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生物力学的基础范文1
关键词：物理场景 形象思维 物理概念 物理公式 比较思维
在多年的初中物理教学中，发现约占三分之一的学生普遍存在物理成绩上不去的现象，同其它学科相比成绩偏低甚至偏低幅度较大，呈现出学科间的显著不平衡。对这部分学生的进一步调查，发现他们中不少人的学习动机、学习态度、学习表现都比较好。为什么还会出现效果与动机的明显反差呢？这就不得不促使我们从学习方法、尤其是思维方式、方法上寻找原因。以下是初中学生学不好物理的几点主要误区：
一、不会构建物理场景和形象思维淡漠
构建物理场景和形象思维在初中学生的物理学习中起着极为重要的作用。如果学生对特定条件下的物理现象和过程，在头脑中没有建立起正确的物理形象，不会利用物理形象进行思维，就难以把文字叙述、数学表达式和现实过程联系起来，也就难以正确地进行分析、推理、判断等逻辑思维活动。例如：学生头脑中没有建立起磁感线的鲜明正确形象，没有建立磁感线的方向物理场景，就难以理解和分析电磁感应现象及感应电流的方向等诸多具体的物理问题。
二、对物理概念和物理公式的片面理解
特别是在物理概念和物理公式中，事物的因果联系总是受着各种条件制约的。对条件的认识是一种较复杂的思维过程，一些思维能力不强的学生难于进行这类思维活动；对物理概念不理解或理解不透的学生也无法对一些条件进行分析和选用，对物理公式中的字母的含义理解不清，使用时经常出现张冠李戴现象，从而使得在有条件关系的习题面前一些学生显得无能为力。如：关于功的定义及计算方法，绝大多数学生都能流畅地表达出来W=FS，但解答具体问题时，很多学生只会机械套用公式W=FS，不理解F是在物体移动方向上的力，S是在力F方向上移动的距离，二者条件相互制约。例如：重100牛的物体放在粗糙斜面上，斜面高为4米，受到80牛沿斜面向上拉力F的作用下加速运动了5米到达斜面顶端，物体所受阻力为50牛。求：拉力F所做的功？不少同学错解为：（1）拉力所做的功：根据W=FS可得W=80牛×4米=320焦；（2）或根据W=FS可得W=（80-50）牛×5米=150焦；（3）或根据W=FS可得W=100牛×4米=400焦；（4）或根据W=FS可得W=100牛×5米=500焦耳等等错解。而正确解法为：根据W=FS可得
W=80牛×5米=400焦。究其原因仍是对物理概念和物理公式的片面理解。不理解F和S的相互关系。是导致错解的主要原因。还有欧姆定律I=U/R、电功W=UIt、电功率P=UI、压强P=F/S等等都会出现机械套用公式。对物理概念的一知半解、对物理公式中的字母的含义不清是学好物理的一大障碍。
三、不会运用比较思维和比较记忆法
比较思维是初中物理学习中最常见的一种思维方式，按理说初中学生应能较好的掌握比较思维的方法进行比较推理、比较分析、比较归纳、比较论证。但实际情况并非如此，调查表明近一半的学生在比较思维中不善于通过比较来认识事物的本质，有的完全不理解两种事物的可比性，有的不理解比较的一般作用在解题中的特殊作用，不善于比较两种事物的共性和差异，不善于舍同求异或舍异求同。不善于从比较中的反差来记忆物理概念和物理公式。通过比较中的反差能在大脑中留下深刻印象并加深理解和记忆。如：在回答汽油机和柴油机在主要结构上有何不同时，很多学生先直接回答汽油机的特点以后，再回答柴油机的特点，而不去比较两者在结构上的差异。同样，有相当多的学生在实际应用中不能区分相邻、相近的物理概念、物理量等。如压力和压强、有用功、额外功和总功、功和功率、功率和机械效率等等。
四、不会运用物理实验帮助提高学习效率
物理是一门以观察，实验为基础的自然科学，许多物理知识是在观察和实验的基础上，认真总结和思考归纳得出的。有些物理概念比较抽象难于理解，但是利用实验的形象、直观、可以从中抽象出事物的本质特征，形成概念、从而理解概念、完成认识上的飞跃；利用实验可以纠正学生在生活经验中形成的错误观念，建立正确概念。实验利用得当可以事半功倍，大大提高学习效果。如：我在讲解流体压强时，我在漏斗里放入一个乒乓球，然后倒扣漏斗，用力往下吹，试验前所有学生都认为乒乓球会往下掉。然后我用力往下吹，结果是乒乓球牢牢地被“吸”住让同学们大吃一惊，然后引导学生进行分析，吹气时漏斗壁气流速度快，而漏斗中间的气流速度小（甚至不流动），从而让学生自己得出结论：流体压强，流速大压强小，流速小压强大。这样学生能记得牢靠，并且能真正理解流体压强的概念。但有相当一部分学生不会观察实验现象，更不会分析实验现象、实验数据、不会总结、归纳得出规律。做实验只是“玩”，一马跑过，不深究其原因，对实验现象不加以分析、思考。如：有些学生在实验中所得数据有明显错误也擦觉不到，只知道机械地做实验，甚至，不知道实验原理、实验方法、试验步骤、只是按老师拟好的实验要求“复制”一遍实验而已。
生物力学的基础范文2
【摘 要】本文分析了初中学生生物专业“学习倦怠”现象发生的外部和内部根原，并寻找了解决方法，通过分析比较、深入剖析“学习倦怠”发生的原由，指出相应的对策，其意义在于激发兴趣，培养个性，开发智力。
关键词 “学习倦怠”现象；对策；意义
初中学生生物学习存在着或多或少的“学习倦怠”现象，少数学生甚至出现了厌学现象，什么原因？本人对此实行了调查，通过交谈、问卷调查、无记名投票等形式进行了解，经统计汇总并联系平时走访的情况，作如下分析：
一、“学习倦怠”现象及其成因分析
“学习倦怠”现象主要指孩子因体力、精力及能力没有办法解决外界的太多要求，进而出现的身心耗竭的情况，导致学生学习生物厌倦和恐惧的一种心理反应。而谈及其起因笔者认为可以从下面几个角度来分析：
（一）教材方面：课程改革在不断深入，但是部分知识明显陈旧。例如酶的定义在教材是这样定义的：“酶是活细胞所产生的具有催化作用的一类特殊蛋白质”，但众所周知，科学发现少数RNA同样具有生物催化的功能，因此教材上这一概念很不严密。另外，笔者认为教材一些内容安排似乎略有不妥。
（二）学生方面：1.学习目标不明确：刚刚入校总以为三年时间很漫长，初中中考还很遥远，“歇歇脚”的想法很普遍。他们有美好的愿望却没有制订具体的计划或者计划没有能落实。2.思路方法欠引导：有些同学因为其它科目学不好，无奈之下只能认为生物内容简单，只要背背记记就行，存在着考前突击的侥幸心理。课上无精打采，课后敷衍应付，指望考前奇迹出现，结果不如人意即心灰意冷；也有部分学生平时不注重理解记忆，不注意梳理知识脉络，不屑于归纳总结，不仅没有做到查漏补缺，甚至有的连答案都未核对，不认真进行反馈，更谈不上进步和提高，事倍功半的结果造成学习倦怠，得不偿失。
（三）教师方面：1.思想认识不足：生物学仅一册书，内容相对较少，容量不怎么大，作为生物基础学科课，有的教师认为无须投入过多精力研究，授课时课程目标不清楚、教学层次不明确，有些地方甚至出现仅靠一支粉笔和生物课本进课堂的“零教案”现象。2.主动性不够：有些教师尤其是刚参加工作的同志认为教学参考书是“圣旨”，一味照抄照搬，原封不动地按教学参考书上的程序来进行教学，面面俱到。教学过程丝毫不考虑学校硬件设备、孩子承受能力是否可能，不能够对学生进行科学有效的引导和控制，结果吃力不讨好，造成学生在理解上的困难。3.教学过程呆板：有些教师死守教案，不能够对学生提出真实的、有价值的问题，迫使学生仅仅完全按照上课前设计的思路学习，不可以进行改变，他们的学习主体不能够得到体现，教师和学生之间很少进行交流活动。4.学情处理不当：教师对尖子生过分偏爱，不能够关注“学困生”的学习情况，客观上造成了少数学生对专业课的倦怠现象。学生“恨”屋及乌，由于对任课教师有情绪而影响了听课效率。5.创新流于形式：有人教学或滥用课件，太多的画面分散了他们的精力，师生交流得不到实现；或满堂发问，问得学生晕头转向，其教学重点、层次性根本无法体现；或滥用赏识，对学生的回答只是一味赞美，学生很容易识破教师的“虚伪”，而不能有目的地鼓励学生。
二、对策研究
要消除“学习倦怠”现象，笔者认为要抓好“四关”：
（一）教材关：高中教材已更新几轮，图片精美、文字生动，而初中生物学教材明显滞后，对教材进行科学补充和充实是非常重要，所以迫切需要对教材修订再版。更新知识内容，采用彩色排版，对重要内容、
关键词 语进行标记，提升课堂学习的效率，从源头来根除“学习倦怠”现象。
（一）学生关：1.正确引导学生认清形势，正确树立人生观和学习态度，作为新世纪的青年学生，肩负着建设祖国的神圣使命，只有刻苦勤奋地学好科学文化知识和练就过硬的本领，才能报效祖国、报效家庭，从而化挫折、沮丧为自信和动力。2.学会分解学习目标，在确定考入大学的目标下，学生应根据自身实际设定阶段目标，通过一步步实现小目标来最终实现自己的远大理想，用每次成功带来的愉悦感和成就感来培养和加深对学习的情感。3.注重学法学习，学生要掌握知识，切实提高自己的动手能力与实践能力。
（二）教师关：1.详细了解学情：以往的课堂教学只是强调统一的教学计划，要对不同的学生实施不同的教学要求，实现不同的教学目标，以“分层组合”的形式达到发展个性、提高素质的目的，彻底解决优等生“吃不饱”而学习困难的孩子得不到消化。2.激活教学过程：学生是课堂的主人，教师的启发应使每个学生真正成为主人，而不能是一部分是“主人”，另一部分是“奴隶”。要实现这一目标，我们以为可从这样考虑：⑴营造民主平等、宽松自由的教育氛围是前提：教师要去掉师道尊严观念，鼓励学生大胆质疑，自由发表个人的见解和意见，积极参与课堂讨论。⑵改革教学模式是关键，著名语文教育家魏书生认为“要使学生成为学习的主人就要让学生多参与教与学。参与多了才会增加主人翁意识”，所以教学要改变以往课堂“我讲你听，我给你收”被动接受知识的状况，要展开启发式、讨论式教学，使学生成为教学的主体。一个问题的解决可能有很多方法，答案往往不唯一，教师要让学生自主思考，鼓励一题多解，以增强其自主学习的能力。⑶激活学习兴趣，教师有良好的语言表达能力直接关系到学生对生物学是否感兴趣，如果教学语言索然无味，学生又怎会兴趣盎然，神情专注呢？因此增加课堂语言的生动性和趣味性很必要。⑷察言观色是技巧：教师要善于从学生的举动、眼神中注意学生的学习心理，掌握学生的情绪及其对知识的掌握程度。⑸教后反思是提高：教师应反思探究时机是否及时，“自主学习”是否适度，问题的情境创设是否合理等。只有这样，教师的发展和成长才会注入新的能源和动力。
（三）实践关：1.实践教学能启发学生兴趣，保持学生注意力高度兴奋和积极思维，防止倦怠现象的产生，所以教师要开足演示实验，尽量设计多个小实验让学生分组实验。2.发动学生创建生物课外兴趣小组，举办生物讲座、生物知识竞赛等课外活动，来巩固学生学习生物的兴趣，扩大他们的科学眼界，发展思维能力，拓宽知识领域，以促进课内学习。
参考文献
[1]汪忠等.《走进初中新课改》.南京：南京师范大学出版社，2005
生物力学的基础范文3
关键词：数学教学；学困生；激发兴趣
一、以创设情境激发“学困生”的学习兴趣
情境不仅是“一种刺激”还是教学目标相应的知识活动.是与情景活动相结合的一种人为优化的场景，这种有意识创设的，优化的有利于学生发展的客观情景，在教师语言的启迪下，使学生置身于特定的心理场景，不仅促使全班学生，全神贯注地认知，而且激发学生有情感地主动参与学习.如，在讲磨擦时可让学生回忆在家拉手推车时，同样重的车走在水泥路上和土路上的感觉、用力情况，找出用力不同的原因；拉重车和轻车的用力情况，找出用力不同的原因，从而引导学生分析出影响摩擦力大小的因素.用学生熟悉的场景会使“学困生”也主动参与讨论.
二、以成功体验激发“学困生”的学习兴趣
一般说来，在刚开始学习物理的初期，学生参与学习的兴趣是很浓的，如果有了收获又得到自己和他人的好评就会使兴趣得到加强，否则屡屡的失败就会失去原来的兴趣.因此在平时的测验中，试题的易中难比例尽量简单些，使“学困生”也能得到一个好分数，并且每次考试后看到进步都要进行表扬、鼓励；平时上课针对他们设计的问题应尽量简单些.如，在讲长度测量时可让他们回答，长度的主要单位是什么？长度测量的工具是什么？2m等于多少分米等.他们回答后说这些也是今后检测的内容，你们能回答出很不错，这些问题在中考中也会出现，让他们也能享受到成功的喜悦，品尝到学习的乐趣，建立起学好物理的信心.
三、用激励态度激发“学困生”的学习兴趣
改变用“一个标准”要求和衡量所有学生的单一性关注，采用多元智力理论关注不同类型的学生，从而多几把尺子，开发学生多种发展潜能，在教学中努力地去发现“学困生”的优点、长处、能力等，适当地赞美“学困生”，不仅教师可以获得学生的好感，而且还可以使教学双方在心理和感情上靠拢，缩短彼此间的距离.马克吐温说：“我能为一句赞美之词不吃东西”，这话虽然有点夸张，但却反映了人们普遍存在的心理状态，在现实生活中，几乎没有人不喜欢他人的肯定、承认和赞扬，只要不是过份的吹捧，人们听了都会心情愉悦，赞美之词如同照耀人们心灵的阳光.如在学生主动回答时答错了，受到同学“嘘”声时，我会说，虽然他答错了，但说明他上课时很专心，他勇敢大胆，我们应向他学习，这时同学们就会向他投去羡慕的目光，培养了他的自信心和主动性.有一次学生在室外出黑板报，上课时才匆匆收场，他是一个学习较差但粉笔字写得很好的学生，我看了一会说黑板字写得不错，比我写的还好，好好练将来一定会有出息的.后来这位学生学习开始认真起来，一个学期后成绩大有起色.慷慨地赞美学生，让学生开心，我们并不会有什么损失，这并不是一件难事，只要时时提醒自己就能做到.
四、以知识应用激发“学困生”的学习兴趣
学习的目的在于应用，由于农村中学的学生最终大部份要回到农村，成为农村的建设者，初中物理教材中的物理知识应用在农村生产生活中的实例不少，教师在生活中应注意收集和挖掘，在教学过程中联系实际，使学生既学习了物理知识，也掌握了生产技能，即使升学无望的“学困生”也能感觉到物理是有用的.如，在讲授密度应用时，可通过计算水的质量是多少，从而引出农田喷雾器上标识8 L、10 L、15 L的含意，若要兑农药千分之几应怎样计算放药量.在讲扩散和温度关系时，可引入喷洒农药的时间选择，若是熏杀类农药应选在中午喷洒效果较好的原因，若是触杀类农药应选择在傍晚喷洒效果较好的原因.在学习影响蒸发快慢因素时，可引导学生分析农村地膜覆盖是怎样减慢蒸发的，是什么时候盖膜，在使用地膜时也应注意当雨水过后适时揭膜的目的.
五、以加强实验激发“学困生”的学习兴趣
生物力学的基础范文4
关键词：物理教学；兴趣；激发
在现阶段的初中物理课堂教学过程中，学生学习的积极性、主动性以及是否感兴趣，都会对课堂教学效率以及教学成效产生直接影响。因此，要求教师在课堂教学过程中，一定要采取有效的措施，努力为教学以及学生学习创设一种和谐、轻松的教学氛围，激发学生的好奇心，有效提高课堂教学效果。
一、充分利用好课前导语，激起学生的好奇心
当前，在初中物理课堂教学过程中，只有想法设法激起学生的好奇心以及新鲜感，才能真正让学生在上每堂课时都能保持旺盛的精力，进而提高课堂教学效果。这就要求教师在物理课堂教学过程中，通过营造一种温馨、和谐的学习环境，来激起学生的学习兴趣。比如，在上课前，可以通过讲述一个生活中的故事来开始这堂物理课，也可以在物理实验中进行教学，还可以通过讲笑话或者是看图片等方法来激起学生的好奇心，进而循序渐进地将学生引入到一个最佳的学习状态。例如，在进行“机械运动”教学时，笔者讲了这样一个故事：在一次战争中，一名战机飞行员在高达2000多米空中飞行时，忽然发现身边有一个像昆虫的物体，而当他伸手抓过来后，定睛一看，却是一颗由德国人制造的子弹。这样开始一堂课，就很容易将学生的情绪引入到一个非常好的学习状态上。这种教学方法不但能够“抓住”学生的好奇心，同时也能有效地调动学生的积极性，进而能够提高物理课堂的教学效率。
二、努力营造恰当的教学情境，激发和调动学生的学习兴趣
有位著名的学者说得好：“如果教师在教学时不重视激发学生的学习情感，使他们长时间处于一种振奋状态，就开始急于传授书本知识，那么只能导致学生对学习产生一种莫名的冷漠。”因此，如果在物理课堂教学过程中教师在没有调动学生积极性的情况下，就开始采用“满堂灌”或者“填鸭式”的教学方法进行物理教学时，势必会导致学生学习兴趣的下降。久而久之，学生很有可能会对物理产生一种厌学心理，不仅导致教学效率低下，教学效果也不佳。相反，如果在进行物理教学时，教师通过采取科学、有效的教学方法和教学手段，为学生努力营造一种相应的教学情境，就能够激起学生的好奇心，有效地提高教学效率。
三、在物理实验中，激发和调动学生学习的兴趣
在初中的课程中，物理是一门比较特殊的学科，它是以实验为基础，并结合大量理论知识的自然学科。由于物理实验的过程充满着刺激感，因此绝大多数的学生都比较喜欢物理实验。所以在进行物理课程教学时，教师可以充分利用这一点，借助物理实验来激发和培养学生的学习兴趣，调动学生的积极性。比如，在教师在进行物理实验时，可以通过设计和制造一些比较有新鲜感且富有趣味性的科学实验引起学生的兴趣。教师在进行这些实验的过程中，将理论知识引入其中，这样不但能够有效地激起学生学习的积极性，还能够让学生通过物理实验对书本上的理论知识有更进一步的理解和掌握。
四、设计有效的课外活动，激发学生的兴趣
在人们的日常生活中，物理知识以及物理现象无处不在，因此教师在进行物理教学过程中，可以充分利用现实生活中常见的一些物理器材，制作和开展课外实验，以此来激发学生的学习兴趣，并切实提高他们的实际操作能力。比如，在进行“声现象”教学时，为了能够让学更好地探究和了解产生声音的具体条件，可以引领学生在研究以及实验时，尽量选用现实生活中常见的一些器械，在课堂上进行相应演示，同时科学地指导和引领学生对这些现象以及问题和经验进行整理、归纳和总结。这种教学方式不但可以让学生在实验中进行理论知识的学习，还能有效地提高学生学习的积极性，从而切实有效地提高学生的实验技能。又比如，在进行“光学”知识学习时，可以试着让学生依据所学的知识以及自己的理解，动手制作一个潜望镜或是针孔照相机；在进行“力学”知识学习时，可以指导和引领学生动手制作密度计、卷尺等。这样不仅在实验中巩固了所学的理论知识，还能有效提高学生的实际操作能力，在调动学生积极性的同时，也提高了教学效果。
综上所述，教师在物理课堂教学过程中，应采取有效的措施，努力为教学以及学生学习创设一种和谐、轻松的教学氛围，并激发学生的好奇心，调动其积极性以及主动性，培养学生自主学习的兴趣，进而有效地提高课堂教学效率。
参考文献：
[1]王建涛.试论高一新生学习物理能力的培养[J].现代阅读（教育版），
2011，（20）.
[2]刘明坤.怎样建立初中物理高效课堂[J].现代阅读（教育版），2011，（21）.
生物力学的基础范文5
一、初中物理学习中挫折心理的归因分析
初中生心理发展的特点
根据心理发展的特点，在主观因素的各个方面，初中生仍出于尚未成熟的阶段对学习物理可能遇到的挫折没有全面的认识，也没有足够的经验和能力去应对来自家庭、学校、社会等诸多方面的因素，像枷锁一般束缚着学生的发展，给心智尚未成熟学生“增负”每个学生，无论大小，都有自己学习的目标和学习动机，当这些目标动机与现实要求和社会价值观相悖时，“挫折心理”便油然而生
2物理学科特点及教学目标
物理学科侧重于实验前设计能力思维能力的形成、实验中动手能力实践能力的培养、实验后交流能力总结能力的提高初中生接触物理之前，没有经历过系统的实验过程，实验意识的缺失，实验能力的缺乏，导致学习物理缺少“感觉”物理知识来源于生活，取自于自然，物理规律一直存在，只是科学家妙手偶得，学生学习之前也有“预习”，他们有的是丰富的感性材料，如何在感性的表象材料与理性的物理知识之间架起一座通道？这是学习物理的关键，同时也可能成为部分学生的挫折点
二、挫折心理的预防和调试
面对挫折，处于不同心理水平的群体表现大相径庭，处于同一心理层面的不同个体也因人而异、不尽相同由于初中生心理发展的不稳定性及可塑性，对于学生学习中可能遇到或已经产生的挫折，教师适时的进行预防及调试，对学生的终身发展有着深远的影响
以史为镜，引导学生正确认识挫折
歌德认为，流水在碰到抵触的地方，才把它的活力解放这是一种积极看待挫折的名人名言，老师们常常引经据典来引导学生认识挫折，这样的方法在实际操作过程中是行之有效的物理教学在这方面有着得天独厚的优势，因为物理学史是一部不断更新不断发展的历史，它不仅囊括了广博的科学文化知识，同时也蕴含了“千磨万击还坚韧，任尔东南西北风”的科学精神和科学态度初中阶段的学生意志不坚定、可塑性强，这些特点要求我们在平时的课堂教学中，注重知识传承的同时也要注意物理学史的渗透，在学习学科知识时利用与其相关的科学小故事带领学生全面认识挫折、树立正确的挫折观，知道“失败乃成功之母”的实际意义
2以趣为友，充分调动学生的非智力因素
初中物理教学活动必须遵循学生的认知发展特点，此阶段存在的片面性与不稳定性要求教师教学活动充分调动学生的兴趣、性格、情感、意志等非智力因素兴趣是学生最好的导师，部分学生认为学习物理是一成不变、枯燥无味的，对学习没有兴趣，从而在学习中处处碰壁对物理学习产生了兴趣，这样即便在学习中遇到了挫折，学生自己也会有克服困难的动力和欲望，在其他非智力因素的保证下顺利摘到果实，增强了自信，减轻了挫折带来的压力
3以生为本，增加基础性实验的达成度
由于实验中经常会出现“偶然生成”，学生实验技能的缺乏及其发展的不均衡，导致实验教学效果的不理想，挫败了学生的积极性如何克服实验教学中出现的问题，把握课堂节奏，最大限度的帮助学生开发潜力？首先需要明确实验的目的，完成实验前的预习初中生是具有丰富想象力的群体，但在没有一定铺垫时，大部分学生拿到实验器材无从下手，这就要求学生在实验前做好功课，通过预习，在脑中形成本次实验的流程图，明确注意事项避免实验的盲目性其次，做好实验中的指导在实验教学中如果只是提供器材以及合作学习的环境，让学生自主探究，这样的课堂一定是低效或是无效的以“电流表的使用”为例，电流表如何接入电路，正负极怎样连，量程该怎么选，有人认为应该放开手脚让学生自主探究、观察完成以上教学内容殊不知，物理实验都有严格的操作规范，仪器的错误使用会导致不良结果甚至带来安全隐患，正确的操作指导尤为重要，使用仪器前，阅读说明，这是使用仪器的基本流程，同时也能节约宝贵的课堂时间，提升实验的有效性
4以错易错，尊重学生的原创思维
生物力学的基础范文6
【关键词】纺织污水；生物氧化；过滤截留；生物絮凝；环境效益；可持续发展
0 引言
我国纺织工业历来是国民经济发展的重要支柱产业之一，在满足人民衣着生活需要、丰富和提高我们生活质量和水平的同时，为国家的资金积累、出口创汇以及大量安置劳动力就业等方面发挥着重要作用。伴随着纺织行业的高速发展，纺织工业废水的产生也明显大量增加，加重了水资源的短缺和我们综合治理难度和负担。
1 曝气生物滤池处理污染物的机理分析
1.1 生物氧化作用
曝气生物滤池的生物氧化作用既包括固着生长的微生物对有机物和营养物质的分解代谢；也包括反应器内液相主体的悬浮微生物对污染物的降解利用。生物氧化过程既有异养菌对有机污染物的分解利用；也有自养菌对营养性污染物的氧化去除，同时生物氧化也包括了好氧和厌氧过程。所以曝气生物滤池内部的生物氧化过程是以生物膜为主体，包含悬浮生长微生物在内的，多种不同生态类型微生物以各自不同的代谢途径和代谢方式分别降解利用污水中各种不同污染物质的综合过程。曝气生物滤池的生物氧化作用是最主要的功能，是反应器去除有机物、硝化和反硝化等功能的基础。
1.2 过滤截留作用
曝气生物滤池所采用的小粒径颗粒填料使其具有了典型的深床过滤特征。填料的吸附和截留作用使污水中的大部分颗粒污染物被截留在滤床的空隙中，实现对污染的直接截留，完成初步的固液分离，最后通过反冲洗过程将吸纳的固体污染物从滤床中清除。填料床对小型颗粒有机物，乃至胶体有机物的吸附截留过程也促进了微生物在填料表面的吸附生长，加快了生物膜的形成，而填料上所随着的生物膜又增加了填料表面的粗糙度，从而更加强化了填料床的吸附截留能力，所以曝气生物滤池的过滤截留功能是物理截留为主，物理、化学和生物共同作用的结果。
1.3 生物絮凝作用
生物膜的形成是大量微生物个体在水环境中适宜的惰性载体表面吸附、生长、繁殖，并通过微生物细胞在胞外分泌形成的，随机伸展有胞外多聚物使微生物细胞形成纤维缠结结构的过程。显然，生物膜的形成是和生物膜形成物质的絮凝特性密不可分的。生物膜所具有的絮凝特性已成为许多研究成果所证实。由于具有絮凝作用的胞外聚合物的存在，曝气生物滤池生物膜具有极强的生物絮凝功能，这不仅强化了滤床的过滤截留能力，还提高了滤层对污水中胶体物质的絮凝、吸附效率，也为生物氧化作用提供了充足有效的底物供应；另外，曝气生物滤池内部还生长着大量的丝状菌，这些微生物不仅可以降解有机污染物，还为生物膜的形成提供了骨架，形成了滤床空间的网状结构，强化了生物絮凝和过滤作用，提高了生物膜的抗反冲洗能力，所以，曝气生物滤池的生物絮凝作用对反应器的污染物去除能力具有强化功能。
1.4 食物链分级捕食作用
曝气生物滤池具有推流式反应器的流态特征，沿水流方向存在着底物浓度梯度，而在生物膜内部则存在着溶解氧的扩散梯度。所以曝气生物滤池为各种不同生态类型的微生物提供了丰富的生存条件，再加上固着生长的生态环境，使反应器内固体停留时间与水力停留时间实现了分离，使得大量生长缓慢的微生物种群，如自养菌等，能够在反应器内生长繁殖并形成优势种群：同样各种丝状微生物、原生和后生动物等高等营养级微生物也能够在曝气生物滤池生态系统中占据一定的空间位置，使得曝气生物滤池系统内的微生物种群构成复杂多样、食物链长且形成网状交叉。实验中发现，在曝气生物滤池反应器中，沿水流方向呈现明显的食物链分级，各营养级之间形成相互交叉，致使系统内总的营养级水平提高。而根据林德曼效率，当生态系统的总营养级水平提高时，总的营养结构就越复杂，系统就会维持一个比较稳定的低水平的总生产量，系统的功能就更加稳定。因而在污水处理系统中，营养级水平的提高不仅意味着系统污泥产量的下降，还意味着需要提供更多的物质和能量来维持系统内营养结构的完整和正常系统功能，这就使系统具有更高的处理效率。所以曝气生物滤池微生物生态系统复杂的营养结构使其具有明显的食物链分级捕食作用，进一步提高整个系统的处理效能。
2 曝气生物滤池中有机物去除动力学模型
有关污水生物处理过程的动力学研究自20世纪50年代以来取得了长足的进步，许多专家学者提出了一系列有关生物处理的数学模型，使污水生物处理的理论研究水平不断深入。目前对曝气生物滤池底物去除动力学研究中主要以建立简单、实用的经验模型和理论与实践相结合的半经验模型为主。
由于曝气生物滤池反应器作用机理比较复杂，目前很建立一种具有清晰生物学意义和解析解的理论模型，本文试图推导曝气生物滤池底物去除过程动力学经验模型，说就有关模型的动力学意义进行理论分析。
曝气生物滤池系统是生物氧化和深床过滤单元的有机整合，除了填料被淹没在滤床内这一特征外，曝气生物滤池也普通生物滤池有着许多相似性。示踪实验结果表明，两种滤池的流态在整体上都具有推流式的特。且根据Mann对推流式生物滤池的研究结果，认为在BAF内生物膜对基质的利用也符合一次反应关系。
首先设定曝气生物滤池系统为推流式反应器，反应器降解有机物符合一级反应方程式。图1为曝气生物滤池简化模型示意图，假定反应器内只存在纵向的浓度梯度。
图1 曝气生物滤池简化模型示意图
根据化学反应动力学理论，单位时间内理想化曝气生物池反应器中的每一个局部微元dv都存在如下物料平衡关系：
输入量-输出量-去除量=累积量
其中：输入量和输出量分别表示进入和流出反应器微元dv的有机物，其差值Q・ds，mg/d；去除量是微元dv中由生物化学反应而减少的有机物，为随着微生物和悬浮微生物利用量之和，（ds/dt）Adv+（ds/dt）Sdv，mg/d；累积量是微元dv中有机物浓度的时间变化量（ds/dt）Adv，mg/d。
则微元dv中的物料平衡关系可以写成如下数学关系式：
Q・ds-（ds/dt）Adv-（ds/dt）Sdv=（ds/dt）dv（1）
dv=A・dh（2）
式中：Q为处理的水量，L/d；ds为进出微元dv的有机物浓度变化量，mg/L；dv为曝气生物滤池反应器中微元体积，L；A为微元的横截面积，m2；dh为微元dv的高度，m；（ds/dt）A为微元dv内附着微生物膜有机物降解速度，mg/（L.d）；（ds/dt）S为微元dv内悬浮微生物有机物降解速度，mg/（L.d）；（ds/dt）为微元dv内有机物浓度随时间变化速率，mg/（L.d）。
在稳态条件下，微元容积内有机物不发生积累，即：
（ds/dt0）Adv=0（3）
于是，（1）式简化为：
Q・ds-（ds/dt）Adv-（ds/dt）Sdv=0（4）
而反应器中悬浮微生物与附着微生物膜相比是很少的，可以忽略不计，则（4）式可以进一步简化为：
Q・ds=（ds/dt）A（5）
当反应器内生化反应为一级反应时，有：
γ=ds/dt=-ks（6）
式中：γ为反应速率；S为t时间内残存的有机物浓度；k为与特定时间和有机物浓度有关的速率常数。
整合上述公式，并略去下标A，整理得：
ds/dh=-kAS/Q（7）
正常水处理工况下，Q、k、A均为常数， 为方便计算可令：
k1=kA/Q（8）
式中：k1为反应滤池处理效率的系数。也曝气生物滤池结构、填料性质、进水流量和浓度等有关的速率常数，单位为m-1。
K1=-KS（Q/A）（9）
故
S/S=e（10）
式中：ds/dH为污染物的浓度梯度，mg/（L・m）；S0为滤池进水有机物浓度， mg/L；H为离滤池底部进水高度，m；Q为滤池进水流量，m3/d；A为滤池的截面积，m2；K1为与进水水质，是与滤率有关的系数；m为与进水水质有关的系数；n为与滤池特性、滤率有关的系数。
对于无回流滤池：
H=[ln（S/S）]/[KS（Q/A）]（11）
或：
ln（S/S）=-KS（Q/A）H（12）
因此，CODcr的去除效果与填料高度的关系可通过式（12）较精确的表示。由式（12）进一步可得出滤床不同深度处废水中有机物浓度之间的关系式：
[ln（S/S）]/H1=[KS（Q/A）]/H2（13）
根据式（9），得
ln（S/S）=-K1・H（14）
根据试验测定值，利用图解法分别求得各流速下K1的值，再通过解方程得：
K=3.8562，m=-0.1697，n=-0.1804
将值代入公式（9），得：
K=3.8562S（Q/A）（15）
因此，曝气生物滤池有机物去除动力学模型：
S=S0exp{3.8562S（Q/A）}（16）
由式（15）可知，BAF的处理效率随进水有机物浓度的升高和水力负荷的增加而降低，且水力负荷的影响大于进水有机物浓度的影响。因此，在高度一定的条件下，BAF处理废水时应选择适当的流量和进水浓度，以保证出水的水质；由式（16）可知，在进水有机物浓度和进水流量一定的情况下，随着滤层高度的增加，沿程的CODcr出水浓度降低，有机物去除率提高。
3 结束语
总之，作为国民经济重要支柱产业的纺织行业，是用水和产生有机污染废水的大户。染整废水不仅组分复杂、难降解物质多，难以用常规方法进行完全处理；而且该类废水的回用率极低，因此开发染整废水深度处理装置及其工艺，研究其相关基础理论，不但解决染整废水排放对环境造成的污染，缓解水资源的短缺，而且具有重要的学术意义与应用价值。
【参考文献】
[1]郑俊，吴浩汀.曝气生物滤池工艺理论与工程应用[M].北京：化学工业出版社，2005.
