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知識經濟時代革新了大規模能耗、物耗的傳統生產方式,傳統意義上的廢水、廢氣、固體廢物等的排放將大幅度削減,完全有可能在某些領域實現廢物的“零排放”。同時,生產的網絡化和虛擬化將大幅度降低社會物質流的密度與頻數,有利于環境的改善。更重要的是,知識經濟以高科技產業為支柱,在對自然界和人類社會全面科學認識的基礎上,合理、高效、綜合地利用和開發資源,清潔工藝、清潔生產自是題中應有之義。信息科學技術、生命科學技術、新能源和再生能源科學技術、海洋科學技術以及有益于環境的高技術產業等的產值將全面超過汽車、石油化工、家電、鋼鐵等傳統支柱產業,污染將大大降低,環境壓力將大大減輕。此外,知識經濟的勞動力結構與傳統工業經濟相比有很大改變,從業人員知識層次高,屬于智能型勞動力,這就有利于環境意識和環境責任感的增強和提高,有利于自覺地規范環境行為,參與環境保護。
二、環境保護的市場化之路
環境保護市場化,就是要改變計劃經濟時期環境保護過多地依賴政府,而市場不能充分發揮作用的局面。要遵循經濟規律,建立環境保護的宏觀政策調控體系,尋求最有利于環境保護的投資方式,利用市場作用推動環境保護事業,充分發揮政府的管理環境職能。在市場的引導下,使環境保護活動成為社會公眾自覺參與、自我發展的社會化、專業化、企業化行為,逐步走上產業發展的道路。
長期以來,環境污染治理的一條原則就是“誰污染誰治理”,實際上這是很難做得到的。如污染甚為嚴重的鄉鎮企業,受自身規模、經濟實力和技術水平等因素的制約,不可能每個企業都能建設污染治理設來處理自身排放的污染物,這樣做的結果不僅企業負擔過重,運行也不經濟。但其污染和破壞了環境,是一定要承擔責任,也一定要有相應補償的。因此,現行的政策將改為“誰污染誰付費”。這樣才能適應社會化大生產的要求,降低成本,發揮投資效益和規模經濟效益,避免環境保護的盲目投資、到處布點、重復建設。環保設施建設,特別是城市基礎設施的建設,要通過吸納商業資本、銀行、國內外企業和個人等多元化投資,并通過現代企業制度的建立,允許多種經濟形式并存。在企業化運作下,政府可將環保投人引進資本運行領域,成為營運資本,在運營中不斷保值和升值。這樣既能減輕政府財政負擔,又能實現投資的滾動發展。
推行市場化的運行機制,這是要改變環保事業在一些地方的長期附屬地位,使環境污染治理和環境保護的運營,由提供社會化服務的獨立法人來承擔;要通過新機制的建立,逐步造就一批專業化環境治理公司,形成運營服務市場。只有這樣才能從根本上建立起投人產出機制,使環境保護活動成為企業平等競爭、自愿參與的市場行為;才能改變環境污染治理社會化服務程度低、小生產式運行的局面。通過市場化運行,促進投資者、經營者自覺動用資源價值、環境成本、經濟機制,兼顧環保治理效果與運營管理者效益,形成環境治理的良性循環。目前在我國經濟發達地區,環境設施運營服務業已在逐步興起,國家環保總局也在部分省市進行了環保設施運營企業化管理的試點,取得了較好效果。為了規范這項工作,國家環保總局還頒發了(環境保護設施運營資質認可管理辦法》,今年下半年在全國范圍內開展環保設施運營資質認可工作。環保設施運營市場化管理,已經得到了社會各界特別是企業界的廣泛關注,認為這種方式符合市場經濟條件下環境保護發展的需要,也對企業的發展非常有利,可使企業獲得一個長期的、穩定的歪保服務市場。由此可見,以發展環保設施運營服務為突破口,推進環境保護的市場化,企業擁護,社會關注,市場需要,順應形勢,這個選擇非常正確。我們應該下大決心、花大力氣把這項工作抓好,抓出成效,促進其正常發展。
三、發展高技術環保產業,培養高技術環保人才
論文摘要:英國在工業化的進程中,發生了較為嚴重的城市河流污染,主要因為工業化時期的城市化水平和社會認識尚不能承載工業化帶來的全面影響,加之國家治污力度多受掣肘及科技水平的制約,河流污染的狀況在19世紀沒能得到顯著改善,引發生態環境惡化及流行病侵害等不良后果。后發國家應以英國工業化的得失為鏡,實現工業化的科學發展。
英國是世界上第一個實現工業化和城市化的國家。以蒸汽動力為標志的工業革命,為不列顛最早叩開了現代化的大門。然而,在工業化的進程中,與經濟:榮和城市發展相伴的還有遭受污染的生態環境,其中,城IIJ河流污染尤為嚴重。英國,在摘取了一個工業化先行者JPG該摘取的最優惠成果的同時,也嘗到了工業化及城了化造成的水污染苦果。對尚未實現工業化及正處在現代化進程中的后發國家規避和整治“邁達斯的災禍”有所裨益2=16促進人與自然和諧發展。故本文不揣淺陋,愿就工業化時期英國城市河流污染的成因、防治及其特點等問題予以探討,以就教于方家。
一、英國城市河流污染的狀況
城市水污染自古有之。人類早期活動產生的廢棄物大都被排人大氣或棄置于水中,古時的城市居民已有用法令和規章控制污染的嘗試。在古希臘,只有獲得特殊允許才能設立制革廠;古羅馬也有規章規定,制革、榨油和洗衣作坊只能設立在沒有居民點的臺伯河對岸。但是,早期的污染僅限于十分狹窄的范圍。
上百年來,英國的毛紡業等傳統工業無疑也降低了河流水質,但是,嚴重的水污染直到19世紀工業化時期才真正發生。工業革命以來,隨著工業的發展和城市人口的劇增,不斷排放的工業廢水和生活污水使英國的許多河流受到了污染,在19世紀,城市河流污染成為十分普遍的現象。
恩格斯對當時河流污染的描述頗為詳盡。例如,流經利茲的艾爾河,“這條河像一切流經工業城市的河流一樣,流人城市的時候是清澈見底的,而在城市另一端流出的時候卻又黑又臭,被各色各樣的臟東西弄得污濁不堪了”;流經曼徹斯特的兩條小河—艾爾克河與梅德洛克河的污染狀況亦十分嚴重,“停滯的艾爾克河,這是一條狹窄的、黝黑的、發臭的小河”,梅德洛克河的“河水也是漆黑的,停滯的,而且發出臭味。
此外,流經西賴丁約克的卡爾德河,在1852年以前始終是魚類喜愛的棲息地,至1867年,皇家委員會已不得不沮喪地承認:“流經西賴丁約克的,與其說是河水,不如說是墨汁。艾爾克河的支流布拉德福河,曾是男孩們捕魚的樂園,也被工業化的浪潮熏染得通體黝黑,以致“只需一根火柴,就可以將它點燃”,儼然是一條隨時噴發的黑龍。
泰晤士河曾是一條美麗的河流,英國人習慣地稱之為“老父親泰晤士”。19世紀以前,泰晤士河河水碧波蕩漾,魚蝦成群,是舉世聞名的魷魚產地,詩人蒲柏在1728年將其描繪為“銀色的洪流”。工業革命以來,隨著沿途城市居民的劇增以及大量工廠的建立,各種污染物源源不斷地進人泰晤士河,牛津以下河段的水質急劇惡化,泰晤士河成為一條污濁不堪的“臭河”。1855年,化學家法拉第致信《泰晤士報》:“整條河變成了一種晦暗不明的淡褐色液體……氣味很臭……整條河實際上就是一道陰溝。可見,英國城市的水污染在19世紀中期已經相當嚴重。
二、英國城市河流污染的成因
那么,究竟為何諸多河流在一個世紀里都變了色、變了味,這么嚴重的污染是怎樣產生的呢?無疑,工業廢水和公共廢水是城市水污染的主要來源,其中,英國工業革命時期的工廠布局和工業類型又是產生大量工業污水的直接原因。
工業化初期,主要的機械動力是水力,“由于使用水力機,工廠不得不設在大流量的急流旁邊”。因此,英國的第一批近代工廠自然傍河而建,在英國工業的發源地和中心—曼徹斯特,“幾乎所有的廠房都是沿著貫穿全城的三條河流和各種運河建立起來的。這既解決了動力問題,又方便了廢水處理,河流也成了廢水排放的理想場所。蒸汽機發明后,以前依靠水力機械、依河而建的工廠逐漸轉移到城市中,但工廠對那些流經城市的河流的依賴并沒有減輕。因為蒸汽機的第一需要和大多數工業生產部門的主要需求,都是比較潔凈的水。水作為冷卻劑是蒸汽機不可或缺的,一些工業部門如毛紡業、印染業、造紙業的生產過程也離不開水,還有釀酒、洗煤,沒有水更寸步難行。同時,水路為工業主提供了廉價的運輸途徑。因此,一條河流附近往往分布多家工廠,例如艾爾克河,“橋以上是制革廠;再上去是染坊、骨粉廠和瓦斯廠,這些工廠的臟水和廢棄物統統匯集在艾爾克河里”。這些廢水中往往含有鉛、堿、硫等污染物,而且大多是未經處理就直接排放,使水質大大降低,造成嚴重的河流污染。
造成城市水污染的另一主要來源是公共廢水。公共廢水主要包括人畜的排泄物、生活垃圾和洗滌劑。公共廢水的存在本不可避免,但在英國工業化時期,因城市化和城市人口增長過速,加上市政建設滯后,遂使水污染加劇。
一方面,與工業化相伴的是,英國城市化發展迅速,城鎮人口增長急劇。勢如潮涌的人口,被壓縮到很小的擁擠不堪的中心點上。從增長數量上看,大約在1800年,英國只有一個大城市—倫敦,人口約100萬,遠遠超過其他城市如利物浦、曼徹斯特、伯明翰和布里斯托爾等(這些城市的人口大多只在5到10萬之間)。1850年倫敦人口增至2,360,000人,另有9個城市在10萬人以上,18個城市在5萬到10萬之間。1910年英國有46個城市超過10萬,倫敦人口更是猛增至450萬。從增長率看,蘭開夏在1700年至1801年間人口差不多增加兩倍,曼徹斯特的人口在1773年至1801年間也增加了兩倍。到1851年,英國的城市人口已首次超過農村。城市的擴展和人口的集中大大增加了水資源的消耗,也使城市的公共衛生日益惡化,垃圾成堆、污水橫流構成了那時英國許多城市的基本外貌。
另一方面,英國城市化雖快,但城市化水平較低,市政建設滯后。“所有的市鎮,不論是新的還是老的,都面臨著公共衛生的嚴峻問題,工業化早期,英國的城市尚未建立清掃垃圾的制度,垃圾糞便隨意堆放,人們甚至因廁所太少不得不隨地大小便。特別是貧民窟,成了疾病流行的孽生地,被人們稱為“霍亂國王的巢穴”。在利茲,最不衛生的地區是工人住的狹窄的房屋區,這類建筑物里不具備任何一種排水設施,廁所少且前后無遮無蓋。到1831年,即使是已擁有14萬以上居民的曼徹斯特市區仍沒有鋪砌街道和修建下水道的條例。非但如此在曼徹斯特新城(又叫愛爾蘭城,theIrishtown),“街道沒有鋪砌,也沒有污水溝,可是這里卻有無數的豬群”。大量垃圾、糞便、洗滌用水還有從街道屠宰場排出的水染上深紅色的獸血,經過公用陰溝和露天排水溝通往小河、水塢,加重了城市河流的污染。
綜上所述,工業化和城市化的“副產品”是造成城市河流污染的主要原因。除此之外,工業化時期英國的社會思想是污染得以加劇的促因。
首先,英國人將“自由放任”思想奉為圭泉,對工業革命造成的工業中心人口膨脹、城市污染和公共衛生等問題盡量不干預;其次,社會以追逐財富為價值取向,對“污染”則漠不關心。英國貴族通過經營追求財富早已成為慣例,社會中下層又有著一股“向上看”的風氣,于是上行下效,社會形成了以謀求利潤為榮的風氣。
難怪連外國觀光者都不禁要驚呼:“英國的城市純粹是工作和掙錢的地方,而絕非休息和享受的樂園,那種具有更高尚品格的人還沒有出現。超級秘書網
三、英國城市河流污染的防治及其特點
隨著河流污染狀況的不斷加劇,以及由此引發的各種危害,人們開始意識到有必要采取措施對污染予以遏制,但長期似來,社會的反應并不積極。直到19世紀中期,隨著流行病的多發,城市才開始實行系統的衛生改革,如下水管道、清水供應和道路清潔等。同時,社會對城市河流污染的防治也愈加重視,各項治理措施逐漸建立,整治渠道逐步完善。下面將結合英國在這一時期的防治措施,對城市河流污染的治理特點進行探討。
環境工程專業是多學科的交叉學科,需要如化學、化學工程、材料化學等學科的理論、實驗方法和技術來支撐、擴展和延伸自己的內涵和外延[2]。實驗教學的基本任務是通過實驗活動,對學生進行科學方法和實驗技能訓練和培養,使學生能夠完整地、系統地掌握實驗的基本原理、方法和技能以及實驗技巧等。同時,學生通過實驗的實際操作,實現理論和實際的聯系,掌握技能,并能在此過程中提出問題,促進思考,從而使解決問題的能力得到提升,達到自主創新能力培養的目的[3]。在實驗教學環節中,將原實驗課程教學安排和內容進行改革,改變原來實驗內容與理論課程學習同時進行,以驗證型實驗為主的實驗教學。對環境工程專業實驗教學進行調整,在完成基礎化學實驗、環境微生物實驗、環境監測實驗教學的基礎上,將水、氣、固、聲的專業實驗整合為一門環境工程專業實驗,共48學時,集中在第七學期末的兩周內進行,其中水方面專業實驗25學時。實驗技能的培養使學生不僅鞏固了理論知識,訓練分析、判斷、綜合邏輯思維能力和獨立解決問題的能力,還初步培養開發學生的創新能力。
1.強化演示驗證的實驗內容
專業實驗中演示驗證實驗內容是不可缺少的,相關的實驗內容能加深學生對理論知識的認識和理解,加強動手能力和思維能力。演示驗證實驗中設置了水中常見陰離子的測定、顆粒自由沉降實驗、離子交換實驗等內容,同時注意專業實驗內容與環境監測實驗內容不重復設置。
2.突出以學生為主的原則,開設綜合設計型實驗
綜合設計型實驗以學生為主,教師為輔的形式進行實驗。設置了混凝+過濾(吸附)實驗、含重金屬酸性廢水處理實驗。學生根據實驗的基本原理,自主設計實驗方案、準備實驗所需藥品、進行實驗研究、分析實驗現象和討論實驗結果。在整個實驗過程中,教師對關鍵設備進行講解和回答學生提出的問題。通過訓練,學生對文獻查閱、實驗方法、分析儀器使用等方面知識的運用,提高了他們的知識綜合運用能力、觀察能力和動手能力。
3.培養學生的科學研究能力,開設研究探索型實驗
在研究探索型實驗中開設了生物轉盤處理生活污水的動態實驗和結合大學生科技創新項目、教師科研的研究型實驗。在生物轉盤處理生活污水的動態實驗中要求學生自主設計實驗內容和實驗路線,設計諸多影響因素對生物轉盤生化處理生活污水的各指標的去除效率,自行選擇1~2個影響因素和1~2個指標的去除效率完成實驗。掌握實驗原理,完成實驗數據處理,得出結論。在實驗中學生鞏固了理論知識和水質指標的測定方法,進行了文獻閱讀訓練,迫使學生進行深層次的思考,如比較和分析實驗結果合理性,分析生物轉盤后續四個生化池溶解氧,回流比等對去除效率的影響。在大學生科技創新項目、教師科研的研究實驗中是鼓勵學生積極申請每年的大學生科技創新項目,鼓勵教師結合自己的課題研究,引導學生參與部分研究工作。通過科研經歷養成學生嚴謹的科研態度,學會搜集資料、查閱文獻、設計實驗思路,培養學生的科學素養和創新能力。
二、強化“兩個能力培養”的工程實踐教學環節
根據專業培養的目標,為更好推動工程實踐能力的培養,學院多渠道積極加強對外聯系,建立多家典型水處理運行單位作為校外實習實訓基地,為學生提供了認識實習、生產實習、畢業實習和畢業論文(設計)等實踐環節的場所,有力地保障了本科生實踐能力的培養效果。由于用人單位往往更青睞有一定環境工程設計經驗和實踐操作能力的學生,因此在教學過程中必須加強課程設計、實習和畢業論文(設計)等教學環節訓練。實踐教學環節中,把所學的理論知識應用到實踐中,培養學生的工程設計能力;通過認識實習、生產實習和畢業實習的實踐教學,培養學生實踐操作能力,增強學生運用專業知識和系統解決實際問題的能力,使學生在工程設計和創新能力方面都得到較系統的訓練和全方位的提高。水污染控制工程的課程設計,時間為一周,每2~3人一組,在理論教學內容完成后進行。要求學生完成一個設定進、出水水質工藝方案的設計,在教師的指導下進行工藝計算,繪制圖紙、完成設計說明書的編寫,完成一個典型水污染治理工程的方案設計,使學生進行工程設計能力的訓練。認識實習培養學生的專業思想,包括對企業生產和典型工藝的感知、對職業的成就感,主要以查閱資料結合實地參觀為主。生產實習環節與理論教學相銜接,結合實習基地的具體情況,熟悉典型水污染控制工程處理工藝、單元處理技術與設備、處理效率,加深和鞏固對專業知識的理解。生產實習選擇企業運行穩定的生活污水處理廠,進行各工段跟班生產,掌握企業概況,工藝技術和運行參數,主要構筑物和設備的原理、結構和運行指標,自動控制和能源狀況。提高學生水污染治理工程設計能力、實踐能力和施工能力。畢業實習和畢業論文(設計)在第七學期末根據學生自主選擇進行畢業設計和畢業論文,嚴格做到一人一題,指導老師下達任務書。第八學期開學提交開題報告進行答辯。進行畢業設計的同學到相關企業再次進行實習,依據任務書內容資料收集;選擇畢業論文的同學按照任務內容要求進行大型儀器的操作學習、主要實驗手段和方法的學習、完成實驗材料設備的準備工作,初步培養學生的科研能力,提升學生的創新思維和創新能力。通過工程實踐的系統訓練,使學生增強工程實踐能力與應用能力,突出綜合性、整體性和系統性思維的訓練。
三、結語
我國地下水的污染,在城市中主要來源于無下水道區域的化糞池、廁所、污廢水排放滲坑、滲井、排污溝以及垃圾堆置場、不完善的氧化塘或污水庫的滲漏;在郊區和農村地區,利用原生城市污水和工業廢水的不合理灌溉、大量地施用化肥和農藥等活動,也會導致地下水受到污染。污染物質進入地下含水層,首先引起潛水水質日益惡化,潛水溫度自然上升。在超采承壓水地區,由于承壓水水位大幅下降,造成上部污染了的潛水越流補給承壓水,使承壓水也受到污染,同時含水層疏干變為飽氣帶,改變了地層的物化條件,由還原環境變成了氧化環境,使下滲水飽氣帶中溶解了更多的物質成份,加速了地下水的污染。
2地下水污染對人體健康的影響
當地下水遭受污染后,往往引起水中“三氮含量的變化。如果飲用水中硝酸鹽或亞硝酸鹽含量過高,就會對人體尤其是嬰兒造成危害,引發硝酸鹽急性中毒即正鐵血紅骯癥。硝酸、鹽氮、亞硝酸鹽氮在人體定條件下還會轉化成致癌物——亞硝胺。此外,地下水受污染后硬度過高,作為飲用水源不僅苦澀難飲,而且會引起人體胃腸功能紊亂,出現嘔吐、腹瀉、脹氣等癥狀。地下水源如果受到嚴重的有機污染甚至重金屬污染,那么對人體健康將造成更大的危害。沈陽市修建的東工地下水源地由于電鍍廢水污染,鉻含量超標31倍,僅使用9個月就被報廢,不僅損害了群眾的身體健康,而且造成了很大經濟損失。
3地下水污染對工業生產的影響
天然地下水的硬度,不同自然地理條件相差較大,但從時間上看變化較小,因此地下水硬度迅速上升一般系人為污染所引起。地下水中鈣鎂含量升高一般不是直接來自污水,污水中的硬度通常很低,而是由污水和地表組成物質發生化學作用所致。在我國尤其是北方地區,工業生產用水中地下水占很大比重。地下水的污染將嚴重影響工業生產。首先地下水硬度增高,會使工業鍋爐的爐內和管道上結垢,直接影響爐壽命甚至引起爆炸。同時鍋爐內結lmm厚的水垢,大約要多消耗4%左右的燃料。就紡織印染行業面言用高硬度漿洗產品,不僅會大量消耗洗劑,而且會產生次品或廢品。此外,高硬度地下水還會對化工、制藥、釀酒、發電、造紙等許多行業造成危害。由于受污染的地下水硬度過高,就迫使一引起行業必須對硬水進行軟化和純化處理,從而增大了工業生產的成本。
4地下水污染對農業生產的影響
地下水污染對農業生產的危害也是顯而易見的。首先長期用pH值過高的井水灌溉農田,會改變土壤結構,使土壤板結,無法耕作。灌溉水中的硝酸鹽含量過高,會減弱農作物的抗病力,降低作物的質量、等級。糧食作物吸收過量的硝酸鹽會降低糧食中蛋白質的含量,營養價值下降;蔬菜作物則易腐爛,無法貯存和運輸。另外如果受污染的井水中硫酸鹽、氯離子含量過高,還會抑制農作物的生長,造成大面積減產,并且使農作物的質量大大降低。總之,人類在開發利用地下水資源的同時,如果不積極加以保護,將會惡化人類賴以生存的生態環境,造成無法彌補的損失。
5地下水污染防治對策
5.1貫徹執行國家水污染防治法和其它有關水源保護法規。對重要地下水源應劃分保護區并制定管理辦法,健全水資源管理機構,科學合理地開發利用地下水資源。
5.2興建地下水庫,大力提倡節約用水。過量開發地下水,使地下水位下降,是造成地下水污染的重要原因之一,因此提倡一水多用,以地表水或淺層地下水代替優質地下水用于工農業用水或園林綠化等方法。同時將暫不利用的地表水;較優質的工業冷卻水及大氣降水引滲回灌到地下含層中。
5.3開發地下水源環境保護工作。積極治理可能污染地下水源的污染源,嚴防廢污水滲入地下;對灌溉農田的廢污水應進行處理并達到污灌標準;科學合理地施用化肥、農藥;認真做好建設項目地下水環境影響評價,保障地下水不受污染。
5.4積極開發地下水水質監測工作,研究防治地下水污染的新方法。
一、官廳水庫水質評價及趨勢分析
(一)基本資料官廳水庫是我國解放后修建的第一座大型水庫,位于北京市西北90公里的永定河上,主要任務是防洪、供水、發電,是北京市重要的供水水源地之一。官廳水庫控制流域面積43402平方公里,占永定河流域面積的92.8%,地跨山西省、河北省、北京市。有3條人庫河流,分別為桑干河、洋河、奶水河,本文采用琢鹿橋站、下花園站、延慶橋站作為其人庫代表站;八號橋站為桑十河與洋河匯人永定河后的入庫控制站;河口為河口區代表站;永1008東、永1000為永定河庫區(以下簡稱永庫)代表站;
1。媯大橋站為媯水河庫區(以下簡稱媯庫)代表站,壩后為出庫控制站。各站分布如圖1所示。水質趨勢線按算術平均值法,使污染物含量數值點均勻分布于趨勢線兩側。
(二)飲用水水源水質評價評價參數:根據飲用水水質的要求,選擇大腸菌群、總硬度、氟化物、有機污染綜合值和汞、銅、鉛、砷等作為評價參數。評價:根據上述選定的污染參數,采用單項參數評價和綜合評價相結合的方法。
1.有機污染評價官廳水庫水體污染主要原因由有機物質引起,因此采用\有機污染綜合評價值\進行評價。
A=BODi/BODs+CODi/CODs+NH3-Ni/NH3-Ns-DOi/DOs(1)式中BODi、CODi、NH3-Ni、和DOi為實測值;BODs、CODs、NH3-Ns、和DOs為標準值。各項標準規定如下:BODs為4mg/L;CODs為6mg/L;NH3-Ns為lmg/L;DOs為4mg/L.評價標準為:A<0為良好水體;0<A<2為一般值體;2<A<3為輕度污染水體;3<A<4為中度污染水體;A>4為嚴重污染水體。評價結果:有機污染綜合值A統計分析如表1(略)。
2.大腸菌群分析評價方法:采用單項參數評價。評價結果:經過統計可以看出,大腸菌群最大值集中在6-9月份。入庫站八號橋常年超標,由于水庫水體的稀釋和水體的自凈作用,河口區小于入庫站,壩前永1000表(庫區代表站)和出庫站壩后大大小于河口區。壩前71.3%的時間處于清潔水體狀態。壩后75%的時間處于清潔水體狀態。統計結果見表2表2官廳水庫大腸自群統計分析結果3.毒性分析參數:選取鋼、砷化物、總來、六價鉻、鉛等,即俗稱的\五毒\和揮發酚、氰化物共7項。
評價方法:采用綜合污染指數K評價。
式中,Ck為統一標準,取Ck=0.1;Coi為各各污染物地面水最高允許標準;Ci為地面水中各種污染物的濃度。評價標準:K<0.1為一般污染水體;0.1<K<0.2為輕度污染水體;0.2<K<0.5為中度污染水體;K>0.5則為嚴重污染水體。
評價結果:綜合污染指數K統計分析見表3。可以看出:除人庫下花園站27.08%、八號橋站10.42%、河口2.56%屬于中度以上外。八號橋水質最差,良好率僅為43.75%,下花園至八號橋之間毒性污染物增加,水質惡化。壩前、壩后水質均較好,趨勢下降,水質好轉。全庫區毒性污染均在輕度污染以下,庫區90%以上屬于良好水體。
4.總硬度分析評價結果:入庫站瀕鹿橋超標9.27%,下花園橋超標66.7%,八號橋水質最差,超標率為79.17%。但進入庫區后,硬度迅速減小,河口及水1008東表層未超標,底層超標7.9%;永1000表超標2.08%,中層超標4.44%,底層超標9.09%;媯水河入庫站延慶橋未超標,媯庫全部未超標。出庫站壩后超標率為10.42%。各站每年冬季(12月至次年2月)總硬度最高,夏季8月份達到最低點。水庫總硬度呈迅速上升趨勢,奶庫呈緩慢上升趨勢。總的來說,全庫區總硬度均較低,水質較好,分層明顯,表層水質優于中、底層水質。
5.氟化物分析評價標準:采用GB3838-88Ⅲ類水質標準(含量大于1.0mg/L即為超標)。
評價結果:敵鹿橋超標率19.51%,下花園62.5%,八號橋水質最差,超標率為97.44%,進入庫區有所降低,但永庫各站氟化物超標率幾乎都在50%以上,其中河口46.15%,永1008東表55%,永1008東底60%。壩前永1000表層水質優于中層,中層優于底層,超標率分別為表45.83%、中51.11%、底52.27%。由此可見此地屬于高氟地區。出庫站壩后超標率為56.25%,媯庫水質基本良好,延慶橋全部未標率,媯1018+l表10.53%,擁1018+l底2.70%,媯大橋表7.89%,媯大橋底11.43%。各站表層水質優于底層,分層明顯。
(三)富營養化分析評價參數:總磷(TP)、總氮(TN)、BOD、COD。評價標準:水體富營養化評價尚無統一標準,本文總磷、總氮評價標準采用GB3838-83,BOD、COD采用武昌東湖的富營養化分級標準。評價結果:經過對官廳水庫各站COD、BOD、TN、TP統計后,得出分析結果表4。可以看出,全庫區水質特點是富營養化,已不存在貧營養化狀態,都在中富以上。主要營養物質為總氮,官廳水庫永庫及出庫站壩后總氮更是全年97.5%以上為富營養化狀態,媯庫情況稍好一些,但也在總富以上。全庫區總磷處于上升狀態,永庫及壩后總氮上升,水質有所惡化。媯庫除總磷外,其他3項均下降,水質持續好轉。
二、綜合分析官廳水庫存在的污染問題主要是有機污染和富營養化。
官廳水庫庫區:入庫控制站八號橋站水質最差。但在永定河入河時的河口區,由于庫區水的稀釋,河口較八號橋實測污染物值大大降低。永庫有機污染持續增加,壩前底層污染嚴重,中層水質已趨接近底層。表層水質有機污染綜合值A趨勢線方程:y=0.0009X-31.728,如果以此趨勢發展下去,到2007年,有機污染綜合值A的平均值將達到2.0,水質將全面惡化。從水庫地形來看,永定河入庫后,水流在永1008東斷面處拐了一個彎,且河水人庫后流速大大減緩,使污染物大量沉積、懸浮于此,造成全庫區永1008東水質最差。大腸菌群明顯與水庫來水量有密切關系。來水量越大,大腸菌群數量越多。官廳水庫全庫區處于中富營養化狀態以上。全庫區總磷呈發展趨勢。永庫總氮呈發展趨勢。水庫的富營養化導致藻類的異常發展,庫區蘭、綠藻占優勢,每年3月中旬出現少量條狀水帶。媯庫及壩前有機污染和富營養化均呈發展態勢。延慶橋及媯庫水質基本良好,為Ⅱ類水體,水庫水質為Ⅲ類以上。
桑干河涿鹿段:由于農業灌溉引去絕大部分水沙,河道中水流量很小,水質較好。對照斷面和混合斷面可以達到Ⅱ至Ⅲ類水質,但在消減斷面上,水量增大,各項污染物質濃度陡增,水質變化到V類。分析其原因應屬于農田灌溉退水所致,這說明桑干河在與洋河匯流前已經受到污染,水質為V類。
洋河宣化至下花園段:上游對照斷面上水質清澈透明。根據定量分析,氨氮為0.37毫克/升,水質達到Ⅲ類,其余項目均達到I類水質,因此,評價結果為Ⅲ類;混合斷面上水質呈現褐色、渾濁,略有氣味,評價結果為V類;消減斷面上水質沒有好轉跡象,氨氮和COD檢出值有增無減,評價結果仍為V類。
永定河懷來段:河道水質渾濁,呈淺褐色,略有臭味。整個河段水質評價結果均為V類。水質趨于惡化。從1999年人庫污水口調查可以看出,污染主要集中在洋河下花園至懷來段。而在洋河下花園橋以下至懷來段,由于春夏秋三季當地大量引水灌溉,桑干河涿鹿橋段發生斷流,洋河水量大大減少甚至于斷流。由于農田排水,到了夾河附近恢復水流,致使氨氮含量升高。氨氮與總氮呈良好的線性(正比)關系,說明氨氮占主導地位。
隨著近年來水庫上游城市化進程的加快,和城鄉生活污水量及農田化肥農藥使用量逐年增加,處理水平較低,污水自接流人上游河道,致使是水資源污染嚴重,整個河網已基本被污染。三、解決官廳水庫水環境污染問題的對策
(一)改革現行的水務管理體制,實現水務一體化管理水資源統一管理體制必須盡快建立健全。與其他資源相比,水資源具有自身鮮明的特點:以流域為基本單元,相互轉化,相互補給。因此對地表地下、水量、城市與水資源應實行統一管理。因此必須首先強化流域機構的執法地位。按流域調配水資源,是目前國際公認的原則。應加強流域機構的執法地位,做好省際協調,保證水資源優化配置和重要缺水地區的水資源供應。其次應在城市中建立統一管理水資源開發、利用、保護的水務局管理模式。城市是水資源短缺嚴重的地區,而且地形較小。基礎設施較好,應該建立從供水水源地到自來水廠,再到千家萬戶,再到海水處理廠的水務局統一管理體制。建立統一的水務管理體制,對官廳水庫水系的防洪、除澇、蓄水、供水、節水、水資源保護、污水處理及其回用、地下水回灌等實行統一規劃、統一取水許可、統一配置、統一調度、統一管理,實現水務一體化。只有這樣,才能保證實現水資源的可持續利用。
(二)走可持續之路,以改善生態環境為根本和切入點,制定一個統一的流域水資源保護規劃樹立水資源與水環境的憂患意識,走可持續發展之路,使發展水平與資源條件、環境狀況相適應。經濟建設要充分考慮水土資源條件和生態環境保護要求,合理確定與調整經濟結構和產業布局,要在保護生態的前提下加快發展,根據水資源條件確定重點發展區域和發展重點,實現資源的優化配置,提高區域的資源環境承載能力。要把水資源的開發利用與節約保護結合起來。對于污染嚴重地區,應將改善水環境作為區域經濟發展的首要目標,果斷地關停嚴重污染環境的小,加大污染治理力度。抓好流域水資源、水環境容量的配置工作。根據河湖的現狀和用途,劃分水功能區劃,然后按水域功能、流量及水體自凈能力來確定水體水環境容量。建議按照\城鎮企業實行清潔生產戰略,污水達標排放和污染物總量控制;生活污水實行集中處理,并考慮脫氮工藝;全面建設生態農業\的原則,由國務院牽頭協調,國家環保總局、水利部、北京市、河北省共同制定一個各方、各部門都能接受的流域水資源合理配置、節約利用、有效保護、管理的綜合方案。
(三)健全流域水環境監測,實行動態監測、區域聯防。在河流的行政區劃斷面處設置水量、水質監測設備,嚴格分清污染責任,按\零污染\(上游不得對下游造成任何污染)的原則,對河流的污染實行有效的防治。加強現場測試能力與快速反應能力,在有條件的地區建設自動測報與預警系統,對跨界河流與重大污染事故實行動態監測,定期向社會公布水環境信息。加強省際水體監測,積極開展跨省的污染聯防。
(四)依法治水,進一步加大對取水許可審批管理的力度,強化取水許可的管理依法治水,是改善水環境的關鍵所在,各級水利部門要進一步加大對取水許可審批管理的力度,強化取水許可的管理,嚴格控制取水量,限制耗水量大、污染嚴重的企業用水,還要對退水水質進行嚴格管理。對新申請取水許可證的單位,嚴格按照取水許可水質管理規定,必須提交取水和退水對環境的報告,方可辦理取水許可申請審批手續。對逾期仍超標排污的單位和企業,要堅決依法吊銷其取水許可證。官廳水庫作為首都飲用水源,水體功能要求高,對排污量大的用戶,就不能發放取水許可證,不能配給水資源。嚴格加強水資源保護和水污染治理工作。盡快建立全新的水資源補償機制:誰耗費水量誰補償,誰污染水質誰補償,誰破壞水生態環境誰補償。做到\有法對依,有法必依,有法能依;執法必嚴,違法必究,究辦必力\。
(五)系統分析、統一治污\誰污染,誰治理\,在防治污染初期起過積極作用,然而科學治污應該是在適當的大系統內做科學分析,統一治污。生活污水實行集中處理,并考慮脫氮工藝,建議在張家口、宣化、下花園、懷來、八號橋建造污水處理廠。
(六)利用生物措施,科學投放魚苗富營養化水體大量繁殖各種藻類,對水體的危害及對自來水廠取水的危害十分嚴重。根據生態平衡食物鏈中Fltonian金字塔給高一層次的輪蟲(類)創造一個繁殖生長的地方和吃掉藻類的時間,并且自己又被更高一層次生物吃掉的良性循環。最終達到去除藻類,降低DOD、COD含量,增加水中溶解氧含量,改善富營養化水體水質。除帶來環境效益外還可帶來漁業上的經濟效益。水產養殖要求有效氮濃度應保持在0.3mg/L以上,官廳水庫有效氮年均含量2.1mg/L,對水產養殖十分有利。
(七)實施河口攔門沙坎開挖及有機底泥定期疏浚由于泥沙淤積,永定河口口門處形成攔沙坎。坎頂高程已達474米,把官廳水庫攔隔成她庫、永庫兩個庫區。如前所述,她庫水質較好。永庫污染比較嚴重,而永庫水體就在壩前,直接影響出庫供水水質。實施河口攔門沙坎開挖后,可促進購、永兩庫區水體交融,稀釋永庫水體,改善出庫水質。對水庫有機底泥要考慮定期疏浚措施,考慮實施環境清淤計劃。
(八)開辟新的活水源頭增加清水引入量,考慮從白河堡水庫引水,增加水庫進水量,加快水庫換水周期,加快庫水凈化速度,提高水體自凈能力,改善水庫水質。
(九)走生態經濟型環境水利模式北京市委提出\還北京一片藍天,建設綠色家園\的號召。水利一定要和環境結合起來,堅持不懈地做好官廳水庫流域植樹造林綠化美化工作,退耕還林還草,防風固沙,涵養水源,保存生物多樣性,維護生態平衡,保護環境資源,構筑首都周圍綠色生態屏障,戰勝荒漠化,還北京市碧水藍天。
1.1水質情況
江陰申港工業污染處理廠,廢水主要來源于申港工業園針織、印染企業。部分為化工、電子、機械及生活污水。其印染廢水產生于印染及針織過程。設計初始規模為5000m3/d,其中染整廢水4000m3/d,生活廢水500m3/d,其他工業500m3/d。其混合廢水水質的pH7~11、COD800~1200mg/L、BOD5250~320mg/L、SS500~600mg/L、S2-15~20mg/L、色度為500~600倍。其廢水的特點是:污水中含有大量染料分子、可生化降解性差;各股污水濃度及水量差異比較大;水中含有大量的染料,其色度也較大;原水pH值偏堿。
1.2工藝流程
由于待處理的混合廢水,其主要來水為印染廢水,可生化性差。其BOD5/COD為0.15~0.23,較難生物降解的水體。綜合考慮,采用厭氧+好氧+物化的處理方案,前段污水先進入調節池,均質均量后,采用水解酸化工藝將染織中大分子、難降解的有機物轉化為小分子的有機物,提高污水的可生化性,為后續好氧處理創造有利條件,同時去除大部分的色度;好氧生物處理采用三段式,A段,B段均為活性污泥,且AB段通過曝氣方法分別實現污泥的自回流,以保證反應池內生物量的穩定,C段采用接觸氧化,避免污泥膨脹現象。
1.3廢水處理效果
混合廢水經過水解酸化+三段好氧+混凝沉淀工藝流程處理后的結果見表1(表中的排放標準是指《GB4287-2012》中直接排放標準。水解酸化+活性污泥法處理+物化處理印染廢水的工藝可以較好地解決PVA、染料的處理問題。由表1可知,以印染廢水為主的綜合廢水經過該工藝處理后,其COD、BOD5、色度、S2-和SS的去除率分別達到95%、97%、94%、98%和88%。所有指標均達到國家排放標準。
1.4工藝介紹
(1)鑒于該污水處理廠處理污水為園區內多家工廠的廢水,致使廢水水質變化較大,調節池容量應足夠大,本設計中調節池的水力停留時間為8h,使廢水的水質、水量得到充分調節,保證調節池出水水質穩定。另外,二沉池中剩余的污泥也回流到調節池中,提供一定量的微生物及通過潛水推進器提供的水力條件在池內進行初步的水解酸化作用。
(2)該工藝中水解酸化反應器是關鍵的處理設施,本設計中水解酸化池采用的是升流式厭氧反應器(UASB)。并在污水進入UASB水解酸化反應器之前,就對pH進行調節,保證UASB水解酸化反應器的穩定運行。本設計有效停留時間為12h。
(3)對廢水的好氧處理采用三段式,即活性污泥A段、B段、C段接觸氧化段。活性污泥A段采用軟管曝氣,設在沉淀區并在對面布置曝氣管,通過環流實現污泥自回流,以保證池內微生物量的穩定,相對于池外回流減小了動力消耗。三段的停留時間分別為5.5、5.5和12h。
(4)本污水處理廠,含有一定的生活污水,與印染廢水混合后與一起處理,以提供微生物所需要的N、P。
2相關統計分析
現系統已經穩定運行7年,對其2010—2012年污水處理廠進水水量和污泥產量進行統計,并對2012年各段污泥產量進行統計。與吳江區某印染廢水處理工程相對比,本工程具有運行穩定、剩余污泥量低等特點。其中好氧段排出系統外的剩余污泥量為0t,且水解酸化段和物化段所產生的剩余污泥都較低。由于整個系統具有較低的剩余污泥量,因此對其進行污泥減量化分析。
2.1工藝運行參數對污泥減量分析
該工藝在設計中,好氧A段,好氧B段都是采用的曝氣自流沉淀池,生化段的每個反應器都能夠將水力停留時間(HRT)與污泥停留時間(SRT)分離,保證每個反應器都具有較高的污泥停留時間。好氧A段、B段和接觸氧化段的停留時間都較長,根據以上公式,微生物處在內源呼吸階段,細胞的合成量降低,實現污泥減量。
2.2水解酸化對污泥減量分析
印染廢水處理中,水解酸化作為主要的處理工藝被廣泛應用。水解酸化不僅能實現大分子的降解、生化需氧量與化學需氧量比(B/C比)的提高,同時水解酸化也是污泥減量最經濟的方法。在印染廢水處理中,可在不改變原處理工藝條件下,可利用水解酸化作用實現對剩余污泥減量。該工程運行穩定后,整個系統生化段的剩余污泥只從UASB水解酸化反應器中排出。好氧A段,好氧B段以及接觸氧化所產生的剩余污泥,均回流到調節池中,與污水混合后,進入到UASB水解酸化反應器,進行降解。與填料式水解酸化反應相比,UASB水解酸化反應器具有獨特的三相分離器,保證污泥在反應器中充分降解。另外,此回流系統不僅實現了對剩余污泥的減量,還補充了廢水中的營養物質,避免對印染廢水的處理過程中進行N、P的投加。
2.3生物捕食對污泥減量分析
生物捕食的機理是基于生態學理論,食物鏈越長,能量在傳遞過程中被消耗的比例就越大。在廢水處理系統中存在著細菌—原生動物—后生動物這樣的食物鏈。在這條生物鏈中,原生動物和后生動物在食物鏈的最高端,起捕食者的作用,將污泥轉化為能量和二氧化碳,從而使污泥量減少。在該工藝流程,采用了三段好氧處理,其中B段好氧處理和C段接觸氧化段形成了兩段法,第1段為B段好氧處理,促進分散細菌生長的同時達到對污水中有機物的降解;第2段為C段接觸氧化段,相當于生物捕食器,促進原、后生動物的生長。對各反應器中污泥進行采樣,委托上海歐易生物醫學科技有限公司對其分析。通過對Shannon和Simpson指數的計算對各個反應器的微生物群落的多樣性進行估計。NicoBoon等研究了印染廢水的shannon指數為0.98,與其相比,該處理系統中微生物具有較高多樣性,同時,根據生態學中的“多樣性導致穩定性原理”,三段好氧的反應器結構設置所呈現的微生物的多樣性有利于COD、BOD5的去除,保證二沉池出水的穩定。并通過采樣觀察,在接觸氧化池中,已經形成了小螺絲等微型動物,形成了細菌—原生動物—后生動物的生物鏈。有利于剩余污泥的減量。
2.4物化污泥減量分析
物化污泥產生量的多少與投藥量的多少直接相關,此工程實例中,由于生化段的高效運行,使其而二沉池出水指標較好,因此混凝沉淀所加入的藥劑量也有所降低。每處理1t污水所投加的PAM、PAC量分別為1.15g和34.34g,與蔣彬等所設計運行的印染廢水處理工藝相比,藥劑使用量較少,因此其污泥產生量也大為減少,節約了成本。
2.5運行費用對比
該印染廢水處理系統每天的運行費用由人工費、電費、藥劑費和污泥處置費4部分構成。這4部分的每處理1t污水花費分別為0.23元、0.36元,0.14元和0.13元,因此該系統的總運行費用為0.86元,與鄭廣宏等設計運行的印染廢水處理工藝相比,運行費用具有一定的優勢。
3結論
(1)三段好氧的構造設置,每段都能夠形成所特定的微生物群落,有利于廢水的處理,且在接觸氧化段形成了良好的生物鏈,有利于污泥的減量。
關鍵詞:高職;水污染控制技術;實踐教學;問題;探討
《水污染控制技術》課程是高職高專院校環境類專業必修的主干課程之一,主要培養學生掌握各種水處理技術原理,熟悉各種污水處理方法的處理過程,了解污水處理廠的運行和維護管理,并具有基本的實際操作技能,也直接為學生取得“水環境監測工”、“污水處理工”和“設備維修工”等職業資格證書奠定知識技能基礎。
本課程實踐性教學環節較多,工程應用性強,要求學生具備較強的實驗動手能力和必需的工程基礎知識。如果按照“以教師為中心”的傳統教學方法開展教學活動,不僅難以提高本課程的教學質量,而且會限制整體專業教學效果的提高。因此,從本課程特點出發,探索適宜的教學途徑和教學手段,不斷更新教學內容,培養學生的實踐能力和創新能力,顯得尤為重要。
存在的問題
教材內容有待充實和更新高職高專院校培養的是技能型應用人才,多數學生畢業后將在企業一線從事技術工作,如果專業課程的教材在一定程度上落后于科技發展,學生畢業后就會對市場上的新技術不了解。我院本課程選用的教材是化學工業出版社2004年出版的《水污染控制技術》(王金梅主編)。本教材屬教育部高職高專規劃教材,側重基本概念、技術原理和方法,也注意吸收了污水處理的新工藝和新技術。Www.133229.cOm但隨著水污染控制技術的不斷發展,新的工藝和新的方法層出不窮。要使學生不僅懂技術又懂市場,不僅懂得本專業的基礎知識,又了解本專業的發展趨勢和最新研究動態,就需要不斷地補充新知識,更新教材內容。
課程內容多,課時少目前,國內開設環境類專業的一些本科高校,本課程的授課課時多在100學時左右,而三年制高職高專院校一般安排60學時左右。有限的授課課時增加了本課程的教學難度,這就要求授課教師在了解本課程教學目標的基礎上,適當精簡陳舊內容,把握好重點和難點。
抽象的教學內容缺少形象化的教學手段本課程涉及很多污水處理工藝和構筑物,每種工藝都有各自的特點,理論性強,內容抽象。而教材中展示的污水處理工藝流程和構筑物的構造多數都是示意圖,學生缺乏感性認識,普遍感覺內容抽象枯燥,讓人不感興趣。因此,應借助形象化的教學手段,激發學生的學習興趣,提高課堂教學效果。
學生工程知識基礎薄弱本課程是一門工程應用性很強的專業課程,其中水處理工程原理和設計是環境類專業學生不可缺少的知識和技能。而高職高專學生工程知識基礎薄弱,對實際工程的了解缺少感性認識,限制了學生實踐能力的培養和發揮。
實踐教學內容有待優化實踐教學改革的關鍵是優化實踐教學的內容。本課程傳統的實踐教學內容,多數是根據實驗室現有條件而設立的簡單的基礎性或驗證性實驗項目,缺少綜合性實驗項目。而實踐教學的目的是實現由知識到技能的轉變,培養學生的綜合能力。因此,在本課程的實踐教學中應適當增加應用性綜合實驗,培養學生分析問題和解決問題的能力。
教學內容的改革
科學組織,更新教學內容隨著現代生物技術和信息技術的不斷發展,水污染控制技術也在不斷地發展和變化。因此,教學須根據本領域科技發展,科學、合理地組織教學內容,優化課程體系,及時更新教學內容,并精簡陳舊內容。教學內容的更新可利用科研成果、工程實踐、學術交流、互聯網等資源,補充水處理的新工藝、新技術、新材料和新設備,將國內外本領域的發展前沿信息充實到課堂教學中,不僅可使教學內容持續更新,實現教學內容的可持續發展,也可拓寬學生的知識視野,提高學生的創新意識。
準確定位重點、難點本課程內容多,涉及面廣,公式多,理論性強,主要包括各種污水處理技術的基本概念、原理、構筑物的設計、污泥處理、循環冷卻水處理、污水處理廠的設計與運行管理等。教學重點主要是使學生全面、系統地掌握各種污水處理技術的原理、工藝設計,提高學生的工程應用能力。在重點內容的組織上以污水的物理處理、化學處理、厭氧生物處理、好氧生物處理為主線,加強對各處理技術單元的基本原理、流程選擇、處理設備設計和運行管理知識的講解。對于理論性強的公式的推導和系數、參數的分析,應盡量簡化,只做簡單介紹或留給學生自學。培養學生理解學科前沿發展動態,掌握新理論、新技術,能夠針對不同污水的水質特點把所學的多種污水處理技術單元操作和單元過程有機地結合起來,是本課程的教學難點。
教學方法的改革
合理使用現代化教學手段或直觀教具,有效組織課堂教學對于傳統教學方式難以傳遞的抽象知識內容,如各種水處理構筑物的結構、各種水處理單元的運行過程等,應用多媒體教學或展示直觀教具,有利于提高課堂教學效果。多媒體教學系統以文字、圖片、視聽材料等形式使教學過程直觀、生動,能大大增加課堂教學的信息量,提高學生的學習興趣。如講授具體構筑物的結構和工作原理時,可以先利用多媒體課件以圖片的形式展示構筑物的實際照片,再進一步講解其工作原理并以動畫的形式演示其工作過程,模擬污水處理的動態流程,可使教學過程直觀、生動,增加學生感性認識和對抽象知識的理解。而充分利用模型、掛圖或工程中的小型設備等直觀教具,可使概念的表述簡單化,降低學生理解問題的難度。如講授生物膜的掛膜介質、濾料、曝氣設備、電滲析膜片、離子交換樹脂時,可利用工程中的實物或其模型激發學生的興趣,加深學生對事物本質的認識,增強學習效果。
科學結合相關工程實例,培養學生的工程意識本課程是一門工程應用性很強的課程,在教學過程中,應注重工程實例與理論教學的結合。在講授污水處理工藝的選擇、設計、運行和管理時,可結合具體的污水處理廠的工程實例由淺入深地講解,使學生在加深理解課堂所學知識的同時,又能間接地了解工程實際情況,激發學生的學習熱情。學生知識的積累和能力的增長不能僅僅在課堂內進行,可利用教學實習的環節帶領學生參觀具體工程項目或實際工程現場,請現場的工程師介紹工藝運行的情況、常出現的問題及其解決和防范措施等,增加學生的感性認識。也可帶學生到采用不同工藝的污水處理廠參觀,這些污水處理廠的處理方法基本上涵蓋了物理法、化學法、物化法、生物法,現場講解能起到事半功倍的效果。
實踐教學改革
重視實踐教學環節,增設綜合應用性實驗增設綜合應用性實驗,包括實驗方案的設計、實驗前的準備、污水處理工藝的運行管理和調試、水質指標的測試、數據處理等整個實驗過程,都由學生獨立完成,有助于學生了解污水處理的基本程序,培養學生綜合運用所學知識的能力。綜合性實驗也可通過將各項獨立相關的實驗項目有機地整合而成。如“城市生活污水處理系統的觀測”、“污泥沉降比和污泥指數的測定”和“活性污泥生物相的觀察”等屬于驗證性實驗,若獨立開展,教師設計好了實驗過程,學生只會機械操作,以完成實驗任務為目的,實驗教學效果差。若將三個實驗整合成一個綜合性實驗,即“活性污泥法處理城市生活污水”,該實驗綜合性強,涉及生活污水處理過程以及各種處理方法和手段,對學生綜合運用知識的能力提出了更高的要求。本實驗以學生自行設計為主,教師指導為輔,充分體現了實驗的綜合性,能使學生了解各單項實驗之間的聯系性,切實加強學生的實踐操作技能及數據分析和處理能力,增強學生學習的主動性。
善于運用教師科研成果,激發學生的學習興趣實驗教學是課堂教學的延伸和拓展,實驗教學中引入教師科研成果,特別是本專業教師參與的科研項目的成果,更能吸引學生的注意力,提高學生的興趣。本課程的實驗教學內容中有很多是模擬裝置的演示實驗,例如,過濾及反沖洗實驗、沉淀實驗、sbr法自動控制系統實驗、生物轉盤實驗、生物濾池實驗等。這些實驗多數都為模型演示實驗。通過這些模擬實驗,學生只能了解這些裝置的構造、原理和使用方法,對于如何將這些方法應用于污水處理中、在運行過程中如何進行調試和控制等知識很難在傳統實驗教學中獲得。但如果將科研成果引入到實驗教學中,就會突破傳統實驗的約束,使教學效果得到明顯改善,使這些模型演示實驗起到真正的“模擬”作用。例如,我院購置了一臺“a2/0工藝處理城市生活污水的模擬實驗裝置”,并將其引用到“改進a2/0法處理生活污水及景觀回用”的科研中。在課程的實驗課中,學生可通過觀察教師在科研中培養的活性污泥或生物膜相判斷裝置的運行效果,了解裝置的運行啟動、調試和控制。這不僅激發了學生的實驗興趣,提高了學生處理實際問題的能力,而且還培養了學生的工程意識。
論文摘要:水污染控制規劃地理信息統的數據庫研究、模型庫研究、系統的建立與應用。
一、項目簡況
“水污染控制規劃地理信息系統研究”于1999年底被國家自然科學基金委員會批準立項,2000年1月正式啟動,2002年10月研究工作結束,隨后進行了研究成果的應用。2003年3月向國家自然科學基金委員會遞交了項目結題報告,2003年9月得到了基金委批復,批準項目結題。2003年10月20日,在重慶市科學技術委員會的組織下,由國家自然科學基金委員會、清華大學、南京大學、后勤工程學院、重慶市環境科學研究院等單位的七名專家組成專家組,對項目進行了鑒定。專家組認為“該成果處于國內領先,達到了國際先進水平,具有廣闊的應用前景”。
水污染控制規劃是本世紀60年代以來,隨著系統工程方法和計算機技術的發展而提出的。它是在污染源調查和水質現狀評價的基礎上,依照國家或城市對相應水體功能的環境質量要求,建立相應的數學模型,計算出水體中各污染物的最大允許排放量(即水環境容量),然后根據規劃水平年預測的污染負荷計算出污染物削減量,以使水域功能滿足所要求的環境質量標準。削減污染物量可以有多種方法和措施,水污染控制規劃必須通過經濟效益、環境效益和社會效益的分析和比較,優化出滿意的實施方案。
二、主要成果
本研究將理論研究和實例應用研究相結合,以Ge0MediaProfessional3.0為GIS系統開發平臺,以VB6.O為系統二次開發語言,以MicmsoftAccess97為數據庫系統,并以重慶市三峽庫區鳳嘴江為實例,開發了水污染控制規劃地理信息系統及其軟件WPCPGIS,并在重慶市渝北區御臨河流域綜合治理規劃中成功應用。
主要研究內容包括:
l、水污染控制規劃地理信息系統數據庫研究
WPCPGIS空間數據庫設計采用了基于現象的矢量數據模型對現實世界中的地理實體中的實體進行抽象,利用GeoMedia
Professional3.0完成河系及相關實體數據結構和組織設計。并用特征類(rea*ureClass)來管理空間數據。
在WPCPGIS中,空間數據和屬性數據存貯在ACCESS的不同數據表中,并通過主鍵屬性進行數據表間的聯接。利用visualBasic6.0和GeoMediaProfessional3.0中的數據控件實現對空間數據庫和屬性數據庫的調用。
本研究針對水污染控制規劃的系統性與綜合性、空間相關性、數據的動態性和適時性、數據定性分析與定量分析相結合等特點,闡述了水污染控制規劃地理信息系統數據庫的設計方法。建立了W代PGIS數據庫,為規劃決策提供了切實可行、方便靈活的數據資源。該數據庫系統具有動態更新能力和高度的信息共享性,充分體現了空間信息系統數據庫的特征。
2、水污染控制規劃地理信息系統模型庫研究
通過水污染控制規劃地理信息系統模型庫的研究,系統地歸納、分析、完善了整個水污染控制規劃過程的各種計算模型,并開發了水污染控制規劃過程的實用計算模型,包括模糊影響系數環境容量計算模型,污染負荷分配模型,規劃方案環境效益計算模型等等。將模型庫技術引人水污染控制規劃地理信息系統中,開發了WPCPGIS模型庫系統。該模型庫系統能夠很好地對水環境系統和規劃方案進行模擬,為規劃人員和決策者進行污染源分布及排放強度、河流污染負荷、水質狀況、水體環境容量、規劃水平年水質預測情況、各規劃方案的經濟技術比較等研究提供決策支持。模型的計算結果能在wPCPGIS軟件中以數字地圖的形式直觀地顯示出來,使得W】丫PGIS能夠直接用于水污染控制規劃決策。模型庫采用結構化設計,是一個開放(open)的系統,系統開發人員可以根據模型的發展和實際需要,添加新模型或修改已有模型。
3、水污染控制規劃地理信息系統的建立
本研究在水污染控制規劃地理信息系統數據庫和模型庫研究的基礎上,將Gls技術應用到水污染控制規劃的每一個過程,并實現了GIS軟件、模型和數據庫三者數據同步,達到了對象空間數據和屬性數據的動態管理,適時更新,并且使得wPcPGIS系統能夠自動響應信息變化,這對于污染源的動態管理特別有意義。在WPCPGIS軟件中可修改污染源的空間數據和屬性數據,通過數據庫輸人模型庫計算,系統再將模型的計算結果存人數據庫,被GIS軟件調用,并以數字地圖的形式顯示出來。同樣規劃人員可以直接修改、添加數據庫中的數據,通過模型庫計算,在WPcPGIS數字地圖中顯示出來。
本研究將模型庫技術、數據庫技術租G巧技術相結合,實現了水質狀況的動態顯示。通過隸屬度加權綜合平均水質級別法進行了水域水質級別計算,使得水質評價結果直接與(地面水環境質量標準》聯系在一起,能夠給規劃人員和決策者提供準確的水質污染信息,并將水質級別以專題數字地圖的形式顯示出來,超過水質目標的河段用紅色警示,將抽象的水質狀況以非常直觀的形式顯示出來,讓決策者能夠一目了然。
論文摘要:分析了高校環境類專業水污染控制工程課程實踐教學體系改革的必要性和重要性;探討了該課程實踐教學體系的構成及創新點;建立并實施了水污染控制工程實踐教學模式。實踐證明,該模式大大調動了學生主動參與實踐的積極性,提高了他們解決實際問題的能力。
《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》中要求“提高人才培養質量。支持學生參與科學研究,強化實踐教學環節。”教育部在《關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見》教高[2007]2號文件第9條中要求“高度重視實踐環節,提高學生實踐能力。要大力加強實驗、實習、實踐和畢業設計(論文)等實踐教學環節,特別要加強專業實習和畢業實習等重要環節。推進實驗內容和實驗模式改革和創新,培養學生的實踐動手能力、分析問題和解決問題能力。”
水污染控制工程課程體系是環境專業的主干課程,是實踐性很強的學科。加強該門課程的實踐教學環節,使之成為一個更加完善的教學體系,并將其應用到人才培養和為社會服務之中,已經成為各高校的一個重要課題。由于水污染控制工程課程的多學科交叉性、實踐性、時代性和前沿性都很突出,課程涉及知識面較寬,兼具理科和工科的特點,因此我們將該課程體系作為理論與實踐相結合的典型,在為社會輸送環境專業應用型人才及為周邊企事業單位環保服務中發揮重要的作用。
1實踐教學體系的構成
水污染控制工程課程實踐教學體系由實踐教學環節、實踐教學環境、實踐教學隊伍和實踐教學管理四部分構成。
1.1 實踐教學環節
有計劃、有步驟地培養學生具有水處理的特長和技能。
1.1.1 教學實驗
教學實驗是所有實踐環節中的基礎。包括演示性實驗、驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗,實驗題目涵蓋污水的物理處理、化學處理、物理—化學處理、生物處理等多種水處理方法和工藝。通過教學實驗要加深學生對基本概念和基本原理的理解,學會常用儀器設備的使用,培養學生實際動手和解決實際問題的能力,掌握水污染控制的基本方法,學會實驗數據的收集、分析和歸納。
1.1.2 專業任選課
包括污水治理綜合實踐、水處理設備設計、污水治理工藝設計等內容,內容更具體、更深入、更詳細,對專業知識進一步理解和鞏固。通過課程設計使學生進一步熟悉和了解水污染控制工藝,同時對課堂學習的效果和應用能力進行考察。專業任意選修課的題目的來源就是教師的科研項目和實際工程項目,使之與實驗教學、創新實驗、實習及畢業論文(設計)有機地結合,環環相扣。
1.1.3 創新實驗
創新實驗可以增強學生的創新精神和實踐能力,提高人才培養的質量。創新實驗的題目在專業任選課的基礎上,結合教師科研項目和社會實際需求提出課題,將學生組成科技小組,同樣采用開放教學的方式,利用課余時間完成。在教師的指導下,由學生完成制訂方案、設計工程圖樣或實施項目等任務,使學生經歷項目調研、設計、實施、評價等完整的工作過程,掌握實際工作方法,以培養學生水處理方面的專業能力和綜合素質。創新實驗可以在研究專業實驗課課題的同時為畢業論準備。
1.1.4 實習
包括認識實習和課間實習等。通過真實工作環境參觀和從事實際工作,學生可以獲得水處理的實際知識和技能,通過實際工作鍛煉既可以培養學生綜合運用所學專業知識與技術解決實際問題的能力,又可以提高學生獨立工作能力和職業心理品質。通過在實踐教學基地的實訓,學生可以掌握水處理必備的應用性技術和技能。實習可以為學生提供就業前體驗實際工作的機會,培養學生將所學的知識和技能運用于生產、服務一線和適應生產、服務現場工作環境的能力。
1.1.5 畢業論文(設計)
作為本科生在校學習的最后環節,畢業論文(設計)不但可檢查學生綜合應用所學知識的能力,而且為未來從事工程技術活動打下堅實的基礎。畢業論文(設計)中要求學生應隨時查閱和復習以往所學知識,掌握相關的知識點及交叉點,能結合社會實踐綜合運用所學的知識理論和技能。論文(設計)的題目和形式多樣,以便使學生接觸到更多更新的專業前沿知識,了解專業的最新動態。在畢業論文(設計)階段,可以在專業任選課和創新實驗的基礎上,將學生的畢業論文(設計)與教師科研和企業實際項目相結合,可以續承任意選修課、創新實驗及實習階段的課題,培養學生由“合作完成”到“獨立完成”。
1.2 實踐教學環境
1.2.1 校內實踐教學環境
全天開放相關實驗室,滿足學生實驗需要。我校化學化工與食品安全學院現擁有多媒體模擬實驗室,基礎分析化學實驗室、儀器分析實驗室等基礎實驗室;擁有2個水污染控制工程實驗室、環境監測實驗室、環境生態學實驗室等專業實驗室,實驗室擁有多種水處理及水質分析的儀器設備,可以滿足學生在校內進行實踐教學的保障和需要。
1.2.2 校外實踐教學環境
校外實踐教學環境主要指實習基地的建設。學生在這些實踐基地中能夠完成專業任選課、實習、創新實驗、畢業論文(設計)等實踐教學環節,獲得實際工作鍛煉,增進理論聯系實際,培養良好的職業素質。
1.3 實踐教學隊伍
除專業教師和實驗員外,校外企事業單位相關的工程技術人員也是實踐教學中不可或缺的人力資源。他們可以為學生提供專業的指導,也更能把握社會的實際需要。
1.4 實踐教學管理
實踐教學體系的建立離不開完善的管理機制,無論是實踐教學環節、實踐教學環境還是實踐教學隊伍都應以適應社會需要、培養應用技術型人才為前提條件,科學合理地進行完善和管理。
經過該體系培養出的學生可以全面、深入地掌握水處理內容,具有上手快、能力強的特點,在實習時受到實習單位的一致好評并有部分同學被實習單位留用,既增加了學校的認知度,又解決了學生的就業問題。
2創新點
2.1 連貫的實踐教學環節
以“教學實驗—專業任選課—創新實驗—實習—畢業論文(設計)”為主線的開放型實踐教學環節以教師的科研項目或實際工程項目貫穿始終,環環相扣,具有很強的連續性。在5個階段,逐步深入。把理論與實踐教學有機地結合起來,充分發掘出學生的創造潛能,培養學生的自學能力、觀察能力、動手能力、科學研究和分析問題能力、協作和互助能力、交際和交流等綜合能力。
2.2 充分突出學生的主體地位
實踐教學從學生的角度出發,部分項目由學生自主設計、自主完成,教師只是起到指導作用,這樣可以給學生提供充分發揮才能和創新性思維的空間,激發他們的學習興趣和主動性。
2.3 產學研良性互動
高校與社會進行合作是當今社會發展的必然趨勢和需要。學校的教學和科研尤其是應用性學科的發展應該以社會的需求為基礎。因此,我們在教學和科研過程中注重加強與相關企事業單位的橫向聯合,為其解決實際的環境問題,使自己的教學和研究不與社會相脫節。將教師科研課題與實踐教學相結合,將實踐教學與實際環境工程項目相結合,可以充分調動學生學習的積極性和主動性,加強對學生創新能力及解決實際問題能力的培養,使其能較早地適應社會需要,成為真正的應用型人才。
3應用情況
貫穿教師的科研項目或實際企業工程項目,以“教學實驗—專業任選課—創新實驗—實習—畢業論文(設計)”為主線的開放型實踐教學環節,以及由實踐教學環節、實踐教學環境、實踐教學隊伍和實踐教學管理四部分構成的實踐教學體系經過實踐,效果很好,大大調動了學生主動參與實踐的積極性,提高了學生解決實際問題的能力,使學生更加適應當今社會的要求和需要。大大推進“三個相結合”:課堂、實驗實訓場所、企業環境相結合,學生、教師、工程技術人員相結合,教學、科研、工程項目相結合。以崗位技能要求,指導實踐教學。
實踐教學體系人才培養的最終目標是要服務于社會,經過這種培養方式培養的學生具有上手快、能力強的優勢,縮短了企業對新人的培訓周期,在實習和撰寫畢業論文期間,接受了用人單位的檢驗并得到了用人單位的充分認可,在提高學校的認知度的同時解決了部分學生的就業問題。
參考文獻
[1] 周明虎,汪木蘭,封世新.項目教學法的實施與典型案例分析[J].中國現代教育裝備,2010,13:6~8