《固體廢物處理與處置》課程實驗教學內容體系設計

楊秀政

摘要：本文闡述了依托我校固體廢物處理與資源化教育部重點實驗室的創(chuàng)新實驗平臺，圍繞校污水處理廠剩余污泥的處理、處置與綜合利用和最終處置，高校環(huán)境工程專業(yè)主干課程《固體廢物處理與處置》的實驗教學內容體系的設計思路，分析了實驗項目開設與科研平臺相結合的可行性。該課程實驗教學體系既能突出專業(yè)課程特色，體現(xiàn)了分層教學，又培養(yǎng)了環(huán)境工程專業(yè)學生綜合應用能力與科學素養(yǎng)。

關鍵詞：《固體廢物處理與處置》；實驗教學體系；分層教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）52-0248-02

高等教育中實驗教學是培養(yǎng)學生動手能力、創(chuàng)新思維能力及解決工程實際問題能力的根本途徑，是理論與實際、知識與能力的融合點。實驗教學改革的首要任務是實驗教學內容的建設，而內容建設的核心是創(chuàng)新?！豆腆w廢物處理與處置》課程實驗是該課程教學過程中的重要組成部分，其涉及資源開發(fā)、環(huán)境保護與化學化工等相關知識，其目的是使學生學到的書本理論知識與實驗技術有機結合起來，提高學生分析和解決固體廢物處理、處置及資源化問題的基本技能，拓展學生科研思維，為從事相關科學研究和工程技術工作打下堅實的基礎。

一、現(xiàn)行《固體廢物處理與處置》課程實驗存在的問題

近年來，隨著固體廢物處理、處置和資源化的基礎理論與工程技術知識的不斷完善，該門課程實驗教學嚴重滯后與培養(yǎng)專業(yè)高素質、高級應用型及創(chuàng)新型人才需要的矛盾日趨加劇，同時《固體廢物處理與處置》是一門實踐性和工程性很強的課程，很多高校對《固體廢物處理與處置》課程實驗的建設及教學研究相對薄弱，主要表現(xiàn)在以下兩點。

1.實驗缺乏系統(tǒng)性、連貫性與創(chuàng)新性，難以滿足培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的實踐能力。當前《固體廢物處理與處置》實驗教學內容的安排主要集中在廢物的采樣和制樣、廢物熱值測定、毒性鑒別實驗、易燃性鑒別實驗、反應性鑒別實驗、溶解性固體和懸浮固體的測定分析實驗、垃圾滲濾液成分分析或固化材料的密度、孔隙率及吸水率的測定等，因每個課程實驗項目的實驗對象不同，導致在做有些后續(xù)實驗時，更多的課堂時間花在實驗樣品的采集與制備上，同時又由于每個實驗內容是零散的、不連續(xù)的，彼此之間既有重復性又缺少關聯(lián)性，從而讓學生對于教學內容難以形成系統(tǒng)的認識，難以熟練掌握所學技能。

2.實驗內容未顧及專業(yè)課程的銜接性，與其他課程實驗手段、方法重復。比如很多高校開設了原子吸收光譜法測定固體廢物中的部分金屬、固體廢物滲濾液成分分析、垃圾焚燒與熱解及尾氣處理等，諸多實驗都在分析化學、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境微生物學、大氣污染控制工程、水污染控制工程等課程中學習過，實驗手段、實驗方法重復度較大，所以學生在實習過程中缺乏興趣。同時對于固體廢物堆肥、廢物固化等，整個實驗用時較長，從而使學生對于實驗內容逐漸淡化，由此導致學生的積極性下降，對實驗結果失去興趣，既而難以體現(xiàn)、發(fā)揮該門實驗課程的效果與作用。

二、課程實驗內容改革措施的構想

1.實驗內容與企業(yè)實踐相結合。充分利用我校自建的污水處理廠這一優(yōu)勢資源，緊密圍繞我校污水處理廠的實際需要——污水處理后大量的剩余污泥處理、處置與綜合利用開展課程實驗內容設計，突出實驗項目的系統(tǒng)性、連貫性與創(chuàng)新性，可著重培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實驗、解決實際工程問題及創(chuàng)新性的能力。同時，實驗樣品就地取材，凸顯專業(yè)特色。

（1）污泥性質分析模塊。污泥性質分析包括物理性質、化學性質和衛(wèi)生學指標等。物理性質實驗內容中可以測其含水率、比阻等指標。污泥化學性質測試中可以測定其揮發(fā)成分、植物營養(yǎng)成分、熱值、重金屬含量等。而衛(wèi)生學指標可以測定其細菌總數、糞大腸菌群數、寄生蟲卵含量。污泥性質分析手段與實驗方法等都在先修課程（分析化學、環(huán)境監(jiān)測及環(huán)境工程微生物學）學習過，對學生來說也比較熟悉，同時也復習了原有課程內容。污泥性質影響著污泥處理處置技術方案的選擇，所以該項目實驗數據都為以后的實驗項目打下了基礎。

（2）污泥處理模塊。污泥處理技術實驗內容可以圍繞污泥的調理、穩(wěn)定與改性、干化與焚燒、厭氧或好氧發(fā)酵等開設實驗項目。比如可以利用煙道灰、硅藻土，焚燒后的污泥灰、粉煤灰等作改良劑，探索其影響因素或改良效果分析，可以在實驗中研究溫度、水分、壓力、pH值、O2、C/N等因素對污泥發(fā)酵過程的影響，也可以在污泥的焚燒實驗中分析其熱值、尾氣成分等。對于污泥的改性處理可采用添加粉煤灰或陳化垃圾對污泥進行改良，這樣做的目的是污泥的最終處置——填埋奠定好實驗基礎。需要注意的是設計這部分實驗項目時，需要注意時間的分配，因為污泥的厭氧消化、好氧發(fā)酵實驗過程較長，建議設計成開放實驗，同學們可以利用課余時間做此部分實驗。

（3）污泥資源化模塊。污泥資源化利用實驗內容可涵蓋污泥的土地利用、材料利用等，在設計這部分實驗時，實驗類型應為創(chuàng)新性實驗。當污泥以農用、園林綠化為土地利用方式時，需對污泥中的養(yǎng)分與有機質、重金屬、物理性質、腐熟度、衛(wèi)生指標進行測試，實驗手段與方法與第一部分（污泥性質分析）相同，實驗樣品可以采用第二部分（即污泥處理實驗）中厭氧或好氧發(fā)酵所做過的實驗樣品；當利用污泥制作水泥添加料、制陶粒、制路基材料或吸附劑等材料時，也需要用到污泥處理實驗中的污泥焚燒，所以在設計這部分實驗時，要盡可能兼顧到第一和第二部分的實驗內容，這樣可以節(jié)約大部分的時間，同時也保證了實驗的系統(tǒng)性和連貫性。

（4）污泥最終處置模塊。污泥填埋為最終處置方式時，其前期處理方式與第二部分（即污泥處理實驗）中的污泥調理、穩(wěn)定與改性、焚燒相同，需要注意的是該實驗項目周期較長，實驗指導教師應提前準備好實驗樣品，減少實驗等待的時間。

2.實驗項目開設與科研平臺相結合。隨著我國高校的快速建設與發(fā)展，各高校購置了很多實驗儀器與配套設備，實驗平臺越來越齊備，然而這些儀器與設備只僅僅局限于科學研究，用在本科實驗教學上很少，也未能充分發(fā)揮各大型實驗設備的潛在價值。西南科技大學環(huán)境工程專業(yè)可以充分利用校固體廢物處理與資源化教育部重點實驗室的優(yōu)勢平臺，圍繞校污水處理廠的剩余污泥，積極開展綜合性或開放性實驗項目的設計。

（1）重點實驗室可為本課程實驗項目的開設提供智力支撐。重點實驗室長期開展尾礦處理與綜合利用、工業(yè)廢渣處理與資源化的研究，研究隊伍齊備，高層次人才突出。現(xiàn)擁有專職研究人員46人，教授21人，具有博士學位人員20人。研究隊伍中擁有“百千萬人才工程”一二層次1人，四川省學術與技術帶頭人4人，四川省有突出貢獻專家1人，四川省學術和技術帶頭人后備人選2人。所以我們可以根據課程實驗改革需要，整合實驗室?guī)熧Y力量，建立起課改實驗的專業(yè)支持隊伍。

（2）重點實驗室可為本課程實驗項目開設提供有力的硬件支撐。重點實驗室具備良好的科研條件，建有廢物破粉碎加工處理實驗室、廢物分選及過濾干燥實驗室、固廢生物處理實驗室、廢渣資源化過程設備、高溫處理實驗室、環(huán)境工程微生物實驗室、化學分析室等研究平臺。同時擁有先進的無機、有機成分分析平臺、固體廢物破粉碎加工處理平臺、固廢生物處理平臺、掃描電子顯微鏡、原子吸收、電感耦合等離子體質譜儀、元素分析儀、XRD、原子力顯微鏡等大型分析儀器與設備。利用這些儀器設備完全可以開設出例如“微波催化破解剩余污泥和改善污泥脫水性能研究”、“剩余污泥合成PHAs”、“焚燒處置過程的污染物（含硫、氮、氯污染物、重金屬、有機污染物等）排放特性”、“熱解動力學研究”、“厭氧消化處理影響因子分析”、“淋濾對污泥中重金屬離子去除”及“污泥中重金屬和有機污染物的凈化與污泥土地利用”等創(chuàng)新性、研究性的實驗項目。良好的實驗研究平臺可以為學生提供自主、完整的實驗機會，設計性、綜合性或研究性實驗項目的開設可以使本專業(yè)的學生能更貼近科研與應用實踐，也培養(yǎng)了部分學生的科學素養(yǎng)?？傊?，這種充分利用優(yōu)秀教學資源的實踐教學方式不僅達到了傳統(tǒng)實驗教學的目的，而且還在差異教學過程中實現(xiàn)了傳統(tǒng)實驗教學無法達到的目的。同時，通過實驗教學與科研平臺相結合的教學模式，有效利用了高端大型儀器設備資源，避免了儀器的閑置，減少了設備由于重復建設而造成的浪費。

三、結語

為培養(yǎng)適應社會快速發(fā)展的高級應用與創(chuàng)新人才，加快當前課程實驗改革，更新實驗教學手段與教學內容，是當前我國高校實驗教學面臨的重要課題。本文針對環(huán)境工程專業(yè)課程——《固體廢物處理與處置》實驗教學所面臨的實際問題，結合企業(yè)的生產實際，依托校教育部重點實驗室，提出該課程實驗教學內容體系的改革思路，為實現(xiàn)分層教學、激發(fā)學生學習興趣、培養(yǎng)學生科研素養(yǎng)，具有重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻：

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