Giáo án Bài 22. Xử lí chất thải chăn nuôi

Kích thích tò mò, giúp HS nhận ra vấn đề cần giải quyết: đầu ra của công trình khí sinh học không tự động an toàn để xả hay sử dụng.

GV chiếu tình huống: « Một trang trại nhỏ có hầm khí sinh học. Nước sau công trình được dẫn thẳng ra mương nước chung, chưa có hồ sơ theo dõi đầu ra. » GV đặt câu hỏi: (1) Theo em, công trình khí sinh học đã đủ để xử lí hết chất thải chưa? (2) Nước và bã sau công trình cần được kiểm tra điều gì trước khi xả hoặc sử dụng? (3) Vì sao không nên tự ý vào hầm khí sinh học để kiểm tra?

Mỗi HS ghi 2–3 câu hỏi hoặc dự đoán ban đầu vào vở. Dự kiến: « Chưa đủ, vì hầm khí sinh học chỉ tạo khí và xử lí một phần; nước đầu ra cần kiểm tra trước khi xả. » « Vì trong hầm có khí độc, thiếu oxy, nguy cơ cháy nổ. » GV ghi các dự đoán lên bảng để đối chiếu ở cuối tiết.

Nêu được khái niệm tách rắn–lỏng và giải thích được vai trò của bước này là hỗ trợ các công đoạn sau, không tự làm mọi phần đạt chuẩn.

HS làm việc nhóm 4 người theo kĩ thuật « khăn trải bàn »: mỗi nhóm nhận một tập thẻ khái niệm và thẻ mô tả, đọc mục Kiến thức và Khái niệm trong SGK hoặc bài giảng NeoEdu, sau đó ghép thẻ và hoàn thành Phiếu học tập số 1 (phần a). Câu hỏi GV đặt ra: (1) Tách rắn–lỏng nhằm mục đích gì? (2) Vì sao bước này chỉ là bước hỗ trợ, không đủ để nước đạt chuẩn? (3) Trong hệ thống xử lí, tách rắn–lỏng thường đứng trước hay sau công trình khí sinh học? Vì sao?

Phiếu học tập số 1 (phần a) hoàn chỉnh. Kết luận dự kiến: Tách rắn–lỏng là phân chia dòng chất thải để hỗ trợ các bước xử lí phù hợp. Bước này giúp tách phần rắn (như phân đặc) ra khỏi phần lỏng để xử lí riêng, nhưng không tự làm nước đạt chuẩn. Tách rắn–lỏng thường đứng trước các công đoạn xử lí tiếp theo để giảm tải và chọn phương pháp phù hợp cho từng dòng.

Giải thích được khí sinh học là hỗn hợp khí chứa methane tạo ra từ phân giải hữu cơ trong hệ chuyên dụng có quản lí, và nêu được bã, nước sau xử lí vẫn cần quản lí.

GV trình chiếu sơ đồ minh họa công trình khí sinh học, đánh dấu ba dòng ra: khí, nước và bã. GV đặt câu hỏi: (1) Khí sinh học được tạo ra từ đâu và trong điều kiện nào? (2) Có những sản phẩm nào ra khỏi hệ thống? (3) Vì sao không nên coi toàn bộ đầu ra là dùng được ngay? HS trả lời theo cặp đôi trong 3 phút trước khi trao đổi cả lớp.

HS ghi vào vở: Khí sinh học là hỗn hợp khí chứa methane tạo từ phân giải chất hữu cơ trong hệ chuyên dụng có quản lí. Công trình tạo khí, nhưng nước và bã đầu ra vẫn phải được quản lí, kiểm chứng trước khi sử dụng hoặc xả. Dự kiến HS nêu: « Không thể coi nước đầu ra là sạch chỉ vì có hầm khí sinh học. » GV nhấn mạnh: các dòng ra đều cần được kiểm soát, không dựa vào mùi hay màu.

Nêu được khái niệm quản lí sau xử lí và vận dụng được phép cân bằng khối lượng trong mô hình giả định mà không nhầm với chứng nhận chất lượng nước.

GV đưa ví dụ: « Mô hình có $1000\,\mathrm{kg}$ dòng vào, tách $200\,\mathrm{kg}$ phần rắn; không tính hao hụt. » HS tính khối lượng dòng còn lại. GV đặt câu hỏi: (1) Dòng còn lại là bao nhiêu kg? (2) Kết quả này có cho biết nước đã sạch chưa? Vì sao? (3) Quản lí sau xử lí gồm những việc gì? HS hoàn thiện phần b của Phiếu học tập số 1.

Dòng còn lại: $1000 - 200 = 800\,\mathrm{kg}$. Kết quả chỉ là cân bằng khối lượng của mô hình, không phải chứng nhận nước đã sạch. Quản lí sau xử lí là kiểm soát bã, nước và khí đầu ra theo yêu cầu trước khi sử dụng hoặc thải. HS ghi được: Cân bằng khối lượng chỉ cho biết lượng vật chất, không cho biết chất lượng.

Củng cố phân biệt khái niệm, nhận diện quan niệm sai và vận dụng cân bằng khối lượng.

HS làm nhanh các câu sau trên bài tập tương tác NeoEdu hoặc trên phiếu (GV chiếu từng câu, HS trả lời bằng bảng con hoặc giơ tay):

• Câu 1: Mô tả nào giải thích chính xác « Tách rắn–lỏng »? A. Hỗn hợp khí tạo từ phân giải hữu cơ trong hệ chuyên dụng có quản lí; B. Phân chia dòng chất thải để hỗ trợ các bước xử lí phù hợp; C. Kiểm soát bã nước và khí đầu ra theo yêu cầu trước sử dụng hoặc thải.
• Câu 2: Có hầm khí sinh học thì nước ra mặc nhiên đạt mọi tiêu chuẩn xả thải. Đúng hay sai? Vì sao?
• Câu 3: Mô hình có 1000 kg dòng vào, tách 200 kg phần rắn; không tính hao hụt. Dòng còn lại bao nhiêu kg?
• Câu 4: Chọn đúng hai kết luận có căn cứ: A. Hiệu quả phụ thuộc thiết kế và vận hành; nước và bã đầu ra vẫn phải được quản lí và kiểm chứng phù hợp. B. Có hầm khí sinh học thì nước ra mặc nhiên đạt mọi tiêu chuẩn xả thải. C. Khí sinh học là hỗn hợp khí tạo từ phân giải hữu cơ trong hệ chuyên dụng có quản lí.

Đáp án:

• Câu 1: B. Tách rắn–lỏng: Phân chia dòng chất thải để hỗ trợ các bước xử lí phù hợp. Hai đáp án còn lại thuộc khí sinh học và quản lí sau xử lí.
• Câu 2: Sai. Hiệu quả phụ thuộc thiết kế và vận hành; nước và bã đầu ra vẫn phải được quản lí và kiểm chứng phù hợp.
• Câu 3: $1000 - 200 = 800\,\mathrm{kg}$ (cân bằng khối lượng mô hình, không phải chứng nhận nước đã sạch).
• Câu 4: A và C. Ý B sai vì suy luận vượt điều kiện.

Lập được sơ đồ khối cơ sở, nhận diện điểm phải sửa của tình huống nước xả thẳng ra mương và đề xuất hồ sơ kiểm chứng phù hợp.

Nhiệm vụ nhóm (dựa trên tình huống mở đầu, Phiếu học tập số 2): HS chỉ vẽ sơ đồ khối trên giấy và ghi kết luận, không thực hiện thao tác vật lí. Các bước: (1) Đọc nguồn và quy mô chất thải giả định; (2) Tách các dòng cần quản lí riêng (rắn, nước, khí); (3) Đề xuất chuỗi xử lí qua sơ đồ khối; (4) Ghi yêu cầu kiểm đầu ra và an toàn chuyên môn. Câu hỏi GV đặt ra: Điểm nào trong sơ đồ hiện tại cần sửa? Ai là người có thẩm quyền thẩm định đầu ra?

Sơ đồ khối gồm: Nguồn chất thải → Tách rắn–lỏng → Công trình khí sinh học → Xử lí tiếp nước và bã (theo thẩm định chuyên môn) → Kiểm chỉ tiêu phù hợp → Lưu hồ sơ đầu ra → Sử dụng hoặc xả. Điểm phải sửa: không xả thẳng ra mương khi chưa xác nhận đáp ứng yêu cầu; công trình khí sinh học không bảo đảm loại mọi thành phần ô nhiễm; cần chuyên gia thẩm định chuỗi xử lí tiếp, kiểm chỉ tiêu phù hợp và lưu hồ sơ đầu ra. Không vào hầm, bể, không thử lửa, không thu khí hay tự lấy mẫu chất thải.