analitycznym można ocenić stopień szkodliwości różnych czynników i na tej podstawie
opracować metody neutralizacji substancji szkodliwych, które występują w ściekach
przemysłowych i komunalnych oraz w gazach spalinowych i odlotowych. Dzięki nowym
technologiom istnieje możliwość przerobu niektórych odpadów, a zwłaszcza wykonanych z
tworzyw sztucznych.
Aby przybliżyć uczniom problemy ochrony środowiska naturalnego, ukształtować
właściwy stosunek i pogląd na zagadnienia z tym związane, należy pokazać im, jak
przedstawia się sytuacja w ich regionie, miejscu zamieszkania.
Jedną z form realizacji tych celów są wycieczki edukacyjne do instytucji i zakładów
położonych w miejscu zamieszkania uczniów lub w okolicach. Poznanie problemów swojego
regionu powinno zainspirować młodzież do podjęcia w przyszłości konkretnych działań na
rzecz ochrony przyrody, dotyczy to zarówno przyszłych chemików jak i technologów,
konstruktorów, prawników, ekonomistów oraz nauczycieli, dziennikarzy i wielu innych ludzi.
W niniejszym opracowaniu przedstawiono przykładowe scenariusze wycieczek
edukacyjnych do :
1. Oczyszczalni Ścieków i Stacji Uzdatniania Wody w Olkuszu,
2. Zakładów Górniczo-Hutniczych „ Bolesław ” w Bukownie,
3. Huty Szkła Walcowanego „Jaroszowiec” w Jaroszowcu koło Olkusza.
1. Wycieczka do Oczyszczalni Ścieków i Stacji Uzdatniania Wody w Olkuszu.
* Termin planowanej wycieczki należy uzgodnić z Dyrekcją Przedsiębiorstwa Wodociągów i
Kanalizacji w Olkuszu, ul. Kluczewska 4.
W dobie gwałtownego rozwoju techniki i nauki niezwykle ważna stała się edukacja
młodego pokolenia w zakresie ochrony środowiska . Problemy związane z tym zagadnieniem
młodzież poznaje od początku nauki w szkole podstawowej , a następnie w szkole
gimnazjalnej i ponadgimnazjalnej , zarówno na lekcjach biologii jak i chemii , geografii czy
fizyki .
Jednym z ważnych problemów ochrony środowiska stała się ochrona wód naturalnych
przed zanieczyszczeniami . Uczeń powinien nie tylko wiedzieć jaka jest biologiczna rola
wody w przyrodzie , znać jej budowę i właściwości , ale także powinien umieć wskazywać
mechanizmy powstawania zanieczyszczeń wód i wynikające z tego faktu zagrożenia dla
organizmów żywych oraz znać sposoby zapobiegania i usuwania zanieczyszczeń .
Jedną z form mającą na celu rozbudzenie zainteresowań uczniów problemem
oczyszczania wód z zanieczyszczeń może być wycieczka edukacyjna w ramach zajęć np. koła
chemicznego lub biologicznego do Oczyszczalni Ścieków i Stacji Uzdatniania Wody w
Olkuszu.
Celem wycieczki jest zapoznanie uczniów gimnazjum z metodami oczyszczania ścieków
komunalnych i przemysłowych , z największymi źródłami zanieczyszczeń wód w Olkuszu , z
technologią uzdatniania wody oraz z obecnymi problemami naszej miejscowości dotyczącymi
ograniczonych zasobów wody pitnej .
Taka forma zajęć pozalekcyjnych oraz wiedza zdobyta na przedmiotach
przyrodniczych powinna inspirować młodzież , aby w przyszłości poszukiwała nowych ,
alternatywnych metod oczyszczania ścieków wykorzystujących naturalne możliwości samej
przyrody .
Cele wycieczki :
zapoznanie uczniów z metodami oczyszczania ścieków komunalnych i przemysłowych ,
wskazanie podstawowych źródeł zanieczyszczeń wód w Olkuszu ,
zapoznanie z technologią uzdatniania wody oraz obecnymi problemami Olkusza
dotyczącymi ograniczonych zasobów wody pitnej ,
zachęcenie młodzieży do poszukiwania nowych , alternatywnych metod oczyszczania
ścieków wykorzystujących naturalne możliwości samej przyrody ,
kształtowanie postawy uczniów popierającej działania zgodne z ochroną środowiska .
Przebieg wycieczki :
1. Zwiedzanie Oczyszczalni Ścieków w Olkuszu .
Należy zwrócić uczniom uwagę na fakt , iż zwiedzana Oczyszczalnia Ścieków jest
oczyszczalnią mechaniczno –biologiczno – chemiczną z niskoobciążonym osadem czynnym i
pełną przeróbką osadów na drodze beztlenowej . Ścieki na oczyszczalnię są dostarczane przez
20 przewoźników z terenu powiatu olkuskiego . Są to głównie ścieki bytowo – gospodarcze ,
w małym stopniu ścieki przemysłowe oraz niewielkie ilości ścieków deszczowych i
infiltracyjnych (z gruntu) stanowiących mniej niż 7% ogólnej ilości ścieków wpływających
na oczyszczalnię .Oczyszczalnia Ścieków w Olkuszu zajmuje się również
unieszkodliwianiem odpadów niebezpiecznych – tzn. odcieku z wysypiska komunalnego w
Ujkowie Starym .
W trakcie wycieczki uczniowie zwiedzają i oglądają kolejno następujące obiekty
technologiczne :
 stację zlewczą (służącą do odbioru nieczystości płynnych z beczkowozów z pełną
kontrolą i rejestracją wyników) ,
 pompownię ścieków z halą krat (mechaniczne usuwanie
grubszych zanieczyszczeń) ,
 stację PIX (wytrącanie fosforu) ,
 piaskownik przedmuchiwany i mechaniczny separator piasku ,
 osadniki wstępne (sedymentacja cząstek zawiesin) ,
 wielofunkcyjne komory osadu czynnego (procesy denitryfikacji i nitryfikacji – redukcji
azotanów i utleniania amoniaku w strefie beztlenowej i tlenowej) ,
 stację dmuchaw ,
 osadniki wtórne (sedymentacja cząstek zawiesin w celu uzyskania odpowiedniej
klarowności ścieków) ,
 odbiornik klarownej cieczy (oczyszczone ścieki są odprowadzane do kanału „Roznos”,
dalej do rzeki Białej, a następnie do rzeki Białej Przemszy) ,
 pompownię osadów ,
 stację zagęszczania osadu nadmiernego ,
 komory fermentacyjne I° i II° z maszynownią i urządzeniami do podgrzewania osadu ,
 stację odwadniania osadu ,
 poletka osadu ,
 zbiornik biogazu i odsiarczalnię biogazu ,
 agregat prądotwórczy .
Na zakończenie należy poinformować uczniów , iż wytworzony w czasie fermentacji
biogaz (mieszanina metanu z dwutlenkiem węgla) jest wykorzystywany dla potrzeb
technologicznych Oczyszczalni , do ogrzewania pomieszczeń oraz do agregatu
prądotwórczego , w którym wytwarzana jest energia elektryczna . Natomiast ustabilizowane
osady ściekowe , skratki , osady z piaskowników wywożone są na składowisko odpadów
komunalnych w Ujkowie Starym .
2. Zwiedzanie Stacji Uzdatniania Wody w Olkuszu .
* Należy zwrócić uczniom uwagę , iż źródłem tzw. wody surowej są wody dołowe Kopalni
„Olkusz”.
Uczniowie zwiedzają i oglądają kolejno :
 pompownię i zbiorniki wody surowej (oddzielone od terenów ogólnodostępnych strefą
ochronną mającą stanowić zabezpieczenie zgromadzonej wody surowej) ,
 laboratorium (fizykochemiczne badanie wody) ,
 zbiorniki koagulacyjne (częściowe oczyszczenie wody z mechanicznych i chemicznych
zanieczyszczeń) ,
 pompownię osadu (odmulniki , poletka osadu) ,
 stację filtrów ,
 zbiorniki wody czystej ,
 pompownię wody czystej ,
 stację bakteriologicznego oczyszczania wody (dezynfekcja wody) przy użyciu lamp UV
(woda uzdatniona dla celów pitnych i gospodarstwa domowego) .
Podsumowanie :
1. Sporządzenie przez uczniów sprawozdania z wycieczki według następujących pytań :
a) Podaj rodzaje ścieków oczyszczanych w Oczyszczalni Ścieków w Olkuszu.
b) Wymień metody oczyszczania ścieków i opisz krótko każdą z nich.
c) Podaj , gdzie są odprowadzane oczyszczone ścieki oraz co się dzieje z ubocznymi
produktami powstającymi w Oczyszczalni Ścieków .
d) Co to jest woda surowa i dlaczego nie nadaje się do spożycia ?
e) Kto jest dostawcą wody surowej dla Stacji Uzdatniania Wody w Olkuszu ?
f) Podaj poszczególne etapy uzdatniania wody .
g) Wymień znane Ci metody końcowego uzdatniania wody dla celów pitnych i dla potrzeb
gospodarstwa domowego .
Którą z nich stosuje się w Stacji Uzdatniania Wody w Olkuszu ?
2. Omówienie przygotowanych przez uczniów sprawozdań .
3. Dyskusja nad alternatywnymi metodami oczyszczania ścieków wykorzystanie systemu korzeniowego niektórych roślin wodnych np. trzciny pospolitej
do oczyszczania ścieków zawierających m.in. metale ciężkie , fenole .
2. Wycieczka do Zakładów Górniczo-Hutniczych „ Bolesław ” w Bukownie.
* Termin planowanej wycieczki należy uzgodnić z Dyrekcją Zakładów Górniczo-Hutniczych
„ Bolesław ” w Bukownie, ul. Kolejowa 37.
Cele wycieczki – zapoznanie uczniów z :
etapami rozwoju hutnictwa cynkowego w Polsce,
historią Zakładów Górniczo-Hutniczych „Bolesław” w Bukownie koło Olkusza
produkujących cynk z rudy cynku,
poszczególnymi etapami produkcji cynku z rud cynku i ołowiu wydobywanych z
terenów ziemi olkuskiej,
sposobami neutralizowania szkodliwych substancji (np. SO2) powstających podczas
produkcji cynku,
innymi produktami otrzymywanymi w Zakładzie,
ważniejszymi zastosowaniami cynku.
Przebieg wycieczki :
Na początku wycieczki uczniowie poznają historię hutnictwa cynkowego w Polsce, w
tym historię ZGH „Bolesław” oraz dowiadują się, że złoża rud cynku i ołowiu, z których
otrzymuje się m.in. cynk, są eksploatowane w należących do ZGH „Bolesław” kopalniach
„Olkusz” i „Pomorzany”. Następnie uczniowie zwiedzają (lub oglądają z zewnątrz) kompleks
hutniczy w skład którego wchodzą dwa działy produkcyjne : Prażalnia i Fabryka Kwasu
Siarkowego oraz Elektroliza Cynku. W trakcie zwiedzania uczniowie zapoznają się z
poszczególnymi etapami produkcyjnymi Pionu Hutniczego i końcowymi produktami, którymi
oprócz cynku elektrolitycznego są także stopy cynku, stężony kwas siarkowy (VI), popiół
cynku, siarczan (VI) magnezu w roztworze i szlam kadmonośny.
*Krótkie omówienie poszczególnych działów produkcyjnych :
 Prażalnia i Fabryka Kwasu Siarkowego.
W Prażalni następuje wyprażenie koncentratu cynkowego (ZnS do ZnO) pochodzącego
głównie z rud własnych kopalni i przetworzony na koncentrat cynkowy. Podczas prażenia
koncentratu powstają gazy zawierające SO2 z których produkuje się stężony kwas siarkowy
(VI) metodą kontaktową. Produktem ubocznym Prażalni jest para technologiczna powstająca
podczas procesu prażenia koncentratu cynkowego, który jest procesem egzoenergetycznym.
Otrzymana para jest wykorzystywana do procesów grzewczych (np. ogrzewania pobliskich
osiedli mieszkaniowych).
2ZnS + 3O2  2ZnO + 2SO2
 Elektroliza Cynku.
W skład działu Elektroliza Cynku wchodzą : Ługownia, Hala Wanien, Odlewnia Cynku i
Stopów Cynku.
W Ługowni następuje rozpuszczenie zawartego w prażonce cynku (ZnO) do postaci
siarczanu (VI) cynku – ZnSO4 . Prowadzi się tu procesy mielenia, ługowania ZnO, utleniania
reduktorów, sedymentacji i filtracji oraz cementacyjnego oczyszczania elektrolitu. W
rezultacie otrzymuje się czysty roztwór ZnSO4 , który następnie kieruje się do Hali Wanien.
W procesie ługowania powstaje szlam cynkowo-ołowiowo-żelazowy, który kierowany jest do
przerobu pirometalurgicznego na tlenek cynku. Ponadto w procesie oczyszczania roztworów
ZnSO4 powstaja odpady kadmowe. Są one przerabiane na koncentrat kadmowy (tzw. gąbkę
kadmową lub szlam kadmowy).
W Hali Wanien, w wyniku procesu elektrolizy, następuje wydzielenie cynku metalicznego
z roztworu cynkowego (ZnSO4) do postaci osadu katodowego. Ubocznym produktem
Elektrolizy Cynku jest roztwór siarczanu (VI) magnezu produkowany na bazie zubożonego
elektrolitu po Hali Wanien. Prowadzenie produkcji MgSO4 jest konieczne ze względu na
szkodliwe zatężanie się elektrolitu cynkowego w magnez.
W Odlewni przetapia się cynk katodowy do postaci cynku handlowego. Roztopiony cynk
służy również do produkcji stopów cynku z innymi metalami np. glinem (Al.), miedzią (Cu),
cyną (Sn), manganem (Mn), itp. Podczas przetopu cynku katodowego powstaje popiół
cynkowy o dużej zawartości cynku. Jest on także produktem handlowym Odlewni.
Na zakończenie wycieczki uczniowie mogą dowiedzieć się o aktualnych kierunkach
rozwoju Zakładu i planach na przyszłość.
Po powrocie z wycieczki należy przeprowadzić podsumowanie, w trakcie którego
uczniowie :
analizują poszczególne etapy produkcji cynku zapisując odpowiednie równania reakcji
chemicznych,
omawiają podstawowe zastosowania cynku i jego stopów oraz innych produktów
otrzymywanych w ZGH „Bolesław”,
analizują sposób neutralizowania przez Zakłady Górniczo-Hutnicze „Bolesław”
substancji szkodliwych powstających podczas produkcji cynku, a także wykorzystanie
energii cieplnej do celów grzewczych.
3. Wycieczka do Huty Szkła Walcowanego „Jaroszowiec” w Jaroszowcu.
* Termin planowanej wycieczki należy uzgodnić z Dyrekcją Huty Szkła Walcowanego
„Jaroszowiec” Sp. z o.o. w Jaroszowcu, ul. Kolejowa 1.
Cele wycieczki – zapoznanie uczniów z :
rozwojem hutnictwa szkła w Polsce,
historią Huty Szkła Walcowanego „Jaroszowiec” w Jaroszowcu koło Olkusza,
surowcami potrzebnymi do produkcji szkła,
poszczególnymi etapami produkcji szkła,
obróbką szkła,
ofertą produkcyjną Huty Szkła Walcowanego „Jaroszowiec”.
Przebieg wycieczki :
Na początku wycieczki uczniowie poznają historię hutnictwa szkła w Polsce, w tym
historię Huty Szkła Walcowanego „Jaroszowiec” w Jaroszowcu, której budowa rozpoczęła się
w 1959 roku. W 2001 r. Huta obchodziła 40-lecie swojego istnienia.
Następnie uczniowie zwiedzają Hutę.
W trakcie zwiedzania uczniowie zapoznają się z :
podstawowymi surowcami potrzebnymi do wyprodukowania masy szklanej :
 piasek szklarski (kwarcowy) – źródło krzemionki SiO2 ,
 wapień CaCO3 ,
 soda Na2CO3 ,
 związki barwiące i inne;
poszczególnymi etapami produkcji szkła :
 odważanie i mieszanie surowców szklarskich,
 wprowadzenie mieszaniny surowców do pieca szklarskiego (piec wannowy),
 wytopienie i ujednorodnienie masy szklanej w temperaturze ok. 1400-15000C
(przebieg stapiania podlega automatycznej regulacji na podstawie wskazań
aparatury kontrolno-pomiarowej),
 schłodzenie masy szklanej do temperatury, w której ma ona lepkość odpowiednią
do walcowania,
 formowanie wyrobów przez walcowanie;
obróbką szkła :
 obcinanie zbędnych części i wykrawanie dowolnych kształtów szyb, w tym koła i
elipsy,
 szlifowanie i polerowanie krawędzi szyb,
 wiercenie otworów w szkle,
 wycięcia w szkle,
 pokrywanie szkła emaliami metodą natrysku (całopowierzchniowo) lub metodą
sitodruku (dowolne wzory w kilku kolorach na jednej tafli),
 hartowanie szkła powierzonego (podgrzewanie do temperatury ok. 6500C i
gwałtowne ostudzenie sprężonym powietrzem);
głównym zastosowaniem wyrobów ze szkła poddanych procesowi hartowania i
przetwórstwa w HSW „Jaroszowiec” :
 elementy architektoniczne i wyposażenia wnętrz, w tym ze szkła hartowanego z
sitodrukiem,
 wyroby elewacyjno - dekoracyjne ze szkła hartowanego i emaliowanego,


szyby hartowane płaskie dla środków transportu drogowego i kolejowego oraz
maszyn rolniczych,
szyby do zestawów termoizolacyjnych.
Na zakończenie wycieczki uczniowie mogą dowiedzieć się o aktualnych kierunkach
rozwoju Huty i planach na przyszłość.
-
Po powrocie z wycieczki, w ramach podsumowania, uczniowie omawiają :
podstawowe surowce potrzebne do produkcji szkła,
poszczególne etapy produkcji szkła,
sposoby obróbki szkła walcowanego,
podstawowe zastosowania wyrobów ze szkła otrzymywanych w Hucie Szkła
Walcowanego „Jaroszowiec”,
wykorzystanie przez Hutę otrzymywanej energii cieplnej do celów grzewczych.