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農(nóng)村稅費制度的改革,將引發(fā)水利勞動積累工實現(xiàn)形式的一次深刻變革,即由以前的國家規(guī)定變?yōu)檗r(nóng)民自發(fā)組織。這就要求充分尊重農(nóng)民的自,發(fā)揮村民委員會的職能作用,堅持一事一議,整個農(nóng)村水利工作以發(fā)展農(nóng)業(yè)、穩(wěn)定農(nóng)村、農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收為目標(biāo),加強引導(dǎo),做好宣傳,激發(fā)農(nóng)民自覺投勞投資、治山治水、治田治路、興修水利的積極性。
進(jìn)入21世紀(jì),農(nóng)村水利面臨著巨大的挑戰(zhàn)和機遇,如何抓住當(dāng)前的有利時機,認(rèn)清形勢,制訂目標(biāo),實施跨世紀(jì)農(nóng)村水利工作戰(zhàn)略,是一個大課題。各級政府的工作重點要從花費很大精力去層層組織發(fā)動轉(zhuǎn)移到抓規(guī)劃、抓政策、抓法制、抓引導(dǎo)、抓服務(wù)上來,從注重規(guī)模聲勢轉(zhuǎn)移到更加注重實效、注重質(zhì)量上來,從以往只講投入、不講產(chǎn)出轉(zhuǎn)移到按市場經(jīng)濟規(guī)律辦事上來。筆者認(rèn)為主要可以從以下幾個方面著手:
1搞好規(guī)劃,明確目標(biāo)
制定規(guī)劃時,要認(rèn)真貫徹經(jīng)濟體制和增長方式的兩個根本性轉(zhuǎn)變和科教興國與可持續(xù)發(fā)展兩大戰(zhàn)略,從單純?yōu)檗r(nóng)業(yè)服務(wù)轉(zhuǎn)到為農(nóng)業(yè)、農(nóng)村全面服務(wù);從過去以新建外延為主,轉(zhuǎn)到以配套改造內(nèi)涵為主;從開源為主,轉(zhuǎn)到以節(jié)流為主、開源節(jié)流保護(hù)并舉的可持續(xù)發(fā)展上來;從做好以供水為主的管理轉(zhuǎn)到做好以需水為主的管理上來;從粗放落后的管理逐步轉(zhuǎn)到依靠科技、信息化、現(xiàn)代化的管理上來。
浙江省根據(jù)水利部和省政府的部署,已先后著手編制了《浙江省灌溉面積“十五”發(fā)展計劃及2015年發(fā)展規(guī)劃》、《浙江省節(jié)水灌溉“十五”發(fā)展計劃及2015年發(fā)展規(guī)劃》等一系列專業(yè)或單項規(guī)劃,將組織專家會審,報請省政府批準(zhǔn)后付諸實施。
2增加投入,研究政策
農(nóng)田水利事業(yè)要迅猛發(fā)展,關(guān)鍵是投入,要建立一個多元化、多層次籌資渠道,進(jìn)一步深化“水利為社會,社會辦水利”的觀念。1996年,浙江省出臺的“五自”政策,是改革水利投資體制,實現(xiàn)多元化籌資的重要舉措。今后,還需要進(jìn)一步開拓投資渠道,積極利用國內(nèi)銀行貸款和國外資金,積極組織農(nóng)民使用國家貼息貸款和小額貸款。鼓勵集體、個人興修和經(jīng)營小型水利工程,進(jìn)一步加大對農(nóng)田水利基本建設(shè)的扶持力度,要把支持農(nóng)業(yè)放在重要位置,對農(nóng)業(yè)的補助要逐步轉(zhuǎn)到以水利為重點的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上來。
加強農(nóng)田水利、鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水、節(jié)水灌溉等方面法律、法規(guī)和政策的研究,使農(nóng)村水利工作有章可循、有法可依,盡快走上規(guī)范化、制度化、法制化軌道,同時加大新形勢下開展農(nóng)村水利工作的研究力度。
3深化改革,理順體制
浙江省將側(cè)重抓好四項改革:一是小型農(nóng)田水利工程的產(chǎn)權(quán)制度改革,通過“拍賣、租賃、承包、股份制及股份合作制”等方式,明確所有權(quán),放開建設(shè)權(quán),搞活經(jīng)營權(quán),盤活存量資產(chǎn),調(diào)動農(nóng)民群眾投資興辦小型水利工程的積極性,實現(xiàn)小型水利工程建、管、用和責(zé)、權(quán)、利的統(tǒng)一,逐步建立符合社會主義市場經(jīng)濟要求的小型水利工程管理體制和滾動發(fā)展的投資機制。二是大型灌區(qū)管理體制和經(jīng)營機制的改革,包括管理體制、投資機制、運行機制、人事及分配制度的改革,通過改革,實現(xiàn)減員增效、加強管理、提高效益和增加灌區(qū)發(fā)展后勁的目標(biāo),使大型灌區(qū)走上良性運行和滾動發(fā)展的軌道。三是農(nóng)業(yè)灌溉水費的改革,通過用水戶參與管理和組建農(nóng)民用水戶協(xié)會等方式,將專管與群管相結(jié)合,明確產(chǎn)權(quán)和義務(wù),完善管理制度,逐步改變水費偏低和計收難的狀況。四是城鄉(xiāng)供水管理體制的改革,在發(fā)展城鄉(xiāng)供水的同時,要進(jìn)一步加強城鄉(xiāng)水資源的統(tǒng)一管理,通過各項改革制度來理順城鄉(xiāng)水資源管理體制,推進(jìn)城鄉(xiāng)一體化供水進(jìn)程。
4培養(yǎng)一支特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗的隊伍
現(xiàn)在農(nóng)村水利工作進(jìn)入了一個新的發(fā)展時期,任務(wù)十分繁重,培養(yǎng)一支特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗的農(nóng)村水利隊伍就顯得十分必要。因此,要進(jìn)一步搞好農(nóng)村水利隊伍建設(shè)和組織建設(shè),加強鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利站和農(nóng)村水利基層服務(wù)組織建設(shè),不斷加強各級農(nóng)村水利隊伍的業(yè)務(wù)培訓(xùn),完善農(nóng)村水利社會化服務(wù)體系,為跨世紀(jì)農(nóng)村水利事業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
我國的法規(guī)政策中,也有一些對非營利組織的稅收優(yōu)惠政策。例如,1999年頒布實施的《中華人民共和國公益事業(yè)捐贈法》規(guī)定,公司和其他企業(yè)及個人依照該法規(guī)定捐贈財產(chǎn)用于公益事業(yè),依照法律、行政法規(guī)的規(guī)定享受所得稅方面的優(yōu)惠;國家稅務(wù)總局1999年4月印發(fā)的《事業(yè)單位、社會團(tuán)體、民辦非企業(yè)單位企業(yè)所得稅征收管理辦法》規(guī)定,對事業(yè)單位、社會團(tuán)體、民辦非企業(yè)單位的一些收入項目免征所得稅;財政部和國家稅務(wù)總局2000年7月的《關(guān)于醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)有關(guān)稅收政策的通知》、2001年2月的《關(guān)于非營利性科研機構(gòu)稅收政策的通知》分別對非營利性醫(yī)療機構(gòu)和非營利性科研機構(gòu)的稅收優(yōu)惠政策作了相應(yīng)規(guī)定。
二、完善我國非營利組織稅收政策的思考
盡管我國的稅收政策中已經(jīng)有了一些與非營利組織稅收有關(guān)的政策,為了促進(jìn)非營利組織的發(fā)展,我們認(rèn)為,應(yīng)當(dāng)從以下方面著手,進(jìn)一步完善有關(guān)非營利組織的稅收政策。
(一)從稅法的角度界定作為稅收優(yōu)惠主體的非營利組織
非營利組織一詞當(dāng)前并無明確的內(nèi)涵與外延。有人建議,國家應(yīng)以法律的形式規(guī)范非營利組織,這無疑是一個有益的建議。我們認(rèn)為,給予非營利組織以稅收優(yōu)惠,至少應(yīng)當(dāng)從稅法的角度對作為稅收優(yōu)惠主體的非營利組織進(jìn)行界定。
作為稅收優(yōu)惠主體的非營利組織必須具備兩個特征,一是非營利性,二是公益性。非營利性特征是指非營利組織不以獲取利潤為目的,不向他們的經(jīng)營者或“所有者”提供利潤。公益性特征是指非營利組織是為社會公益服務(wù)的組織,他們提供服務(wù)是服從于某些公共目的和為公眾奉獻(xiàn)。
作為稅收優(yōu)惠主體的非營利組織的設(shè)立必須符合一定的條件,以保證組織的非營利性與公益性。其設(shè)立條件至少應(yīng)當(dāng)包括:符合非營利性與公益性的組織章程,并在章程中明確規(guī)定權(quán)力機構(gòu)的設(shè)置和結(jié)構(gòu)以及執(zhí)行決策的程序;一定數(shù)量的運轉(zhuǎn)資金;一定數(shù)量的工作人員。
作為稅收優(yōu)惠主體的非營利組織的設(shè)立必須經(jīng)過有關(guān)機關(guān)的審批。審批機關(guān)必須對批準(zhǔn)成立的非營利組織進(jìn)行定期的檢查審核,以確認(rèn)非營利組織的非營利性與公益性,對于不符合非營利性與公益性的應(yīng)當(dāng)堅決撤銷審批,防止一些單位假借非營利組織的名義從事營利活動。
(二)對作為稅收優(yōu)惠主體的非營利組織免征所得稅、營業(yè)稅與增值稅
對符合稅收優(yōu)惠條件運行規(guī)范的非營利組織,為促進(jìn)其持續(xù)發(fā)展,應(yīng)當(dāng)給予免征所得稅、營業(yè)稅與增值稅的稅收優(yōu)惠。
為了使非營利組織獲取更多的資金服務(wù)于社會公益事業(yè),應(yīng)當(dāng)允許非營利組織在一定的范圍內(nèi)從事與非營利事業(yè)并不相關(guān)的經(jīng)營活動,只要這些經(jīng)營活動的所得不是組織的主要收入來源并且這些經(jīng)營活動所得將用于拓展非營利事業(yè)。因此,免征所得稅的優(yōu)惠不僅僅包括對非營利組織的非營利活動所得免稅,也應(yīng)當(dāng)包括對非營利組織的其他所得免稅;免征營業(yè)稅與增值稅的優(yōu)惠不僅僅包括對非營利組織從事非營利業(yè)務(wù)免稅,也應(yīng)當(dāng)包括對非營利組織從事其他經(jīng)營活動的免稅。
(三)對作為稅收優(yōu)惠主體的非營利組織的非公益性支出征收支出稅
非營利組織的支出分為公益性支出與非公益性支出。公益性支出是指為開展業(yè)務(wù)活動以實現(xiàn)其社會公益使命而發(fā)生的各種資金耗費;非公益性支出是其他方面發(fā)生的各種資金耗費。公益性支出應(yīng)當(dāng)在非營利組織支出中占絕對大的比率,而非公益性支出則應(yīng)當(dāng)被限制在一定的比率內(nèi)。
1環(huán)境科學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)
根據(jù)環(huán)境科學(xué)學(xué)科的特點、發(fā)展趨勢,特別是社會對環(huán)境科學(xué)專業(yè)人才的需求,要求我們必須培養(yǎng)高素質(zhì)的環(huán)境科學(xué)創(chuàng)新人才及高級專業(yè)人才.創(chuàng)新人才應(yīng)具有扎實的理論基礎(chǔ)、科研技能和創(chuàng)新能力,畢業(yè)后主要從事環(huán)境科學(xué)教學(xué)科研和高層管理等;高級專業(yè)人才,應(yīng)具有較扎實的理論知識、很強的實踐技能,主要從事環(huán)境咨詢服務(wù)、工程實施、環(huán)境管理等工作。
重慶文理學(xué)院于2000年開設(shè)了應(yīng)用分析與環(huán)境監(jiān)測專科專業(yè),在此基礎(chǔ)上,根據(jù)21世紀(jì)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展對環(huán)境保護(hù)的要求以及西部大開發(fā)對環(huán)境科學(xué)專業(yè)人才的需求,于2002年申報本科4年制環(huán)境科學(xué)專業(yè),并得到重慶市教委批準(zhǔn),2003年開始招生.2007年環(huán)境科學(xué)成為重慶文理學(xué)院的重點學(xué)科,2008年成為重慶市的特色專業(yè)建設(shè)點.目前,該專業(yè)具有環(huán)境監(jiān)測與評價和環(huán)境治理工程兩個專業(yè)方向.重慶文理學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)為:培養(yǎng)適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要,德、智、體、美全面發(fā)展,知識面寬、專業(yè)技能扎實、實踐能力強、綜合素質(zhì)良好,在企事業(yè)單位和行政部門從事環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境管理、資源管理、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境評價、生態(tài)修復(fù)和環(huán)境治理等方面的生產(chǎn)技術(shù)、技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用研究和管理工作的高素質(zhì)應(yīng)用型專門人才.根據(jù)環(huán)境科學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo),重慶文理學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)的實踐教學(xué)目標(biāo)為高素質(zhì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng).近幾年,重慶文理學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)在應(yīng)用型實踐教學(xué)體系方面做了大量的改革與探索,正逐步建立具有自身特色的應(yīng)用型實踐教學(xué)模式。
2多模塊、多層次實踐教學(xué)體系的建設(shè)與改革
我國環(huán)境科學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)在培養(yǎng)高素質(zhì)環(huán)境專業(yè)人才中發(fā)揮了重要作用,并形成了由課程實驗、課程/教學(xué)實習(xí)、社會實踐、畢業(yè)論文/實踐構(gòu)成的實踐教學(xué)體系.近年來,重慶文理學(xué)院在建立應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系方面做了積極的探索.目前,重慶文理學(xué)院的環(huán)境科學(xué)專業(yè)已初步建立了多模塊、多層次的實踐教學(xué)體系,該體系由實驗教學(xué)、專業(yè)實習(xí)、科研訓(xùn)練3個模塊組成,包含基本訓(xùn)練、提高型訓(xùn)練、研究創(chuàng)新型訓(xùn)練3個層次.實驗教學(xué)模塊由基礎(chǔ)型、綜合型、設(shè)計型實驗組成,重在培養(yǎng)學(xué)生基本實驗技能、方法和手段,使學(xué)生的科學(xué)思維能力和創(chuàng)新意識得到初步訓(xùn)練;專業(yè)實習(xí)模塊由認(rèn)知實習(xí)、課程實習(xí)、課程設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)、社會實踐等組成,強化學(xué)生的社會實踐感性認(rèn)識,培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實際問題的能力;科研訓(xùn)練模塊由創(chuàng)新實踐、學(xué)科競賽、課外科技活動、畢業(yè)論文(設(shè)計)、參加教師科研項目或工程項目等組成,使學(xué)生得到科研訓(xùn)練,提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和科研能力。
2.1實踐教學(xué)平臺的建設(shè)
重慶文理學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院利用學(xué)校自籌資金、日元貸款項目和中地共建項目等,建立了“環(huán)境科學(xué)與工程實驗中心”、“化學(xué)教學(xué)實驗中心”和“分析技術(shù)實驗中心”,總面積約為3500m2,儀器設(shè)備價值1200余萬元.開設(shè)的學(xué)科基礎(chǔ)實驗包括無機及分析化學(xué)實驗、有機化學(xué)實驗、物理化學(xué)實驗、儀器分析實驗,專業(yè)基礎(chǔ)實驗包括化工原理實驗、環(huán)境化學(xué)實驗、環(huán)境監(jiān)測實驗、環(huán)境微生物實驗、環(huán)境生態(tài)學(xué)實驗,專業(yè)方向?qū)嶒灠ㄊ覂?nèi)環(huán)境監(jiān)測實驗、土壤與農(nóng)化分析實驗、環(huán)境工程學(xué)實驗、水污染控制工程實驗、大氣污染控制工程實驗、固體廢物處置與資源化實驗、環(huán)境科學(xué)綜合實驗、環(huán)境治理綜合實驗.目前的教學(xué)平臺已能滿足我校環(huán)境科學(xué)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)學(xué)生基礎(chǔ)實驗教學(xué)和專業(yè)實驗教學(xué)的需要。
實習(xí)基地是實踐教學(xué)的重要載體,基地建設(shè)的成效將影響實踐教學(xué)的質(zhì)量H.為便于學(xué)生實習(xí)、見習(xí),經(jīng)過幾年的努力,重慶文理學(xué)院已在市內(nèi)各區(qū)縣建立了穩(wěn)定的實習(xí)基地,在永川區(qū)環(huán)保局、永川僑立水務(wù)有限公司、渝北肖家灣污水處理廠、重慶市環(huán)境科學(xué)院、江津污水處理廠建立了穩(wěn)定的見習(xí)基地,基本能滿足學(xué)生實習(xí)、見習(xí)的需要,較好地為學(xué)生提供了拓展視野、親身體驗的場所.在學(xué)生見習(xí)或?qū)嵙?xí)期間,還請有經(jīng)驗的環(huán)保技術(shù)專家指導(dǎo)學(xué)生實習(xí),進(jìn)行現(xiàn)場教育.通過見習(xí)、專業(yè)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)等過程訓(xùn)練,讓學(xué)生深入了解社會需求及自身的不足,明確了學(xué)習(xí)的目的,激發(fā)學(xué)習(xí)的動力,提高了綜合素質(zhì)。
2.2實踐教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)與改革
—般來說,高校本科生畢業(yè)至少要修完160學(xué)分,其中實驗課程、教學(xué)實習(xí)及畢業(yè)論文等約為30學(xué)分.重慶文理學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)加大了學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)力度,本科生畢業(yè)需修完186學(xué)分(其中第二課堂素質(zhì)拓展10學(xué)分),實驗課程環(huán)節(jié)為26學(xué)分,集中性實踐教學(xué)環(huán)節(jié)(包括軍事理論與訓(xùn)練、見習(xí)/社會實踐、學(xué)年論文、專業(yè)實習(xí)、技能訓(xùn)練及證書、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)論文)為35學(xué)分,顯著增加了實踐環(huán)節(jié)的時間,有利于學(xué)生綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)。
2.2.1實驗教學(xué)的建設(shè)與改革
近年來,重慶文理學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)條件得到了極大的改善,有力地促進(jìn)了課程的改革與發(fā)展,促進(jìn)了學(xué)科專業(yè)的課程建設(shè)5.學(xué)院現(xiàn)有重慶市精品課程《無機化學(xué)》,校級精品課程《有機化學(xué)》,校級重點課程《分析化學(xué)》、《環(huán)境學(xué)導(dǎo)論》、《環(huán)境監(jiān)測》、《環(huán)境化學(xué)》和《水污染治理工程》等8門基礎(chǔ)學(xué)科和專業(yè)課程.為了培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和設(shè)計創(chuàng)新能力,結(jié)合教師的科學(xué)研究成果和新的研究方法、技術(shù),于2009年自編了實驗教材《環(huán)境科學(xué)綜合實驗》和《環(huán)境治理綜合實驗》,并于2010年試用于2007級環(huán)境科學(xué)專業(yè)的學(xué)生,取得了良好的效果。
(1)實驗課程體系的科學(xué)化
環(huán)境監(jiān)測與評價方向:目前,在這方面的人才培養(yǎng)普遍存在只重視環(huán)境科學(xué)專業(yè)教學(xué),而忽視環(huán)境工程教學(xué).學(xué)生對環(huán)境工程知識了解少,實際中的應(yīng)用能力差63,且普遍重視水體和大氣污染物質(zhì)的測定,而弱化甚至忽視室內(nèi)污染物質(zhì)、土壤污染物質(zhì)的監(jiān)測67,不利于培養(yǎng)具有良好綜合素質(zhì)的應(yīng)用型人才.為了適應(yīng)現(xiàn)代社會對應(yīng)用型環(huán)境監(jiān)測和評價人才的需求,重慶文理學(xué)院環(huán)境監(jiān)測與評價方向在專業(yè)課程別設(shè)置了環(huán)境工程學(xué)(實驗)、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(實驗)、土壤與農(nóng)化分析(實驗)、環(huán)境科學(xué)綜合實驗。
環(huán)境治理工程方向:目前,這方面的專業(yè)課程設(shè)置尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),主要根據(jù)各校的辦學(xué)情況或所依托的學(xué)科專業(yè)自行設(shè)置68.—般開設(shè)的實驗課程主要為水污染控制工程實驗、大氣污染控制工程實驗和固體廢棄物處理處置實驗.但是,僅開設(shè)這些實驗課程,無法滿足用人單位對學(xué)生工程應(yīng)用能力的要求,學(xué)生的綜合能力、設(shè)計能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)無法得到保證.為了適應(yīng)社會對環(huán)境工程人才的需求,重慶文理學(xué)院在這個方向的專業(yè)理論課程上增設(shè)了工程力學(xué)、測量學(xué),實驗課程增設(shè)了測量學(xué)實驗和環(huán)境治理綜合實驗。
(2)實驗教學(xué)課程內(nèi)容改革的深化.
隨著我國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展,需解決的環(huán)境問題愈來愈復(fù)雜,因此環(huán)境科學(xué)專業(yè)教學(xué)必須與時俱進(jìn).但目前我國環(huán)境科學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)主要以滿足各課程的基本要求為目的,多數(shù)高校的實驗教學(xué)內(nèi)容相對穩(wěn)定,一些實驗內(nèi)容陳舊,課程實驗基本以單一實驗為主,很少開展現(xiàn)場實驗和集成實驗,缺少學(xué)生自主設(shè)計實驗,既不能體現(xiàn)實驗教學(xué)的先進(jìn)性和實用性,也難以培養(yǎng)高素質(zhì)的環(huán)境科學(xué)創(chuàng)新人才和高級專業(yè)人才。
重慶文理學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)的實驗教學(xué)始終堅持與時俱進(jìn)的原則,結(jié)合實驗室的建設(shè),逐年改進(jìn)、更新了部分實驗內(nèi)容,加大了綜合性、設(shè)計性實驗項目的比例,促進(jìn)了學(xué)生對知識的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。此外,重慶文理學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)適應(yīng)國家環(huán)境保護(hù)和實驗先進(jìn)性的需求,將教師的科研成果或新的研究方法、技術(shù)改編成實驗,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用性和創(chuàng)新性能力.如將“聚乙烯醇包埋活性炭小球處理含鉻廢水的研究”和“聚乙烯醇包埋活性炭/納米TiO2微球處理含鉻廢水的研究”的研究成果及研究方法,改編成“聚乙烯醇包埋活性炭微球吸附廢水中的鉻(VI)”實驗,將“粉煤灰絮凝劑處理實驗室廢水實驗研究”的研究成果與研究方法改編為“粉煤灰絮凝劑的制備及其實驗室廢水處理”實驗.另外,還根據(jù)學(xué)校所在的環(huán)境條件,設(shè)置了具有自身特色的一些實驗項目,如“星湖校區(qū)空氣質(zhì)量評價“胡水中溶解氧含量的日變化”、“水體富營養(yǎng)化程度的評價”、“富營養(yǎng)化湖中藻類的測定”等,不但提高了學(xué)生實驗操作能力,同時也激發(fā)了他們對專業(yè)研究的興趣.。
2.2.2教學(xué)實習(xí)的建設(shè)與改革
教學(xué)實習(xí)是大學(xué)生實踐教學(xué)體系中的一個重要組成部分,是貫徹理論聯(lián)系實際的教育方針,培養(yǎng)社會需要的德才兼?zhèn)淙瞬诺闹匾h(huán)節(jié);是鞏固所學(xué)理論知識,提高學(xué)生分析問題、解決問題,培養(yǎng)創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)意識&0,學(xué)以致用和適應(yīng)社會的能力,增強職業(yè)意識,進(jìn)行基本技能訓(xùn)練的重要途徑.雖然,重慶文理學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)的實習(xí)、見習(xí)基地已能滿足學(xué)生的實習(xí)、見習(xí)需要,但是也存在著顯著的缺陷,主要表現(xiàn)在基地單位的性質(zhì)較為單主要為各區(qū)縣的環(huán)保局和污水處理廠,長此以往將不利于專業(yè)的發(fā)展和學(xué)生綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng).因此,有必要加強與具有良好環(huán)境行為和環(huán)境績效的研究機構(gòu)、企業(yè)集團(tuán)、社會團(tuán)體等組織,以雙蠃互惠、共同發(fā)展的原則,通過有效的科研合作,建立實習(xí)教學(xué)基地.前期的調(diào)查表明,眾多的企事業(yè)單位愿意與高校通過科研紐帶建立長期的互惠合作關(guān)系,多元化的實習(xí)基地建設(shè)應(yīng)是可行的,目前這方面的工作正在逐步地開展。
根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)科特色,重慶文理學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)建立了分年級、分階段、分層次組織實習(xí)教學(xué)的機制.但是,隨著我校應(yīng)用型高校的定位,實習(xí)時間過短、時間段不合理的問題曰益凸顯,特別集中體現(xiàn)在畢業(yè)實習(xí)上.經(jīng)認(rèn)真的調(diào)查研究后,我校環(huán)境科學(xué)專業(yè)畢業(yè)實習(xí)由原來的9周調(diào)整為26周,時間由原來的第7學(xué)期1~9周調(diào)為第7學(xué)期第8周后(即畢業(yè)論文之后),從而在時間上為學(xué)生的實習(xí)效果提供了充分的保障.這也在一定程度上解決了實習(xí)單位對學(xué)生實習(xí)時間過短的不滿,有利于加強與實習(xí)單位的長期合作。
2.2.3科學(xué)實踐的建設(shè)與改革
科學(xué)實踐是培養(yǎng)高素質(zhì)環(huán)境科學(xué)專業(yè)人才的重要環(huán)節(jié),主要包括學(xué)生參與教師的科研課題、科研申請、畢業(yè)論文/設(shè)計等.以往,由于教師擔(dān)心學(xué)生的科研能力,不愿意學(xué)生參與自己的科研課題,即使有,也僅限于個別的高年級學(xué)生.但是,這種狀況是極其不利于學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的,而且也不利于營造良好的學(xué)習(xí)風(fēng)氣.為了解決這一問題,重慶文理學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)逐步建立、完善了學(xué)生參與教師科研的激勵機制,每年均選擇部分低年級(主要為二年級)的優(yōu)秀學(xué)生(約為學(xué)生總數(shù)的10%~20%)補充進(jìn)入教師的課題組從事科研工作,并且鼓勵教師指導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)校校級科研課題的申報、立項課題的完成.近3年學(xué)生校級科研立項達(dá)25項,涉及學(xué)生100余人,近10篇;特別是2008級學(xué)生科研課題達(dá)14項,涉及學(xué)生近半.無論是教師科研還是學(xué)生課題,過程中始終堅持以學(xué)生為主,教師指導(dǎo)的原則.經(jīng)過2~3年的培養(yǎng),這些學(xué)生畢業(yè)時均初步具備了開展科學(xué)研究的能力,整體素質(zhì)較高.目前,環(huán)境科學(xué)專業(yè)逐步形成了學(xué)生科研能力培養(yǎng)的梯級機制,高年級學(xué)生逐漸成為教師科研的有力助手,能夠有效地協(xié)助教師完成對低年級同學(xué)的輔導(dǎo).學(xué)生科研創(chuàng)新能力的提高,極大地促進(jìn)了學(xué)生參與各類科技競賽的激情.近年來,學(xué)生在各類科技競賽活動中獲得了優(yōu)異的成績:1人次獲“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)作品全國三等獎,1人次獲“全國大學(xué)生英語競賽”二等獎,3人次獲“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)作品競賽重慶賽區(qū)二等獎,2人獲“挑戰(zhàn)杯”中國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃競賽重慶賽區(qū)金、銀獎,3人次獲重慶市大學(xué)生“數(shù)學(xué)建?!北荣愐坏泉劊?人獲重慶市大學(xué)生“校園之春”活動之“我型我塑”環(huán)保服飾設(shè)計大賽及環(huán)保工藝品展二等獎,1人獲重慶市大學(xué)生校園之春”社團(tuán)之光“攝影展”之“我在社團(tuán)”攝影大賽三等獎等。
畢業(yè)論文/設(shè)計是本科生在校期間創(chuàng)新性科研實踐的最重要環(huán)節(jié),畢業(yè)論文體現(xiàn)了學(xué)生的科研水平,也反映了學(xué)校實踐教學(xué)的水平M.重慶文理學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)狠抓學(xué)生畢業(yè)論文各教學(xué)環(huán)節(jié),在學(xué)生畢業(yè)論文中安排所有具有講師及以上職稱的教師擔(dān)任指導(dǎo)教師,并建立了相應(yīng)的管理及考核制度,有效地提高了學(xué)生畢業(yè)論文/設(shè)計的水平.2006~2010屆學(xué)生畢業(yè)論文經(jīng)專家評審論文合格率均為100%,獲得學(xué)校優(yōu)秀畢業(yè)論文/設(shè)計的學(xué)生占畢業(yè)生總數(shù)的10%,優(yōu)良論文占50%.
2.3實踐教學(xué)管理的建設(shè)與改革
良好的管理是保證環(huán)境科學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)取得成效的關(guān)鍵—.重慶文理學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院以教學(xué)副院長為責(zé)任人,教研室主任為組織人,教師為執(zhí)行人,建立了實踐教學(xué)的管理與考核機制和制度,并將學(xué)生的社會實踐納入正常的實踐教學(xué)體系,建立和完善了實踐教學(xué)成績評定方法.近年來,我國的就業(yè)壓力使大部分的高年級學(xué)生不能安心畢業(yè)論文/設(shè)計等實踐環(huán)節(jié),既影響了學(xué)生潛能的發(fā)揮,也影響了實踐教學(xué)的質(zhì)量.自2007級學(xué)生開始,重慶文理學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)論文/設(shè)計時間由第8學(xué)期的第1~8周調(diào)到第7學(xué)期的第1~8周,避免了學(xué)生畢業(yè)論文/設(shè)計完成時間段與學(xué)生就業(yè)時間段的沖突,從而有利于進(jìn)一步提高學(xué)生的畢業(yè)論文/設(shè)計的質(zhì)量.同時,學(xué)生的畢業(yè)實習(xí)時間由第7學(xué)期的1~9周調(diào)為第7學(xué)期第8周后,實習(xí)時間也由9周延長為26周,不僅確保了學(xué)生能專心實習(xí),有利于學(xué)生就業(yè),也進(jìn)一步增強了實習(xí)單位對學(xué)生的接受度。
3實踐教學(xué)的成效
重慶文理學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)應(yīng)用型實踐教學(xué)體系正逐步建立,已為國家培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的環(huán)境科學(xué)專業(yè)高級人才.從2007年第一屆學(xué)生畢業(yè)至2010年,環(huán)境科學(xué)專業(yè)已經(jīng)有4屆畢業(yè)生,80%以上的學(xué)生取得了1~2個高級職業(yè)資格證書,且畢業(yè)生的綜合素質(zhì)和應(yīng)用能力均得到了社會的認(rèn)可.各屆畢業(yè)生一次性就業(yè)率均在90%以上,最終就業(yè)率達(dá)100%,主要在區(qū)縣環(huán)保局、企業(yè)、自來水公司、污水處理廠、環(huán)境咨詢機構(gòu)等生產(chǎn)第一線從事環(huán)境監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、室內(nèi)污染物監(jiān)測、環(huán)境管理、污染物治理、水處理和環(huán)境評價等工作.從用人單位反饋的意見表明,學(xué)生在工作半年以后都能獨立地開展工作,并具有較強的分析問題、解決問題的能力,有相當(dāng)一部分畢業(yè)生已經(jīng)成為了所在單位的技術(shù)骨干。
當(dāng)然,隨著我國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展以及環(huán)境問題的日益復(fù)雜化,對環(huán)境科學(xué)專業(yè)人才綜合應(yīng)用能力的要求也呈快速提升趨勢,對環(huán)境專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提出了更高的要求,這對于我校環(huán)境專業(yè)的發(fā)展既是一次挑戰(zhàn),也是一次難得的發(fā)展機遇.如能順應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展的需求,準(zhǔn)確把握發(fā)展的方向和機遇,進(jìn)一步構(gòu)建更完善的環(huán)境科學(xué)專業(yè)應(yīng)用型實踐教學(xué)體系,將極大地有利于我校環(huán)境科學(xué)市級特色專業(yè)的建設(shè),有利于我校環(huán)境科學(xué)專業(yè)應(yīng)用型高級人才的培養(yǎng),并且也有利于打造一支具有團(tuán)結(jié)、拼搏和奉獻(xiàn)精神的教學(xué)、科研隊伍,促進(jìn)學(xué)術(shù)梯隊的形成.如在實驗教學(xué)改革嘗試中,許多實驗內(nèi)容是當(dāng)代比較前沿或前沿的技術(shù)和方向,涉及的知識面廣,教師不但要有本學(xué)科扎實的理論基礎(chǔ),較高的實驗技能,還要加強業(yè)務(wù)學(xué)習(xí),不斷更新自己的知識,才能夠勝任實驗教學(xué),從而有效地促進(jìn)教師實驗教學(xué)水平和科研能力的不斷提高。
4結(jié)語
[論文摘要]焦化廢水是一種典型的難降解有機廢水。介紹了預(yù)處理技術(shù),二級處理技術(shù)的物化法、生物法、化學(xué)法和循環(huán)利用法的應(yīng)用和研究進(jìn)展及優(yōu)缺點。
焦炭是高耗水產(chǎn)業(yè),每年全國焦化廢水的排放量約為2.85億t。焦化廢水是煤在高溫干餾過程中以及煤氣凈化、化學(xué)產(chǎn)品精制過程中形成的廢水,水質(zhì)隨原煤組成和煉焦工藝而變化,是一種典型的難降解有機廢水。其成分復(fù)雜,毒性大,它的超標(biāo)排放對人類、水產(chǎn)、農(nóng)作物都可構(gòu)成很大的危害??傊?,焦化廢水污染,是工業(yè)廢水排放中一個突出的環(huán)境問題,也是擺在人們面前的一個急需解決的課題。
目前焦化廢水一般按常規(guī)方法先進(jìn)行預(yù)處理,然后再進(jìn)行生物脫酚二次處理。但往往經(jīng)上述處理后,外排廢水中COD、氰化物及氨氮等指標(biāo)仍然很難達(dá)標(biāo)。針對這種狀況,近年來國內(nèi)外出現(xiàn)了許多比較有效的焦化廢水治理技術(shù)。這些方法大致分為物化法、生物法、化學(xué)法和循環(huán)利用等4類。
一、焦化廢水的預(yù)處理技術(shù)
焦化廢水中部分有機物不易生物降解,需要采用適當(dāng)?shù)念A(yù)處理技術(shù)。
常用的預(yù)處理方法是厭氧酸化法。這是一種介于厭氧和好氧之間的工藝,其作用機理是通過厭氧微生物水解和酸化作用使難降解有機物的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,生成易降解物質(zhì)。焦化廢水經(jīng)厭氧酸化預(yù)處理后,可以提高難降解有機物的好氧生物降解性能,為后續(xù)的好氧生物處理創(chuàng)造良好條件。
二、焦化廢水的二級處理技術(shù)
(一)物理化學(xué)法
(1)吸附法
吸附法處理廢水,就是利用多孔性吸附劑吸附廢水中的一種或幾種溶質(zhì),使廢水得到凈化。常用吸附劑有活性炭、磺化煤、礦渣、硅藻土等。這種方法處理成本高,吸附劑再生困難,不利于處理高濃度的廢水。
(2)利用煙道氣處理焦化廢水
由冶金工業(yè)部建筑研究總院和北京國緯達(dá)環(huán)保公司合作研制開發(fā)的“煙道氣處理焦化剩余氨水或全部焦化廢水的方法”已獲得國家專利。該技術(shù)將焦化剩余氨水去除焦油和SS后,輸入煙道廢氣中進(jìn)行充分的物理化學(xué)反應(yīng),煙道氣的熱量使剩余氨水中的水分全部汽化,氨氣與煙道氣中的SO2反應(yīng)生成硫銨。
該方法投資省,占地少,以廢治廢,運行費用低,處理效果好,環(huán)境效益十分顯著,是一項十分值得推廣的方法。但是此法要求焦化的氨量必須與煙道氣所需氨量保持平衡,這就在一定程度上限制了方法的應(yīng)用范圍。
(二)生物處理法
生物處理法是利用微生物氧化分解廢水中有機物的方法。目前,活性污泥法是一種應(yīng)用最廣泛的焦化廢水好氧生物處理技術(shù)。這種方法是讓生物絮凝體及活性污泥與廢水中的有機物充分接觸;溶解性的有機物被細(xì)胞所吸收和吸附,并最終氧化為最終產(chǎn)物(主要是CO2)。非溶解性有機物先被轉(zhuǎn)化為溶解性有機物,然后被代謝和利用。
生物法具有廢水處理量大、處理范圍廣、運行費用相對較低等優(yōu)點,但是生物降解法的稀釋水用量大,處理設(shè)施規(guī)模大,停留時間長,投資費用較高,對廢水的水質(zhì)條件要求嚴(yán)格,這也就對操作管理提出了較高要求。
(三)化學(xué)處理法
(1)焚燒法
焚燒法治理廢水始于20世紀(jì)50年代。該法是將廢水呈霧狀噴入高溫燃燒爐中,使水霧完全汽化,讓廢水中的有機物在爐內(nèi)氧化,分解成為完全燃燒產(chǎn)物CO2和H2O及少許無機物灰分。
焚燒處理工藝對于處理焦化廠高濃度廢水是一種切實可行的處理方法。然而,盡管焚燒法處理效率高,不造成二次污染,但是處理費用昂貴使得多數(shù)企業(yè)望而卻步,在我國應(yīng)用較少。
(2)催化濕式氧化技術(shù)
催化濕式氧化技術(shù)是在高溫、高壓條件下,在催化劑作用下,用空氣中的氧將溶于水或在水中懸浮的有機物氧化,最終轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)N2和CO2排放。濕式催化氧化法具有適用范圍廣、氧化速度快、處理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等優(yōu)點。但是,由于其催化劑價格昂貴,處理成本高,且在高溫高壓條件下運行,對工藝設(shè)備要求嚴(yán)格,投資費用高,國內(nèi)很少將該法用于廢水處理。
(3)化學(xué)混凝和絮凝
化學(xué)混凝和絮凝是用來處理廢水中自然沉淀法難以沉淀去除的細(xì)小懸浮物及膠體微粒,以降低廢水的濁度和色度,但對可溶性有機物無效,常用于焦化廢水的深度處理。該法處理費用低,既可以間歇使用也可以連續(xù)使用。
(4)臭氧氧化法
臭氧的強氧化性可將廢水中的污染物快速、有效地除去,而且臭氧在水中很快分解為氧,不會造成二次污染,操作管理簡單方便。但是,這種方法也存在投資高、電耗大、處理成本高的缺點。同時若操作不當(dāng),臭氧會對周圍生物造成危害。因此,目前臭氧氧化法還主要應(yīng)用于廢水的深度處理。在美國已開始應(yīng)用臭氧氧化法處理焦化廢水。
(5)光催化氧化法
目前,這種方法還僅停留在理論研究階段。這種水處理方法能有效地去除廢水中的污染物且能耗低,有著很大的發(fā)展?jié)摿?。但是有時也會產(chǎn)生一些有害的光化學(xué)產(chǎn)物,造成二次污染。由于光催化降解是基于體系對光能的吸收,因此,要求體系具有良好的透光性。所以,該方法適用于低濁度、透光性好的體系,可用于焦化廢水的深度處理。
(6)電化學(xué)氧化技術(shù)
電化學(xué)水處理技術(shù)的基本原理是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學(xué)反應(yīng)或利用電極表面產(chǎn)生的強氧化性活性物質(zhì)使污染物發(fā)生氧化還原轉(zhuǎn)變。目前的研究表明,電化學(xué)氧化法氧化能力強、工藝簡單、不產(chǎn)生二次污染,是一種前景比較廣闊的廢水處理技術(shù)。
(四)廢水循環(huán)使用
高濃度的焦化廢水經(jīng)過脫酚,凈化除去固體沉淀和輕質(zhì)焦油后,送往熄焦池以供熄焦,實現(xiàn)酚水的閉路循環(huán)。從而減少了排污,降低了運行等費用。但是此時的污染物轉(zhuǎn)移問題也值得考慮和進(jìn)一步研究。
三、結(jié)語
總之,我們應(yīng)根據(jù)焦化廢水的特點,深入研究先進(jìn)的處理技術(shù),尋求既高效又經(jīng)濟的處理方法,降低運行費用,提高達(dá)標(biāo)率,改善環(huán)境質(zhì)量,減輕焦化廢水對各地水體的污染,實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。這既是當(dāng)前經(jīng)濟建設(shè)需要解決的現(xiàn)實問題,也是未來技術(shù)攻關(guān)所需要面對的的重點。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:微生物燃料電池 產(chǎn)電 新能源
中圖分類號:X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)04(c)-0003-02
微生物燃料電池(Microbial fuel cells, MFCs)是一種新興的高效的生物質(zhì)能利用方式,它利用細(xì)菌分解生物質(zhì)產(chǎn)生生物電能,具有無污染、能量轉(zhuǎn)化效率高、適用范圍廣泛等優(yōu)點。因此MFCs逐漸成為現(xiàn)今社會的研究熱點之一。
1 微生物燃料電池的工作原理
圖1是典型的雙室結(jié)構(gòu)MFCs工作原理示意圖,系統(tǒng)主要由陽極、陰極和將陰陽極分開的質(zhì)子交換膜構(gòu)成。陽極室中的產(chǎn)電菌催化氧化有機物,使其直接生成質(zhì)子、電子和代謝產(chǎn)物,氧化過程中產(chǎn)生的電子通過載體傳送到電極表面。根據(jù)微生物的性質(zhì),電子傳送的載體可以為外源、與呼吸鏈有關(guān)的NADH和色素分子以及微生物代謝的還原性物質(zhì)。陽極產(chǎn)生的H+透過質(zhì)子交換膜擴散到陰極,而陽極產(chǎn)生的電子流經(jīng)外電路循環(huán)到達(dá)電池的陰極,電子在流過外電阻時輸出電能。電子在陰極催化劑作用下,與陰極室中的電子接受體結(jié)合,并發(fā)生還原反應(yīng)[1]。
下面以典型的葡萄糖為底物的反應(yīng)為例說明MFCs的工作原理,反應(yīng)中氧氣為電子受體,反應(yīng)完成后葡萄糖完全被氧化[2]。
2 微生物燃料電池的分類
目前為止,MFCs的分類方法沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),通常有以下幾種分類方法。
(1)基于產(chǎn)電原理進(jìn)行分類,包括氫MFCs、光能自養(yǎng)MFCs和化能異養(yǎng)MFCs。氫MFCs的原理是利用微生物制氫,同時利用涂有化學(xué)催化劑的電極氧化氫氣發(fā)電;光能自養(yǎng)MFCs是利用藻青菌或其他感光微生物的光合作用直接將光能轉(zhuǎn)化為電能;而化能異養(yǎng)MFCs則是在厭氧或兼性微生物的作用下,從有機底物中提取電子并轉(zhuǎn)移到電極上,實現(xiàn)電力輸出[3]。
(2)基于電池構(gòu)型進(jìn)行分類,包括單極室微生物燃料電池、雙極室微生物燃料電池和多級串聯(lián)MFCs。圖1中的微生物燃料電池即為雙極室結(jié)構(gòu),電池通過質(zhì)子交換膜分為陽極室和陰極室兩個極室。單極室MFCs則以空氣陰極MFCs為主,將陰極與質(zhì)子交換膜合為一體,甚至是去除質(zhì)子交換膜。為了提高產(chǎn)電量,將多個獨立的燃料電池串聯(lián),就形成了多級串聯(lián)MFCs[4]。
(3)基于電子轉(zhuǎn)移方式分類,包括直接微生物燃料電池和間接微生物燃料電池兩類。直接微生物燃料電池是指底物直接在電極上被氧化,電子直接由底物分子轉(zhuǎn)移到電極,生物催化劑的作用是催化在電極表面上的反應(yīng)。間接微生物燃料電池的底物不在電極上氧化,而是在電解液中或其它地方發(fā)生氧化后,產(chǎn)生的電子由電子介體運載到電極上去[5]。
(4)基于電子從細(xì)菌到電極轉(zhuǎn)移方式進(jìn)行分類,可分為有介體MFCs和無介體MFCs兩類。電子需要借助外加的電子中介體才能從呼吸鏈及內(nèi)部代謝物中轉(zhuǎn)移到陽極,這類為有介體MFCs。某些微生物可在無電子傳遞中間體存在的條件下,吸附并生長在電極的表面,并將電子直接傳遞給電極,這稱為無介體MFCs。
3 電池性能的制約因素[6~7]
迄今為止,MFCs的性能遠(yuǎn)低于理想狀態(tài)。制約MFC性能的因素包括動力學(xué)因素、內(nèi)阻因素和傳遞因素等。
動力學(xué)制約的主要表現(xiàn)為活化電勢較高,致使在陽極或者陰極上的表面反應(yīng)速率較低,難以獲得較高的輸出功率[8]。內(nèi)電阻具有提高電池的輸出功率的作用,主要取決于電極間電解液的阻力和質(zhì)子交換膜的阻力??s短電極間距、增加離子濃度均可降低內(nèi)阻。不用質(zhì)子交換膜也可以大大降低MFC的內(nèi)阻,這時得到的最大功率密度為有質(zhì)子交換膜的5倍,但必須注意氧氣擴散的問題[9]。另一個重要制約因素為電子傳遞過程中的反應(yīng)物到微生物活性位間的傳質(zhì)阻力和陰極區(qū)電子最終受體的擴散速率。最終電子受體采用鐵氰酸鹽或陰極介體使用鐵氰化物均可以獲得更大的輸出功率和電流。
另外,微生物對底物的親和力、微生物的最大生長率、生物量負(fù)荷、反應(yīng)器攪拌情況、操作溫度和酸堿度均對微生物燃料電池內(nèi)的物質(zhì)傳遞有影響[10]。
4 微生物燃料電池的應(yīng)用
(1)廢水處理與環(huán)境污染治理。
微生物燃料電池可以同步廢水處理和產(chǎn)電,是一種廢水資源化技術(shù)。把MFC用于廢水處理是其最有前景的一個應(yīng)用方向,也是當(dāng)前微生物燃料電池的研究熱點之一。同時,在生物脫氮、脫硫、重金屬污染的生物治理等方面MFCs也具有不可忽視的作用。
(2)海水淡化。
普通的海水淡化處理技術(shù)條件苛刻,需要高壓、高效能的轉(zhuǎn)化膜,有的還要消耗大量的電能,故不能大規(guī)模的處理,并且成本較高,難以有效地解決海水淡化問題。如果找到一種高效的產(chǎn)電微生物和特殊的PEM交換膜,那么MFC,就可以達(dá)到海水淡化的目的,而且具有能耗低,環(huán)保和可持續(xù)的優(yōu)點。利用MFC淡化海水也將成為具有發(fā)展?jié)摿Φ难芯糠较騕11]。
(3)便攜式電源。
微生物燃料電池能夠利用環(huán)境中自然產(chǎn)生的燃料和氧化劑變?yōu)殡娔?,用于替代常?guī)能源??梢詾樗聼o人駕駛運輸工具、環(huán)境監(jiān)測設(shè)備的長期自主操作提供電源。
(4)植物MFCs。
通過光合作用,植根在陽極室的綠色植物將二氧化碳轉(zhuǎn)換為碳水化合物,在根部形成根瘤沉積物;植物根系中的根瘤沉積物被具有電化學(xué)活性的微生物轉(zhuǎn)化為二氧化碳,同時產(chǎn)生電子。這種植物MFCs能夠原位將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能[12]。
(5)人造器官的動力源[13]。
微生物燃料電池可以利用人體內(nèi)的葡萄糖和氧氣產(chǎn)生能量。作為人造器官的動力源,需要長期穩(wěn)定的能量供給,而人體內(nèi)源源不斷的葡萄糖攝入恰好可以滿足MFC作為這種動力源的燃料需要。
5 微生物燃料電池技術(shù)研究展望
MFCs技術(shù)正在不斷成長并且已經(jīng)在許多方面取得了重大突破。但是,由于其功率偏低,該技術(shù)還沒有實現(xiàn)真正的大規(guī)模實際應(yīng)用?;谄洚a(chǎn)電性能的制約因素,今后的研究方向主要可歸納為以下幾點。
(1)深入研究并完善MFCs的產(chǎn)電理論。MFCs產(chǎn)電理論研究處于起步階段,電池輸出功率較低,嚴(yán)重制約了MFCs的實際應(yīng)用。MFCs中產(chǎn)電微生物的生長代謝過程,產(chǎn)電呼吸代謝過程以及利用陽極作為電子受體的本質(zhì)是今后的研究重點[14]。
(2)篩選與培育高活性微生物。目前大多數(shù)微生物燃料電池所用微生物品種單一。要達(dá)到實際應(yīng)用的目的,需要尋找自身可產(chǎn)生氧化還原介體的高活性微生物和具有膜結(jié)合電子傳遞化合物質(zhì)的微生物。今后的研究應(yīng)致力于發(fā)現(xiàn)和選擇這種高活性微生。
(3)優(yōu)化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)。研究與開發(fā)單室結(jié)構(gòu)和多級串聯(lián)微生物燃料電池。利用微生物固定化技術(shù)、貴金屬修飾技術(shù)等改善電極的結(jié)構(gòu)和性能。選擇吸附性能好、導(dǎo)電性好的材料作為陽極,選擇吸氧電位高且易于撲捉質(zhì)子的材料作為陰極[15]。
(4)改進(jìn)或替代質(zhì)子交換膜。質(zhì)子交換膜的質(zhì)量與性質(zhì)直接關(guān)系到微生物燃料電池的工作效率及產(chǎn)電能力。另外,目前所用的質(zhì)子交換膜成本過高,不利于實現(xiàn)工業(yè)化。今后應(yīng)設(shè)法提高質(zhì)子交換膜的穿透性以及建立非間隔化的生物電池[16]。
6 結(jié)語
MFCs作為一種可再生的清潔能源技術(shù)正在迅速興起,并已逐步顯現(xiàn)出它獨有的社會價值和市場潛力。隨著研究的不斷深入以及生物電化學(xué)的不斷進(jìn)步,MFCs必將得到不斷地推廣和應(yīng)用[17]。
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關(guān)鍵詞:社會經(jīng)濟發(fā)展;環(huán)境污染;環(huán)境庫茲涅茨曲線
作者簡介:羅洎(1977-),四川理工學(xué)院經(jīng)濟與管理學(xué)院講師,經(jīng)濟學(xué)博士,主要研究方向:環(huán)境與災(zāi)害經(jīng)濟、經(jīng)濟與金融計量分析。
中圖分類號:F127 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A doi:10.3969/j.issn.1672-3309(x).2013.07.03 文章編號:1672-3309(2013)07-06-03
歷史發(fā)展經(jīng)驗表明,經(jīng)濟發(fā)展與客觀環(huán)境存在相互制約又相互促進(jìn)的關(guān)系。一方面,經(jīng)濟發(fā)展必然會產(chǎn)生大規(guī)模的經(jīng)濟活動和大量消耗物資能源,由此會導(dǎo)致環(huán)境污染和破壞生態(tài)環(huán)境,隨之環(huán)境惡化又會反過來影響經(jīng)濟發(fā)展的速度和質(zhì)量。另一方面,經(jīng)濟發(fā)展會促進(jìn)科技進(jìn)步和社會環(huán)保意識的提高,進(jìn)而有利于改善環(huán)境。近年我國一直提倡發(fā)展綠色GDP,建設(shè)“資源節(jié)約型和環(huán)境友好型”的兩型社會,可見經(jīng)濟發(fā)展過程中的經(jīng)濟增長與環(huán)境污染關(guān)系是值得人們關(guān)注的探究議題。
環(huán)境庫茲涅茨曲線模型是對經(jīng)濟發(fā)展過程中環(huán)境污染水平進(jìn)行定量分析的重要工具,它是由美國環(huán)境經(jīng)濟學(xué)家Grossman 和Krueger等人于20世紀(jì)90年代初根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)研究而提出的。該理論假定,環(huán)境污染水平會隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和國民收入增加而提高,當(dāng)經(jīng)濟發(fā)展達(dá)到一定程度后,隨著國民收入增加,環(huán)境污染水平會下降。如果在二維坐標(biāo)系中,橫軸表示經(jīng)濟增長指標(biāo),縱軸表示環(huán)境污染指標(biāo),那么經(jīng)濟增長與環(huán)境污染水平之間的關(guān)系曲線呈“倒U”形,即環(huán)境庫茲涅茨曲線。然而國內(nèi)外許多學(xué)者的研究結(jié)果表明并不是任何國家或地區(qū)的環(huán)境庫茲涅茨曲線都呈“倒U”形,由于不同國家和地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r的差異也會導(dǎo)致其環(huán)境庫茲涅茨曲線存在一定的差異性,還可能存在U、N、W、水平、上升或下降等形狀特征。四川省作為西部大開發(fā)戰(zhàn)略的受益者,在經(jīng)濟發(fā)展方面取得巨大成功的同時也加劇了環(huán)境污染問題,經(jīng)濟增長與環(huán)境質(zhì)量關(guān)系備受社會關(guān)注,但目前對兩者關(guān)系的實證研究甚少,因此本文將基于相關(guān)理論通過計量分析軟件進(jìn)一步闡述探究它們之間的關(guān)系及其環(huán)境庫茲涅茨曲線特征,同時結(jié)合研究結(jié)論提出一些宏觀政策建議。
一、四川省社會經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境污染狀況
自國家實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略以來,四川省社會經(jīng)濟發(fā)展迅速,從1999年到2011年,名義GDP增長5.76倍,年均增加36.63%,1999年人均GDP僅為4540元,到2011年已上升至26133元,年均增加36.5%。三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整優(yōu)化,三種產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比由1999年的25.4:41.9:32.7調(diào)整為2011年的14.1:52.5:33.4。依據(jù)錢納里的工業(yè)化階段劃分理論,從城鎮(zhèn)化水平、人均GDP、三次產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比、工業(yè)增加值占GDP比重等方面來綜合判斷,可以看出四川省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整取得較大成功,已經(jīng)步入工業(yè)化中級階段,但目前第三產(chǎn)業(yè)比重偏低,仍低于全國平均水平。工業(yè)化中級階段主要依賴于制造業(yè)尤其是重型工業(yè)的高速增長。目前,四川省已形成礦產(chǎn)金屬開采洗選加工制造業(yè)、食品加工制造業(yè)、化學(xué)原料及制品制造業(yè)、紡織業(yè)、造紙及紙制品業(yè)等幾大支柱產(chǎn)業(yè)的工業(yè)體系。2011年四川省共有工業(yè)企業(yè)單位13706個,其中重工業(yè)就有8942個,總產(chǎn)值為15613.92億元,占工業(yè)總產(chǎn)值的67.45%。
產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重型化也導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。在西部大開發(fā)戰(zhàn)略發(fā)展前期,四川省工業(yè)廢水排放量上升趨勢明顯,直到2005年達(dá)到122590萬噸的排放量最高峰后才得到有效遏制。2011年工業(yè)廢水排放量雖然比2010年下降了0.9%,但仍有80428.6萬噸。從1999-2011年四川省環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看,工業(yè)廢氣排放量和工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量隨著經(jīng)濟發(fā)展而逐年增長,工業(yè)廢氣排放量由1999年的4671億標(biāo)立方米上升至2011年的23171.85億標(biāo)立方米,增長了4.96倍,比2010年增加了14.7%;工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量由1999年的4396萬噸上升至2011年的12684.47萬噸,增長了2.89倍。在工業(yè)化加速發(fā)展進(jìn)程中,環(huán)境污染物排放是不可避免的,但只有對環(huán)境污染問題加以重視,加大對防污治污的投資力度,走環(huán)境友好型的工業(yè)化發(fā)展道路,才能實現(xiàn)社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。
二、四川省社會經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境污染關(guān)系的定量分析
(一)研究指標(biāo)選擇
為了探析四川省社會經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境污染水平之間的相互關(guān)系,本文選取四川省人均國內(nèi)生產(chǎn)總值(人均GDP)作為社會經(jīng)濟發(fā)展指標(biāo)(X),工業(yè)廢水排放量(Y1)、工業(yè)廢氣排放量(Y2)、工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量(Y3)和工業(yè)固體廢物排放量(Y4)作為表達(dá)四川省環(huán)境污染狀況的指標(biāo)。其中人均GDP的數(shù)據(jù)來源于《四川省統(tǒng)計年鑒2012》,2000-2002年、2011年的環(huán)境污染數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒(2001-2003)》和《2011年四川省環(huán)境統(tǒng)計公報》,1999、2003-2010年的環(huán)境污染數(shù)據(jù)來源于國家統(tǒng)計局官方網(wǎng)上公布的環(huán)保統(tǒng)計專題數(shù)據(jù)。
(二)四川省社會經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境污染的關(guān)系曲線模型
根據(jù)環(huán)境庫茲涅茨曲線理論,以四川省人均GDP人均(X)為自變量,環(huán)境污染指標(biāo)(Y)為因變量,利用EVIEWS5.0軟件建立1999-2011年四川省的環(huán)境經(jīng)濟計量模型。一般形式的環(huán)境庫茲涅茨曲線方程表達(dá)式為:,式中y為環(huán)境污染指標(biāo),x為經(jīng)濟增長指標(biāo),模型參數(shù),ε為隨機誤差項。但對上述變量分別進(jìn)行二次和三次曲線方程擬合,結(jié)果表明三次曲線方程擬合效果更佳,所以在上述方程中加入一個三次項:,式中β3為三次項系數(shù),其他參數(shù)含義不變。由表1可知,在1%顯著性水平下,各曲線方程均通過R2、F值檢驗,說明曲線模型擬合效果很好。
圖1-4分別是1999-2011年四川省人均GDP與工業(yè)廢水排放量、工業(yè)廢氣排放量、工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量和工業(yè)固體廢物排放量關(guān)系的環(huán)境庫茲涅茨曲線圖。由圖1可知,工業(yè)廢水排放量的環(huán)境庫茲涅茨曲線與理論上的環(huán)境庫茲涅茨曲線一樣成“倒U”形,其中2005年是轉(zhuǎn)折點,此前的工業(yè)廢水排放量與人均GDP成正相關(guān),隨著經(jīng)濟增長而增加,此后則與人均GDP成負(fù)相關(guān),隨著經(jīng)濟增長而下降。造成這種曲線特征的主要原因在于西部大開發(fā)前期四川省過分追求工業(yè)發(fā)展而忽視了環(huán)境環(huán)保,走先污染后治理的經(jīng)濟發(fā)展道路。2003-2005年四川省加大了環(huán)境保護(hù)的治理投資力度,各年環(huán)境污染治理投資總額分別占當(dāng)年GDP的1.09%、1.17%、1.06%,同時工業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)率的顯著提高也促使了排放量的明顯下降。由圖2和圖3可知,工業(yè)廢氣排放量和工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量的環(huán)境庫茲涅茨曲線并沒有出現(xiàn)先上升后下降的“倒U”形變化軌跡,反而是隨著經(jīng)濟增長略有波動,這說明四川省曾一度在工業(yè)廢氣排放和固體廢物產(chǎn)生方面加大投資治理力度,措施較為得當(dāng)有效,但就所研究年份來看兩者仍呈明顯的上升趨勢。隨著環(huán)保生產(chǎn)科技發(fā)展,2011年四川省工業(yè)固體廢物綜合利用率已提高至57.5%,工業(yè)固體廢物的貯存量和處置量也明顯增加,因此,從圖4可以看出工業(yè)固體廢物排放量隨著經(jīng)濟增長呈現(xiàn)明顯的下降趨勢。
三、結(jié)論與建議
綜合上述可知,在四川省社會經(jīng)濟發(fā)展進(jìn)程中,只有工業(yè)廢水排放量的環(huán)境庫茲涅茨曲線呈“倒U”形特征,四川省經(jīng)濟增長與工業(yè)廢水排放量和工業(yè)固體廢物排放量成顯著的負(fù)相關(guān),與工業(yè)廢氣排放量和工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量成顯著的正相關(guān)。西部生態(tài)環(huán)境較為脆弱,所以要實現(xiàn)社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,四川省應(yīng)該從宏觀上采取以下措施來促進(jìn)經(jīng)濟增長與環(huán)境關(guān)系的協(xié)調(diào)發(fā)展:
第一,轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式,繼續(xù)調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和區(qū)域布局。不能延續(xù)過去“高消耗、高增長、高污染”的社會經(jīng)濟發(fā)展路徑,摒棄“先污染后治理”的發(fā)展思想,把社會經(jīng)濟發(fā)展方式由粗放型轉(zhuǎn)變?yōu)榧s型,走環(huán)境友好型的社會經(jīng)濟發(fā)展道路。逐步淘汰和取締高耗能、高污染、工藝落后的企業(yè),對污染源企業(yè)進(jìn)行規(guī)劃選址布局,重點發(fā)揮區(qū)域優(yōu)勢逐步建立以旅游服務(wù)業(yè)和知識技術(shù)密集型企業(yè)為主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)體系。
第二,發(fā)揮市場機制對環(huán)境污染治理的調(diào)節(jié)作用,推動環(huán)保科技發(fā)展,走新型工業(yè)化道路。把排污權(quán)交易及收費制度引入到環(huán)保工作來,強化排污申報和征費工作,堅持“污染者付費、利用者補償、開發(fā)者保護(hù)和破壞者恢復(fù)”的原則,讓社會經(jīng)濟主體成為環(huán)保投資的主體。先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)不但可以降低污染物的排放量,還可以提高廢棄物的綜合利用率,所以應(yīng)繼續(xù)加大對環(huán)保人才的培養(yǎng)和技術(shù)設(shè)備的開發(fā)研究,走循環(huán)經(jīng)濟工業(yè)化發(fā)展道路。(下轉(zhuǎn)第46頁)
第三,加大對環(huán)境污染治理的投資力度,進(jìn)一步完善環(huán)保監(jiān)管體系,加強環(huán)境監(jiān)管和執(zhí)法力度。根據(jù)發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗,在經(jīng)濟快速發(fā)展時期,環(huán)保投資要占到 GDP 的1%-1.5%,才能有效控制環(huán)境污染,達(dá)到3%才能使環(huán)境質(zhì)量得到明顯改善。雖然近年四川省環(huán)境污染治理投資總額增加明顯,但環(huán)保投資占GDP的比重都在1%以下,且呈下降趨勢。政府是環(huán)保監(jiān)管的主體,但也要發(fā)揮社會公眾與輿論的監(jiān)督作用。應(yīng)加強對礦產(chǎn)金屬、化工紡織、造紙印染等重點污染行業(yè)企業(yè)的排污監(jiān)管,監(jiān)管要做到公開透明、嚴(yán)格高效,防止出現(xiàn)監(jiān)管真空。
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本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文)
(2009屆)
題 目 ClO2染料脫色研究
學(xué) 院 生物與化學(xué)工程學(xué)院
專 業(yè) 化學(xué)工程與工藝
班 級 051
學(xué) 號 105042022
學(xué)生姓名 徐旭旦
指導(dǎo)教師 諸愛士
完成日期 2009年6月 11日
學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)、學(xué)位論文
版權(quán)使用授權(quán)書
本人 徐旭旦 學(xué)號 105042022 聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計(論文)、學(xué)位論文《 ClO2染料脫色研究 》,是在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除了文別加以標(biāo)注和致謝的地方外,論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果,與我一同工作的人員對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。
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簽字日期: 年 月 日 簽字日期: 年 月 日
ClO2染料脫色研究
學(xué)生姓名:徐旭旦 指導(dǎo)教師:諸愛士
(浙江科技學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院)
摘 要:二氧化氯具有強氧化性、不穩(wěn)定性和消毒性。本文在制備二氧化氯的基礎(chǔ)上,用分光光度法測定反應(yīng)后酸性紅染料廢水的含量,從而計算二氧化氯對酸性紅染料廢水的脫色率。研究攪拌速度、二氧化氯用量、pH值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、廢水初始濃度等對廢水的脫色效果。實驗結(jié)果表明:攪拌速率、廢水起始濃度以及反應(yīng)溫度對脫色率影響不大,反應(yīng)速度很快,10分鐘基本上完全反應(yīng)。在堿性條件下脫色率較低,但在酸堿度達(dá)到一定值后對脫色率影響很小。二氧化氯對廢水脫色的較佳條件:反應(yīng)溫度30℃,反應(yīng)時間10min,轉(zhuǎn)速250r/min,pH=6,酸性紅染料與二氧化氯反應(yīng)的摩爾比為1:3.17。通過對實驗數(shù)據(jù)的處理得到二氧化氯與酸性紅的反應(yīng)為一級反應(yīng),并得到以下的阿倫尼烏斯方程:k=0.12e-231.11/RT以及動力學(xué)方程: r=kcA0.5cB0.5。
關(guān)鍵詞:酸性紅染料廢水;二氧化氯; 脫色率;動力學(xué)
Study on Dye’s Decolorization by ClO2
Student’ s name: XU Xu-dan Advisor: ZHU Ai-shi
(School of Biological and Chemical Engineering Zhejiang University of Science and Technology)
Abstract: Chlorine dioxide has strong property of oxidation, the instability and the disinfection. This article is based on the preparation of chlorine dioxide, the content of the acid red dye wastewater was after reaction determined by spectrophotometric methods, and thus decolourization rate of acid red dye wastewater was calculated with chlorine dioxide. Then the decolourization effect of the dye wastewater by reaction mixing speed, the amount of chlorine dioxide, pH, reaction temperature, initial concentration of dye wastewater, reaction time were studied. The experimental result indicated that, the mixing speed, initial concentration of the dye wastewater and reaction temperature are little influence to the decolourization rate. The reaction is very quick,The reaction would be completed within 10 minutes. Under the alkalinity condition, the larger pH is , the lower decolourization rate is,and the pH is out of scope is little influence to the decolourization rate. So the best condition are the followings: reaction temperature is 30℃, reaction time is 10min, rotational speed is 250r/min, pH is 6, the ratio of the acid red dye wastewater and a chlorine dioxide response is 3.17.To deal with the data of the experiment we get the result: the reaction is first order, and Arrhenius Equation is k=0.12e-231.11/RT, dynamic equation is r=kcA0.5cB0.5.
Keywords: Acid red dye wastewater; Chlorine dioxide; Decolourization rate;
Kinetics
目 錄
中文摘要............................................................Ⅰ
英文摘要............................................................Ⅱ
目錄................................................................Ⅲ
1. 緒論.............................................................1
1.1 印染廢水的特點..........................................1
1.2 印染廢水的處理方法......................................1
1.3 ClO2在印染廢水中的應(yīng)用.......................................3
1.4 ClO2的性質(zhì)...............................................4
1.5 ClO2的制備方法...........................................5
1.6 ClO2的脫色機理...........................................5
1.7 應(yīng)用概況................................................5
2. 實驗試劑與玻璃儀器...............................................7
2.1 主要原料和試劑..........................................7
2.2 主要儀器....... .........................................7
2.3 實驗步驟................................................7
2.3.1 用亞氯酸鈉自氧化法制備二氧化氯.....................7
2.3.2 用丙二酸法測定二氧化氯總含量.......................7
2.3.3 模擬廢水...........................................8
3. 實驗結(jié)果與討論...................................................9
3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制..........................................9
3.1.1 波長掃描選定最大波峰...............................9
3.1.2 濃度與吸光度曲線...................................9
3.2 單因素考察.............................................10
3.2.1 反應(yīng)溫度對染料脫色效果的影響......................10
3.2.2 轉(zhuǎn)速對染料脫色效果的影響..........................11
3.2.3 ClO2投加量對染料脫色率的影響.......................12
3.2.4 pH值對染料脫色率的影響............................13
3.2.5 染料初始濃度對脫色率的影響........................14
3.2.6 反應(yīng)時間對染料脫色效果的影........................15
3.3 染料與二氧化氯反應(yīng)的摩爾比推算.........................16
3.4 動力學(xué)計算.............................................16
4. 結(jié)論.............................................................18
致謝................................................................19
參考文獻(xiàn)............................................................20
1 緒論
1.1 印染廢水的特點
據(jù)數(shù)據(jù)顯示:目前我國紡織印染行業(yè)共有平洗機或溢流染色機10萬臺左右,每年排放的高溫污染廢水近10億噸,是一種較難處理的工業(yè)廢水之一。每排放一噸印染廢水,就能污染20噸水體,由此可見染色廢水對水體的污染是非常大的。加入WTO后,紡織印染近幾年均以兩位數(shù)增長,但污染物處理設(shè)施難以同步,污染物排放總量有增加趨勢。而且染色廢水因所用的染料的不同,廢水的水質(zhì)變化很大,染色廢水一般色度很高,含有染料、助劑、表面活性劑、纖維雜質(zhì)、油劑、酸堿以及無機鹽等,一般呈強堿性,COD/BOD比較高,可生化性較差。其中,助劑和染料COD的 70%以上,而染料只占廢水COD的10%左右。但是,染料形成了印染廢水的主要特征之一—高色度。
1.2 印染廢水的處理方法
印染廢水的處理方法大致可分為物理法、化學(xué)法、生化法、電化學(xué)法。
物理法又分為吸附法和膜分離法。
吸附法是利用多孔性固體(如活性炭、吸附樹脂等)與染料廢水接觸,利用吸附劑表面活性,將染料廢水中的有機物和金屬離子吸附并濃集于其表面,達(dá)到凈化水的目的。
活性炭具有較強的吸附能力,對陽離子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有較好的吸附功能,但活性炭價格昂貴,不易再生[1]。
膜分離技術(shù)應(yīng)用于染料廢水處理方面主要是超濾和反滲透。據(jù)報道,用管式和中空纖維式聚砜超濾膜處理還原染料廢水脫色率在95%~98%之間,CODCr去除率60%~90%,染料回收率大于95%[2,3]。有一些納濾膜表面帶有電荷,它們的分離機理比較復(fù)雜,一般用電荷模型和空間位阻模型來闡明分離過程。利用活性泥法或生物膜法均可有效地去除其中的COD,但一般對色度去除的效果并不明顯[4]。
化學(xué)法又分為化學(xué)混凝法、化學(xué)氧化法、濕式空氣氧化法、光催化氧化法。
化學(xué)混凝法主要有沉淀法和氣浮法,此法經(jīng)濟有效,但產(chǎn)生化學(xué)的污泥需進(jìn)一步處理。常用的有無機鐵復(fù)合鹽類。近年來國內(nèi)外采用高分子混凝劑日益增多。天然高分子絮凝劑主要有淀粉及淀粉衍生物、甲殼質(zhì)衍生物和木質(zhì)素衍生物3大類。曾淑蘭等[5]用NaOH作催化劑將玉米淀粉和醚化劑M反應(yīng)制得的陽離子淀粉CST,用量為7~15 mg/L時,對酸性染料、活性染料的脫色率達(dá)90%以上。吳冰艷等[6]用接枝聚合制得的木質(zhì)素季胺鹽絮凝劑處理J酸染料廢水,絮凝劑中的季胺離子與廢水中的磺酸基團(tuán)生成不溶于水的物質(zhì),投量20 mg/L,色度去除率達(dá)90%。方忻蘭[7]利用海蝦、蟹殼為原料制得的殼聚糖用來處理印染廢水,CODCr去除率達(dá)85%以上。天然高分子絮凝劑電荷密度小,分子量低,易發(fā)生生物降解而失去絮凝活性。人工合成的有機高分子絮凝劑分子量大,分子鏈中所帶的官能團(tuán)多,絮凝性能好,用量少,pH范圍廣。
化學(xué)氧化是利用臭氧、氯、及其含氧化物將染料的發(fā)色基團(tuán)破壞而脫色。臭氧氧化法對多數(shù)染料能獲得良好的脫色效果。但對硫化、還原等不溶于水的染料效果較差。Fenton試劑氧化法,其脫色的實質(zhì)是H2O2 與Fe2+ 反應(yīng)所產(chǎn)生的羥基自由基使染料有機物斷鏈[8]。
濕式空氣氧化法(WAO)是在高溫(125~320℃)、高壓(0.5~20 MPa)條件下通入空氣,使廢水中的有機物直接氧化[9]。超臨界水氧化(SCWO)是指當(dāng)溫度、壓力高于水的臨界溫度(374℃)和臨界壓力(22.05 MPa)條件下的水中有機物的氧化。它實質(zhì)上是濕式氧化法的強化和改進(jìn)。超臨界態(tài)水的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生較大的變化,水汽相界面消失,形成均相氧化體系,有機物的氧化反應(yīng)速度極快。超臨界水氧化法與傳統(tǒng)的方法相比,效率高,反應(yīng)速度快,適用范圍廣,可用于各種難降解有機物;在有機物的含量低于2%時;可通過自身熱交換,無須外界供熱 ,反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單,處理量大。
光催化氧化法常用H2O2或光敏化半導(dǎo)體(如TiO2、CdS 、Fe2O3 、WO3 作催化劑),在紫外線高能輻射下,電子從價帶躍遷進(jìn)入導(dǎo)帶,在價帶產(chǎn)生空穴,從而引發(fā)氧化反應(yīng)。此法對染料廢水的脫色效率高,缺點是投資和能耗高。
生化法具有運行成本低,對環(huán)境污染少的特點。但染料廢水水質(zhì)波動大,種類多,毒性高,對溫度和pH條件要求較苛刻的微生物很難適應(yīng)。好氧處理法運行簡單,對CODCr、BOD5的去除率較高,對色度的去除率卻不太理想。而厭氧處理法對染料廢水的色度去除率較高。厭氧處理法污泥生成量少,產(chǎn)生的氣體是甲烷,可利用作為能源。但單獨使用,效果不理想。高效菌群(High Solution Bacteria)是利用復(fù)合的微生物群來處理染料廢水的方法,菌種現(xiàn)已發(fā)展到100多種,如反硝化產(chǎn)堿菌、脫氮硫桿菌、氧化硫硫桿菌等。它可以針對不同的廢水配成不同的菌群去分解不同的污染物,具有較高的針對性。運用H.S.B技術(shù)處理無錫某染料廠生產(chǎn)的分散染料、酸性染料(CODCr濃度達(dá)2000~2500mg/L)的廢水,出水CODCr小于100mg/L,平均去除率為92.68%[10]。
電化學(xué)法治理廢水,實質(zhì)是間接或直接利用電解作用,把染料廢水中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)。近年來由于電力工業(yè)的發(fā)展,電力供應(yīng)充足并使處理成本大幅降低,電化學(xué)法已逐漸成為一種非常有競爭力的廢水處理方法。染料廢水的電化學(xué)凈化根據(jù)電極反應(yīng)發(fā)生的方式不同,可分為內(nèi)電解法、電凝聚電氣浮、電催化氧化等。
應(yīng)用最廣泛的內(nèi)電解法是鐵屑炭法。內(nèi)電解法的優(yōu)點是利用廢物在不消耗能源的前提下去除多種污染成分和色度,缺點是反應(yīng)速度慢、反應(yīng)柱易堵塞、對高濃度廢水處理效果差。
在外電壓作用下,利用可溶性陽極(鐵或鋁)產(chǎn)生大量陽離子,對膠體廢水進(jìn)行凝聚,同時在陰極上析出大量氫氣微氣泡,與絮粒粘附一起上浮。這種方法稱為電凝聚電氣浮。與化學(xué)凝聚法相比,其材料損耗少一半左右,污泥量較少,且無笨重的加藥措施。其缺點是電能消耗和材料消耗過大[11]。
電催化氧化是通過陽極反應(yīng)直接降解有機物,或通過陽極反應(yīng)產(chǎn)生的羥基自由基、臭氧等氧化劑降解有機物。電催化氧化法的優(yōu)點是有機物氧化完全,無二次污染。但該法真正應(yīng)用于廢水工業(yè)化處理則取決于具有高析氧電位的廉價高效催化電極。同時電極與電解槽的結(jié)構(gòu)對降低能耗也起重要的作用。賈金平等[12]研究了活性炭纖維電極與鐵的復(fù)合電極降解多種模擬印染廢水,有較好的效果。
1.3 二氧化氯在印染廢水處理中的應(yīng)用
蘇玫舒等[13]采用混凝—二氧化氯法處理印染廢水,可有效去除廢水的色度,使廢水達(dá)標(biāo)排放。在實驗條件下,先加入100mg/L PAC,攪拌并靜置60min,然后加入60mg/L ClO2,反應(yīng)4h后,色度、COD、BOD平均去除率分別達(dá)到94.5%、88.3%、91.8%,實際應(yīng)用中處理后色度、COD、BOD平均去除率分別達(dá)到93.7%、85.2%、92.7%,符合國家GB8978-1988《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》。
王福祥等人[14]曾在南京市大廠區(qū)麒麟華洋印染公司進(jìn)行試驗,通過用二氧化氯處理印染廢水,脫色率和COD去除率分別達(dá)到97.5%和80.3%,處理后的廢水指標(biāo)完全符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
林大建[15]利用二氧化氯作為強氧化劑對漂染廢水中的有機物進(jìn)行氧化分解,試驗結(jié)果表明:對COD的去除率>78%,對色度的去除率>95%,水的循環(huán)利用率可達(dá)72%。
賀啟環(huán)等[16] 研究了二氧化氯催化氧化處理酸性大紅染料廢水。當(dāng)廢水COD=3400mg/L左右,pH=4,氧化反應(yīng)時間為45分鐘, ClO2投加量為750mg/L,在催化劑作用下,COD平均去除率達(dá)到88%左右,而單一的ClO2氧化,其COD平均去除率僅為28%左右。
1.4 二氧化氯的性質(zhì)
ClO2在常溫下為黃綠色或橘黃色氣體,當(dāng)溶液中濃度為14~17mg/L時氣味明顯[17],具有氯和臭氧的特殊刺激臭味,毒性與氯氣相似。在20℃,大氣壓下,水中二氧化氯的質(zhì)量濃度為70mg/L。二氧化氯氣體在室溫條件下可壓縮為液態(tài),密度為2.4g/L,沸點10.9℃,熔點-59℃。在水中的溶解度很大,約為Cl2的5倍,ClO2分子結(jié)構(gòu)外層存在一個未成對電子—活潑自由基,具有很強的氧化作用,二氧化氯的還原能力(0.95V)比氯氣(1.95V)低的多,但它的氧化能力卻比氯氣高的多[18],其氧化能力約為Cl2的2.63倍。其氣體在高于-40℃時不穩(wěn)定、易爆炸,所以需要在使用現(xiàn)場生產(chǎn)。二氧化氯暴露于光線下或接觸有機物時,溫度上升就會爆炸。二氧化氯壓縮為液態(tài),輕微的環(huán)境變化就會導(dǎo)致爆炸。工業(yè)上,二氧化氯運輸通過混合空氣以保持二氧化氯濃度在8%~12%。在黑暗中,二氧化氯溶液可保存幾個月。二氧化氯化合物是中性的四氧化狀態(tài),它很小、易變的和高度充滿活力的分子在稀釋水溶液中以自由基存在。濃度高時會與還原劑發(fā)生強烈反應(yīng);然而在無光密閉容器下能形成穩(wěn)定的二氧化氯水溶液。由于獨特的、單電子轉(zhuǎn)移的機制,它作為一個高選擇性的氧化劑 [19]。
1.5 二氧化氯的制備方法
ClO2的制備方法主要有化學(xué)法和電解法兩種。其中化學(xué)法又分為還原法和氧化法。還原法[19]根據(jù)還原劑的不同,可分為二氧化硫法、鹽酸法、硫酸法、甲醇法和雙氧水法。目前,氧化法主要集中在以NaClO2為原料發(fā)生ClO2。其方法主要有酸化法、Cl2氧化法、過硫酸根離子(S2O82—)氧化法、電化學(xué)法和有機物或過渡金屬(如Fe3+)氧化法等,其中大多數(shù)發(fā)生技術(shù)使用的是氧化過程。
本實驗采用亞氯酸鈉自氧化法:在酸性介質(zhì)中,亞氯酸鈉發(fā)生自氧化還原反應(yīng)生成二氧化氯。反應(yīng)式為:
5NaClO2 + 4HCl = 4ClO2 + 5NaCl + 2H2O
該方法的特點是一次性投資少,操作工藝簡便,易于控制。不足之處是反應(yīng)速度慢,酸量大,產(chǎn)生的廢酸多。在實驗室制備時二氧化氯容易逸出,有一股刺激性氣味,所以在實驗時要特別注意密封盡量減少氣體逸出。如果是在鹽酸介質(zhì)中反應(yīng),產(chǎn)品混合物中會有一定量的鹽酸。
1.6 二氧化氯的脫色機理
ClO2處理印染廢水主要是氧化破壞染料的發(fā)色基團(tuán)和助色基團(tuán),達(dá)到顯著的脫色效果。在一定條件下,二氧化氯可與DPD(N,N-二乙基對苯二胺)、甲酚紅(鄰甲酚磺酞)、氯酚紅(二氯磺酞)、酸性靛藍(lán)(5,5-靛藍(lán)二磺酸鹽或靛藍(lán)三磺鹽)、麗絲胺綠B(芳甲烷染料)、羅丹明B(四乙基羅丹明)和亞甲藍(lán)等顯色劑發(fā)生脫色反應(yīng)。酸性靛藍(lán)在pH<4時,可以與氧化劑二氧化氯發(fā)生斷鍵反應(yīng),而生成穩(wěn)定化合物靛紅C8H5NO2。二氧化氯除與酸性靛藍(lán)等染 料發(fā)生反應(yīng)外,還與許多直接染料和活性染料反應(yīng),而使染料褪色。利用二氧化氯的這一性質(zhì),可將二氧化氯用于處理印染廢水。目前,利用二氧化氯來處理印染廢水已得到一定的進(jìn)展,尤其在脫色方面去除率高,因而是具有廣闊的推廣應(yīng)用前景的[20]。
1.7 應(yīng)用概況
制成的穩(wěn)定性二氧化氯作為一種多功能化工產(chǎn)品,自上個世紀(jì)和年代就逐步在紙漿和紡織品漂白、消毒及自來水凈化、工業(yè)廢物處理等行業(yè)得到應(yīng)用,尤其是經(jīng)ClO2消毒后反應(yīng)物基本無毒。二氧化氯作為一種強氧化劑,由于其在消毒殺菌、防腐除臭、保鮮及環(huán)境污染處理等方面的獨特功能已受到國內(nèi)外有關(guān)專家的廣泛關(guān)注。80年代中期,美國農(nóng)業(yè)部(USDA)和美國環(huán)保局(USEDA)確認(rèn)ClO2可作為食品消毒劑和飲水殺菌劑[21]。最近世界衛(wèi)生組織(WHO)認(rèn)為該物質(zhì)完全無致癌,而推薦為安全消毒物質(zhì)中的A1級產(chǎn)品。目前,越來越多的國家已把ClO2用作飲用水的消毒劑,并對ClO2在醫(yī)療衛(wèi)生、水產(chǎn)品加工、果蔬保鮮及環(huán)境污水處理等方面進(jìn)行廣泛的應(yīng)用研究。
ClO2的研究和應(yīng)用在我國始于20世紀(jì)80年代,生產(chǎn)規(guī)模上與國外相比都有一定差距,但是目前發(fā)展迅速,已有多家廠家生產(chǎn),應(yīng)用領(lǐng)域也很廣泛,主要有飲用水處理、廢水處理、殺菌滅藻、醫(yī)療衛(wèi)生、造紙工業(yè)、油田解堵等幾個方面。ClO2作為滅菌消毒氧化劑,具有很好的效果,明顯優(yōu)于常用的Cl2,且具安全可靠、無環(huán)保問題等優(yōu)點,因此,它的應(yīng)用勢必愈來愈廣,在我國的應(yīng)用亦有廣闊的前景。
2 實驗試劑與玻璃儀器
2.1 主要原料和試劑
(1)亞氯酸鈉
AR
(6)硫代硫酸鈉
AR
(2)淀粉
AR
(7)丙二酸 AR
(3)鹽酸
AR
(8)重鉻酸鉀
AR
(4)硫酸
AR
(9)酸性紅
工業(yè)品
(5)碘化鉀
AR
2.2 主要儀器
(1)可見分光光度計(上海光譜儀器有限公司722E型)
(2)恒溫水浴缸(上海精密實驗設(shè)備有限公司DK-S24型)
(3)恒速攪拌器(上海申勝生物技術(shù)有限公司S212-40型)
(4)二氧化氯發(fā)生裝置(實驗室自搭)
(5)電子天平(北京塞多利斯儀器系統(tǒng)有限公司BS124S型)
2.3 實驗步驟
2.3.1 用亞氯酸鈉自氧化法制備二氧化氯
(1)打開恒溫水浴調(diào)至250C;
(2)搭好反應(yīng)裝置和接收裝置,檢查裝置氣密性;
(3)待水溫穩(wěn)定后,將反應(yīng)液裝入浸入水浴鍋中的三口燒瓶中,同時打開空氣
壓縮機控制0.14m3/h的氣體流量,反應(yīng)開始;
(4)觀察反應(yīng)過程中接收瓶中的顏色的變化,反應(yīng)25分鐘,結(jié)束反應(yīng);
(5)關(guān)閉水浴鍋和壓縮機,整理實驗臺面,將設(shè)備等恢復(fù)原狀。
2.3.2 用丙二酸法測定二氧化氯總含量
2.3.2.1 試劑配制
(1)2mol/L硫酸 取11mL98%濃硫酸加入到89mL水中置于試劑瓶中。
(2)10%碘化鉀 10g碘化鉀加入100mL水中置于棕色瓶中避光保存于冰箱中,
若顔色變黃需重新配制。
(3)0.5%淀粉 取0.5g淀粉置于100mL水中煮沸,冷卻后置于棕色瓶中避光保
存。
(4)10% 丙二酸 10g丙二酸加無離子水溶解成100mL。
(5)0.1mol/L硫代硫酸鈉溶液 取1000mL蒸餾水加入0.1g碳酸鈉,煮沸,稱
取24.80g硫代硫酸鈉置于該沸水中,冷卻放置于棕色瓶中,避光保存1-2周。
2.3.2.2 測定
取二氧化氯液10.0mL,置于含100mL無離子水的碘量瓶中,加10% 丙二酸溶液2mL,搖勻。靜置反應(yīng)2min后,加2mol/L硫酸10mL,10%碘化鉀溶液10mL后加蒸餾水?dāng)?shù)滴于碘量瓶蓋緣,置暗處5min。打開蓋,讓蓋緣蒸餾水流入瓶內(nèi)。用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液(裝入滴定管中)滴定游離碘,邊滴邊搖勻。待溶液呈淡黃色時加入0.5%淀粉溶液10滴,溶液立即變藍(lán)色。繼續(xù)滴定至藍(lán)色消失,記錄用去的硫代硫酸鈉溶液總量。重復(fù)測3次,取3次平均值進(jìn)行以下計算 。
由于1mol/L硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液1mL相當(dāng)于13.49mg二氧化氯,故可按下式計算二氧化氯含量:二氧化氯含量(mg/l)=(M×V×13.49/W)×1000[22]
其中:M-------硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度,mg/L;
V-------硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液在滴定中用去的毫升數(shù),mL;
W-------碘量瓶中所含二氧化氯樣液毫升數(shù),mL。
2.3.3 模擬廢水
印染車間排出的廢水通常濃度在100 mg/L左右,現(xiàn)在用酸性紅染料配置模擬廢水,用電子天平稱取1.000g酸性紅染料,加水溶解稀釋到2L。做實驗時取樣體積為20.00mL的配制好的溶液,投加一定量的二氧化氯溶液,保持二氧化氯溶液的過量,使二氧化氯和酸性紅染料摩爾比為4:1,再加水稀釋到100mL,使酸性紅染料濃度為100.0 mg/L(模擬廢水)。
3 實驗結(jié)果與討論
3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
3.1.1 波長掃描選定最大波峰
取配制好的500.0mg/L酸性紅染料的溶液取出20mL,加去離子水配成100mL,配制成100mg/L(模擬廢水),用分光光度計在不同波長下進(jìn)行測量,得到以下的波長與吸光度曲線,見圖1:
圖1 最佳波長曲線
從圖1可以看出,波長在500nm時,吸光度達(dá)到最大值,即最大吸收峰,
以此作為測定波長。
3.1.2 濃度與吸光度曲線
取配制好的500mg/L酸性紅染料的溶液,然后分別取出20、15、12、10、8、6、5、2 mL,各加去離子水用100mL容量瓶標(biāo)定,分別用分光光度計在500nm進(jìn)行測量,得到以下的濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線,見圖2:
圖2 酸性紅染料的標(biāo)準(zhǔn)曲線
在以下單因素考察實驗中,將吸光度代入上面方程y = 0.0093x + 0.0239中,算出反應(yīng)后酸性紅的濃度y,再根據(jù)y1=y總-y算出反應(yīng)的酸性紅的量y1,最后根據(jù)脫色率= y1/ y總×100%,從而計算出脫色率。
3.2 單因素考察
3.2.1 反應(yīng)溫度對染料脫色效果的影響
溫度是影響反應(yīng)效果的因素之一,從印染車間排出的廢水通常具有較高的溫度。酸性紅染料的模擬廢水的濃度為100mg/L ,取樣體積為10mL的配制好的溶液,投加一定量的二氧化氯溶液,保持二氧化氯溶液的過量,使二氧化氯和酸性紅染料摩爾比為4:1,但要讓總?cè)芤旱牧勘3衷?00mL以內(nèi),然后加水讓溶液的體積保持在100mL,這樣就保持了染料和二氧化氯的濃度的一致性。在相同的因素前提下,考察不同的溫度二氧化氯對酸性紅溶液的脫色效果的差異。因此,考察以下幾個溫度點,確定溫度是否對二氧化氯脫色效果有影響。以下是考察15、20、25、30、35℃五個溫度點時,反應(yīng)結(jié)束后馬上取樣,然后用分光光度計測定吸光度,最后通 過酸性紅染料的標(biāo)準(zhǔn)曲線計算脫色率。
在20℃時,沒有經(jīng)過鼓泡除去剩余的二氧化氯,用分光光度計測定吸光度,其吸光度為0.054,而經(jīng)過經(jīng)過鼓泡后其吸光度為0.045,所以每次反應(yīng)結(jié)束后先進(jìn)行鼓泡,再用分光光度計測定其吸光度。二氧化氯對酸性紅染料在不同的溫度條件下的脫色能力的大小差異。見圖3:
圖3溫度對染料脫色率的影響
從圖3可以看出,二氧化氯對酸性紅溶液進(jìn)行脫色時,溫度對其脫色能力的影響并不是非常大,脫色的能力都在98-99%左右。但是30℃時的溫度效果較其它四個來說要略好一些,因此,從圖表來看,溫度升高時脫色率略有升高,但是以30℃時的溫度為分界線,大于30℃時脫色率反而下降。可能的原因是由于溫度升高,二氧化氯的活性升高,使轉(zhuǎn)化率提高,但是溫度過高,又使二氧化氯有些揮發(fā)出來,造成了二氧化氯溶液濃度的下降,這樣使得脫色率又有點下降。因此,選取30℃的溫度為最佳的單因素之一。
3.2.2 轉(zhuǎn)速對染料脫色效果的影響
在二氧化氯與酸性紅染料溶液反應(yīng)時,由于存在一個混合接觸的過程,它們的溶液濃度雖然不變,但是,理論上來說,在混合反應(yīng)時,加快混合時的速率,可以提高反應(yīng)的速率。因此,對于攪拌速率來說,應(yīng)該是越快越好。在保持溫度、pH、起始料液等各因素不變的前提下,來考察不同的攪拌速率是否對二氧化氯的脫色效果有影響,使轉(zhuǎn)速分別控制在50、100、150、250、300r/min,考察攪拌速度對染料脫色效果的影響。反應(yīng)結(jié)束后馬上取樣,鼓泡除去剩余沒有反應(yīng)的二氧化氯,然后用分光光度計測定吸光度,最后通過酸性紅染料的標(biāo)準(zhǔn)曲線計算脫色率。見圖4:
圖4 攪拌速度對染料脫色率的影響
從圖4可以看出,二氧化氯對酸性紅溶液進(jìn)行脫色時,攪拌速率對其脫色能力基本上沒有影響,在不同的攪拌速率下,脫色率變化很小??赡苁且驗槎趸葏⑴c的脫色反應(yīng)不需要這樣大的攪拌速率,可能是靜止的溶液下,就能快速地反應(yīng)完全,但不排除由于10min的反應(yīng)時間已經(jīng)大大超過了二氧化氯對酸性紅溶液脫色所需要的時間,使得所有的反應(yīng)液都能夠完全的反應(yīng),因而轉(zhuǎn)化率差不多一樣。因此,取這個反應(yīng)的攪拌速率為250r/min,作為最佳的反應(yīng)攪拌速率。
3.2.3 ClO2投加量對染料脫色率的影響
在反應(yīng)溫度20℃,不加酸堿和反應(yīng)時間10min,轉(zhuǎn)速250r/min不變的情況下,移取20ml配制好的500mg/L酸性紅染料的溶液,加二氧化氯溶液,使加二氧化氯和酸性紅染料摩爾分別為5:1、4:1、3:1、2:1、1:1,但要讓總?cè)芤旱牧勘3衷?00mL以內(nèi),然后加水讓溶液的體積保持在100mL,這樣就保持了染料和濃度的一致性。在相同的因素前提下,考察ClO2投加量對染料脫色效果的差異。反應(yīng)結(jié)束后馬上取樣,鼓泡除去剩余沒有反應(yīng)的二氧化氯,然后用分光光度計測定吸光度,最后通過酸性紅染料的標(biāo)準(zhǔn)曲線計算脫色率。見圖5:
圖5 ClO2投料量對染料脫色率的影響
由圖5可以看出,酸性紅染料(模擬廢水)脫色率隨二氧化氯的量的增加而逐漸升高。較低投量時,脫色率的升高幅度較大,當(dāng)投量增加到一定程度后(3:1)脫色率變化趨于平緩,基本上脫色率保持不變。由上圖可知二氧化氯作為氧化劑染料是有很強的脫色能力的,并且脫色能力也都隨著二氧化氯的投加量增加而增強。以下確定二氧化氯和酸性紅染料摩爾為4:1。
3.2.4 pH值對染料脫色率的影響
移取20mL配置好的500mg/L酸性紅染料的溶液,加二氧化氯溶液,使二氧化氯和酸性紅染料的摩爾比為4:1,加水稀釋保持溶液總體積100mL,酸性紅染料的pH值為6,在反應(yīng)溫度20℃,轉(zhuǎn)速250r/min,反應(yīng)時間10min的條件下,加鹽酸或氫氧化鈉使pH值分別為4、6、7、8、10、12,考察pH值對染料脫色率的影響,反應(yīng)結(jié)束后馬上取樣,鼓泡除去剩余沒有反應(yīng)的二氧化氯,然后用分光光度計測定吸光度,最后通過酸性紅染料的標(biāo)準(zhǔn)曲線計算脫色率,得以下曲線,見圖6:
圖6 pH值對染料脫色率的影響
由圖6可見,酸性紅染料模擬廢水用ClO2氧化,脫色率在酸性條件下,pH值對染料脫色率影響不大,都在98%左右。隨著pH值的逐漸增大,脫色率逐漸減小,pH值在6-10的時候脫色率變化最明顯,所以pH值對染料脫色率有影響,特別是在堿性條件下。可能是二氧化氯和氫氧化鈉反應(yīng)轉(zhuǎn)化為次氯酸根離子,氧化能力減弱,從而使脫色率降低。
3.2.5 染料初始濃度對脫色率的影響
在反應(yīng)溫度20℃、不加酸堿和反應(yīng)時間10min,轉(zhuǎn)速250r/min,加二氧化氯溶液不變的情況下,分別移取50、30、20、15、10mL配置好的500mg/L酸性紅染料的溶液,加水稀釋保持溶液總體積100mL,使酸性紅染料濃度分別為250、150、100、75、50mg/L。在相同的因素前提下,考察染料起始濃度對脫色率的影響。反應(yīng)結(jié)束后馬上取樣,鼓泡除去剩余沒有反應(yīng)的二氧化氯,然后用分光光度計測定吸光度,最后通過酸性紅染料的標(biāo)準(zhǔn)曲線計算脫色率。見圖7:
圖7染料初始濃度對脫色率的影響
從圖7可以看出,在起始料液濃度發(fā)生改變時,二氧化氯對染料溶液的脫色率影響很小??偟膩碚f,脫色率的波動很小,可見,二氧化氯的脫色能力還是很強的。
3.2.6 反應(yīng)時間對染料脫色效果的影響
移取20mL配置好的500mg/L酸性紅染料的溶液,加二氧化氯溶液,使二氧化氯和酸性紅染料的摩爾比為4:1,加水稀釋保持溶液總體積100mL,在反應(yīng)溫度20℃,轉(zhuǎn)速250r/min, 反應(yīng)時間分別為1、2、4、6、8、10、15min,考察反應(yīng)時間對脫色率的影響,反應(yīng)結(jié)束后馬上取樣,鼓泡除去剩余沒有反應(yīng)的二氧化氯,然后用分光光度計測定吸光度,最后通過酸性紅染料的標(biāo)準(zhǔn)曲線計算脫色率,結(jié)果如圖8:
圖8反應(yīng)時間對染料脫色率的影響
從圖8可以看出,酸性紅染料(模擬廢水)隨反應(yīng)時間的增加,脫色率迅速增加,說明反應(yīng)速度很快,反應(yīng)10min左右,脫色率幾乎不再隨時間的增加而增加,這說明反應(yīng)已接近反應(yīng)完全。
3.3 染料與二氧化氯反應(yīng)的摩爾比推算
移取20mL配置好的500mg/L酸性紅染料的溶液,加二氧化氯溶液,使二氧化氯和酸性紅染料的摩爾比為4:1,加水稀釋保持溶液總體積100mL,保持反應(yīng)溫度20℃,轉(zhuǎn)速250r/min,反應(yīng)時間10min,反應(yīng)結(jié)束后馬上取樣,然后用分光光度計測定吸光度,其吸光度為0.042,最后通過酸性紅染料的標(biāo)準(zhǔn)曲線計算脫色率,其脫色率為98.05%,反應(yīng)掉酸性紅染料的質(zhì)量 M=500mg/L×20mL×98.05%=9.805mg,酸性紅染料的分子式為C17H10ClF3N3NaO4S,分子量468,反應(yīng)掉酸性紅染料0.0209mmol。用丙二酸法測定剩余二氧化氯的含量,用去硫代硫酸鈉0.25mL,二氧化氯含量(mg/L)=(0.25×0.0165×13.49×158×0.0165/10) ×1000=14.5mg/L,剩余二氧化氯質(zhì)量=14.5mg/L×100/1000=1.45mg,反應(yīng)掉二氧化氯的質(zhì)量=5.92-1.45=4.47mg=0.0662mmol??瞻讓嶒炞C明酸性紅染料對丙二酸法測定剩余二氧化氯的含量沒有影響,酸性紅染料與二氧化氯反應(yīng)的摩爾比為0.0209:0.0662=1:3.17。
3.4 動力學(xué)計算
設(shè)二氧化氯與酸性紅的反應(yīng)的動力學(xué)方程為r=kcAmcBn [23], m=n,m+n=x,x=1、0.5、0.45,測定cA,按反應(yīng)摩爾比與初始濃度進(jìn)行計算得到cB,將t-cA數(shù)據(jù)作圖見圖9:
20℃
圖9 時間-濃度關(guān)系圖
35℃
圖10 時間-濃度關(guān)系圖
得到時間與濃度的關(guān)系式如下:20℃ y = -3E-05x3 + 0.0015x2 - 0.0226x + 0.1147和35℃ y = -2E-05x3 + 0.001x2 - 0.0143x + 0.0686
對方程進(jìn)行微分求得不同時間下的rA,再對rA與f(cAcB)做圖,有如下關(guān)系:
20℃
圖11 速度-濃度關(guān)系圖
圖12 速度-濃度關(guān)系圖
分別計算了20℃時m+n=1、0.5、0.45的數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)m=n=0.5是可以認(rèn)為接近直線了,故二氧化氯與酸性紅的反應(yīng)近似為一級反應(yīng);按此計算35℃的數(shù)據(jù)見圖,并求得k1=0.1048/min,k2=0.1089/min.
活化能計算:用阿倫尼烏斯方程[23]k=k0e-E/RT求得E=231.11J/mol,k0=0.12/min,從以上計算也證實了反應(yīng)溫度對脫色率影響很小。
4 結(jié)論與展望
通過上述的實驗,我們以多組實驗數(shù)據(jù)為依據(jù),確定了二氧化氯對酸性紅染料脫色的最佳條件:反應(yīng)溫度30℃,反應(yīng)時間10min,轉(zhuǎn)速250r/min,pH=6,酸性紅染料與二氧化氯反應(yīng)的摩爾比為1:3.17。在實際生產(chǎn)過程中考慮到節(jié)能降低成本可以適當(dāng)?shù)慕档娃D(zhuǎn)速如150r/min,再可以根據(jù)當(dāng)時天氣的溫度調(diào)節(jié)生產(chǎn)的溫度,因為上面兩項因素對脫色率的影響很小。通過對上述實驗數(shù)據(jù)的處理得到二氧化氯與酸性紅的反應(yīng)為一級反應(yīng),并得到以下的阿倫尼烏斯方程:k=0.12e-231.11/RT;以及動力學(xué)方程:r=kcA0.5cB0.5。
二氧化氯產(chǎn)業(yè)已是國際公認(rèn)的綠色朝陽產(chǎn)業(yè),應(yīng)用領(lǐng)域和消費量還將大規(guī)模拓展,其技術(shù)的發(fā)展趨勢是低耗節(jié)能、高效高純、低副產(chǎn)物的系列生產(chǎn)工藝和針對各個行業(yè)而開發(fā)的使用便捷、應(yīng)用成熟的下游產(chǎn)品的應(yīng)用。就目前而言,穩(wěn)定性二氧化氯和二氧化氯發(fā)生器等系列產(chǎn)品,投資少、見效快,不僅能有效地發(fā)揮其本身的特性,還可推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的繁榮和發(fā)展。
致 謝
四年的大學(xué)生活就這樣隨著畢業(yè)論文的完成而結(jié)束了,感謝浙江科技學(xué)院所有教過我的和我所熟悉的老師的教誨,特別是生化學(xué)院的老師們的教導(dǎo)使我時刻銘記在心。
衷心感謝諸愛士老師,在他的孜孜不倦的指導(dǎo)之下完成了我的畢業(yè)課題。諸老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度使我終生受益。
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【關(guān)鍵詞】畢業(yè)設(shè)計;農(nóng)業(yè)院校;環(huán)境工程
環(huán)境工程專業(yè)源于土木工程中的市政工程,作為一門邊緣交叉性學(xué)科,其發(fā)展目標(biāo)是解決不斷涌現(xiàn)的各種實際環(huán)境問題。經(jīng)過20多年的發(fā)展,其所涉及的領(lǐng)域越來越廣泛,已成為一門集自然、社會和技術(shù)科學(xué)為一體的綜合性學(xué)科。環(huán)境工程學(xué)科不僅研究水、氣、固廢、噪聲等主要環(huán)境污染和公害的防治技術(shù)和措施,還研究自然資源的保護(hù)和合理利用,探討廢物資源化技術(shù),以及對區(qū)域環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃和科學(xué)管理,以獲得最優(yōu)的環(huán)境、經(jīng)濟和社會效益。目前,我國設(shè)置有環(huán)境工程專業(yè)的高校已超過300所。由于各高校的基礎(chǔ)和重點學(xué)科存在明顯差別,其環(huán)境工程專業(yè)發(fā)展的側(cè)重點也有所不同。大多數(shù)理工科類院校的環(huán)境工程專業(yè)都源于土木工程中的市政工程,其本科生培養(yǎng)方案注重于對學(xué)生工程思維和設(shè)計能力的培養(yǎng)。我校的資源環(huán)境學(xué)院準(zhǔn)備新設(shè)環(huán)境工程專業(yè),在環(huán)境工程的人才培養(yǎng)方案上不能照搬理工科類大學(xué),一定要突出農(nóng)業(yè)院校的特色并發(fā)揮現(xiàn)有優(yōu)勢,找準(zhǔn)適合自己的立足點。
安排在第七學(xué)期末開始的畢業(yè)設(shè)計(論文)是環(huán)境工程專業(yè)實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的一個重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié),是對學(xué)生所學(xué)理論和技能的綜合運用和檢驗,也是保證本科教學(xué)質(zhì)量的最后一道防線。畢業(yè)設(shè)計(論文)輔導(dǎo)環(huán)節(jié)對學(xué)生的要求主要體現(xiàn)在三個方面:1.鞏固與擴展所學(xué)的基本理論和專業(yè)知識,培養(yǎng)提高學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識、獨立分析、解決本學(xué)科領(lǐng)域的實際問題和初步進(jìn)行科學(xué)研究的能力;2.培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計和研究觀念,發(fā)揚理論聯(lián)系實際的工作傳統(tǒng);3.使學(xué)生在方案設(shè)計、材料調(diào)查與搜集、工程繪圖、理論計算、實驗研究、數(shù)據(jù)處理、外文閱讀、使用計算機、查閱文獻(xiàn)、經(jīng)濟分析、工具書的使用、文字表達(dá)等基本技能方面得到進(jìn)一步的訓(xùn)練和提高。鑒于畢業(yè)設(shè)計階段對于本科生培養(yǎng)的特殊重要性,本文就農(nóng)業(yè)院校環(huán)境工程專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計設(shè)置安排存在的問題和解決的途徑提出一些個人的看法,希望能為我校環(huán)境工程新專業(yè)的建設(shè)提供一些可供參考的建議。
和理工科類院校不同,農(nóng)業(yè)院校的環(huán)境類專業(yè)一般都源于土壤學(xué)、生物化學(xué)、生態(tài)學(xué)等學(xué)科,其本科課程設(shè)置主要是幫助學(xué)生形成以土壤、農(nóng)業(yè)化學(xué)和農(nóng)業(yè)生態(tài)資源等專業(yè)的知識體系。因此,農(nóng)業(yè)院校環(huán)境工程專業(yè)在畢業(yè)論文(設(shè)計)任務(wù)書的安排上,也應(yīng)與一般的工科院校有所不同。從目前來看,農(nóng)業(yè)院校環(huán)境工程專業(yè)的畢業(yè)論文(設(shè)計)主要存在以下幾個問題:
1.本科畢業(yè)論文(設(shè)計)任務(wù)書的設(shè)置比較單一,重實驗輕設(shè)計。很多農(nóng)業(yè)院校的環(huán)境專業(yè)本科生畢業(yè)只有畢業(yè)論文可做,而無畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容供學(xué)生選擇。由于農(nóng)業(yè)院校環(huán)境工程專業(yè)一般建設(shè)較晚,在師資、課程體系、實踐環(huán)節(jié)方面和工科院校相比都有一定差距。在工程設(shè)計及應(yīng)用的教學(xué)、科研方面,農(nóng)業(yè)院校環(huán)境類專業(yè)的基礎(chǔ)顯得更加薄弱。因此,目前很多農(nóng)業(yè)院校的環(huán)境工程專業(yè)的師資力量尚難以開展對學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)工程設(shè)計的指導(dǎo);同時,由于學(xué)生們受專業(yè)課程設(shè)置所限,他們的工程思維和設(shè)計能力與工科學(xué)生相比都有較大差距,因此很多學(xué)生也不愿意選擇他們感覺更為吃力的畢業(yè)設(shè)計工作。然而,目前環(huán)境工程本科生就業(yè)的去向主要還是與環(huán)保工程設(shè)計、施工、運行等相關(guān)的公司和企業(yè),而諸如環(huán)境管理部門、環(huán)境監(jiān)測站等事業(yè)單位現(xiàn)在大多都呈人才飽和狀態(tài),可接受的本科畢業(yè)生非常有限。由于農(nóng)業(yè)院校環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)生在工程設(shè)計能力方面的弱勢,在就業(yè)時與工科院校同類專業(yè)的畢業(yè)生競爭時就處于明顯的劣勢。因此,有必要通過畢業(yè)設(shè)計來加強農(nóng)業(yè)院校環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的工程思維和設(shè)計能力,使他們能夠具有環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)生所需要的基本工程設(shè)計基礎(chǔ)和能力,從而在一定程度上扭轉(zhuǎn)我校該專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)時面臨的不利局面。
2.本科畢業(yè)論文(設(shè)計)任務(wù)書的設(shè)置未能充分突出農(nóng)業(yè)院校的特色,尚未充分體現(xiàn)農(nóng)業(yè)院校學(xué)生現(xiàn)有知識體系的優(yōu)勢。與工科院校相比,農(nóng)業(yè)院校的環(huán)境工程專業(yè)在專業(yè)的歷史沿革、學(xué)科組成和行業(yè)特性上都有自身的特殊性。因此,為了提高農(nóng)業(yè)院校環(huán)境工程專業(yè)人才的競爭力,需要在畢業(yè)論文(設(shè)計)這一人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)上充分體現(xiàn)農(nóng)業(yè)院校的特色與優(yōu)勢。農(nóng)業(yè)院校的環(huán)境工程人才培養(yǎng)模式不能照搬工科大學(xué)的方法,而應(yīng)走有生態(tài)特色的辦學(xué)之路,培養(yǎng)出可投身于農(nóng)村環(huán)境污染防護(hù)的人才。農(nóng)業(yè)院校一般都具有生物、生態(tài)學(xué)科的優(yōu)勢地位,畢業(yè)生相對于工科院校的學(xué)生具有更扎實的生態(tài)學(xué)知識。此外,當(dāng)前環(huán)境工程畢業(yè)生就業(yè)的一個重要方向是環(huán)境影響評價咨詢工作,生態(tài)環(huán)境影響評價又在其中占據(jù)主要地位。因此,可以考慮讓一部分學(xué)生在完成畢業(yè)論文(設(shè)計)時從事生態(tài)環(huán)境評價的工作。這樣一來可以發(fā)揮農(nóng)業(yè)院校學(xué)生生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)扎實、生態(tài)知識結(jié)構(gòu)較全面的優(yōu)勢,提高畢業(yè)論文(設(shè)計)的質(zhì)量,二來可以提高學(xué)生的社會競爭力并適應(yīng)市場需要,為從事生態(tài)環(huán)境評價特別是農(nóng)村地區(qū)環(huán)境評價的單位輸送可用人才。
3.畢業(yè)論文(設(shè)計)立題與實際聯(lián)系還不夠緊密,約束性題目難以調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)新熱情。由于教師設(shè)計的畢業(yè)論文(設(shè)計)題目未能全部追逐科技前沿或來自于實際的工程項目,部分題目陳舊甚至經(jīng)年不變,擺在學(xué)生面前的是一些舊知識舊問題,使得設(shè)計成果沒有實用價值和科學(xué)意義。這在一方面打擊了某些學(xué)生在完成畢業(yè)論文(設(shè)計)的熱情和積極性,也使得某些本來就對畢業(yè)設(shè)計(論文)重要性認(rèn)識不足的同學(xué)更加放松了對自己的要求,對工作應(yīng)付了事。
為提高農(nóng)業(yè)院校環(huán)境工程專業(yè)本科生的畢業(yè)論文(設(shè)計)的完成質(zhì)量,進(jìn)一步加強農(nóng)業(yè)環(huán)境類專業(yè)學(xué)生的市場競爭力,在畢業(yè)論文(設(shè)計)的設(shè)置和指導(dǎo)上可以考慮以下的一些改進(jìn)措施:
1.加入一些和農(nóng)村環(huán)境保護(hù)治理相關(guān)的設(shè)計類題目。由于目前工科院校的環(huán)境工程大多是在給水排水專業(yè)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來,因此,工科院校的環(huán)境工程專業(yè)在畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容上受給水排水專業(yè)的影響較大。在水污染控制方面主要為排水管網(wǎng)和城市污水處理廠的設(shè)計。農(nóng)業(yè)院校如果照搬工科院校的設(shè)計內(nèi)容,由于專業(yè)基礎(chǔ)所限,無法與之進(jìn)行有力的競爭。因此,應(yīng)在設(shè)計內(nèi)容上著眼于和農(nóng)村地區(qū)和農(nóng)業(yè)環(huán)境相關(guān)的工程。如目前農(nóng)村受污染地下水的治理和農(nóng)村污水的處理都是國家十二五規(guī)劃的重要內(nèi)容,相關(guān)的工程也建設(shè)了不少??梢栽O(shè)定一些如農(nóng)村小型給水站或分散性生活污水處理站的課題。在處理工藝選擇上,由于農(nóng)村地區(qū)的特殊條件,一般應(yīng)選擇操作較簡單且成本較低的常規(guī)處理工藝,這樣更符合農(nóng)村地區(qū)的實際需要。比如用吸附工藝處理污染地下水,或用人工濕地處理畜禽類廢水,都是可行的設(shè)計題目。學(xué)生經(jīng)過這些設(shè)計工作的鍛煉,將有助于他們在畢業(yè)后從事農(nóng)村環(huán)保治理的相關(guān)工作,不僅提高學(xué)生的就業(yè)率,也可為農(nóng)村環(huán)境的治理培養(yǎng)可用人才。為達(dá)到這一培養(yǎng)目標(biāo),學(xué)校在青年教師的引進(jìn)和培養(yǎng)上也要考慮有工程背景的環(huán)境工程專業(yè)人才,同時可以通過幫助青年教師去設(shè)計類單位進(jìn)行工程實踐等措施,提高他們的工程素養(yǎng)和設(shè)計能力,從而達(dá)到輔導(dǎo)學(xué)生的要求。
2.在本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)工作中體現(xiàn)資源與環(huán)境的緊密結(jié)合,設(shè)置適量的生態(tài)環(huán)境影響評價的題目。工科院校的環(huán)境專業(yè)一般更側(cè)重于各種污染治理技術(shù)工藝的開發(fā)與研究,對環(huán)境與資源的重視不足。農(nóng)業(yè)院校則注重于從宏觀側(cè)面上分析環(huán)境與資源的關(guān)系,將自身對土壤學(xué)、氣象學(xué)和生態(tài)學(xué)等學(xué)科的研究優(yōu)勢體現(xiàn)在資源和環(huán)境管理方面。為進(jìn)一步體現(xiàn)農(nóng)業(yè)環(huán)境院校學(xué)生在這方面的特點,有必要在畢業(yè)設(shè)計時通過設(shè)置合適的環(huán)境影響評價的課題來提高學(xué)生的相關(guān)能力。另一方面,環(huán)境影響評價咨詢工作在當(dāng)前對環(huán)境工程本科畢業(yè)生來說是一個重要的就業(yè)方向,其中主要的一個部分就是生態(tài)環(huán)境影響評價。和做工作設(shè)計不同,由于農(nóng)業(yè)院校學(xué)生在生態(tài)學(xué)方面有較扎實的基礎(chǔ),因此和工科院校學(xué)生相比并不遜色,甚至某些方面他們做的比工科院校的學(xué)生要更加深入,相關(guān)的知識結(jié)構(gòu)也更加全面。為本科生畢業(yè)設(shè)計設(shè)置適當(dāng)?shù)沫h(huán)境影響評價課題,不僅發(fā)揮了農(nóng)業(yè)院校學(xué)生在生態(tài)環(huán)境評價方面的一些優(yōu)勢,也可為學(xué)生的就業(yè)提供有效的幫助。當(dāng)然,這同樣也對學(xué)校的師資力量提出了更高的要求。不僅在課程設(shè)置上需要加入環(huán)境影響評價的課程,對青年教師的引進(jìn)和培養(yǎng),也要做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作。一個可取的方法是鼓勵青年教師考取國家的環(huán)境影響評價注冊工程師,通過提高教師隊伍的素質(zhì)來保障本科生培養(yǎng)的質(zhì)量。
3.將畢業(yè)論文與教師主持的科研項目或課題聯(lián)系起來,培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)。環(huán)境工程專業(yè)由于本科就業(yè)的壓力較大,相當(dāng)一部分的學(xué)生選擇畢業(yè)后繼續(xù)攻讀本專業(yè)的研究生。對于準(zhǔn)備攻讀研究生的本科生,特別是已取得報送推免資格的學(xué)生而言,在本科畢業(yè)階段通過完成畢業(yè)論文來得到一定的科研能力的鍛煉是很有必要的。對于無需復(fù)習(xí)考研和找工作的保送生,可以安排他們盡早進(jìn)入畢業(yè)論文的課題。在課題的選擇上,應(yīng)盡量從老師的在研項目中選取適當(dāng)?shù)囊徊糠肿寣W(xué)生來參與并完成,而不是只是簡單的讓本科生給在讀碩士生打下手。根據(jù)筆者的經(jīng)驗,只要老師進(jìn)行有效的輔導(dǎo),并選取學(xué)生力所能及的課題,充分發(fā)揮他們的主觀能動性,本科生同樣可以參與到實際科研項目中,并做出較好的科研成果,有些本科生的科研成果在高度上甚至不遜于在讀的碩士研究生。對于要復(fù)習(xí)考研和找工作的畢業(yè)生,也要盡早安排他們進(jìn)入畢業(yè)論文的課題。老師要幫助學(xué)生按安排好時間,一方面要讓他們認(rèn)識到畢業(yè)論文的重要性,另一方面也要照顧到學(xué)生復(fù)習(xí)考研和找工作的實際情況,盡量做到兩頭兼顧。
綜上所述,為了提高農(nóng)業(yè)院校環(huán)境工程本科生的培養(yǎng)質(zhì)量,有必要在畢業(yè)論文(設(shè)計)環(huán)節(jié)的進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,提高畢業(yè)內(nèi)容的多樣性,加強其實踐性,并突出農(nóng)業(yè)院校的特色,為培育出更多可投身于農(nóng)村環(huán)境治理的人才而貢獻(xiàn)一份力量。
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關(guān)鍵詞 環(huán)境工程 水污染控制 畢業(yè)設(shè)計
Abstract The paper proceeds with the problem of water treatment existing in graduation project at present, some views on how to guide graduate project and how to select the content of project for water pollution control direction of environmental engineering speciality are presented.
Keywords environmental engineering guidance of graduate project water pollution control
根據(jù)近幾年西南交大環(huán)境工程畢業(yè)生的分配情況來看,多數(shù)畢業(yè)生將要從事水污染治理工程的設(shè)計、施工和監(jiān)理等工作。因此,如果學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計階段能受到水污染治理工程設(shè)計等方面的綜合訓(xùn)練,則對畢業(yè)后進(jìn)一步發(fā)展將有很大幫助。
畢業(yè)設(shè)計是畢業(yè)生大學(xué)階段課程學(xué)習(xí)的總結(jié),也是教學(xué)計劃中的一個重要實踐環(huán)節(jié);既是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)理論知識和專業(yè)知識的綜合訓(xùn)練,也是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、將知識轉(zhuǎn)化為能力的實踐訓(xùn)練;既是對學(xué)生將來所從事水處理工作的模擬演練,也是引導(dǎo)學(xué)生了解社會、樹立工作責(zé)任感和敬業(yè)精神的必然過程[1]。因此,在畢業(yè)生即將走向工作崗位前,通過畢業(yè)設(shè)計的鍛煉,可以有效地培養(yǎng)和提高環(huán)境工程專業(yè)大學(xué)生的綜合素質(zhì)。
下面結(jié)合我校環(huán)境工程專業(yè)的特點,從指導(dǎo)教師的角度出發(fā),針對目前存在的問題,就如何指導(dǎo)環(huán)境工程專業(yè)的水污染控制方向畢業(yè)設(shè)計做一初步的探討。
一、目前環(huán)境工程水污染控制方向畢業(yè)設(shè)計存在的問題
1、設(shè)計題目缺乏創(chuàng)新性。隨著高校擴招以及伴隨環(huán)境問題受關(guān)注程度的加深而導(dǎo)致的學(xué)生人數(shù)的增加,使得這種情況日益突出。許多高校環(huán)境工程專業(yè)的本科畢業(yè)設(shè)計很難滿足設(shè)計題目創(chuàng)新性這一要求。據(jù)統(tǒng)計,截至2OO4年,全國設(shè)置“環(huán)境工程”本科專業(yè)的高校共計247家,每年該專業(yè)的本科畢業(yè)生接近2萬人之多。這些院校每個老師指導(dǎo)6個左右的畢業(yè)生,在確保每個學(xué)生所選課題不重復(fù)的情況下,教師至少要準(zhǔn)備8個不同的題目,幾屆畢業(yè)生所做的畢業(yè)設(shè)計重復(fù)雷同,缺乏創(chuàng)新性。
2、設(shè)計內(nèi)容深度不夠。環(huán)境工程水污染控制方向設(shè)計主要是針對某種特定的廢水,污水設(shè)計工藝流程、主要水處理構(gòu)筑物并進(jìn)行經(jīng)濟論證等,最后提交的論文形式為畢業(yè)設(shè)計說明書及相關(guān)圖紙。與給排水專業(yè)畢業(yè)設(shè)計相比,其深度還有所欠缺。完成畢業(yè)設(shè)計的學(xué)生只會設(shè)計基本的工藝流程,許多畢業(yè)設(shè)計的題目冠以“初步設(shè)計”,但是實際完成的論文離初步設(shè)計的要求相距甚遠(yuǎn)。多數(shù)學(xué)生對具體的初步設(shè)計所要求的內(nèi)涵基本不清楚,更有甚者連施工圖紙都看不懂,這使得畢業(yè)生與企業(yè)的人才需求產(chǎn)生了極大的矛盾[2]。
3、教師管理不力。從目前高校教學(xué)計劃安排看:高校畢業(yè)論文(設(shè)計)基本安排于大學(xué)最末學(xué)年的下學(xué)期。此時正值大學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)實踐教學(xué)的關(guān)鍵時期,也是大多數(shù)學(xué)生參與畢業(yè)分配以及參與研究生入學(xué)考試錄取的關(guān)鍵時期。由于時間上的沖突,多數(shù)學(xué)生把時間和精力投入于關(guān)系到自身就業(yè)前途的奔波之中[3]。對于畢業(yè)設(shè)計工作也多持應(yīng)付過關(guān)的心態(tài),難以保證真正的身心投入。針對這種情況,許多指導(dǎo)教師對學(xué)生“放一碼”、“睜只眼,閉只眼”,把關(guān)不嚴(yán),工作流于形式、走過場,打人情分,學(xué)校主管部門對學(xué)生的消極應(yīng)對之舉也顯得很無奈。
4、圖紙不規(guī)范。畢業(yè)設(shè)計繪圖中出現(xiàn)的不規(guī)范問題主要有線型運用、尺寸標(biāo)注和文字書寫不規(guī)范。線型運用不規(guī)范主要是在圖紙上,無論工藝管線還是構(gòu)筑物輪廓線和尺寸線粗細(xì)不分,虛實不分;尺寸標(biāo)注不規(guī)范主要是在圖紙上,對于構(gòu)筑物基本體和管渠缺少定形和定位尺寸,以及尺寸標(biāo)注不集中;文字書寫不規(guī)范主要是在圖紙上,不同級別的文字書寫隨心所欲,不分字體和字號。由于缺乏繪圖經(jīng)驗和實際施工的經(jīng)驗,導(dǎo)致在圖紙表達(dá)時該表達(dá)的表達(dá)不清和表達(dá)錯誤,具體反應(yīng)在圖紙中的常見問題有:剖面圖數(shù)量不夠,剖切位置不當(dāng),缺少定形和定位尺寸,設(shè)計說明和材料表不全等。
二、指導(dǎo)環(huán)境工程專業(yè)水污染控制方向畢業(yè)設(shè)計的探討
1、設(shè)計的選題。環(huán)境工程專業(yè)的水污染控制方向畢業(yè)設(shè)計既是理論性很強的教學(xué)環(huán)節(jié),又是最富有實踐性的教學(xué)環(huán)節(jié),必須依照各方面的情況制定出合適的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)方案。
選題具體要求是:① 要符合本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)及教學(xué)基本要求,具有針對性、綜合性、應(yīng)用性與先進(jìn)性,使學(xué)生能得到較全面的訓(xùn)練;② 要結(jié)合生產(chǎn)實際,切實能解決生產(chǎn)第一線的問題,為學(xué)生走上工作崗位打下堅實基礎(chǔ);③ 難度和分量要適當(dāng),在規(guī)定時間內(nèi),經(jīng)過學(xué)生努力能夠完成。
關(guān)于題目的類型大致可分為三種類型,即真題真做、真題假做和假題真做。真題真做的優(yōu)點是與生產(chǎn)實際結(jié)合緊密,缺點是由于受時間和設(shè)計經(jīng)驗的限制,設(shè)計的完整性和系統(tǒng)性難以得到保證。假題真做的優(yōu)點是易于滿足教學(xué)要求,缺點是易于脫離生產(chǎn)實際。實踐證明,采用真題假做,即畢業(yè)設(shè)計的題目來自生產(chǎn)實際,如污水處理廠的可研報告,并根據(jù)教學(xué)要求適當(dāng)修改后的題目,既可滿足教學(xué)要求,同時也與生產(chǎn)實際結(jié)合較為緊密[4]轉(zhuǎn)貼于 我院在七個學(xué)期期末,系辦公室就發(fā)出了在全系教師中征集畢業(yè)設(shè)計課題的通知,教師踴躍提交課題,經(jīng)過系和教研室審題組的審查、篩選,最終選出難度和工作量均比較適中、有較好的理論和實用性的課題作為最終的畢業(yè)設(shè)計課題,并公布于網(wǎng)上,供學(xué)生選擇。
我校近幾屆的環(huán)境工程本科畢業(yè)生水污染控制方向畢業(yè)設(shè)計的選題基本是真題假做,由各位指導(dǎo)老師根據(jù)工程經(jīng)驗,針對某種工業(yè)廢水/污水作為題目進(jìn)行設(shè)計,在設(shè)計過程中,學(xué)生可到工程現(xiàn)場進(jìn)行參觀,增強工程實踐意識,得到較好的效果。
2、設(shè)計內(nèi)容和成果要求。為了使環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生將所學(xué)知識融會貫通,提高設(shè)計的綜合性,從而辦出環(huán)境工程專業(yè)的水污染控制方向畢業(yè)設(shè)計的特色,結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)設(shè)置的課程,可將環(huán)境工程專業(yè)的水污染控制方向畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容更改為以下三個組成部分:區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量評價、排水管網(wǎng)設(shè)計和污水處理廠設(shè)計[5]。其中區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量評價可包括區(qū)域水環(huán)境污染源評價、區(qū)域水環(huán)境現(xiàn)狀評價、區(qū)域水環(huán)境影響評價和污染控制分析四個方面。通過增加區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量評價,使環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生既能進(jìn)行水污染治理工程的設(shè)計,又能從大環(huán)境角度進(jìn)行區(qū)域水污染控制。
在設(shè)計中,除了必要的污水處理廠平面布置圖外,還應(yīng)該增加構(gòu)筑物的剖面圖、管道的布置圖等,讓學(xué)生在設(shè)計中熟悉最基本的設(shè)計圖紙及方法和要求,在繪圖前要求學(xué)生復(fù)習(xí)有關(guān)書籍,規(guī)范設(shè)計圖紙,設(shè)計深度要求達(dá)到初步設(shè)計階段。
設(shè)計成果由設(shè)計計算書和設(shè)計說明書以及設(shè)計圖紙組成。其中設(shè)計說明書(含計算書)1份,要求字?jǐn)?shù)不少于15000字,設(shè)計圖紙不少于2張0#圖紙,包括污水處理廠總平面圖、工藝流程圖、管道布置圖、單體構(gòu)筑物設(shè)計圖等。
3、設(shè)計步驟和時間安排。我校畢業(yè)設(shè)計時間為16周,大致安排如下:第八學(xué)期第一周,每位指導(dǎo)老師下發(fā)任務(wù)書,學(xué)生根據(jù)任務(wù)書的要求,在第五周前完成文獻(xiàn)閱讀,資料收集等工作,第五周至第十四周完成設(shè)計說明書和繪制圖紙,第十五周審核老師完成畢業(yè)設(shè)計審核意見,第十六周準(zhǔn)備參加畢業(yè)答辯。
4、提高管理水平。首先,要把師生的思想統(tǒng)一到畢業(yè)論文(設(shè)計)事關(guān)教育質(zhì)量優(yōu)劣這一高度上來,使他們充分認(rèn)識到畢業(yè)設(shè)計在本科教育中的地位與作用,增強師生搞好畢業(yè)設(shè)計工作的使命感和責(zé)任感。其次,建立一整套涵蓋畢業(yè)論文設(shè)計各階段的工作管理制度,理順學(xué)校、學(xué)院、教研室、指導(dǎo)老師、答辯委員會、學(xué)生等各方權(quán)利與義務(wù)的關(guān)系,建立起檔案、經(jīng)費、保障以及獎懲方面的管理規(guī)程,做到畢業(yè)設(shè)計的全過程有專人負(fù)責(zé),整個工作有計劃、有部署、有監(jiān)控、有研究、有總結(jié)。
我院在第八學(xué)期開學(xué)伊始,學(xué)院就專門成立了“畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)工作小組”,對本學(xué)期畢業(yè)設(shè)計各個環(huán)節(jié)的工作進(jìn)行了精心的安排和布置。組織畢業(yè)設(shè)計中期檢查,對畢業(yè)生的前期工作對照進(jìn)度計劃給予一個合理的評價,對于進(jìn)度滯后或設(shè)計方向存在偏差的學(xué)生,給予及時的指導(dǎo)和督促,幫其整改,以便能按期完成設(shè)計任務(wù)。對學(xué)生所提交的畢業(yè)設(shè)計說明書,首先由導(dǎo)師對內(nèi)容、格式進(jìn)行仔細(xì)的批閱,再由另一名評閱教師進(jìn)行審閱,在此基礎(chǔ)上,再由資格審查小組進(jìn)行答辯資格審查,才能進(jìn)入小組答辯。“畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)工作小組”規(guī)定每位指導(dǎo)教師每周需與畢業(yè)生至少當(dāng)面交流、指導(dǎo)兩次,對學(xué)生在設(shè)計中提出的問題必須給予及時的指導(dǎo)和解答。
四、結(jié)論
在高等教育形勢深刻變化的過程中,作為工科專業(yè)人才培養(yǎng)重要手段的畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)受到特別的關(guān)注,環(huán)境工程專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計隊能力的培養(yǎng)具有舉足輕重的作用,筆者通過分析目前環(huán)境工程專業(yè)水污染控制方向畢業(yè)設(shè)計存在的問題,從設(shè)計的選題、設(shè)計內(nèi)容和成果要求、設(shè)計步驟及時間安排和提高管理水平等方面提出如何指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行了探討,為高等院校指導(dǎo)環(huán)境工程專業(yè)水污染控制方向畢業(yè)設(shè)計作參考。
參考文獻(xiàn)
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