導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇工業(yè)廢水處理論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1.1普通工業(yè)廢水特點(diǎn)

普通工業(yè)廢水量大、污染物成分復(fù)雜，不同行業(yè)產(chǎn)生的廢水所含污染物成分區(qū)別較大，有的廢水溫度高，容易造成環(huán)境的熱污染；有些具有明顯的酸堿度；有些含有易燃、易爆、有毒物質(zhì)。針對(duì)工業(yè)廢水中所含的不同成分，選擇不同的處理工藝，往往需要物理、化學(xué)、生物代謝等多種不同工藝組合處理。

1.2放射性廢水特點(diǎn)

具有放射性的重金屬元素是放射性廢水處理的主要去除對(duì)象，而放射性核素只能通過自然衰變來降低其放射性，所有的水處理方法都不能改變其固有的放射性衰變特性。在進(jìn)行放射性廢水處理的時(shí)候，我們只有通過各種方法將放射性核素濃縮到較小體積的廢物內(nèi)，降低處理后可排放廢水的放射性核素濃度。

2普通工業(yè)廢水處理方法

為了使工業(yè)廢水得到凈化，一般將廢水中所含的污染物分離出來，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害、穩(wěn)定的物質(zhì)。我們按照處理原則，將工業(yè)廢水處理方法中物理化學(xué)法分為吸附法、離子交換法、膜分離法、汽提法、吹脫法、萃取法、蒸發(fā)法、結(jié)晶法等。離子交換法在普通工業(yè)廢水處理中，主要用以回收貴重金屬離子。膜分離技術(shù)在70年代后大規(guī)模應(yīng)用到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域及科研中，發(fā)展非常迅速。蒸發(fā)法處理多用于酸、堿廢液的回收。自然界存在種類繁多的具有氧化分解有機(jī)物能力的微生物，這些微生物具有數(shù)量巨大、分布范圍廣、繁殖力強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于制革造紙、煉油化工、印染紡織、食品制藥等行業(yè)的廢水處理中。

3放射性廢水的處理方法

放射性核素使用任何水處理方法都改變不了其固定的放射性衰變特性，其處理一般都是遵循以下兩個(gè)基本原則：①將放射性廢水排入水體，通過稀釋和擴(kuò)散達(dá)到無害水平。主要適用于極低水平的放射性廢水的處理。②將放射性廢水濃縮后，將其濃縮產(chǎn)物與人類的生活環(huán)境長(zhǎng)期隔離，任其自然衰減。對(duì)高、中、低水平放射性廢水均適用。目前國(guó)內(nèi)外普遍做法是對(duì)放射性廢水進(jìn)行濃縮處理后貯存或固化處理。

3.1蒸發(fā)法

蒸發(fā)濃縮法具有較高的濃縮倍數(shù)和去污因子，可用于處理高、中、低放廢水。尉鳳珍等利用真空蒸發(fā)濃縮裝置處理中低水平核放射廢水，對(duì)總α和總β的去污因子能達(dá)到104量級(jí)，出水滿足國(guó)內(nèi)放射性廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.2化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法主要通過投加合適的絮凝劑，然后與廢水中的微量放射性核素發(fā)生沉淀后，將放射性核素轉(zhuǎn)移并濃縮到體積量小的沉淀底泥中。在進(jìn)行化學(xué)沉淀法時(shí)主要投加鋁鹽、鐵鹽、磷酸鹽、蘇打、石灰等，同時(shí)可投加助凝劑，如粘土、活性二氧化硅等加快凝結(jié)過程。羅明標(biāo)等的試驗(yàn)結(jié)果顯示氫氧化鎂處理劑具有良好的除鈾效果，特別適合酸溶浸鈾后的地下低放射性含鈾廢水的處理。

3.3離子交換法

目前離子交換主要處理低放廢水，包括有機(jī)離子和無機(jī)離子兩種交換體系。此法特點(diǎn)是操作方便、設(shè)備簡(jiǎn)單、去除效率高且減容比高，適用于含鹽量低、懸浮物含量少的水體。國(guó)內(nèi)外研究都表明離子交換劑對(duì)Cs的有很高的吸附容量。

3.4膜分離技術(shù)

膜處理方法是處理放射性廢水相對(duì)經(jīng)濟(jì)、高效、可靠的方法，此法具有出水水質(zhì)好、物料無相變、低能耗、操作方便和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)等特點(diǎn)，膜技術(shù)的研究比較廣泛。美國(guó)、加拿大許多核電站采用反滲透和超濾工藝處理放射性廢水。

3.5生物處理法

生物處理法包括植物修復(fù)法、微生物法。微生物治理低放射性廢水是20世紀(jì)60年代開始研究的新工藝，國(guó)內(nèi)外都有人開展研究微生物富集鈾的工作。美國(guó)研究人員發(fā)現(xiàn)一種名為Geobactersulfurreducens的細(xì)菌能夠去除地下水中溶解的鈾，Geobacter能夠還原金屬離子，從而降低金屬在水中的溶解度，使金屬以固體形式沉淀下來，因此，這種細(xì)菌有可能被用于放射性金屬的生物處理。生物法處理流程復(fù)雜，處理周期長(zhǎng)，運(yùn)行管理難度大，國(guó)內(nèi)核電廠還未采用生物法處理放射性廢水。

4放射性廢水和普通工業(yè)廢水處理方法比較

工業(yè)廢水中污染物成分復(fù)雜多樣，我們采用單一的處理方法很難達(dá)到完全凈化的效果，因此需要我們尋找適合的工藝進(jìn)行處理。其中廢水處理工藝的組成需要遵循先易后難的原則，先除去大塊垃圾和漂浮物質(zhì)，然后依次去除懸浮固體、膠體物質(zhì)及溶解性物質(zhì)。放射性廢水與普通工業(yè)廢水處理的一個(gè)根本區(qū)別是：能夠用物理、化學(xué)或者生物方法將普通工業(yè)廢水的一些有毒物分解破壞，轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，例如六價(jià)鉻、氰、有機(jī)磷等；而用這些方法無法破壞放射性核素，不能改變其衰變輻射的固有特性，只能靠其自然衰變來降低直至消失其放射性。物理、化學(xué)或物理化學(xué)方法一般是普通工業(yè)廢水處理中的預(yù)處理或深度處理方法，主要處理方法采用生物處理法。而物理化學(xué)法是目前放射性廢水處理的主要方法。有些處理方法只適用于處理普通工業(yè)廢水，而較難應(yīng)用于處理放射性廢水。

5結(jié)論

篇2

關(guān)鍵詞：廢水，氨氮，飲用水

 

1.概述

氨氮的存在使給水消毒和工業(yè)循環(huán)水殺菌處理過程中氯量增大；對(duì)某些金屬，特別是對(duì)銅具有腐蝕性；當(dāng)污水回用時(shí)，再生水中的氨氮可以促進(jìn)輸水管道和用水設(shè)備中微生物的繁殖，形成生物垢，堵塞管道和用水設(shè)備，并影響換熱效率，更嚴(yán)重的是氨氮是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要原因。氨氮存在于許多工業(yè)廢水中。鋼鐵、煉油、化肥、無機(jī)化工、鐵合金、玻璃制造、肉類加工和飼料生產(chǎn)等工業(yè)，均排放高濃度的氨氮廢水。某些工業(yè)自身會(huì)產(chǎn)生氨氮污染物，如鋼鐵工業(yè)（副產(chǎn)品焦炭、錳鐵生產(chǎn)、高爐）以及肉類加工業(yè)等。而另一些工業(yè)將氨用作化學(xué)原料，如用氨等配成消光液以制造磨砂玻璃。此外，皮革、孵化、動(dòng)物排泄物等廢水中氨氮初始含量并不高，但由于廢水中有機(jī)氮的脫氨基反應(yīng)，在廢水存積過程中氨氮濃度會(huì)迅速增加。不同類的工業(yè)廢水中氨氮濃度千變?nèi)f化，即使同類工業(yè)不同工廠的廢水中氨氮濃度也不完全相同，這取決于原料性質(zhì)、工藝流程、水的耗量及水的復(fù)用等。進(jìn)入水體的氮主要有無機(jī)氮和有機(jī)氮之分。無機(jī)氮包括氨態(tài)氮（簡(jiǎn)稱氨氮）和硝態(tài)氮，亞硝態(tài)氮不穩(wěn)定可以還原成氨氮，或氧化成硝態(tài)氮。有機(jī)氮有尿素、氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸、尿酸、脂肪胺、有機(jī)堿、氨基糖等含氮的有機(jī)物。在一定的條件下有機(jī)氮會(huì)通過氨化作用轉(zhuǎn)化成無機(jī)氮。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。

2.水體富營(yíng)養(yǎng)化及其危害

2.1水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象及主要成因

“富營(yíng)養(yǎng)化”是湖泊分類與演化方面的概念，過量的植物性營(yíng)養(yǎng)元素氮、磷排入水體會(huì)加速水體富營(yíng)養(yǎng)化的進(jìn)程。水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象是指在光照和其它適宜環(huán)境條件情況下，水中含有的植物性營(yíng)養(yǎng)元素氮的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)使水體中的藻類過量生長(zhǎng)，在隨后的藻類植物的死亡以及異樣微生物的代謝活動(dòng)中，水體中的溶解氧逐步耗盡，造成水體質(zhì)量惡化、水生態(tài)環(huán)境機(jī)構(gòu)破壞。

當(dāng)水體中含N>0.2mg/L，含P>0.02mg/L水體就會(huì)營(yíng)養(yǎng)化。水體營(yíng)養(yǎng)化后會(huì)引起某些藻類惡性繁殖，一方面有些藻類本身有藻腥味會(huì)引起水質(zhì)惡化使水變得腥臭難聞；另一方面有些藻類所含的蛋白質(zhì)毒素會(huì)富集在水產(chǎn)物體內(nèi)，并通過食物鏈影響人體的健康，甚至使人中毒。如海生腰鞭毛目生物的過度繁殖能使海水呈紅色或褐色，即俗稱“赤潮”；溝藻屬是形成赤潮的常見種類，它們所產(chǎn)生的毒素會(huì)被貝類動(dòng)物所積累，人體食用后會(huì)引起嚴(yán)重的胃病甚至死亡。水體中大量藻類死亡的同時(shí)會(huì)耗去水體中的溶解氧，從而引起水體中魚蝦類等水產(chǎn)物的大量死亡，致使湖泊退化、淤泥化，甚至變淺、變成沼澤地甚至消亡。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)平均每年有20個(gè)天然湖泊消亡。我國(guó)廣東珠海沿江、廈門沿海、長(zhǎng)江口近海水域、渤海灣曾多次發(fā)生藻類過度繁殖引起的赤潮，造成魚類等水產(chǎn)物大量的死亡，使海洋漁業(yè)資源遭到的破壞，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。而水體一旦富營(yíng)養(yǎng)化后沒有幾十年的時(shí)間是很難恢復(fù)的，有的甚至無法恢復(fù)，如美國(guó)的伊利湖是典型的富營(yíng)養(yǎng)湖，科學(xué)家估計(jì)需要100年才能恢復(fù)。

2.2降低水體的觀賞價(jià)值

通常1mg氨氮氧化成硝態(tài)氮需消耗4.6mg溶解氧。水體中氨態(tài)氮愈多，耗去的溶解氧就愈多，水體的黑臭現(xiàn)象就越發(fā)嚴(yán)重。這就影響了水體中魚類等水生生物的生存，使其易因缺氧而死亡。富營(yíng)養(yǎng)的水質(zhì)不僅又黑又臭，且透明度差（僅有0.2m），往往影響了江河湖泊的觀賞和旅游價(jià)值。隨著改革開放的深入，人民群眾的生活水平日趨提高，旅游已成為人們?cè)絹碓綇V泛的需求。而水質(zhì)優(yōu)良的江河、湖泊、公園是城市景觀的重要組成部分，也是人們生活?yuàn)蕵?、游泳、觀賞、休閑的最佳場(chǎng)所。但我國(guó)的大部分湖泊已呈現(xiàn)出不同程度的營(yíng)養(yǎng)態(tài)。有些通常發(fā)黑、發(fā)臭，人們已無法在其中游泳、游覽了，更觀賞不到魚類在其中嬉戲的情景，大大降低了這些湖泊的利用價(jià)值。影響當(dāng)?shù)厝嗣竦纳?，并且也?yán)重影響當(dāng)?shù)氐穆糜螛I(yè)發(fā)展，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

2.3危害人類及生物生存

當(dāng)水體中pH值較高時(shí)。氨態(tài)氮往往呈游離氨的形式存在，游離氨對(duì)水體中的魚及生物皆有毒害作用，當(dāng)水體中NH3－N>1mg/L時(shí)，會(huì)使生物血液結(jié)合氧的能力下降；當(dāng)NH3－N>3mg/L在24～96h內(nèi)金魚及鳊魚等大部分魚類和水生物就會(huì)死亡?？墒谷梭w內(nèi)正常的血紅蛋白氧化成高鐵血紅蛋白，失去血紅蛋白在體內(nèi)的輸氧能力，出現(xiàn)缺氧的癥狀，尤其是嬰兒。當(dāng)人體血液中高鐵血紅蛋白>70%時(shí)會(huì)發(fā)生窒息現(xiàn)象。若亞硝酸鹽長(zhǎng)時(shí)間作用于人體可引起細(xì)胞癌變。經(jīng)水煮沸后的亞硝酸鹽濃縮，其危害程度更大。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。以亞硝酸鹽為例，自來水中含量為0.06mg/L時(shí)，煮沸5min后增加到0.12mg/L，增加了100%。亞硝酸鹽與胺類作用生成亞硝酸胺，對(duì)人體有極強(qiáng)的致癌作用，并有致畸胎的威脅。美國(guó)推薦水中亞硝酸鹽的最高允許濃度時(shí)1mg/L，而我國(guó)上海第一醫(yī)院建議在飲用水中的亞硝酸鹽的濃度必須控制在0.2mg/L以下。

水體中的氮營(yíng)養(yǎng)來源是多方面的，其中人類活動(dòng)造成的氮的來源主要有以下幾方面:1.未經(jīng)處理的工業(yè)和生活污水直接排入河道和水體：這類污水的氨氮含量高，排入江河湖泊，造成藻類過度生長(zhǎng)的危害最大。城市污水、農(nóng)業(yè)污水，食品等工業(yè)的廢水中含有大量的氮、磷和有機(jī)物質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年施入農(nóng)田的數(shù)千萬(wàn)噸氮肥中約有一半經(jīng)河流進(jìn)入海洋。美國(guó)沿海城市每年僅通過糞便排入沿海的磷近十萬(wàn)噸。2.污水處理場(chǎng)出水：采用常規(guī)工藝的污水處理廠，有機(jī)物被氧化分解產(chǎn)生了氨氮，除了構(gòu)成微生物細(xì)胞組分外，剩余部分隨出水排入河道，這是城市污水雖經(jīng)過二級(jí)常規(guī)處理但河道仍然出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化和黑臭的重要原因之一。3.面源性的農(nóng)業(yè)污染物，包括廢料、農(nóng)藥和動(dòng)物糞便等。

3.氨氮廢水處理的研究現(xiàn)狀及主要處理技術(shù)

氨氮處理技術(shù)的選擇與氨氮濃度密切相關(guān)，而對(duì)一給定廢水，選擇技術(shù)方案主要取決于以下幾方面：(1)水的性質(zhì)；(2)處理要求達(dá)到的效果；(3)經(jīng)濟(jì)效益，以及處理后出水的最后處置方法等。根據(jù)廢水中氨氮濃度的不同，可將廢水分為3類：高濃度氨氮廢水、中等濃度氨氮廢水、低濃度氨氮廢水。隨著工業(yè)的發(fā)展，中、高濃度的氨氮廢水排放日益增多。免費(fèi)論文參考網(wǎng)?，F(xiàn)在，由于對(duì)氨氮廢水的控制日益嚴(yán)格，對(duì)氨氮廢水的處理技術(shù)要求越來越高。工業(yè)廢水的氨氮去除方法有多種，主要包括物理法、化學(xué)法、生物法等。其中物理法有反滲透、蒸餾、土壤灌溉等技術(shù)；化學(xué)法有離子交換、氨吹脫、折點(diǎn)氯化、焚燒、催化裂解、電滲析、電化學(xué)處理等技術(shù)；生物法有藻類養(yǎng)殖、生物硝化、固定化生物技術(shù)等。雖然每種處理技術(shù)都能有效地去除氨氮，但應(yīng)用于工業(yè)廢水的處理必須具有應(yīng)用方便、處理性能穩(wěn)定、適用于廢水水質(zhì)且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外工程實(shí)例及資料介紹和環(huán)境工作者所研究的重點(diǎn)，目前處理氨氮廢水比較實(shí)用的方法主要有折點(diǎn)氯化法、選擇性離子交換法、氨吹脫法、生物法以及化學(xué)沉淀法等。下面就這幾種方法作一簡(jiǎn)單介紹。

3.1折點(diǎn)氯化法去除氨氮

折點(diǎn)氯化法是將氯氣（生產(chǎn)上用加氯機(jī)將氯氣制成氯水）或次氯酸鈉通入廢水中將廢水中的NH4+－N氧化成N2的化學(xué)脫氮工藝。當(dāng)氯氣通入廢水中達(dá)到某一點(diǎn)時(shí)水中游離氯含量最低，氨的濃度降為零。當(dāng)氯氣通入量超過該點(diǎn)時(shí)，水中的游離氯量就會(huì)增多。因此該點(diǎn)稱為折點(diǎn)，該狀態(tài)下的氯化法稱為折點(diǎn)氯化。廢水中的氨氮常被氧化成氮?dú)舛幻撊ィ幚戆钡獜U水所需的實(shí)際氯氣量取決于溫度、pH值及氨氮濃度。氧化每克氨氮需要9～10mg氯氣，pH值在6～7反應(yīng)最佳，接觸時(shí)間為0.5～2小時(shí)。在上述條件下，出水中氨氮濃度小于0.1mg/L。

折點(diǎn)加氯法處理后的出水在排放前一般需要用活性碳或二氧化硫進(jìn)行反氯化，以去除水中殘留的氯。1mg殘留氯大約需要0.9～1.0mg的二氧化硫。在反氯化時(shí)會(huì)產(chǎn)生氫離子，但由此引起的pH值下降一般可以忽略，因此去除1mg殘留氯只消耗2mg左右的堿（以CaCO3計(jì)）。

折點(diǎn)氯化法最突出的優(yōu)點(diǎn)是可通過正確控制氯的添加量和對(duì)流量進(jìn)行均化，使廢水中全部氨氮降為零，同時(shí)使廢水達(dá)到消毒的目的。對(duì)于氨氮濃度低于5mg/L的廢水來說，用這種方法較為經(jīng)濟(jì)。為了克服單獨(dú)采用折點(diǎn)加氯法處理氨氮廢水需要大量加氯的缺點(diǎn)，常將此法與生物硝化連用，先硝化再除微量殘留氨氮。氯化法的處理率達(dá)90%～100%，處理效果穩(wěn)定，不受水溫影響，在寒冷地區(qū)此法特別有吸引力。雖初次投資較少，但運(yùn)行費(fèi)用高，副產(chǎn)物氯胺和氯代有機(jī)物會(huì)造成二次污染，所以氯化法只適用于處理低濃度氨氮廢水。

3.2選擇性離子交換法去除氨氮

離子交換是指在固體顆粒和液體界面上發(fā)生的離子交換過程。離子交換法選用對(duì)NH4+離子有很強(qiáng)選擇性的沸石作為交換樹脂，從而達(dá)到去除氨氮的目的；而常規(guī)的離子交換樹脂不具備對(duì)氨離子的選擇性，故不能用于廢水中去除氨氮。沸石具有對(duì)非離子氨的吸附作用和與離子氨的離子交換作用，它是一類硅質(zhì)的陽(yáng)離子交換劑，儲(chǔ)量豐富價(jià)格低廉，對(duì)NH4+有很強(qiáng)的選擇性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]沈耀良,王寶貞.廢水生物處理新技術(shù)－理論與應(yīng)用[M].中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2000:11-8

[2]錢易,唐孝炎.環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)性發(fā)展[M].高等教育出版社,115-128

[3]鄭興燦,李亞新.污水除磷脫氮技術(shù)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1998:15-87

[4]陳慧中,楊宏.給水系統(tǒng)中藻類研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué),2001,28(l):79-80

[5]孫錦宜.含氮廢水處理技術(shù)與應(yīng)用[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2003:15-36

[6]許國(guó)強(qiáng),曾光明,殷志偉等.氨氮廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].湖南有色金屬,2002,18(2):29-30

[7]胡孫林,鐘理.氨氮廢水處理技術(shù)[J].現(xiàn)代化工,2001,21(6):47-50

[8]李曄.沸石改性及其對(duì)氨氮廢水處理效果的研究[J].非金屬礦,2003,26(2):53-55

[9]袁俊生,郎宇琪,張林棟等.天然沸石法工業(yè)污水氨氮資源化治理技術(shù)[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)

篇3

關(guān)鍵詞：給水排水工程；畢業(yè)設(shè)計(jì)；選題

中圖分類號(hào)：TU9903；G642477 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：

1005-2909(2012)03-0133-03

畢業(yè)設(shè)計(jì)是理論與實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)習(xí)過程，是對(duì)四年專業(yè)學(xué)習(xí)一次全面、徹底的總結(jié)和應(yīng)用，同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生結(jié)合工程實(shí)際提高分析、解決問題能力的必要環(huán)節(jié)。畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)鞏固、深化和拓展學(xué)生所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力具有重要意義［1］。畢業(yè)設(shè)計(jì)由多個(gè)環(huán)節(jié)組成，其中選題是做好畢業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，決定了畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究方向和研究?jī)?nèi)容，直接影響畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量［2］。給水排水工程專業(yè)是涉及多學(xué)科知識(shí)體系并且與工程實(shí)踐緊密結(jié)合的綜合學(xué)科［3］，在此筆者根據(jù)其培養(yǎng)目標(biāo)及教學(xué)基本要求和教學(xué)工作實(shí)踐，對(duì)給水排水專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題工作進(jìn)行探討。

一、現(xiàn)狀及問題分析

給水排水工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目可以分為設(shè)計(jì)和論文兩大類，設(shè)計(jì)類主要包括給水排水管道系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、城市污水處理廠、工業(yè)廢水處理廠（站）、建筑給水排水等；論文類有各種水處理的試驗(yàn)研究和其他專題研究等，因此，給水排水畢業(yè)設(shè)計(jì)可供選題的范圍非常廣泛。學(xué)校給水排水專業(yè)近幾年畢業(yè)設(shè)計(jì)題目和選題人數(shù)見表1。

（3.5%）由表1中可以看出，目前給水排水專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)大多是設(shè)計(jì)類題目，論文

類的題目比較少。在設(shè)計(jì)類題目中，城市污水處理廠、建筑給水排水和給水排水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的題目占有較大比重，約占畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的75%左右。結(jié)合學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)成果對(duì)近年畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)存在以下幾個(gè)方面的問題。

(一)選題與工程實(shí)際結(jié)合不緊密

設(shè)計(jì)類題目可以是直接選自工程實(shí)踐中的實(shí)際課題，也可以是明確工程背景下的模擬課題。由于采用實(shí)際課題不易把握工程量和時(shí)間進(jìn)度，選題難度較大；而模擬課題工作量和時(shí)間進(jìn)度容易掌握，便于指導(dǎo)教師按照畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行安排和組織教學(xué)，因此目前畢業(yè)設(shè)計(jì)題目大多是模擬課題。模擬課題由于缺少實(shí)際工程背景，涉及實(shí)際問題較少，需要學(xué)生分析的客觀資料不多，導(dǎo)致一些學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)缺乏深度，圖紙與工程實(shí)際有較大差距。

（二）題目范圍過大

閆怡新，等 給水排水工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)選題探討

畢業(yè)設(shè)計(jì)是從調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)、收集資料、理論分析、制訂設(shè)計(jì)方案到設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖以及編制技術(shù)文件等過程對(duì)學(xué)生綜合能力的全面鍛煉。宏觀的題目會(huì)使學(xué)生感覺無從下手，顧此失彼。目前學(xué)校給水排水專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的總學(xué)時(shí)只有14周左右。在這14周的時(shí)間內(nèi)，除了要完成設(shè)計(jì)說明書的撰寫和繪圖工作外，還要進(jìn)行外文資料的閱讀翻譯以及答辯的準(zhǔn)備工作等。一些畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目范圍過大導(dǎo)致學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)說明書的撰寫不夠細(xì)致，涉及范圍雖廣但不深入，工程制圖也過于簡(jiǎn)單，與實(shí)際工程相差較遠(yuǎn)，還有的學(xué)生為了應(yīng)付差事，出現(xiàn)一些抄襲行為。

（三） 選題內(nèi)容重復(fù)性高

給水排水專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)多集中于城市污水廠、建筑給水排水及給水排水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等，雖然其題目較多，但是設(shè)計(jì)內(nèi)容比較固定。例如，城市污水處理廠的設(shè)計(jì)雖然可以根據(jù)不同的處理規(guī)模和處理工藝給出較多的設(shè)計(jì)題目，如奧貝爾氧化溝、卡魯賽爾氧化溝、三溝式氧化溝、TE氧化溝、A2O、A/O、SBR、CASS、UCT工藝等，但是由于城市污水水質(zhì)變化不大，而且其處理模式比較固定，基本上都是粗格柵—提升泵房—細(xì)格柵—沉砂池—生物處理系統(tǒng)—二沉池—消毒池，重復(fù)性內(nèi)容較多，導(dǎo)致學(xué)生抄襲現(xiàn)象有增加趨勢(shì)。特別是近年來畢業(yè)設(shè)計(jì)成果均有電子版本，網(wǎng)絡(luò)上甚至出現(xiàn)了給水排水專業(yè)的全套畢業(yè)設(shè)計(jì)成果可以下載，更為學(xué)生抄襲提供了方便。

（四）論文類題目較少

給水排水專業(yè)的論文類題目中，主要是采用生物、物理和化學(xué)等方法來進(jìn)行各種水處理的試驗(yàn)研究。論文類題目中雖然涉及的專業(yè)知識(shí)范圍較小，但是對(duì)具體問題研究深入，有利于考上研究生或?qū)韽氖孪嚓P(guān)工作的學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)或研究。然而受試驗(yàn)條件的限制，給水排水專業(yè)的論文類題目一直較少。

二、 對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)選題改進(jìn)的建議

（一）加強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)與工程實(shí)際相結(jié)合

為使畢業(yè)設(shè)計(jì)更好地與工程實(shí)際相結(jié)合，有人提出選擇實(shí)際課題進(jìn)行真題真做的畢業(yè)設(shè)計(jì)模式［4］。這固然是使畢業(yè)設(shè)計(jì)貼近工程實(shí)際的好方法，但是由于設(shè)計(jì)時(shí)間和學(xué)生的設(shè)計(jì)能力有限，采用學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的圖紙作為實(shí)際工程的施工依據(jù)顯然并不合適，所以真題真做在給水排水專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)中不可行。但是畢業(yè)設(shè)計(jì)選用真題，有利于激發(fā)學(xué)生對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的興趣和積極性，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)工作的責(zé)任感，并且真題可為學(xué)生提供更為詳實(shí)的設(shè)計(jì)資料，促進(jìn)學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中對(duì)諸多因素進(jìn)行綜合考慮，提高解決實(shí)際問題的能力。因此，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中可以采用真題假做的方式，一方面制造一個(gè)實(shí)戰(zhàn)的氛圍，讓學(xué)生感到在參與一項(xiàng)真正的設(shè)計(jì)工作；另一方面，雖然是模擬，但仍然按照實(shí)際工程的標(biāo)準(zhǔn)來要求，使學(xué)生高水平完成設(shè)計(jì)課題。真題假做吸取了實(shí)際課題和模擬課題的優(yōu)點(diǎn)，既發(fā)揮了模擬課題對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合能力訓(xùn)練比較方便快捷的長(zhǎng)處，又使畢業(yè)設(shè)計(jì)更切合工程實(shí)際，在給水排水專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)以提倡［5］。

篇4

【論文摘要】：微生物絮凝劑可以克服無機(jī)高分子和合成有機(jī)高分子絮凝劑本身固有的缺陷，最終實(shí)現(xiàn)無污染排放，因此微生物絮凝劑是最具發(fā)展?jié)摿Φ男滦透咝Лh(huán)保型絮凝劑。

目前廣泛應(yīng)用于水處理中的絮凝劑主要有無機(jī)高分子絮凝劑和有機(jī)高分子絮凝劑。由于無機(jī)絮凝劑一般用量較大且可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，有機(jī)高分子絮凝劑的殘留物不易被微生物降解，且其單體具有強(qiáng)烈的神經(jīng)毒性和"三致"(致畸形、致突變、致癌)效應(yīng)。而微生物絮凝劑可以克服無機(jī)高分子和合成有機(jī)高分子絮凝劑本身固有的缺陷，最終實(shí)現(xiàn)無污染排放，因此微生物絮凝劑是最具發(fā)展?jié)摿Φ男滦透咝Лh(huán)保型絮凝劑。

1. 微生物絮凝劑化學(xué)組成及微觀結(jié)構(gòu)

微生物絮凝劑是一類由微生物或其分泌物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，它是利用微生物技術(shù)，通過細(xì)菌、真菌等微生物發(fā)酵、提取、精制而得的，是具有生物分解性和安全性的高效、無毒、無二次污染的水處理劑。

微生物產(chǎn)生的絮凝劑物質(zhì)為糖蛋白、粘多糖、蛋白質(zhì)、纖維素、DNA等高分子化合物，相對(duì)分子質(zhì)量在105以上。

2. 微生物絮凝劑的絮凝機(jī)理

關(guān)于微生物絮凝劑的作用機(jī)理目前較為普遍接受的是"橋聯(lián)作用"機(jī)理。該機(jī)理認(rèn)為，絮凝劑大分子借助離子鍵、氫鍵和范德華力，同時(shí)吸引多個(gè)膠體顆粒，因而在顆粒中起了"中間橋梁"的作用，形成一種網(wǎng)狀三維結(jié)構(gòu)而沉淀下來。該理論可以解釋大多數(shù)微生物絮凝劑引起的絮凝現(xiàn)象，以及一些因素對(duì)絮凝的影響。絮凝體的形成是一個(gè)復(fù)雜的過程，"橋聯(lián)"機(jī)理并不能解釋所有的現(xiàn)象，絮凝劑的廣譜活性說明它是由多種機(jī)理共同起作用。為了更進(jìn)一步解釋絮凝機(jī)理，還需作更深入地研究。

3. 微生物絮凝劑的合成

微生物絮凝劑的合成與微生物代謝活動(dòng)有關(guān)。微生物代謝變緩之后，由于自身的分解才能釋放絮凝劑，形成絮體。最好在細(xì)菌對(duì)數(shù)生長(zhǎng)后期或靜止早期收獲微生物絮凝劑，此后，絮凝活性即使不下降也不會(huì)再有提高。

4. 影響微生物絮凝劑絮凝效果的因素

同一般的化學(xué)絮凝劑一樣，微生物絮凝劑效果的好壞主要受絮凝劑和膠體顆粒的本身特性及反應(yīng)條件的影響。

⑴ 微生物絮凝劑本身特性的影響

微生物絮凝劑的主要成分中含有親水的活性基團(tuán)，如氨基、羥基、羧基等，故其絮凝機(jī)理與有機(jī)高分子絮凝劑(利用其線性分子的特點(diǎn)起到一種粘接架橋作用而使顆粒絮凝)相同。微生物絮凝劑分子量大小對(duì)其絮凝效果的影響很大，分子量越大，絮凝效果就越好。當(dāng)絮凝劑的蛋白質(zhì)成分降解后，分子量減小，絮凝活性明顯下降。一般線性結(jié)構(gòu)的大分子絮凝劑的絮凝效果較好，如果分子結(jié)構(gòu)是交鏈或支鏈結(jié)構(gòu)，其絮凝效果就差。

⑵ 膠體顆粒表面電荷的影響

由"橋連作用"理論和"電荷中和"理論知絮凝劑大分子借助離子鍵、氫鍵和范德華力同時(shí)吸附多個(gè)膠體顆粒，在顆粒間產(chǎn)生"架橋"現(xiàn)象，形成一種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而沉淀下來。故膠體顆粒表面電荷對(duì)絮凝有重要影響，相反電荷的聚合電解質(zhì)能減少顆粒表面電荷密度，以至顆?？梢员舜顺浞志o密接近，使吸引力變得有效。

⑶ 反應(yīng)條件

微生物絮凝劑的絮凝效果受加樣量、PH值、金屬離子、溫度、攪拌速度、水質(zhì)等多種反應(yīng)條件的影響。用自己提取的微生物絮凝劑處理染料廢水時(shí)，發(fā)現(xiàn)Ca2+有促進(jìn)絮凝物生成，加大沉降速度的協(xié)同作用。也有的文獻(xiàn)中認(rèn)為體系中鹽的加入會(huì)降低微生物的絮凝活性，這可能由于Na+的加入破壞了大分子與膠體之間氫鍵的形成。因絮凝的形成是一個(gè)復(fù)雜的過程，為了更好地解釋機(jī)理，需要對(duì)特定絮凝劑和膠體顆粒的組成、結(jié)構(gòu)、電荷、構(gòu)象及各種反應(yīng)條件對(duì)它們的影響作更深入的研究。

5. 微生物絮凝劑在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用及發(fā)展前景

與有機(jī)高分子絮凝劑相比，微生物絮凝劑具有絮凝范圍廣、活性高、安全無毒、不污染環(huán)境等特點(diǎn)，而且作用條件粗放，具有廣譜絮凝活性，因此，可以廣泛用于給水和污水處理中。

⑴ 高濃度有機(jī)廢水處理高濃度有機(jī)廢水主要包括畜產(chǎn)廢水及其它一些食品加工廠廢水，此類廢水在生化處理之前一般加絮凝等預(yù)處理過程。微生物絮凝劑比SPA的絮凝效果更好，還指出如果同時(shí)將微生物絮凝劑和少量SPA混合后，對(duì)味精廢水的預(yù)處理效果可進(jìn)一步提高，且藥劑的總投加量明顯減少。

⑵ 印染廢水的脫色印染廢水因其色澤深，組分復(fù)雜，含有染料、漿料、助劑、纖維、果膠、蠟質(zhì)、無機(jī)鹽等多種物質(zhì)，仍為國(guó)內(nèi)現(xiàn)行工業(yè)廢水治理上的幾大難題之一。其處理難點(diǎn)一是COD高，而B/C值較小，可生化較差；二是色度高且組分復(fù)雜。處理印染廢水關(guān)鍵在于脫色，在各種處理方法中以絮凝法因其投資費(fèi)用低、設(shè)備占地少、處理容量大、脫色率高而被普遍采用。同聚鐵類絮凝劑類相比微生物絮凝劑不僅具有良好的絮凝沉淀性能，而且具有良好的脫色效果，在印染廢水中有著一般絮凝劑不具有的優(yōu)勢(shì)。

⑶ 高濃度無機(jī)物懸浮廢水的處理高濃度無機(jī)懸浮廢水是一類不可生化降解的廢水，傳統(tǒng)工藝一般采用化學(xué)絮凝及處理法。微生物絮凝劑也可用于高嶺土、泥水漿、粉煤灰等水樣處理中，在試驗(yàn)中通過用微生物絮凝及處理陶瓷廠廢水，釉藥廢水和坯體廢水。

⑷ 活性污泥處理系統(tǒng)的效率常因污泥的沉降性能變差而降低，在活性污泥中加入微生物絮凝劑時(shí)，可使污泥容積指數(shù)能很快下降，防止污泥解絮，消除污泥膨脹狀態(tài)，從而恢復(fù)活性污泥沉降能力，提高整個(gè)處理系統(tǒng)的效率。

作為一種新型的絮凝劑，微生物絮凝劑有著良好的應(yīng)用前景，已廣泛應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水的處理、染料廢水的脫色、活性污泥的處理等廢物處理中，并顯示了強(qiáng)大的生命力。微生物絮凝劑已成為環(huán)保中的新研究方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳堅(jiān)， 任洪強(qiáng). 環(huán)境生物技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展， 北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社， 2001.

[2] 莊源蓋. MBF除濁脫色作用的初步研究， 城市環(huán)境與城市生態(tài)， 1997.

[3] 張本蘭. 新型高效、無毒水處理劑-MBF的開發(fā)與應(yīng)用，工業(yè)水處理，1996.

[4] 陶淘， 盧秀清. 冷靜，MBF的研究與應(yīng)用進(jìn)展，環(huán)境科學(xué)進(jìn)展， 1999.

篇5

關(guān)鍵詞：環(huán)保 多孔陶瓷 蜂窩陶瓷 陶瓷分離膜

1 前言

環(huán)境問題已經(jīng)成為國(guó)際社會(huì)日益關(guān)心的重大問題，工業(yè)廢水、廢氣的排放嚴(yán)重影響著人們的生產(chǎn)和生活。陶瓷材料具有各種優(yōu)良的性能，在水污染、大氣污染的治理及固體廢棄物的利用方面有著廣泛的應(yīng)用。陶瓷材料與環(huán)境保護(hù)之間存在著許多共同領(lǐng)域，在環(huán)境保護(hù)中起到了極為重要的作用。

2多孔陶瓷與環(huán)境問題

多孔陶瓷具有優(yōu)異的熱特性(熱膨脹、熱傳導(dǎo)、熱擴(kuò)散等)、機(jī)械特性(彈性模量、強(qiáng)度等)、抗化學(xué)腐蝕性以及質(zhì)輕等特性，近年在環(huán)境保護(hù)中廣泛應(yīng)用，例如各種過濾器(氣體分離、固體分離、除菌、除塵等)、催化載體、吸音材料、輕質(zhì)建材、絕熱材料等[2-5]。

2.1排氣凈化用多孔性堇青石蜂窩陶瓷

美國(guó)于上世紀(jì)70年代，針對(duì)大氣污染嚴(yán)重的汽車排氣制定了劃時(shí)代的馬斯基法。該法至今仍是汽車排氣規(guī)定的重要基礎(chǔ)。目前，排氣中的HC、CO、NOx的量比未規(guī)定時(shí)減少約1/10，今后的目標(biāo)是減少到現(xiàn)狀的1/3水平。中國(guó)的一些大城市，如北京、廣州、上海都相繼出臺(tái)了汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

汽車尾氣凈化器采用薄壁堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷載體，載體表面涂覆貴金屬、稀土元素、過渡金屬等復(fù)合制成的催化劑，將汽車尾氣中的CO、HC、NOx等有害成分，通過催化分解變成無害的CO2、H2O和N2等氣體，達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品具有尺寸規(guī)整、比表面積大、導(dǎo)熱快、抗壓強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)低、熱穩(wěn)定性好等性能。

蜂窩陶瓷以及催化劑的開發(fā)對(duì)汽車排氣凈化作出了很大的貢獻(xiàn)。汽車尾氣凈化器用蜂窩陶瓷要求材質(zhì)膨脹系數(shù)低、耐溫性好，因此堇青石是首選材質(zhì)。催化劑多以貴金屬Pt、Rn、Pd等組成，我國(guó)還開發(fā)了稀土氧化物催化劑。堇青石蜂窩陶瓷的氣孔率一般在20%～60%，標(biāo)準(zhǔn)氣孔率為35%。一般堇青石蜂窩體網(wǎng)眼密度有400孔和600孔兩類，壁厚分別為6密耳 (150μm)和4密耳(100μm)。目前正在開發(fā)900孔及壁厚為2密耳(50μm)的堇青石蜂窩體。堇青石蜂窩陶瓷的孔壁向薄型化發(fā)展的同時(shí)，其蜂窩體的直徑向大型化發(fā)展，即最大直徑從100mm向150mm、300mm發(fā)展，以提高效率并適應(yīng)大排氣量的凈化需要。這種大型堇青石蜂窩陶瓷凈化器已在大型載重汽車、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣上得到應(yīng)用，也適用于壓縮天然氣(CNG)發(fā)動(dòng)機(jī)或乙醇發(fā)動(dòng)機(jī)排氣凈化。

2.2多孔質(zhì)碳化硅

柴油清潔排放系統(tǒng)（Diesel Particulate Filter簡(jiǎn)稱DPF）的關(guān)鍵材料是純SiC蜂窩陶瓷材料。這是目前唯一能滿足歐Ⅳ、歐Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)的蜂窩陶瓷。它可以清除汽車尾氣排放中96.5％以上的顆粒，包括極細(xì)的微粒。使汽車尾氣排放顆粒率指標(biāo)達(dá)到歐Ⅳ以上的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也廣泛應(yīng)用于其它領(lǐng)域，如廢氣、廢煙環(huán)保處理。捕集器采用蜂窩式結(jié)構(gòu)，它的工作原理為：在兩端設(shè)有獨(dú)立的敞開與堵塞的通道，廢氣從敞開的一端進(jìn)入，穿越多孔的蜂窩壁，然后從相鄰?fù)ǖ琅懦觯瑹熁翌w粒由于過大，而無法穿越壁孔，因而被收集在通道壁上，而不會(huì)被排放到空氣中。該捕集器將會(huì)定期再生和加熱，以消除煙灰，從而保持清潔。

（1） 多孔SiC的特點(diǎn)

多孔SiC具有均勻的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；氣孔率高，可達(dá)85%，有大的連續(xù)孔；導(dǎo)電性好，壓力損失??；通電可發(fā)熱(比電阻小，室溫1～2Ω?cm)；耐溫高，可達(dá)200℃；導(dǎo)熱率高，6～8W/m?K；優(yōu)良的抗化學(xué)腐蝕性；切割、鉆孔等冷加工容易；與流體的接觸面積大。

（2） 多孔SiC的用途

1） 用于柴油機(jī)油煙捕集過濾器：柴油機(jī)的排氣中含有浮游顆粒物質(zhì)和NOx，他們是造成大氣污染的原因之一。多孔SiC捕集過濾效率比堇青石蜂窩陶瓷要好。

2） 用于廢氣處理：家庭和飲食店廚房從排氣口排出的煙和油霧等廢氣也是大氣污染源之一。對(duì)于這類廢氣的處理，可在排氣口裝多孔SiC分解器，通電加熱(＜400℃)廢氣就可分解。

3） 作為催化劑載體：因?yàn)槎嗫譙iC導(dǎo)熱率高、化學(xué)穩(wěn)定性好，所以可用作催化劑載體。

2.3陶瓷分離膜

陶瓷膜是以無機(jī)陶瓷材料經(jīng)特殊工藝制成的非對(duì)稱膜，呈管狀及多通道狀，管壁密布微孔。它主要是依據(jù)“篩分”理論，根據(jù)在一定的膜孔徑范圍內(nèi)滲透的物質(zhì)分子直徑不同則滲透率不同，在壓力作用下，原料液在膜管內(nèi)或膜外側(cè)流動(dòng)，小分子物質(zhì)(或液體)透過膜，大分子物質(zhì)(或固體)被膜截留而達(dá)到分離、濃縮、純化和環(huán)保的目的。

陶瓷分離膜技術(shù)與先前的分離技術(shù)相比具有小型化、節(jié)能、維護(hù)管理方便等特征。陶瓷膜的耐久性、抗化學(xué)腐蝕性、耐熱性及強(qiáng)度比一般有機(jī)膜優(yōu)異。陶瓷膜的材質(zhì)主要有A12O3、ZrO2、TiO2和SiO2等，氣孔率達(dá)40%～50%，抗彎強(qiáng)度＞35MPa。根據(jù)制備工藝不同，膜孔的孔徑可以做到40nm~15μm，適用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。

將一些單個(gè)分離膜用收集水的頂蓋把膜的端部組合起來的整體稱為分離膜組件。隨無機(jī)膜制膜技術(shù)的快速發(fā)展，分離膜的適用范圍從超純水制造、藥品、食品領(lǐng)域發(fā)展到各種排水處理領(lǐng)域。在水處理時(shí)，可以反沖洗及化學(xué)試劑強(qiáng)力洗凈，所以過濾器的恢復(fù)性好，能夠長(zhǎng)期安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

浸漬型陶瓷分離膜裝置適用于水處理，也可以在反應(yīng)槽內(nèi)進(jìn)行活性污泥處理。把活性污泥法與浸漬型膜處理組合工藝稱為BIOREM；把凝聚法與浸漬型膜處理組合工藝稱為FILCERA，其分離過程是：把陶瓷分離膜組件浸漬在反應(yīng)槽內(nèi)，從其下部鼓氣，將攪拌氣泡上升流提供給膜表面，然后除去在陶瓷膜外側(cè)形成的粘結(jié)層(濾餅)等附著物。FILCERA工藝可用于凈水處理，BIOREM工藝可用于下水處理、小規(guī)模下水及合并凈水槽、農(nóng)村積水排水處理以及有機(jī)系工業(yè)廢水處理等方面。

3結(jié)語(yǔ)

本文介紹了堇青石蜂窩陶瓷、多孔碳化硅、陶瓷分離膜在環(huán)境保護(hù)中的作用，堇青石蜂窩陶瓷多用于汽車尾氣處理，多孔碳化硅用于柴油清潔排放系統(tǒng)，陶瓷分離膜用于凈化水系統(tǒng)，它們?cè)诃h(huán)境保護(hù)中起了重要作用，是大有可為的。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，陶瓷材料在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域?qū)⑷〉酶喔袃r(jià)值的研究成果，陶瓷在環(huán)境保護(hù)中將發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]安井至等.“セラミツクスと環(huán)境問題”特集.1998，28(2)：81～102

[2]松尾陽(yáng)太郎等.環(huán)境を守る多孔性セラミツクス.セラミツク

ス.1998，33(7)：525～541

[3]高麗寬紀(jì)，今井茂雄等.抗菌材料特集.工業(yè)材料.1997，145(8)：

26～45.

[4]守山嘉人等.銀含有釉藥面を持っセラミツクスの抗尿石污れ

性能日本セラミツクス協(xié)會(huì)學(xué)術(shù)論文志,1998,106(1231):303～307.

篇6

    論文關(guān)鍵詞:城市建設(shè);城市污染;環(huán)境問題 

    一、城市環(huán)境和資源的壓力 

    城市規(guī)劃中的環(huán)境問題跟經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和人口的密度成正比,因而,巨大的資源與環(huán)境壓力也接踵而來,加上日益加快的城市化進(jìn)程,城市猛增的人口,人民日益提高的生活水平和升級(jí)的消費(fèi),都帶給了緊張的城市環(huán)境和資源更重的壓力。 

    (一)大氣的污染和大氣污染物 

    大氣污染物目前已知的約有100多種。主要由自然因素(如森林火災(zāi)、火山爆發(fā)等)和人為因素(如工業(yè)廢氣、汽車尾氣等)引發(fā),后者更甚,特別是工業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸死帶來的。城市中的空氣污染源大致來自于以下方面:1、工業(yè):工業(yè)是導(dǎo)致大氣污染的重要因素。因?yàn)楣I(yè)排放到大氣中的污染物性質(zhì)復(fù)雜,種類繁多;2、交通運(yùn)輸:尤其是城市汽車,數(shù)量多又集中性強(qiáng),它所排放的污染物能對(duì)人呼吸器官直接造成很大的危害,嚴(yán)重污染城市空氣,是城市空氣的重要污染源;3、各種噴霧劑,新增了空氣中的有害成分,造成空氣污染(如各種空氣清新劑、殺蟲劑等)。城市化日漸加快,相伴相生的工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)也發(fā)展迅速,這些發(fā)展就導(dǎo)致了更多空氣污染。當(dāng)污染物:大量的廢氣、粉塵、硫氧化物、碳氧化物、氮氧化物、臭氧等被排入大氣中后,空氣的質(zhì)量就受到了嚴(yán)重的破環(huán)。 

    (二)廢水污染 

    城市水污染主要涉及如下三點(diǎn): 

    1、工業(yè)廢水;2、生活污水。生活排放污水的數(shù)量正在逐漸增加,有資料顯示,有一半的廢水是生活排出的;3、農(nóng)業(yè)中用的化肥、農(nóng)藥,通過雨水進(jìn)入到到河流中后,使地表水受到污染。據(jù)相關(guān)環(huán)境部門調(diào)查,我國(guó)城鎮(zhèn)未經(jīng)任何處理直接排入水中的污水每天至少有l(wèi)億噸。全國(guó)七大水系中,一半以上的河段水已受到污染,全國(guó)不適合魚類生存水占到1/3,不能用于灌溉的占到1/4,嚴(yán)重污染的已達(dá)到了90%,有一半的城鎮(zhèn)水源不符合飲用標(biāo)準(zhǔn),40%的水已不適合飲用,甚至水體污染已經(jīng)成為導(dǎo)致南方城市總?cè)彼康?0%—70%的罪魁禍?zhǔn)住?nbsp;

    (三)固體廢物污染 

    固體廢物主要涉及到生活垃圾、一般工業(yè)固體廢物和危險(xiǎn)廢物三種。另外,也包括農(nóng)業(yè)固體廢棄物和建筑廢物。固體廢物一定要妥善處理后才能丟棄,否則就會(huì)對(duì)大氣、水體和土壤帶來嚴(yán)重污染,危害人體健康。固體污棄物具有兩重性,也就是說,在不同的時(shí)間和地點(diǎn),對(duì)于不同的人而言,被廢棄的某物品有可能是廢物,但如果轉(zhuǎn)換一定條件,廢棄物也能變?yōu)橘Y源。防治固體廢物污染就是利用廢物的這個(gè)雙重性,使固體廢物減量、無害化,并且變成資源。對(duì)于不能利用和一定會(huì)產(chǎn)生污染的固體廢物,一定要妥善處理。

    (四)噪聲污染 

    噪聲一般可分為高、低兩種。一般而言,低強(qiáng)度的噪聲對(duì)人體是無害的,而且在滿足一定條件的情況下可以提高工作效率。但高強(qiáng)度的噪聲則會(huì)對(duì)人體有害,使人疲勞,情緒低落,甚至引發(fā)疾病。高強(qiáng)度噪聲,無論是對(duì)人的聽覺、視覺、智力還是神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等都有傷害。高強(qiáng)度噪聲主要來自工業(yè)機(jī)器、現(xiàn)代交通工具、高音喇叭、建筑工地以及商場(chǎng)、文體娛樂場(chǎng)所所帶來的喧鬧聲等。伴隨城市化進(jìn)程的加快,噪音污染已發(fā)展為城市污染的嚴(yán)重災(zāi)害之一。城市的噪聲污染主要來源于機(jī)動(dòng)車數(shù)量的猛增。 

    二、防治污染的舉措 

    (一)大氣污染綜合整治規(guī)劃 

    大氣污染的治理應(yīng)當(dāng)在維持現(xiàn)有城市的能源與交通狀況的前提下,找出危害廣,影響大的最嚴(yán)重污染物,以便能有針對(duì)性的有效治理。城市規(guī)劃的大氣污染治理方法主要有:1、合理工業(yè)布局;2、減少交通廢氣的污染;3、綠化造林 

    (二)水污染綜合整治規(guī)劃 

    生活污水主要是有機(jī)物的污染,工業(yè)污水主要的污染物就沒那么簡(jiǎn)單了。雖然每個(gè)城市水污染的程度各異,但仍可普遍采取如下措施加以防治:1、提倡節(jié)約用水,對(duì)廢水進(jìn)行循環(huán)再利用。實(shí)在不能用的廢水經(jīng)過處理后再排入水管道中;2、劃分區(qū)域用水,在污染嚴(yán)重區(qū)域開辦廢水處理基地,嘗試多種處理方法,采用新的科學(xué)方法凈化水,嚴(yán)格杜絕未經(jīng)處理的污水直接倒入江河湖海中。 

    (三)固體廢物綜合整治計(jì)劃 

    處理城市生活垃圾一般采取兩種方式:一種是填埋,另一種就是焚燒。雖說目前,我國(guó)填埋生活垃圾已經(jīng)發(fā)展到穩(wěn)步推進(jìn)的階段,但實(shí)施填埋時(shí)一定要妥善處理土地資源,確保最大限度的減少填埋場(chǎng)的污染和浪費(fèi),變填埋氣體為資源。焚燒垃圾主要適用于可燃垃圾,東部沿海城市因其土地資源的寶貴性,就決定了焚燒處理會(huì)慢慢演變?yōu)檫@一地區(qū)生活垃圾處理的主要方式。 

    (四)綜合整治和規(guī)劃噪聲污染 

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關(guān)鍵詞：大學(xué)生；環(huán)境工程教育；實(shí)踐能力；培養(yǎng)模式改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）34-0029-02

高等學(xué)校擔(dān)負(fù)著為國(guó)家培養(yǎng)高素質(zhì)人才的重任，在創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新的大潮中，人才是創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展最活躍的因素。教育要面向時(shí)代，歷史性地承擔(dān)起知識(shí)和技術(shù)創(chuàng)新的偉大使命，為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)提供強(qiáng)有力的智力支撐和人才保證[1]，如何讓學(xué)生擁有創(chuàng)新應(yīng)用能力成為了人才培養(yǎng)的核心工作。

全國(guó)目前有14000多個(gè)工程教育專業(yè)，占高等學(xué)校專業(yè)總布點(diǎn)數(shù)的 ；工程專業(yè)類在校生超過400萬(wàn)人，占全國(guó)本科總數(shù)的。這些數(shù)據(jù)清楚地告訴我們，工程教育的質(zhì)量和水平高低直接關(guān)系到本科生的培養(yǎng)質(zhì)量。教育界對(duì)工程教育非常關(guān)注，從工程師的培養(yǎng)目標(biāo)、知識(shí)體系和培養(yǎng)模式等多方位進(jìn)行積極的探討改進(jìn)。

環(huán)境工程專業(yè)是一門將環(huán)境保護(hù)落實(shí)到工程措施上的綜合學(xué)科，是環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。它的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決實(shí)際工程問題的能力[2，3]，將來能為企事業(yè)單位解決生產(chǎn)生活過程中產(chǎn)生的污染問題[4]，對(duì)實(shí)踐能力要求較高，因此，本科教育應(yīng)高度重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，加強(qiáng)創(chuàng)新能力和實(shí)踐應(yīng)用能力，培養(yǎng)企事業(yè)單位急需的技術(shù)人才。目前很多院校在環(huán)境工程教育中上存在諸多不足，實(shí)踐教育弱化趨勢(shì)尤其明顯，與企業(yè)聯(lián)系不緊密，重“學(xué)”輕“術(shù)”，造成工程性缺失和創(chuàng)新性不足。為此，以環(huán)境工程學(xué)科為例探討實(shí)踐能力的培養(yǎng)意義重大。

一、環(huán)境工程專業(yè)本科生工程能力培養(yǎng)的社會(huì)背景

在科本生培養(yǎng)過程中，當(dāng)前高等學(xué)校以工程能力提升為目標(biāo)的培養(yǎng)模式改革面臨多方面的壓力。

1.工程教育認(rèn)證。我國(guó)從2005年開始開展工程教育認(rèn)證，使得一直強(qiáng)調(diào)的“提高教學(xué)質(zhì)量”第一次有了明確合理的參照標(biāo)準(zhǔn)，幾乎所有相關(guān)院校都對(duì)參與工程教育認(rèn)證表現(xiàn)出空前的熱情。申請(qǐng)工程教育認(rèn)證的各高校要深化課堂教學(xué)改革，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。環(huán)境工程專業(yè)作為試點(diǎn)專業(yè)，在2007年下半年啟動(dòng)了認(rèn)證工作。工程教育認(rèn)證作為保證教育質(zhì)量的外部評(píng)估，由專門職業(yè)學(xué)會(huì)會(huì)同專業(yè)領(lǐng)域的教育工作者共同進(jìn)行，以質(zhì)量保證和質(zhì)量改進(jìn)為出發(fā)點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)工程教育的基本質(zhì)量要求，以提高工程人才培養(yǎng)對(duì)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的適應(yīng)性。

2.卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃。教育部為貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的重大改革項(xiàng)目，培養(yǎng)造就一批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，2010年啟動(dòng)了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，對(duì)全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量具有十分重要的示范和引導(dǎo)作用。

3.大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新的社會(huì)背景。2015年國(guó)務(wù)院關(guān)于大力推進(jìn)大眾創(chuàng)業(yè)萬(wàn)眾創(chuàng)新若干政策措施的意見，將推進(jìn)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新作為發(fā)展的動(dòng)力之源、富民之道、強(qiáng)國(guó)之策[5]。這相應(yīng)對(duì)高校培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才提出了更高要求，沒有創(chuàng)新的教育，就不可能有創(chuàng)新的人才。

4.環(huán)境污染的巨大壓力。我國(guó)目前處在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展階段，面臨的環(huán)境問題復(fù)雜多樣，壓力巨大[6]，環(huán)境污染和生態(tài)破壞已經(jīng)成為制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和影響社會(huì)穩(wěn)定的重要因素，人們已經(jīng)意識(shí)到破壞生態(tài)環(huán)境的代價(jià)極大，對(duì)環(huán)境保護(hù)日益重視起來，國(guó)家已將保護(hù)生態(tài)環(huán)境納入經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重大戰(zhàn)略之中[7]。隨著國(guó)家環(huán)境保護(hù)力度的加大，環(huán)保產(chǎn)業(yè)近年來得以快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域不斷拓展，技術(shù)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化升級(jí)，未來發(fā)展?jié)摿薮骩8]，亟需具有良好職業(yè)能力的環(huán)境工程技術(shù)人才。

鑒于上述社會(huì)背景，基于社會(huì)需求和環(huán)境工程專業(yè)特點(diǎn)，以提升工程能力為目標(biāo)，以教學(xué)改革創(chuàng)新為動(dòng)力，創(chuàng)新教育模式勢(shì)在必行。

二、環(huán)境工程專業(yè)培養(yǎng)要求

環(huán)境工程專業(yè)作為一門交叉學(xué)科，與許多學(xué)科具有千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系?，F(xiàn)代環(huán)境工程所具有的科學(xué)性、社會(huì)性、實(shí)踐性、創(chuàng)新性、復(fù)雜性、本土性等特征日益突出，覆蓋面也不斷擴(kuò)展。

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下，環(huán)境工程畢業(yè)生應(yīng)當(dāng)具有更為深厚的理論基礎(chǔ)知識(shí)、扎實(shí)的工程專業(yè)技能，還要具備創(chuàng)新應(yīng)變能力、組織管理能力、終身學(xué)習(xí)能力。具體來看，畢業(yè)生應(yīng)獲得以下幾方面的知識(shí)和能力。

1.掌握環(huán)境基礎(chǔ)學(xué)科基本理論、基本知識(shí)。

2.掌握環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)境污染治理的原理、方法和技術(shù)。

3.具有環(huán)境工程與管理的基本理論、基本知識(shí)和設(shè)計(jì)能力。

4.熟悉國(guó)家環(huán)境自然資源保護(hù)、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展、知識(shí)產(chǎn)權(quán)等有關(guān)政策和法律法規(guī)。

5.了解國(guó)內(nèi)外環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程理論及技術(shù)前沿、生物工程技術(shù)的應(yīng)用前景、環(huán)境科學(xué)的發(fā)展動(dòng)態(tài)以及環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展動(dòng)態(tài)。

6.具有一定科學(xué)研究和實(shí)際工作能力，具有一定的批判性思維能力。

7.掌握資料查詢、文獻(xiàn)檢索及運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取相關(guān)信息的基本方法；具有一定的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)條件的能力；歸納、整理、分析試驗(yàn)結(jié)果，撰寫論文；參與學(xué)術(shù)交流的能力。

三、以工程能力提升為目標(biāo)的環(huán)境工程課程體系改革

為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求、全面提高環(huán)境工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)質(zhì)量，我校以優(yōu)化課程體系為核心，在課程建設(shè)方面按照“加強(qiáng)基礎(chǔ)、深化實(shí)踐”的原則來改進(jìn)課程體系。課程體系構(gòu)建如下。

1.學(xué)科基礎(chǔ)課的構(gòu)成。除跨學(xué)科數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課外，重點(diǎn)以化學(xué)類課程（包括無機(jī)及分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、化學(xué)工程）為基礎(chǔ)課，凸顯我校環(huán)境工程專業(yè)在化學(xué)污染物監(jiān)測(cè)治理方向基礎(chǔ)雄厚的特色，各課程都設(shè)置了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課；此外，設(shè)置了生物生態(tài)類（包括環(huán)境微生物、環(huán)境生態(tài)學(xué)、生物化學(xué)）及工程類基礎(chǔ)課程（電工學(xué)、工程測(cè)量、土木工程施工、流體力學(xué)），目的是使學(xué)生具有扎實(shí)的工程應(yīng)用基礎(chǔ)。

2.專業(yè)理論課的構(gòu)成。主干課程為環(huán)境化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境工程學(xué)，為使學(xué)生具有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，在水、氣、土壤、固廢、噪聲分別設(shè)置相應(yīng)的污染控制技術(shù)專門課程。理論教學(xué)成為系統(tǒng)傳授環(huán)境工程專業(yè)知識(shí)的重要途徑。

3.專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建。實(shí)踐教學(xué)是高校人才培養(yǎng)體系中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是提升學(xué)生社會(huì)適應(yīng)能力和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段[9]。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是我校本科生培養(yǎng)計(jì)劃制定過程中重點(diǎn)改革內(nèi)容，新制定的培養(yǎng)計(jì)劃中的實(shí)踐課程主要包括以下幾類：（1）化學(xué)化工類基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)；（2）課程設(shè)計(jì)，包括水污染控制課程設(shè)計(jì)、大氣污染控制課程設(shè)計(jì)、固體廢物處理處置課程設(shè)計(jì)；（3）專業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)，包括環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)、環(huán)境工程學(xué)實(shí)驗(yàn)、環(huán)境工程微生物實(shí)驗(yàn)，該類實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，適當(dāng)增加了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；（4）集中實(shí)踐課程，利用三周進(jìn)行環(huán)境工程綜合實(shí)驗(yàn)，主要為綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)講義與學(xué)生方案設(shè)計(jì)相結(jié)合，進(jìn)行工業(yè)廢水處理、生活廢水處理、水質(zhì)綜合監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)和數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制；（5）認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)，分別在二、三、四年級(jí)開設(shè)；（6）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），利用第八學(xué)期，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行研究性實(shí)驗(yàn)或工程項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)。

上述各實(shí)踐環(huán)節(jié)層層遞進(jìn)，形成了課程設(shè)計(jì)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）實(shí)踐能力五級(jí)培養(yǎng)模式，可明顯提升學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和工程設(shè)計(jì)能力。通過從模擬驗(yàn)證，到綜合性、研究性實(shí)踐，最后完成獨(dú)立課題，逐步培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力。我校培養(yǎng)的學(xué)生動(dòng)手能力強(qiáng)，在實(shí)驗(yàn)室工作的適崗時(shí)間短，企業(yè)對(duì)學(xué)生的滿意度也有所提高。

從創(chuàng)新能力形成的原理來看，實(shí)踐是人的創(chuàng)新能力形成的唯一途徑，又是人的創(chuàng)新能力發(fā)展的動(dòng)力，還是檢驗(yàn)人的創(chuàng)新活動(dòng)成果的唯一標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)踐教學(xué)尤其是綜合性、研究性實(shí)踐環(huán)節(jié)，對(duì)提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和知識(shí)應(yīng)用能力有著特殊的作用。

為進(jìn)一步提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力，近年來，我們正在積極探索依托環(huán)保行業(yè)企業(yè)、面向社會(huì)的培養(yǎng)新途徑，加強(qiáng)與企業(yè)的合作，鼓勵(lì)學(xué)生參加社會(huì)實(shí)踐和應(yīng)用型課題的科研訓(xùn)練，收到了良好的效果。

四、結(jié)束語(yǔ)

提高大學(xué)生工程能力是高等院校人才培養(yǎng)的一項(xiàng)重要工作和一個(gè)系統(tǒng)工程，創(chuàng)新人才培養(yǎng)的核心在于培養(yǎng)方式，通過上述一系列課程建設(shè)手段，逐步構(gòu)建符合社會(huì)發(fā)展和環(huán)境工程學(xué)科專業(yè)要求的課程體系，使學(xué)生掌握必備的知識(shí)和實(shí)踐技能，才能使培養(yǎng)高素質(zhì)人才的目標(biāo)得以落實(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱榮富，唐方利，李相林，周劍.對(duì)我國(guó)高校培養(yǎng)創(chuàng)新人才的幾點(diǎn)思考[J].時(shí)代教育，2008，（7）：131-132.

[2]黃麗坤，王鑫，夏至，黎晨晨，徐忠，吳春.以提高實(shí)踐能力為目標(biāo)的環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)改革與探索[J].教育教學(xué)論壇，2015，（51）：97-98.

[3]孫紅文，戴樹桂，徐建，馬小東，汪磊，張彥峰.以重點(diǎn)學(xué)科為依托培養(yǎng)本科創(chuàng)新人才――南開大學(xué)環(huán)境化學(xué)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)實(shí)踐[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2009，（7）：11-13.

[4]胡慶昊，韓照祥，馬衛(wèi)興，陳文賓.淺談環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)中實(shí)踐能力的培養(yǎng)[J].甘肅科技，2010，26（11）：176-177.

[5]于爽.“大眾創(chuàng)業(yè)，萬(wàn)眾創(chuàng)新”背景下對(duì)大學(xué)人才培養(yǎng)的思考[J].亞太教育，2015，（33）：263.

[6]楊明，賈向桐.我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的生態(tài)和諧問題研究[J].生態(tài)經(jīng)濟(jì)，2013，（7）：55-59.

[7]王金南，秦昌波，田超，程翠云，蘇潔瓊，蔣洪強(qiáng).生態(tài)環(huán)境保護(hù)行政管理體制改革方案研究[J].中國(guó)環(huán)境管理，2015，（5）：9-14.

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我國(guó)環(huán)境工程專業(yè)從1977年清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等一批院校開設(shè)開始，經(jīng)過30多年的發(fā)展，目前年招生人數(shù)已達(dá)到2萬(wàn)人左右。環(huán)境工程的最大特點(diǎn)在于它是一門邊緣交叉型的綜合性學(xué)科。廣義地說，幾乎任何一門基礎(chǔ)學(xué)科或工程學(xué)科的技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域都會(huì)在環(huán)境工程專業(yè)占有一席之地。在現(xiàn)有專業(yè)目錄中，環(huán)境工程可能算得上是一門對(duì)其他各門學(xué)科的知識(shí)體系包容性很強(qiáng)的學(xué)科，也正是由于這一特點(diǎn)，我國(guó)環(huán)境工程本科專業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)和教學(xué)計(jì)劃自專業(yè)創(chuàng)建之始至今一直處于發(fā)展、完善之中。

雖然各高校的環(huán)境工程專業(yè)已統(tǒng)一相同的名字，但各高校依舊保持了傳統(tǒng)的特色。全國(guó)各院校環(huán)境工程專業(yè)的培養(yǎng)體系也呈百花齊放、多種特色并存的特點(diǎn)。一般環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)體系強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)教學(xué)，以環(huán)境工程原理為專業(yè)基礎(chǔ)，以水污染控制工程、大氣污染控制工程、噪聲污染控制工程、固體廢物處理處置與資源化工程、環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境規(guī)劃與管理等為專業(yè)課。培養(yǎng)過程過于強(qiáng)調(diào)教學(xué)過程，輕視綜合能力這一最終目標(biāo)。強(qiáng)調(diào)課堂教學(xué)，重視提供大量的實(shí)踐鍛煉，學(xué)生畢業(yè)論文或設(shè)計(jì)課題多為模擬，缺乏“真刀真槍”的實(shí)際訓(xùn)練。[1]國(guó)家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃中對(duì)涉核環(huán)境保護(hù)與輻射安全管理提出本文由收集整理了明確的要求，按此規(guī)劃要求，在核原料開采、純化和核廢物處置循環(huán)全過程、核電設(shè)計(jì)、核工程技術(shù)、核反應(yīng)堆工程、核與輻射安全、運(yùn)行管理等領(lǐng)域均需要大量具有核環(huán)境保護(hù)知識(shí)的專門人才。為了滿足這個(gè)需求，探索南華大學(xué)有核特色環(huán)境工程學(xué)科新的教學(xué)體系，培養(yǎng)厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)、強(qiáng)能力的專門人才，使之理論扎實(shí)、知識(shí)面廣、素質(zhì)高、創(chuàng)新意識(shí)和獨(dú)立工作能力強(qiáng)，服務(wù)于國(guó)防建設(shè)、核工業(yè)發(fā)展、地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域。通過十多年的建設(shè)和發(fā)展，在教學(xué)體系建設(shè)與實(shí)踐方面進(jìn)行了有效探索，積累了一些成功的經(jīng)驗(yàn)，并逐步形成了特色。

一、有核特色環(huán)境工程教學(xué)體系的建立

隨著環(huán)境保護(hù)政策的深入，環(huán)境保護(hù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展基本走過了以“三廢”治理為主要特征的發(fā)展階段，正在朝著有利于改善經(jīng)濟(jì)的環(huán)境品質(zhì)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、提高經(jīng)濟(jì)檔次的方向發(fā)展，這樣就對(duì)環(huán)境專業(yè)人才應(yīng)具備的知識(shí)、能力、素質(zhì)提出了更高要求。

環(huán)境工程專業(yè)既堅(jiān)持“統(tǒng)一”性又注意發(fā)展“特殊”性，突出“個(gè)性”。統(tǒng)一性就是在培養(yǎng)規(guī)格和基本要求上做到一致。特殊性就是要根據(jù)學(xué)校相關(guān)學(xué)科優(yōu)勢(shì)和自身?xiàng)l件及畢業(yè)生服務(wù)行業(yè)、部門和區(qū)域的要求，使培養(yǎng)的人才在某個(gè)或某些方面具有特色或優(yōu)勢(shì)，得到社會(huì)的認(rèn)可。kyoto大學(xué)本科生的教學(xué)重點(diǎn)以有毒有害及放射性廢物管理為主。德國(guó)環(huán)境工程專業(yè)本科生的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生能夠從事一般性的環(huán)境技術(shù)問題，更多地強(qiáng)調(diào)工程教學(xué)的實(shí)踐性和應(yīng)用性，并以應(yīng)用型人才的培養(yǎng)為主。[2]國(guó)內(nèi)大多數(shù)高校已經(jīng)或正在使自己的環(huán)境工程教育特色化。為使南華大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生能滿足國(guó)防事業(yè)、核電建設(shè)、地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)環(huán)境工程專業(yè)人才的需求，實(shí)現(xiàn)“厚基礎(chǔ)、高素質(zhì)、重實(shí)踐、強(qiáng)能力、寬適應(yīng)”的全新的教學(xué)內(nèi)容和課程體系，拓寬學(xué)生專業(yè)知識(shí)，為培養(yǎng)多樣化、個(gè)性化、高素質(zhì)的創(chuàng)造性人才構(gòu)建好平臺(tái)。在教學(xué)體系的制訂過程中，以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以追求教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果為目標(biāo)，以學(xué)生的能力提高為核心，多平臺(tái)設(shè)置課程，將實(shí)踐教學(xué)、實(shí)習(xí)與校內(nèi)課堂教學(xué)放在同等重要的位置。設(shè)有公共基礎(chǔ)課平臺(tái)、學(xué)科基礎(chǔ)課平臺(tái)、專業(yè)課平臺(tái)、實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。每個(gè)平臺(tái)又分為必修和選修，開設(shè)跨專業(yè)修雙學(xué)士學(xué)位課程，對(duì)學(xué)生實(shí)行彈性管理模式，學(xué)生在一定的時(shí)間內(nèi)修滿180課程學(xué)分、10分第二課堂學(xué)分即可申請(qǐng)學(xué)位。為了達(dá)到上述目的，根據(jù)教育部高等學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)的意見，將所有的課程分為四大類：一是公共基礎(chǔ)課，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的基本素質(zhì)，尤其強(qiáng)調(diào)世界觀、道德、外語(yǔ)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識(shí)的學(xué)習(xí)。二是學(xué)科基礎(chǔ)課，在于讓學(xué)生打好基礎(chǔ)，開設(shè)了“大學(xué)物理”、“分析化學(xué)”和“核工業(yè)生產(chǎn)概論”等課程。三是專業(yè)課程，提供1～2個(gè)專業(yè)課程模塊，讓學(xué)生了解相關(guān)專業(yè)的情況，實(shí)行主修和輔修相結(jié)合的教學(xué)機(jī)制。將“水污染控制工程”與“排水工程”的相關(guān)內(nèi)容結(jié)合起來教學(xué)；“環(huán)工原理與設(shè)備”、“環(huán)境微生物學(xué)”、“大氣污染控制工程”、“固體廢棄物的處置和綜合利用”、“噪聲控制工程”為主要專業(yè)課程。特別增設(shè)了“核環(huán)境學(xué)”、“放射性輻射防護(hù)”、“放射性三廢處理”、“放射性環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)”等課程，以“環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展”、“環(huán)境系統(tǒng)工程”等課程強(qiáng)調(diào)持續(xù)發(fā)展理念以及環(huán)境倫理學(xué)的觀念。四是專業(yè)選修類課程，分為限制選修和任意選修。鼓勵(lì)學(xué)生跨專業(yè)跨學(xué)科選修課程，也可在大類學(xué)科范圍內(nèi)任意選課，以建立合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展知識(shí)面，開設(shè)了“環(huán)境管理與法律”、“工程監(jiān)理”等課程。培養(yǎng)計(jì)劃的模塊化操作除了落實(shí)教育部高等學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)制訂的高等學(xué)校本科環(huán)境工程專業(yè)專業(yè)規(guī)范所要求的教學(xué)任務(wù)外，其顯著的特點(diǎn)是增加涉核課程，突出實(shí)踐教學(xué)，使畢業(yè)生能快速地適應(yīng)國(guó)防、核工業(yè)等有關(guān)領(lǐng)域的工作需要。

二、培養(yǎng)核特色環(huán)工人才的實(shí)踐

1.整合資源，促進(jìn)發(fā)展

不同層次學(xué)校學(xué)科建設(shè)的目標(biāo)和建設(shè)思路有所不同，如何堅(jiān)持走以內(nèi)涵發(fā)展為主的道路，突出特色，優(yōu)化資源配置，打破學(xué)科壁壘，增強(qiáng)學(xué)科間的內(nèi)在聯(lián)系和相互支撐是實(shí)施資源整合、培養(yǎng)有核特色的環(huán)境工程人才的前提條件。核心能力是資源整合的結(jié)果，但核心能力首先不是單指一個(gè)組織所擁有的一、兩種“我有你沒有”、“我行你不行”的專長(zhǎng)設(shè)備、專長(zhǎng)技術(shù)，而是獲取、配置并充分運(yùn)用各種資源的有效優(yōu)化的整合能力。教學(xué)資源整合可分為四個(gè)方面。專業(yè)內(nèi)課程資源整合：同一專業(yè)、不同研究方向的教師共享教學(xué)資源，就教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式等進(jìn)行交流與合作，形成基于課程的教師學(xué)習(xí)與教研共同體；專業(yè)之間教學(xué)資源的整合：與輻射防護(hù)與環(huán)境工程、市政工程及安全工程專業(yè)實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的整合與共享；校內(nèi)教學(xué)資源的整合：在專業(yè)課之外，與校內(nèi)采礦工程、核技術(shù)及應(yīng)用、市政工程等6個(gè)省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科中環(huán)境相關(guān)的研究領(lǐng)域建立資源共享機(jī)制，拓展專業(yè)的課程內(nèi)容，豐富課程學(xué)習(xí)資源；校園—社會(huì)相關(guān)資源的整合：為了營(yíng)造學(xué)術(shù)氛圍，學(xué)校經(jīng)常開展學(xué)術(shù)報(bào)告、咨詢、講座等活動(dòng)，讓學(xué)生在這個(gè)大環(huán)境中受到潛移默化的影響，充分利用核類企業(yè)實(shí)踐教學(xué)資源。

2.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)動(dòng)手能力

實(shí)驗(yàn)室是“知識(shí)創(chuàng)新的源頭、人才培育的基地”。實(shí)驗(yàn)室在提高學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力以及實(shí)施素質(zhì)教育的過程中發(fā)揮著不可替代的作用。學(xué)校一直高度重視實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力，體現(xiàn)專業(yè)特色為基礎(chǔ)，構(gòu)建了校園微型專業(yè)環(huán)境，進(jìn)行專業(yè)之間的橫向拓展，實(shí)現(xiàn)專業(yè)之間的教學(xué)資源、校內(nèi)教學(xué)資源整合；市政與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室、基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、放射性輻射防護(hù)實(shí)驗(yàn)室和環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生全面開放；作為部省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的節(jié)能與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室和氡實(shí)驗(yàn)室向?qū)W生的科研、畢業(yè)論文開放，不僅使實(shí)驗(yàn)室的功能得到了拓展，而且使儀器設(shè)備的功能得到了開發(fā)和利用。

在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和形式上，增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)和探索實(shí)驗(yàn)，減少單純驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。部分實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在獨(dú)立查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上自己設(shè)計(jì)方案，采用“三開放”形式，實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)方式開放，以此培養(yǎng)學(xué)生的初步工程意識(shí)和提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

3.強(qiáng)化實(shí)踐，培養(yǎng)工程能力

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)大幅度提高實(shí)踐教育的地位，并以實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)上最充分地調(diào)動(dòng)學(xué)生的主體性和充分發(fā)揮他們的主觀能動(dòng)性作為實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的主要宗旨，使高仿真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和主體角色體驗(yàn)成為促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣源、動(dòng)力源，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新和科研能力的培養(yǎng)。為此，設(shè)置研究型課程和第二課堂學(xué)分，廣泛開展科技文化活動(dòng)；進(jìn)行了公共場(chǎng)所空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)、校園環(huán)境監(jiān)測(cè)、湘江流域（衡陽(yáng)段）水質(zhì)評(píng)價(jià)、放射性核素和重金屬在表層土壤中的遷移行為研究等；讓學(xué)生根據(jù)情況查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料，在老師的指導(dǎo)下自己制訂方案，實(shí)施實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果進(jìn)行分析和解釋。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生參加省、市、學(xué)校和環(huán)境保護(hù)協(xié)會(huì)舉辦的大學(xué)生科研創(chuàng)新活動(dòng)。通過這些活動(dòng)使他們的創(chuàng)新思維和實(shí)踐動(dòng)手能力得到了很好的鍛煉。充分利用已開辟的6處教學(xué)實(shí)習(xí)基地（中核集團(tuán)二七二鈾業(yè)有限責(zé)任公司、桂林污水處理廠和耒陽(yáng)電廠等），讓學(xué)生有充分的接觸和認(rèn)知工程的機(jī)會(huì)。

篇9

1.1  工藝設(shè)計(jì)概述

1.1.1  厭氧反應(yīng)器設(shè)計(jì)背景和意義[1-4]

我省農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境面臨巨大壓力。2006年全省畜禽養(yǎng)殖污水排放量達(dá)8.68億噸，化學(xué)需氧量排放量為20.10萬(wàn)噸，相當(dāng)于全省工業(yè)廢水排放量的64%和化學(xué)需氧量排放量的59%。農(nóng)業(yè)面源污染狀況日益加劇。

畜禽養(yǎng)殖污染物的污染成分極為復(fù)雜，主要包括：氮、磷等水體富營(yíng)養(yǎng)化物質(zhì)；氨氣、硫化氫、甲烷、甲醇、甲胺、二甲基硫醚等惡臭氣體；鐵、鋅、錳、鈷、碘等礦物元素；銅、砷、汞、硒等重金屬物質(zhì)；抗生素、抗氧化劑、激素等獸藥殘留物；大腸桿菌、炭疽、禽流感、五號(hào)病、布氏桿菌病等人畜共患傳染病病菌。此外，還包括畜禽尸體、死胚、蛋殼等固體廢物，焚燒疫病畜禽尸體所散布出來的煙塵等。

畜禽廢物對(duì)環(huán)境的危害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[5-10]：

水體污染：畜禽糞尿、廢水及糞尿堆置場(chǎng)的地面徑流是造成地表水、地下水及農(nóng)田的主要污染途徑。畜禽糞尿的溶淋性極強(qiáng)，糞尿中所含氮、磷及BOD等的溶淋量很大，如不妥善處理，就會(huì)通過地表徑流和土壤滲濾進(jìn)入地表水體、地下水層，或在土壤中積累，致使水體嚴(yán)重污染，土地喪失生產(chǎn)能力，樹木枯死、綠草不生。很多畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)均位于城市主要河道、飲用水水庫(kù)或地下水源地附近，是造成這些水體的主要污染源。特別是糞尿中所含大量的含氮化合物，在土壤微生物的作用下，通過氨化、硝化等生化反應(yīng)而形成了NH3-N、NO2-N和NO3-N，并滲入地下水，造成地下水中硝酸鹽含量增高，使水質(zhì)不宜于飲用，嚴(yán)重影響人體健康。

大氣污染：畜禽糞尿中含有大量的未被消化吸收的有機(jī)物，大體可分為碳水化合物和含氮化合物。碳水化合物可分解為甲烷、有機(jī)酸和醇類。含氮化合物主要是蛋白質(zhì)，在有氧條件下，蛋白質(zhì)分解的最終產(chǎn)物是硝酸鹽類；無氧條件下，可分解成氨、乙烯醇、二甲基硫醚、硫化氫、甲胺等惡臭氣體。不僅危及周圍居民的健康，而且也會(huì)影響場(chǎng)內(nèi)畜禽的生長(zhǎng)。

氮、磷污染：畜禽糞便中含有N、P是作物生長(zhǎng)必不可少的營(yíng)養(yǎng)元素。但是，如果不加限制地還田，則會(huì)起相反效應(yīng)，作物會(huì)“瘋長(zhǎng)”，使產(chǎn)品質(zhì)量下降，產(chǎn)量減少。因此，畜禽糞便的施用也得在量上進(jìn)行控制。

微生物污染：畜禽體內(nèi)的微生物主要是通過消化道排出體外的，糞便是微生物的主要載體。在1g豬場(chǎng)的糞污水中，含有83萬(wàn)個(gè)大腸桿菌，69萬(wàn)個(gè)腸球菌，還含有寄生蟲卵、活性較強(qiáng)的沙門氏菌等。這些有害病菌，如果得不到妥善處理，將污染環(huán)境，不僅會(huì)直接威脅畜禽自身的生存，還會(huì)嚴(yán)重危害人體健康。

畜禽養(yǎng)殖廢棄物治理難度大，主要表現(xiàn)在：畜禽養(yǎng)殖業(yè)排水量大、廢水溫度低、沖洗欄舍的時(shí)間相對(duì)集中、沖擊負(fù)荷大、廢水固液混雜、有機(jī)質(zhì)濃度較高、粘稠度大，同時(shí)畜禽養(yǎng)殖業(yè)屬微利行業(yè)，難以投入很多資金用于廢水處理。

對(duì)于畜禽養(yǎng)殖業(yè)帶來的環(huán)境問題，國(guó)外已有了深刻的認(rèn)識(shí)和體會(huì)。日本早在20世紀(jì)60年代就提出了“畜產(chǎn)公害”問題。德國(guó)則大力提倡生態(tài)農(nóng)業(yè)，養(yǎng)殖場(chǎng)中將秸稈經(jīng)畜禽踩踏，與糞便浸泡后，可漚制成有機(jī)肥料，同時(shí)養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)建有沼氣池，定期將圈內(nèi)糞便、秸稈添加到沼氣池，產(chǎn)生的沼氣被輸送到養(yǎng)殖場(chǎng)附近的居民家中作為生活能源，殘余物則作為有機(jī)肥施入農(nóng)田，以補(bǔ)充土壤的養(yǎng)分。

我國(guó)集約化畜禽養(yǎng)殖業(yè)雖起步較晚，但發(fā)展勢(shì)頭十分迅猛，目前已達(dá)到相當(dāng)?shù)囊?guī)模，畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)排放的大量而集中的糞尿與廢水是一些城市環(huán)境污染的主要因素。

目前國(guó)內(nèi)外畜禽糞污的處理模式可歸納為三種：還田模式、自然處理模式和工廠化處理模式。自然處理模式包括氧化塘、人工濕地等；工廠化處理工藝，主要有厭氧處理、好氧處理、厭氧好氧組合處理，其中厭氧處理在工廠化處理中占主導(dǎo)地位。

盡管有這些處理方法，我省畜禽廢水的處理率仍然很低，而且很多針對(duì)畜禽廢水處理的工藝研究基本上都忽略了對(duì)其中可再利用物質(zhì)的回收，或者在實(shí)際工程實(shí)踐中不利于回收這些有用的物質(zhì)，從而造成了資源的極大浪費(fèi)。畜禽廢水中的高濃度有機(jī)物既是國(guó)家限制排放的污染指標(biāo)之一，同時(shí)也可以加工成農(nóng)業(yè)上急需的肥料。此外廢水中高濃度的氮、磷等污染物也是國(guó)家嚴(yán)格控制的污染指標(biāo)，同時(shí)也是農(nóng)作物生長(zhǎng)所必須的營(yíng)養(yǎng)元素。有效回收這些污染物質(zhì)不但可以減輕環(huán)境壓力，同時(shí)還可以為養(yǎng)殖場(chǎng)增加更多的收益，這對(duì)于行業(yè)利潤(rùn)本來不高，且受自然和市場(chǎng)的雙重風(fēng)險(xiǎn)壓力的養(yǎng)殖行業(yè)來說應(yīng)該是可行的。

畜禽廢水的厭氧處理工藝中，核心技術(shù)是厭氧反應(yīng)器的開發(fā)，據(jù)調(diào)研，整體來說，與國(guó)際先進(jìn)的厭氧處理技術(shù)相比，目前我省大多數(shù)規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)污水處理技術(shù)仍十分落后，在工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模上，尚不能很好形成污泥顆粒，反應(yīng)器有機(jī)負(fù)荷低，處理成本高。在此背景下，對(duì)我省畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢水綜合利用中關(guān)鍵技術(shù)反應(yīng)器及其顆粒污泥的培養(yǎng)便具有了極其重要的意義。

1.1.2  國(guó)內(nèi)外工藝研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[11-14]

二十世紀(jì)40年代在澳大利亞出現(xiàn)了連續(xù)攪拌的厭氧反應(yīng)器(CSTR)，改善了反應(yīng)器內(nèi)污水和活性污泥之間的傳質(zhì)效果，提高了污染物的處理效率。上世紀(jì)50年代后期，美國(guó)斯坦福大學(xué)的P.L.McCarty等人在研究生活污水厭氧生物處理時(shí)候，使用了一種充填卵石的反應(yīng)器Anaerobic Filter(AF)，即厭氧濾器。厭氧濾器其實(shí)質(zhì)類似于平推流反應(yīng)器(PFR)，可以在常溫下處理中等濃度有機(jī)廢水。CSTR和AF反應(yīng)器在厭氧生物處理有機(jī)廢水上的成功應(yīng)用，標(biāo)志著第一代厭氧生物反應(yīng)器技術(shù)的成熟。

國(guó)際上污泥顆粒化厭氧處理技術(shù)迅速發(fā)展，在歐洲已經(jīng)開發(fā)出以污泥顆?；癁殛P(guān)鍵技術(shù)的一類反應(yīng)器，厭氧工藝的處理時(shí)間也由原來的幾十天縮短為一天到幾天，有機(jī)負(fù)荷從幾公斤提高到幾十公斤，反應(yīng)效率提高了幾十乃至上百倍。以污泥顆粒化為標(biāo)志的第二代厭氧處理反應(yīng)器技術(shù)將投入工業(yè)化生產(chǎn)。

進(jìn)入到21世紀(jì)，在UASB的基礎(chǔ)上，開發(fā)了以厭氧顆粒污泥膨脹床反應(yīng)器為代表的高效厭氧反應(yīng)器。這些反應(yīng)器除了包括上流式的反應(yīng)器，比如流化床、上流式厭氧濾器、厭氧氣提式反應(yīng)器等，還包括一些非上流式反應(yīng)器，如序批式反應(yīng)器、厭氧折流板反應(yīng)器、厭氧復(fù)合床反應(yīng)器等，一些研究者稱之為第三代，但因缺乏顯著性的技術(shù)進(jìn)步作為標(biāo)志，故作者認(rèn)為以上反應(yīng)器只能是第二代的改良。

國(guó)內(nèi)研究UASB反應(yīng)器大約始于上世紀(jì)80年代初，1982年7月北京環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所和化學(xué)工業(yè)部設(shè)計(jì)公司共同協(xié)作，在石家莊華北制藥廠 進(jìn)行了容積為140L的UASB反應(yīng)器裝置處理丙酮丁醇廢水的試驗(yàn)。清華大學(xué)環(huán)境工程系1983年起比較系統(tǒng)地進(jìn)行了在UASB反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)顆粒污泥規(guī)律的研究，在常溫下培養(yǎng)出了少量的厭氧顆粒污泥。此后，國(guó)內(nèi)一些科研單位和大專院校也開展了研究工作，分別對(duì)UASB反應(yīng)器的顆粒污泥培養(yǎng)、顆粒污泥性能分析、反應(yīng)器工藝運(yùn)行條件的控制等進(jìn)行了一定程度的研究，但主要還是停留在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，距離工業(yè)化生產(chǎn)仍須進(jìn)行廣泛而深入的研究。

UASB及其改進(jìn)的厭氧反應(yīng)器，因國(guó)外技術(shù)擁有者的嚴(yán)格保密，對(duì)其尺寸、操作運(yùn)行數(shù)據(jù)，外人不得而知。根據(jù)調(diào)研結(jié)果，我省現(xiàn)在還不能很好的將UASB反應(yīng)器推廣到生產(chǎn)規(guī)模，從當(dāng)前自主開發(fā)的正在運(yùn)行或擬投產(chǎn)的反應(yīng)器來看，基本上仍以間歇操作為主。由于操作方式主要為間歇，產(chǎn)生了一系列不良后果，如生產(chǎn)能力低下，微生物細(xì)胞難以固定，不能培養(yǎng)出顆粒污泥。目前國(guó)內(nèi)所掌握的UASB及改進(jìn)的反應(yīng)器產(chǎn)業(yè)化與國(guó)際先進(jìn)水平相比存在較大差距，相當(dāng)于國(guó)外上世紀(jì)70年代水平。對(duì)顆粒污泥的研究仍停留在實(shí)驗(yàn)室水平上，尚無法在大規(guī)模的生產(chǎn)裝置上形成穩(wěn)定的顆粒污泥。而從使用的領(lǐng)域來看，也主要是工業(yè)廢水，對(duì)養(yǎng)殖廢水很少涉及。

因此，設(shè)計(jì)出高效的厭氧反應(yīng)器，研究反應(yīng)器的操作行為對(duì)顆粒污泥的培養(yǎng)影響，并進(jìn)而應(yīng)用到養(yǎng)殖廢水領(lǐng)域，以及實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，最終為建設(shè)生態(tài)農(nóng)村，改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境做出貢獻(xiàn)。

1.2  污泥顆粒概述[15]

1.2.1  污泥顆粒的形態(tài)、組成與結(jié)構(gòu)

在相差顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室與生產(chǎn)性UASB反應(yīng)器中的污泥顆粒均很不規(guī)則，但大部分接近圓形。它們的直徑平均為1毫米，一般的變化范圍為0.1～2毫米，最大的可達(dá)3～5毫米。污泥顆粒多數(shù)呈黑色，也有的呈灰白色。

污泥顆粒中的常常夾雜著無機(jī)物質(zhì)，其含量因來源不同而有較大的差異。同一反應(yīng)器不同時(shí)間取樣測(cè)得的灰分為8.8～29.5%；不同反應(yīng)器取樣測(cè)得的灰分為11～55%。灰分的數(shù)量與污泥顆粒的密度有很好的相關(guān)性(r =0.943)；但與污泥顆粒強(qiáng)度間的相關(guān)性不顯著(r=0.676)。在污泥顆粒內(nèi)，經(jīng)?？梢詸z測(cè)到無機(jī)沉淀物。X射線分析證明，這些沉淀物的主要成分是碳酸鈣、磷酸鈣、硫化鐵和硅酸鹽等。它們?cè)谖勰囝w粒中的空間分布是不均勻的，可能與特定為微生物代謝所形成的微環(huán)境有關(guān)。

污泥顆粒的表面和內(nèi)部，一般均可見透明發(fā)亮的粘液性物質(zhì)，主要成分有聚多糖、蛋白質(zhì)和糖醛酸等。胞外多聚物的含量差異很大，以胞外聚多糖為例，少的只占污泥顆粒干重的1～2%，多的要占20～30%。

污泥顆粒的主體是各種厭氧消化微生物。其中，常見的占優(yōu)勢(shì)產(chǎn)甲烷細(xì)菌有所是產(chǎn)甲烷絲菌、馬氏產(chǎn)甲烷八疊球菌、巴氏產(chǎn)甲烷球菌等；非產(chǎn)甲烷細(xì)菌有丙酸鹽降解菌、伴生桿菌和伴生單細(xì)胞等。

用掃描電鏡和透射電鏡研究高溫UASB反應(yīng)器中污泥顆粒的形態(tài)和結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，直徑為1～3毫米的顆粒污泥可區(qū)分為三層：外面是堆積密實(shí)的大包囊層，含有30個(gè)左右的產(chǎn)甲烷細(xì)菌，它們主要是產(chǎn)甲烷八疊球菌和產(chǎn)甲烷球菌；里面為疏松堆積層，一些直徑約1～2微米的卵圓形產(chǎn)甲烷細(xì)菌被包埋于污泥顆粒內(nèi)的間隙中；中間為孔腔，直徑達(dá)30微米，其中生長(zhǎng)著游離的非產(chǎn)甲烷桿菌。污泥顆粒的表面還經(jīng)常可見纖維狀結(jié)構(gòu)。

1.2.2  污泥顆粒的形成機(jī)理

1.2.2.1  污泥顆粒的類型

在實(shí)驗(yàn)室UASB反應(yīng)器的啟動(dòng)試驗(yàn)中，De Zeeuw用下水污泥接種，以揮發(fā)性脂肪酸作基質(zhì)，曾獲得三種不同類型的污泥顆粒。其中，兩種完全由菌體構(gòu)成，另一種則含惰性固體顆粒。它們依次是：

以產(chǎn)甲烷八疊球菌為主體的球狀顆粒污泥（簡(jiǎn)稱A型污泥顆粒）。這種污泥顆粒比較密實(shí)，表面不規(guī)則，在掃描電鏡下可清楚地看到產(chǎn)甲烷八疊球菌組成的大包裹。包裹可細(xì)分為大小兩種。大的直徑可達(dá)50微米，小的只含少量細(xì)胞。大包裹外常可見產(chǎn)甲烷絲菌纏繞。

以產(chǎn)甲烷絲菌為主體的污泥顆粒（簡(jiǎn)稱B型污泥顆粒）。這種污泥顆粒在UASB反應(yīng)器中出現(xiàn)的頻率很高。用低倍掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，其表面比較規(guī)則；在高倍下可見纏繞成各種形態(tài)的產(chǎn)甲烷絲菌。B型污泥顆粒也可細(xì)分出兩種。一種內(nèi)含很長(zhǎng)的產(chǎn)甲烷絲菌的絲狀體，長(zhǎng)度可達(dá)1000單位。這種B型污泥顆粒又稱為絲狀體顆粒。通常只見于實(shí)驗(yàn)室UASB反應(yīng)器。另一種只含較短的產(chǎn)甲烷絲菌菌體，長(zhǎng)度約5～10單位。它又稱為桿狀顆粒，常見于各種規(guī)模的UASB反應(yīng)器。絲狀體顆粒與桿狀顆粒的密度不同，分別為1.033和1.045g•cm-3，顆粒沉降速度也有差異。

含有惰性固體顆粒核的污泥顆粒（簡(jiǎn)稱C型污泥顆粒）。在這種污泥顆粒中，產(chǎn)甲烷絲菌纏繞于惰性固體顆粒的表面。

1.2.2.2  污泥顆粒中兩種優(yōu)勢(shì)產(chǎn)甲烷細(xì)菌的特性

對(duì)污泥樣品所作的顯微觀察證明，產(chǎn)甲烷八疊球菌與產(chǎn)甲烷絲菌是兩屬重要的產(chǎn)甲烷細(xì)菌。產(chǎn)甲烷八疊球菌具有明顯的成團(tuán)性能。在乙酸濃度較高的環(huán)境中，

該屬細(xì)菌能以較高的比增長(zhǎng)速率增殖(uMax=0.45天-1)，并能自發(fā)地形成顆粒。在中溫和高溫反應(yīng)器內(nèi)，只要條件適宜，即使對(duì)其進(jìn)行攪拌培養(yǎng)，也能照樣形成顆粒。它的直徑可達(dá)3毫米。產(chǎn)甲烷八疊球菌對(duì)基質(zhì)的親和力較低，利用乙酸的KS值約5.5mmol•L-1。

產(chǎn)甲烷絲菌的生長(zhǎng)情況類似于霉菌。在其生長(zhǎng)過程中，菌體能逐漸伸長(zhǎng)并能相互纏繞，也能纏繞于惰性固體顆粒的表面。雖然產(chǎn)甲烷絲菌的比增長(zhǎng)速率(uMax=0.1天-1)不如產(chǎn)甲烷八疊球菌快，但其對(duì)基質(zhì)的親和力明顯高于產(chǎn)甲烷八疊球菌，它利用乙酸的KS約為0.7 mmol•L-1。

1.2.2.3  污泥顆粒的形成機(jī)理

在反應(yīng)器水力負(fù)荷和容積產(chǎn)氣率較低的條件下，產(chǎn)甲烷八疊球菌能夠通過其杰出的成團(tuán)能力，形成肉眼可見的A型污泥顆粒。這種污泥顆粒內(nèi)有空洞，可作為其他細(xì)菌的棲息場(chǎng)所。據(jù)推測(cè)，B型污泥顆粒就是產(chǎn)甲烷絲菌棲息于上述空洞內(nèi)形成的，其理由是兩屬產(chǎn)甲烷細(xì)菌對(duì)乙酸的親和力有利于這種獨(dú)特的分布格局。事實(shí)上，在幼齡的B型污泥顆粒周圍也確實(shí)見到了大量的產(chǎn)甲烷八疊球菌。對(duì)這些顆粒污泥作超薄切片觀察，也在接近邊緣的地方發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)甲烷八疊球菌簇，然而在中心部位則未見產(chǎn)甲烷八疊球菌存在。當(dāng)污泥顆粒長(zhǎng)至肉眼可見的大小時(shí)，位于外層的產(chǎn)甲烷八疊球菌極易脫落。因此，在B型污泥顆粒的形成后期，其中往往已不含產(chǎn)甲烷八疊球菌。

在反應(yīng)器水力負(fù)荷和容積產(chǎn)氣率較高的條件下，流體對(duì)接種污泥有一定的分選作用，只有相對(duì)密度較大的顆粒才有可能被滯留于反應(yīng)器內(nèi)，密度 較小或分散狀態(tài)的污泥則被溢流帶出反應(yīng)器。由于厭氧消化細(xì)菌的密度較小，要保留于裝置中，唯一的途徑是附著生長(zhǎng)在密度較大的固體顆粒核上。產(chǎn)甲烷絲菌具有相互纏繞的性能，可附著于廢水中存在的固體顆粒（初級(jí)核）表面，進(jìn)而形成C型污泥顆粒。供細(xì)菌附著生長(zhǎng)的核即可以是無機(jī)顆粒，也可以是細(xì)菌聚體。細(xì)菌在固體核上生長(zhǎng)增殖以后，能夠形成生物膜或粒徑較大的聚體。由于膜的厚度和聚體的大小有限（受內(nèi)部結(jié)合力和菌絲纏繞程度的支配），長(zhǎng)至一定時(shí)期，生物膜會(huì)脫落，污泥顆粒也會(huì)破碎。這些碎片又可作為次級(jí)核供細(xì)菌附著生長(zhǎng)，形成新的污泥顆粒。依次漸進(jìn)，致使污泥顆粒不斷增加。

研究發(fā)現(xiàn)，前面提及的絲狀體顆粒和桿狀顆粒并沒有質(zhì)的差別，其差異要比原先設(shè)想的少得多。將取自生產(chǎn)性UASB裝置中的污泥顆粒破碎，就能見到產(chǎn)甲烷絲菌構(gòu)成的桿狀顆粒。在高溫UASB反應(yīng)器中，則可發(fā)現(xiàn)另一類由產(chǎn)甲烷絲菌構(gòu)成的污泥顆粒，雖然它們?cè)诤暧^上很像桿狀顆粒，但其中卻含長(zhǎng)絲狀體。顯然，上述兩類污泥顆粒均可看成是桿狀顆粒與絲狀顆粒之間的過渡類型。之所以出現(xiàn)這種變化，可能是因?yàn)榧?xì)菌增殖導(dǎo)致了菌體的高密度。除此之外，采用高菌齡的接種污泥和菌體密度較高的接種污泥，都有利于桿狀污泥顆粒的形成。

2  實(shí)驗(yàn)部分

2.1  實(shí)驗(yàn)試劑及儀器

2.1.1  接種污泥

實(shí)驗(yàn)用接種污泥為XXX豬場(chǎng)廢水沉淀池內(nèi)污泥，將通過過濾、沉淀除去大顆粒懸浮物以及泥沙而得。

2.1.2  營(yíng)養(yǎng)液

營(yíng)養(yǎng)液的配制參照產(chǎn)甲烷活性測(cè)定營(yíng)養(yǎng)液配制方法。

2.1.2.1  厭氧污泥富集馴化用溶液

厭氧污泥富集馴化用溶液中各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的成分如下(g•L-1)：

NH4C1 170

KH2PO4 37

CaCl2•2H2O 8

MgSO4•4H2O 9

酵母粉 0.2

2.1.2.2  微量元素溶液

所需微量元素溶液中微量元素的成分如下(mg•L-1)：

FeCl3•4H2O 2000

CoCl2•6H2O 2000

MnCl2•4H2O 500

CuCl2•H2O 30

ZnCl2 50

H3BO3 50

(NH4)6Mo7O24•4H2O 90

Na2SeO3•5H2O 100

NiCl2•6H2O 1000

EDTA 1000

36%HC1 1mL•L-1

2.1.2.3  硫化鈉母液

Na2S•9H2O 100mg•L-1

2.1.2.4  豬糞廢水

豬糞廢水就是豬糞經(jīng)過淘洗、過濾去除大顆粒泥沙以及部分懸浮物后所得的液體。豬糞取自XXX豬場(chǎng)。

2.1.3  主要儀器

表1  蠕動(dòng)泵型號(hào)

名稱 型號(hào) 廠家

電子天平 FA1104N 上海菁海儀器有限公司

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 DFG-9053A 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司

恒溫電熱套 TC-15 海寧市華星儀器廠

數(shù)控超級(jí)恒溫槽 SC-15 寧波市海曙天恒儀器廠

蠕動(dòng)泵 BT01-YZ1515 天津市協(xié)達(dá)電子有限公司

氣象色譜儀 GC-1690B 杭州科曉化工儀器設(shè)備有限公司

2.2  測(cè)定項(xiàng)目及方法

2.2.1  COD值測(cè)定

COD：重鉻酸鉀滴定法，采用GB 11914-89。

2.2.2  產(chǎn)氣量和甲烷氣體含量測(cè)定

產(chǎn)氣量：根據(jù)排出液體確定產(chǎn)氣量，用氣相色譜分析甲烷氣體含量。

2.3  實(shí)驗(yàn)流程

2.3.1  工藝流程圖

 

圖1  實(shí)驗(yàn)室工藝流程圖

1、厭氧反應(yīng)器 2、上下嘴過濾瓶 3、集氣瓶 4、量筒 5、三口燒瓶 6、蠕動(dòng)泵

7、超級(jí)恒溫槽 8、溫度計(jì) 9、10、11、兩通閥門 12、13、三通閥門

2.3.2  工藝流程說明

厭氧反應(yīng)器1內(nèi)裝填有含產(chǎn)甲烷菌的一定量的污泥，塔內(nèi)其余體積充滿豬糞廢水，當(dāng)計(jì)量泵6將三口燒瓶5中的豬糞廢水從塔底打入塔內(nèi)，處于反應(yīng)器頂部的液體和產(chǎn)生的甲烷氣則進(jìn)入到上下嘴過濾瓶2，甲烷氣則從過濾瓶2的頂部進(jìn)入集氣瓶3，并將集氣瓶?jī)?nèi)的水壓入量筒4中，過濾瓶2中的部分豬糞廢水流入三口燒瓶5，再由泵6打入塔內(nèi)，重新循環(huán)，一部分來自過濾瓶2的豬糞廢水則進(jìn)入到下一個(gè)厭氧反應(yīng)器。

當(dāng)計(jì)量泵將三口燒瓶中的豬糞廢水從塔底打入塔內(nèi)，會(huì)使塔內(nèi)污泥顆粒處于流化狀態(tài)，此時(shí)污泥顆粒與豬糞廢水的接觸面積將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于污泥固定時(shí)的接觸面積，使產(chǎn)甲烷菌與豬糞廢水更有效地接觸，從而提高甲烷的產(chǎn)量。上下嘴過濾瓶在整個(gè)流程中起氣液分離器的作用，將甲烷和豬糞廢水分離。三口燒瓶位于超級(jí)恒溫槽內(nèi)，控制溫度使反應(yīng)器內(nèi)的溫度保持在35℃左右，在此溫度，產(chǎn)甲烷菌的活性最佳?？刂朴?jì)量泵的流量使反應(yīng)器內(nèi)的顆粒處于流化狀態(tài)，亦可使反應(yīng)器內(nèi)的顆粒處于全混狀態(tài)，即此反應(yīng)器類似于全混反應(yīng)器，而讓部分從過濾燒瓶出去進(jìn)入到下一個(gè)厭氧反應(yīng)器的豬糞廢水使該塔內(nèi)顆粒處于流化狀態(tài)，而該塔則類似于平推流反應(yīng)器。

2.4  實(shí)驗(yàn)步驟

按圖1搭好裝置，并在室溫下開始實(shí)驗(yàn)。

2.4.1   開車操作

1、 往過濾后的糞水中加入適量的自來水，將其COD值調(diào)到實(shí)驗(yàn)所需的初始值，并裝入三口燒瓶中；

2、 啟動(dòng)蠕動(dòng)泵，將糞水打入反應(yīng)器中，待反應(yīng)器中的糞水液面沒過填料關(guān)閉蠕動(dòng)泵；

3、 用量筒量取150mL污泥（約占整個(gè)反應(yīng)器的1/3），從反應(yīng)器頂部加入，用糞水洗滌量筒多次，并將糞水加入反應(yīng)器中；

4、 根據(jù)所加豬糞廢水的體積，以700:1的比例往三口燒瓶中加入適量的厭氧污泥富集馴化用溶液、微量元素溶液和硫化鈉母液；

5、 再次啟動(dòng)蠕動(dòng)泵，讓糞水在裝置中循環(huán)；

6、 往集氣瓶3中加適量自來水，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置出于密封狀態(tài)；

7、 調(diào)節(jié)蠕動(dòng)泵，觀察反應(yīng)器中污泥床的高度并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.4.2   穩(wěn)定操作

1、 觀察反應(yīng)器中污泥顆粒的流化狀態(tài)；

2、 定時(shí)測(cè)量反應(yīng)器進(jìn)出口的COD值并記錄量筒中的排水量；

3、 定時(shí)測(cè)量集氣瓶中的氣體含量；

4、 定時(shí)補(bǔ)充集氣瓶中的水。

2.4.3   停車操作

1、 當(dāng)量筒中液面不再變化，進(jìn)出口COD值降到所需值時(shí)，關(guān)閉蠕動(dòng)泵；

2、 放出系統(tǒng)中一定量的糞水，保持反應(yīng)器中的糞水液面始終高于污泥液面，以免污泥中的厭氧細(xì)菌失活；

3、 拆卸并清洗除反應(yīng)器外的其他裝置以進(jìn)行下一次實(shí)驗(yàn)。

3  結(jié)果與討論

3.1  蠕動(dòng)泵標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定

由工藝流程圖可知，實(shí)驗(yàn)過程所需動(dòng)力由蠕動(dòng)泵提供。實(shí)驗(yàn)所用蠕動(dòng)泵型號(hào)為BT100–01，泵頭為YZ1515，軟管為17號(hào)管。由于泵上顯示的是其轉(zhuǎn)數(shù)，因此實(shí)驗(yàn)之前必須對(duì)泵進(jìn)行標(biāo)定，以獲得轉(zhuǎn)數(shù)與流量之間的關(guān)系。標(biāo)定方法為：在泵出口處用量筒計(jì)量液體體積，再除以所需時(shí)間，從而獲得流量。結(jié)果見圖2：

 

圖2  蠕動(dòng)泵的流量V和轉(zhuǎn)數(shù)N的標(biāo)準(zhǔn)曲線

對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸處理獲得泵的流量與轉(zhuǎn)數(shù)之間關(guān)系如下：

 

式中：V–流量，ml•min-1；N–泵轉(zhuǎn)數(shù)。

由數(shù)據(jù)相關(guān)性R值可知，流量與轉(zhuǎn)數(shù)之間具有較好的線性關(guān)系。

3.2  流量對(duì)反應(yīng)床層膨脹率的影響研究

3.2.1  初始 流化速度umf的實(shí)驗(yàn)測(cè)定

厭氧反應(yīng)器操作時(shí)糞水從下向上通過顆粒床層，污泥顆粒在反應(yīng)器中所處狀態(tài)主要取決于流體的空塔流速u0與顆粒的起始流化速度umf的對(duì)比。當(dāng)u0<umf時(shí)，床層為固定床，空隙率基本不變，床層沒有膨脹；當(dāng)u0=umf時(shí)，床層處于流化狀態(tài)，床層空隙率將隨流速的升高而升高，膨脹率也不斷升高。因此由實(shí)驗(yàn)獲得umf將十分重要。實(shí)驗(yàn)測(cè)定了不同流量下污泥床高度Lf，靜床層高度計(jì)為L(zhǎng)0，結(jié)果作圖如下：

 

圖3  床層膨脹率隨流量的變化曲線

注：圖中縱坐標(biāo)床層膨脹率δ定義為：

由圖可知，當(dāng)流量大于3.73 mL•min-1時(shí)，床層開始膨脹，流量為4.16 mL•min-1時(shí)，膨脹率為2.26%，因此可判斷初始流化流量vmf在3.73～4.16 mL•min-1之間。

當(dāng)糞水流量約為15mL•min-1時(shí)，有少量污泥小顆粒被糞水帶出反應(yīng)器，濃相區(qū)和稀相區(qū)分界明顯；當(dāng)糞水流量約為25mL•min-1時(shí)，觀察到較多的污泥小顆粒被糞水帶出反應(yīng)器，因此膨脹率幾乎不變。

3.2.2  初始流化速度umf的理論計(jì)算

3.2.2.1  污泥顆粒粒度測(cè)定實(shí)驗(yàn)

在100mL量筒中投入污泥，輕輕攪拌，顆粒開始沉降，同時(shí)計(jì)時(shí)，結(jié)果列表如下。

表2  污泥顆粒沉降距離與時(shí)間的關(guān)系

時(shí)間/t•s-1 距離/m

14.65 3.2×10-2

3.2.2.2  粒度計(jì)算

 

因?yàn)椋寒?dāng) 時(shí)，

顆粒密度ρP約1100kg/m3，ρ為水，密度為1000kg•m-3，黏度μ為10.9×10-4Pa•s，則：

 

驗(yàn)證： ，故計(jì)算可靠。

3.2.2.3  初始流化速度計(jì)算

對(duì)于小顆粒，當(dāng) 時(shí)：

實(shí)驗(yàn)所用反應(yīng)器直徑 ，面積 ，故初始流化時(shí)流量 。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算數(shù)據(jù)基本一致，故知實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠。

3.3  流化床厭氧反應(yīng)器生產(chǎn)負(fù)荷變化規(guī)律研究

3.3.1  反應(yīng)器進(jìn)出口處COD值隨時(shí)間分布考察

為研究床層流化和反應(yīng)特性，實(shí)驗(yàn)采取全循環(huán)流程，即反應(yīng)器出口流體通過蠕動(dòng)泵全部從入口輸入，因此反應(yīng)器進(jìn)出口處COD值也隨時(shí)間變化而變化，結(jié)果如圖4、5所示：

 

圖4  不同轉(zhuǎn)速下反應(yīng)器進(jìn)口COD值隨時(shí)間的變化曲線

 

圖5  不同轉(zhuǎn)速下反應(yīng)器出口COD值隨時(shí)間的變化曲線

由以上兩圖可知：進(jìn)出口出糞水COD分布具有相似規(guī)律，都是隨時(shí)間的變化而不斷減小，開始時(shí)下降較快，一定時(shí)間后，下降速率變慢。速率變慢所需時(shí)間隨流量、初始COD值的不同而有所區(qū)別，初始COD值越小、流量越大，則該時(shí)間越短，如流量為11.2mL•min-1時(shí)，3天后出口濃度幾乎不再變化。

3.3.2  不同初始COD值時(shí)反應(yīng)負(fù)荷隨時(shí)間變化考察

根據(jù)進(jìn)出口COD變化量，可以計(jì)算在不同蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速下反應(yīng)器的反應(yīng)負(fù)荷。反應(yīng)負(fù)荷W定義為單位時(shí)間單位反應(yīng)器體積內(nèi)反應(yīng)消耗的COD量，即： ，其中， 。

符號(hào)說明： —糞水流量，mL•min-1； –反應(yīng)器進(jìn)出口濃度差，mg•L-1；  –反應(yīng)體積，mL； –反應(yīng)器內(nèi)徑，5.87cm； –靜床層高度，6.30cm。

 

圖6  不同轉(zhuǎn)速下的反應(yīng)負(fù)荷隨時(shí)間的變化曲線

由上圖可知：蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)數(shù)為1.95–2.10時(shí)反應(yīng)量明顯高于轉(zhuǎn)數(shù)為0.90–1.05，說明在一定范圍內(nèi)，流量增大對(duì)反應(yīng)量的提高是有利的。當(dāng)流量為11.2mL•min-1時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)量達(dá)到最大，該曲線隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，反應(yīng)負(fù)荷迅速下降，則是因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)采取了全循環(huán)裝置，COD下降速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它轉(zhuǎn)速時(shí)的情況，濃度的快速降低必然影響到反應(yīng)量的快速減少。

結(jié)論：在實(shí)際生產(chǎn)過程中，建議流量維持在該數(shù)值上。

3.3.3  最大及平均反應(yīng)負(fù)荷隨流量變化考察

根據(jù)進(jìn)出口糞水COD值，可以計(jì)算最大及平均反應(yīng)負(fù)荷，計(jì)算式如下：最大反應(yīng)負(fù)荷 ，平均反應(yīng)負(fù)荷 。

式中： –反應(yīng)器進(jìn)出口最大濃度差，mg•L-1； –反應(yīng)器進(jìn)出口平均濃度差，mg•L-1。結(jié)果作圖如下：

 

圖7  反應(yīng)負(fù)荷隨流量的變化曲線

由圖可知，最大反應(yīng)負(fù)荷曲線和平均反應(yīng)負(fù)荷曲線遵循相似的規(guī)律，開始時(shí)，隨糞水流量增大，反應(yīng)負(fù)荷都隨之而增大，表明反應(yīng)器處理能力變大；當(dāng)流速增到11.2mL•min-1、初始COD濃度為2670 mg•L-1時(shí)，反應(yīng)負(fù)荷達(dá)到最大值，為4.66mg•L-1•min-1。

隨著糞水流量的進(jìn)一步增大，反應(yīng)負(fù)荷反而下降，原因在于存在兩個(gè)方面的因素使得反應(yīng)速率下降：一是由于流速的增大，反應(yīng)器中的部分小直徑污泥顆粒由于其實(shí)際空塔速率u0大于帶出速率ut，將被糞水帶出反應(yīng)器，從而降低了單位反應(yīng)器體積所含的微生物量；二是由于流速的增大，糞水在反應(yīng)器中的停留時(shí)間縮短，部分降低了反應(yīng)負(fù)荷。

3.4  流量對(duì)各組分產(chǎn)氣量的影響研究

所產(chǎn)氣體體積的計(jì)量是通過排水集氣法進(jìn)行的，氣體成分由色譜分析獲得，以下是不同流量下氣體體積隨時(shí)間的變化關(guān)系，結(jié)果見圖8和圖9：

 

圖8  不同轉(zhuǎn)速下反應(yīng)產(chǎn)生的甲烷氣體體積隨時(shí)間的變化曲線

 

圖9  不同轉(zhuǎn)速下反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w體積隨時(shí)間的變化曲線

由上圖可知，當(dāng)蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速過低，即通過反應(yīng)器的糞水流量過小時(shí)，產(chǎn)生的氣體不易及時(shí)從污泥顆粒中出來；當(dāng)流量合適時(shí)，產(chǎn)生的氣體能及時(shí)從污泥顆粒中出來；當(dāng)流量過大時(shí)，雖也能及時(shí)產(chǎn)生氣體，但氣體的量并不大，主要原因是在實(shí)驗(yàn)過程中由于通過反應(yīng)器的糞水流量大且裝置啟動(dòng)之后不久即產(chǎn)生氣體，兩者效果疊加致使污泥顆粒迅速充滿全塔并由糞水從反應(yīng)器出口帶出，反應(yīng)器中活性污泥顆粒減少，產(chǎn)生的氣體也隨之減少。

3.5  流量對(duì)產(chǎn)生氣體中各組分含量的影響研究

對(duì)收集到的氣體，用氣相色譜測(cè)定各組分的含量，結(jié)果見圖10：

 

圖10  不同流量下產(chǎn)生氣體中各組分的百分含量

由上圖可知，甲烷氣體和二氧化碳?xì)怏w的含量隨糞水流量的變化并不顯著，且產(chǎn)生的氣體中主要為甲烷氣體，其相對(duì)含量達(dá)到87.63%，是二氧化碳含量的7倍。

3.6  氣體產(chǎn)生對(duì)床層膨脹率的影響研究

 為研究反應(yīng)過程中所產(chǎn)氣體對(duì)流化床性能的影響，分別設(shè)計(jì)了冷、熱模兩種實(shí)驗(yàn)，記錄了不同流量下床層高度的變化，結(jié)果如下圖所示：

 

圖11  床層膨脹率隨流量的變化曲線

由上圖可知：熱模時(shí)床層膨脹率明顯高于冷模，在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，隨流量的增大，膨脹率相差有越來越大的趨勢(shì)。原因如下：開始時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)生的小氣泡較均勻地分布于污泥顆粒的表面，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣泡越來越大，由于浮力作用，氣泡會(huì)脫離原先的污泥顆粒而上浮，上浮過程中，氣泡之間有可能發(fā)生聚并，半徑不斷增大，上升速度加快，并和顆粒發(fā)生碰撞，將動(dòng)量 傳遞給顆粒。顆粒在氣泡的撞擊作用下由原來的致密狀態(tài)變得較為疏松，從而膨脹率較冷模時(shí)為大。

3.7  流量對(duì)反應(yīng)器內(nèi)污泥顆粒大小的影響研究

通過觀察，在一定流量范圍內(nèi)，當(dāng)流量逐漸變大時(shí)，污泥顆粒逐漸變大，且靠近反應(yīng)器入口處的污泥顆粒較其他區(qū)域的污泥顆粒要大而且清晰可見該處污泥顆粒上下流動(dòng)。在同一流量下，較大的污泥顆粒處于床層的底部，較小的污泥顆粒處于床層的頂部，當(dāng)污泥顆粒直徑小于某一值時(shí)，污泥顆粒即從濃相區(qū)進(jìn)入稀相區(qū)；在稀相區(qū)中，有部分小直徑污泥顆粒相互碰撞重新凝聚成較大直徑的污泥顆粒從而沉降到稀相區(qū)和濃相區(qū)的交界面處；部分小直徑污泥顆粒則被糞水從反應(yīng)器出口帶出。因此，在合理的范圍內(nèi)，糞水流量應(yīng)適當(dāng)大些，這有助污泥顆粒的成長(zhǎng)。

3.8  污泥性質(zhì)與成分的測(cè)定

3.8.1  污泥含水率的測(cè)定

將60mL蒸發(fā)皿放在烘箱內(nèi)，以105~110℃的溫度烘干2h，取出后放在干燥器內(nèi)冷卻0.5h，用萬(wàn)分之一分析天平稱重，記錄質(zhì)量W1；再用粗天平稱20g污泥置烘干后的蒸發(fā)皿中，用水浴鍋蒸于。然后放入105~100℃的烘箱內(nèi)烘2h，取出放入干燥器內(nèi)冷卻0.5h，用萬(wàn)分之一分析天平稱重，記錄質(zhì)量W2，代入下式計(jì)算含水率。

 

式中： 

P–污泥含水率，%；

Wl–第一次稱重（空蒸發(fā)皿質(zhì)量），g；

W2–烘干后稱重（蒸發(fā)皿質(zhì)量+樣品質(zhì)量），g；

20–所取污泥質(zhì)量，g。

數(shù)據(jù)處理：

 ，

 

3.8.2  污泥固體揮發(fā)含量的測(cè)定

將測(cè)定完含水率的污泥樣品放在電爐上炭化(燒至不冒煙)，再放入600℃高溫爐中，灼燒0.5h，然后冷卻或?qū)囟冉抵羖10℃左右；取出放入105~110C的烘箱內(nèi)烘0.5h；再在干燥器內(nèi)干燥0.5h，然后稱重，并記錄質(zhì)量W3，代入下式，求出污泥揮發(fā)固體含量。

 

式中：

VS–揮發(fā)固體含量，%；

W3–灼燒后的蒸發(fā)皿和樣品質(zhì)量之和，g。

數(shù)據(jù)處理：

 

 

4  中試規(guī)模厭氧反應(yīng)器處理豬糞廢水工藝設(shè)計(jì)

4.1  工藝流程設(shè)計(jì)

4.1.1  工藝流程圖

 

圖12  中試階段工藝流程

1、脫硫裝置 2、3、清液儲(chǔ)罐 4、換熱器 5、7、循環(huán)泵 6、熱水器 8、酸化池 9、沉降池

4.1.2  工藝流程說明

反應(yīng)器產(chǎn)生的氣體經(jīng)過脫硫裝置1去氣包，從副反應(yīng)器出來的清液一部分去魚塘，一部分清液與新鮮也混合后經(jīng)過換熱器加熱后由泵打回反應(yīng)器底部再次進(jìn)行反應(yīng)。新鮮糞水經(jīng)過沉降池除去其中的固體，然后再經(jīng)過硝化池，最后與循環(huán)的清液混合。

4.2  主要設(shè)備選型

4.2.1  泵的選型與計(jì)算

由于原料糞水中由少量固體顆粒；液體流量為 ，即6.94 mL•min-1，考慮裕量，乘上系數(shù)1.2，得最大流量為8.33mL•min-1，流量很小。所以選擇蠕動(dòng)泵較為合適，具體型號(hào)列表如下。

表3  蠕動(dòng)泵型號(hào)

驅(qū)動(dòng)器型號(hào) 泵頭 軟管 流量/mL•min-1 通道

BT100–01 YZ1515  13#  0.07–38  1

4.2.2  換熱器的選型與計(jì)算

設(shè)定糞水走管程，入口溫度為15℃，出口溫度為50℃，流量為25L•h-1；清水走殼程，入口溫度為75℃，出口溫度為22℃。用化工換熱器模擬軟件進(jìn)行模擬，確定換熱器的型號(hào)為 ，材料為碳鋼，因豬糞廢水有輕微的腐蝕性，管內(nèi)壁需涂防腐材料。

計(jì)算結(jié)果：所需換熱面積/實(shí)際換熱面積=1.0996m2/1.3430m2；

          裕量：22%。

4.2.3  流化床厭氧反應(yīng)器計(jì)算

4.2.3.1  流化床內(nèi)徑計(jì)算

設(shè)液體流量為 ，實(shí)際操作流速u0=10umf，則：

 

取整，則：

4.2.3.2  流化床高度計(jì)算

按經(jīng)驗(yàn)， ，取

4.2.3.3  流化床結(jié)構(gòu)圖

 

圖13  關(guān)鍵設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

1、污泥加料閥 2、取樣口 3、熱水出口 4、12、三相分離器 5、排污閥 6、進(jìn)料閥 7、止回閥 8、受承器 9、11、兩通閥門 10、熱水進(jìn)口 13、清液出口 14、集氣柜 15、放空閥

4.2.3.4  流化床反應(yīng)過程說明

新鮮糞水通過進(jìn)料閥6由主反應(yīng)器底部進(jìn)入反應(yīng)器與處于主反應(yīng)器底部的污泥顆粒進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的大部分氣體通過三相分離器4進(jìn)入到集氣柜14中。部分小直徑污泥顆粒隨糞水的上流而上浮，當(dāng)污泥顆粒碰到三相分離器是又回落到主反應(yīng)器中，而少量小直徑污泥顆粒則被糞水帶入到副反應(yīng)區(qū)，即旋液分離器中，在旋液分離區(qū)中污泥顆粒在糞水的帶動(dòng)下作離心運(yùn)動(dòng)，撞擊到器壁后慢慢掉落到旋液分離器底部并在受承器中匯聚，當(dāng)受承器中的污泥量達(dá)到一定程度則打開閥門9，讓新鮮糞水進(jìn)入到受承器中并把受承器中的污泥顆粒沖入到主反應(yīng)器中，而止回閥7則能防止糞水和污泥顆粒從主反應(yīng)器中進(jìn)入到受承器中。反應(yīng)后的糞水清液則通過副反應(yīng)器的清液出口排出。

5  總結(jié)與展望

本次實(shí)驗(yàn)，主要研究了流量對(duì)反應(yīng)床層膨脹率的影響，流化床厭氧反應(yīng)器生產(chǎn)負(fù)荷變化規(guī)律，流量對(duì)各組分產(chǎn)氣量、產(chǎn)生氣體中各組分含量、反應(yīng)器內(nèi)污泥顆粒大小的影響和氣體產(chǎn)生對(duì)床層膨脹率的影響，并對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行了計(jì)算和設(shè)計(jì)，同時(shí)還進(jìn)行了工藝流程設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)備的選型。

研究結(jié)果顯示：

（1） 實(shí)際初始流化流量vmf在3.73～4.16 mL•min-1之間，理論初始流化時(shí)流量vmf為3.864 mL•min-1；

（2） 在一定范圍內(nèi)，流量增大對(duì)反應(yīng)量的提高是有利的，當(dāng)流量為11.2mL•min-1時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)量達(dá)到最大，為4.66mg•L-1•min-1；

（3） 適當(dāng)提高流量有利于提高各組分的產(chǎn)氣量，但流量對(duì)氣體相對(duì)含量的影響不顯著，甲烷含量約是二氧化碳含量的7倍；

（4） 由于氣體，熱模時(shí)床層膨脹率明顯高于冷模，在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，隨流量的增大，膨脹率相差有越來越大的趨勢(shì)；

（5） 適當(dāng)提高流量有助于污泥顆粒的成長(zhǎng)；

（6） 污泥含水率為94.73%，污泥固體揮發(fā)含量為38.28%；

（7） 蠕動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)器型號(hào)為BT100–01，泵頭為YZ1515，軟管為13#，流量范圍為0.07–38 mL•min-1，通道1；

（8） 換熱器型號(hào)為 ，所需換熱面積/實(shí)際換熱面積=1.0996m2/1.3430m2，裕量：22%。

下一步將對(duì)所設(shè)計(jì)的新型厭氧反應(yīng)器進(jìn)行停留時(shí)間分布的測(cè)定，提出動(dòng)力學(xué)模型。

致  謝

在本課題的研究過程中，從前期的資料搜集到中期的實(shí)驗(yàn)探索，再后期的論文整理，都經(jīng)歷了挫折和艱辛。但在指導(dǎo)老師張良佺老師的大力幫助和悉心指導(dǎo)下，我們順利地完成了整個(gè)研究過程。張老師學(xué)識(shí)淵博，在本課題實(shí)驗(yàn)方面有豐富的理論知識(shí)和研究經(jīng)驗(yàn)，而且他治學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)保證了我實(shí)驗(yàn)過程中數(shù)據(jù)的精確性。在半年的時(shí)間里，我學(xué)到了很多知識(shí)。在此，獻(xiàn)上我真摯的感謝。

同時(shí)在實(shí)驗(yàn)分析測(cè)試當(dāng)中得到了實(shí) 驗(yàn)室老師的幫忙，在此，我對(duì)他們表示由衷的感謝！另外，同組實(shí)驗(yàn)的邵迪等同學(xué)在諸多方面也給予了我很大的幫忙和協(xié)助，在此一并表示感謝！

參考文獻(xiàn)

[1] 雷英春, 張克強(qiáng)等. 國(guó)內(nèi)外規(guī)?；i場(chǎng)廢水處理工藝技術(shù)新進(jìn)展[J]. 城市環(huán)境與城市生態(tài), 2003, 6(16): 218-220

. WaterSci. Technol., 24: 87

. WaterSci. Technol., 40: 297

[4] 賀延齡, 廢水的厭氧生物處理[M]. 北京: 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 1998

. Biotech. Bioeng, 1980, 22: 669-737

[6] Stronach. Anaerobic digestion process[J]. Industrial Wastewater Treatment. 1986, (6): 23-35

[7] 申立賢. 高濃度有機(jī)廢水厭氧處理技術(shù)[M]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社. 1991: 1-10

[8] 伍撣翠. 劉康懷. 淀粉廢水資源化利用的現(xiàn)狀和前景[J]. 礦產(chǎn)與地質(zhì), 2004. 18(2): 179-182

[9] 胡紀(jì)萃等. 廢水厭氧生物處理理論與技術(shù)[M]. 北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版, 2003. (17)1: 154-186

[10] 馬三劍, 吳建華, 劉鋒等. 多級(jí)內(nèi)循環(huán)(MIC)厭氧反應(yīng)器的開發(fā)應(yīng)用[J]. 中國(guó)沼氣, 2002, 20(4): 24-27

[11] 中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究所等, 中國(guó)2000年水環(huán)境預(yù)測(cè)與對(duì)策研究[M]. 1987

[12] 斯皮. 工業(yè)廢水的厭氧生物處理技術(shù)[M], 北京: 中國(guó)建筑工藝出版社, 2001

[13] 鄧良偉, 陳鉻銘. IC工藝處理豬場(chǎng)廢水試驗(yàn)研究[J], 中國(guó)沼氣, 2001, 19(2): 12-15

.Appl Microbiol Biotechnol, 2006, 71:145-154