校園污水處理工藝方案設(shè)計及動態(tài)模擬開放實驗

曾娟艷 黃錦 荊峰洋 盛紫瓊 劉慧龍

摘 要：對當(dāng)前高校的實驗教學(xué)方式進(jìn)行調(diào)整，極大地提高學(xué)生實驗設(shè)計及操作的自主性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造意識，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。提高非環(huán)境學(xué)科專業(yè)學(xué)生的環(huán)保意識和對環(huán)境治理工作。強調(diào)教學(xué)為用，學(xué)生自主設(shè)計的污水處理工藝方案設(shè)計經(jīng)完善后能投入使用。

關(guān)鍵詞：污水處理；方案設(shè)計；動態(tài)模擬實驗

中圖分類號：G640 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）07-0043-02

Abstract： The way of experimental teaching in colleges and universities has been adjusted， which greatly improves students' autonomy of experimental design and operation， cultivates the students' innovation consciousness， improves the students' comprehensive quality. The environmental consciousness and environmental governance has been improved in the students who are not majored in environmental discipline. It is emphasized that teaching is for use， and the scheme design of sewage treatment process produced by the students can come into use after perfection.

Keywords： Sewage treatment； the project design； dynamic simulation

一、方案設(shè)計背景

1. 我國是一個水資源短缺、水災(zāi)害頻繁，但水資源質(zhì)量卻在下降、水環(huán)境惡化的國家。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對于水環(huán)境的關(guān)注度逐步提高，對于污水處理后的排放標(biāo)準(zhǔn)也在逐步提高。但是對于校園污水的關(guān)注卻很少，校園人口集中，且各類實驗室研究室排放的廢水也是成分復(fù)雜，污水處理廠難以逐一針對處理，如此，校園污水如果能夠自行進(jìn)行一定程度處理后再排放至自然水體將提高出水水質(zhì)、減少對環(huán)境的污染，或者送往污水處理廠進(jìn)一步處理也能降低處理廠的處理負(fù)荷減少運營成本。

2. 當(dāng)今高等教育的實驗教學(xué)大多采取既定的實驗方案，由任課教師講解實驗原理及操作步驟后學(xué)生按照既定的步驟要求進(jìn)行操作，該模式能一定程度上提高學(xué)生的動手能力，但是對于學(xué)生創(chuàng)新思維、發(fā)散思維的培養(yǎng)有極大地限制。

3. 當(dāng)代大學(xué)生作為未來我國可持續(xù)發(fā)展的決策者，一定的環(huán)境保護意識與環(huán)保行為能力是必不可少的。但相關(guān)調(diào)查結(jié)果表明，非環(huán)境專業(yè)大學(xué)生的環(huán)境基本知識，環(huán)境態(tài)度方面的認(rèn)識比較好，但環(huán)境行為方面還存在一些問題，與生態(tài)環(huán)保的總體目標(biāo)要求還有較大差距[1]。

4. “校園污水處理工藝方案設(shè)計及動態(tài)模擬實驗”將采取全開放式操作，以學(xué)生為主體，學(xué)生自主實地調(diào)查、前期準(zhǔn)備、方案設(shè)計、運行操作等，教師只起輔導(dǎo)協(xié)助作用。成員由環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的高年級學(xué)生為主導(dǎo)，非環(huán)境學(xué)科的學(xué)生也積極參加，帶動在校學(xué)生對身邊環(huán)境的更多關(guān)注。

二、方案設(shè)計及動態(tài)模擬實驗內(nèi)容

（一）武漢大學(xué)校園內(nèi)污水狀況調(diào)查

校園污水狀況調(diào)查主要包括污水產(chǎn)生源頭勘察、現(xiàn)運行的污水處理方案及設(shè)備調(diào)查、污水處理后的排放水質(zhì)情況。其重點在于校園內(nèi)各大食堂的污水狀況調(diào)查，據(jù)初步統(tǒng)計，武漢大學(xué)四個學(xué)部共有21家食堂，部分污水直接排放進(jìn)了校園的自然水體，給校園環(huán)境帶來不可逆轉(zhuǎn)的危害。選擇食堂污水排放的另一個原因是數(shù)據(jù)的易得性，帶來的環(huán)境影響給學(xué)生更直觀的印象。

對于污水狀況調(diào)查主要指標(biāo)有溫度、色度、嗅和味、固體殘渣、COD、BOD、pH、植物營養(yǎng)元素等等。對于上述指標(biāo)的測量，實驗室均可提供相應(yīng)的儀器和設(shè)備，具體的調(diào)查項目可根據(jù)學(xué)生的預(yù)期目標(biāo)來設(shè)定。同時，也可調(diào)閱省環(huán)境監(jiān)測站監(jiān)測資料，分析所得數(shù)據(jù)的合理性與差異性。

（二）選擇處理系統(tǒng)并設(shè)計實驗方案

環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的高年級學(xué)生基本擁有水污染控制工程的理論儲備，可以通過對污水水質(zhì)狀況的分析提出一套可投入實踐操作的方案。這一過程可極大地促進(jìn)和提高學(xué)生對理論知識的進(jìn)一步理解及掌握程度，紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。學(xué)生自主設(shè)計工程方案必須對各種處理工藝的優(yōu)劣勢及適用范圍都有很好的了解才能從中挑選出最適合的方案。非環(huán)境學(xué)科的學(xué)生在這一過程中能夠進(jìn)一步認(rèn)識到環(huán)境問題的嚴(yán)峻以及環(huán)境修復(fù)處理的過程，也可以促進(jìn)學(xué)科之間的融合，不同的思想在這里碰撞，可能產(chǎn)生意想不到的效果。

現(xiàn)行的一般工藝有活性污泥法、生物膜法、厭氧生物處理、化學(xué)與物理化學(xué)處理、SBR法等等。學(xué)生也可以提出自己的構(gòu)思針對水質(zhì)特點提出新的方案。相關(guān)的實驗儀器及設(shè)備實驗室可以提供也可以自己設(shè)計制作。

（三）組裝并運行實驗系統(tǒng)，同時檢測實驗效果

為考察工藝的適用性，系統(tǒng)的運行必須先進(jìn)行動態(tài)模型實驗。選取一定的實驗進(jìn)水水質(zhì)及分析方法。通過對進(jìn)水水質(zhì)及出水水質(zhì)的對比分析以及方案成本的考察等來評價處理系統(tǒng)的可行性，對于不妥當(dāng)之處進(jìn)行改善。

（四）實驗總結(jié)及編寫實驗報告

以前的實驗報告的編寫有一個固定的模式，有既定的實驗結(jié)果及結(jié)論。但對于開放探究的大型試驗，學(xué)生需要及時整理實驗數(shù)據(jù)并進(jìn)行總結(jié)，對實驗結(jié)果進(jìn)行自己的分析，這更加體現(xiàn)學(xué)生的自主思考和探究發(fā)揮的作用。

三、實驗的特色及創(chuàng)新點

（一）完全“自主”式的開放實驗

本實驗不同于之前的課程實驗主要是以“教與學(xué)”的方式，而是完全以“自主”的方式設(shè)計出完整的全面而詳細(xì)的實驗方案。開放實驗教學(xué)的本質(zhì)是將實驗教學(xué)從以學(xué)校、教師為主體轉(zhuǎn)移到以學(xué)生為主體，將學(xué)習(xí)的主動權(quán)選擇權(quán)交給學(xué)生自身，實現(xiàn)個性化教育，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和實際動手能力[1]。“自主”式的開放實驗?zāi)茏寣W(xué)生自主安排時間，結(jié)合需要取材和運行設(shè)備，這無疑極大地提高了實驗的針對性和人力物力的利用效率。

（二）該動態(tài)模擬實驗很好地了結(jié)合工程實際

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，教育水平的提高，社會對工程類人才的要求也逐步提高，要求學(xué)生不僅要掌握必要的專業(yè)理論知識， 更重要的是要具備較強的實踐能力和現(xiàn)場探索解決工程實際問題的能力[2]。我校環(huán)境工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是能為環(huán)境工程技術(shù)相關(guān)科學(xué)研究與教學(xué)、技術(shù)開發(fā)、工程設(shè)計施工、規(guī)劃和管理等方面工作培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型、技能型、適應(yīng)環(huán)境工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的高級工程技術(shù)人才?！靶@污水處理工藝方案設(shè)計及動態(tài)模擬實驗”很好地契合了這一目標(biāo)。通過這種綜合性的開放實驗，學(xué)會自主設(shè)計實驗方案，積累經(jīng)驗，為往后的學(xué)習(xí)和研究奠定堅實的基礎(chǔ)。

（三）實驗項目與人們生活密緊相關(guān)，加強非環(huán)境類專業(yè)學(xué)生對環(huán)境保護工作的了解

實驗的規(guī)模要求參與學(xué)生人數(shù)在30人左右，對環(huán)境保護感興趣的任何專業(yè)的學(xué)生均可以參加，這擴寬了實驗的影響力。處理項目主要為校園污水，很多自然水體的水質(zhì)變化是可以很明顯地觀察到，這無疑提高了實驗的可操作性、結(jié)果的可觀察性，學(xué)生的實驗成果可以很好地驗收。

四、結(jié)束語

“校園污水處理工藝方案設(shè)計及動態(tài)模擬實驗”是一項綜合性、開放性、設(shè)計型的大實驗，實驗持續(xù)時間長、學(xué)生自主程度高。原本的實驗教學(xué)模式無法滿足今社會對人才的要求，而該實驗?zāi)芴岣邔W(xué)生的自主設(shè)計能力、創(chuàng)新能力、動手操作能力，促進(jìn)不同學(xué)科之間的交叉融合，并能夠?qū)W(xué)生的實驗成果切實投入運行，提高非環(huán)境專業(yè)學(xué)生對環(huán)境保護的重視以及加強對環(huán)境保護工作的了解，這無疑是實驗教學(xué)的一大突破。

參考文獻(xiàn)

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