前言:中文期刊网精心挑选了环境工程的定义范文供你参考和学习,希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感,欢迎阅读。
环境工程的定义范文1
环境工程与可靠性工程看似是毫无关联的两种工程技术,但是他们之间的内在关系却非常紧密,具有相互补充、相互促进、相互影响等作用,是处在共生状态下的两套工程体系,而他们之间的有机融合所产生的效应,对人类、社会、国家的发展具有非常重要的意义,因此,对他们之间关系的深入研究,加快他们两者之间有机融合的脚步,是推动现代可靠性工程发展的重要趋势。本文从环境工程的概述与可靠性工程的概述开始进行分析,从而对他们的基本内容有一定的认识与了解,进而对环境工程与可靠性工程两者之间存在的关系进行研究,实现环境工程与可靠性工程两者之间的有机融合。
关键词:
环境工程;可靠性工程;关系
1环境工程的概述
1.1环境工程的内容
环境工程是提升环境质量、研究防治环境污染并从事该项工作的科学技术,与不同领域中的环境都存在一定的联系,如生物学中的生态学、环境物理学、环境化学、环境卫生学、环境医学等领域,但是其根本还是以对环境污染源的治理为主。同时环境工程也是一门复杂、庞大的技术体系,主要内容包括对治环境污染和公害的防治措施研究、合理利用与保护自然资源、废物资源化技术、发展少害或无害的闭路生产系统、改革生产工艺等方面。环境工程的主要目的是治理环境污染源,促进良好环境效果的提升,争取获得更大的经济效益,这也是环境工程发展的主要方向。
1.2环境工程的发展
19世纪50年代初期,从英国伦敦发生霍乱疫情发生起,人们才开始对饮用水进行消毒与过滤,从而真正拉开了环境工程的序幕,当时的环境工程还被称为卫生工程,主要包含环境卫生、垃圾处理、给水和排水工程、水分析等内容,在当时环境工程的成立与实施,对霍乱、伤寒等水媒病发生概率的降低,获得了颇为显著的效果。环境污染是从人类进行活动的开始而逐渐同步的。自然环境本身就具有一定的自净能力,但是这中自净能力发挥需要污染物的数量不超过环境维持正常状态的范围,但是一旦超出环境容量,必将导致自然生态系统的不平衡。随着时代的不断进步、经济的快速发展,全球人口的不断增加,对自然环境的破坏与冲击非常严重,造成的环境污染局面也非常严峻,同时,环境污染对人类生存与健康的恶劣影响也逐渐鲜明,致使对环境污染的防治性质从卫生工程低水平过渡到真正意义上的环境工程。环境污染最主要的源头是工业生产中所排放的废水、废气、废渣以及人类生活等污染物的排放,而加强对环境污染的控制与管理,也成为了环境工程的最基本任务
2可靠性工程的概述
2.1可靠性工程的定义
可靠性工程是一门与提升产品或系统在自身寿命周期时间内可靠性相关联分析、设计、试验的工程技术。而产品可靠性是在规定或是有限的时间内,受规定条件影响的前提下,能够有效的实现与发挥出特定标准范围功能的能力。而影响可靠性能力的主要因素不仅包含规定的使用条件,如维修条件、环境条件、设备条件、试验条件等因素条件,还包含设计技术,如分析、总体设计、分项设计等因素。
2.2可靠性工程的发展
20世纪50年代初期,美国对电子设备可靠性开始进行研究,从此拉开了有组织地进行可靠性工程研究的序幕,而随着经济的快速发展、科技的不断创新,电子设备等产品的可靠性技术已经向机械、建筑等不同行业延伸,而技术所应用的范围也越来越广泛。如建筑工程、工业生产等都需要可靠性工程技术的支持,才能够创造更大的经济效益。
3环境工程与可靠性工程两者之间存在的关系
通过上述对环境工程与可靠性工程两者概述的分析,我们能够从中总结出他们两只之间的紧密联系,可靠性工程中可靠性能力的提升会受到他所在地域环境条件的影响,提升或降低该项工程建设的可靠性,而工程可靠性的不稳定或不符合标准,将使各项产业生产或工作效率不达标,如建筑工程、工业生产、水利工程等可靠性的不合格,不仅会直接导致建设或生产质量的降低,还会增加废水、废气、废渣等污染物的排放量,造成环境污染,影响环境工程防止污染的有效性。此外,可靠性工程中可靠性能的强化,在一定程度上也会改善周遭恶劣环境的质量情况,环境工程与可靠性工程两者之间具有相互补充、相互促进、相互影响等作用,而他们的关系具体表现如下:
3.1可靠性工程是环境工程的客观要求
良好环境是人类赖以生存的根本,它不仅是人类生产与生活等方面所需物质的来源,也是人类生产与生活的自然环境条件,人类的生存与发展都与环境有着非常紧密的联系。而可靠性工程建设是提升人们物质生活水平的主要途径,同时,由于各地区环境情况的不同,很多从环境中获得的物质所需,还必须通过可靠性工程建设才能够得以实现,如水源短缺或是水污染严重等环境情况而进行水利工程建设,这种可靠性工程建设能够弥补自然环境中的不足,在一定程度上还能够改善周围环境,降低环境污染程度或是弥补当地资源匮乏的环境情况,这从本质上符合了环境工程的基本内容,因此,可靠性工程是环境工程的客观要求。
3.2环境工程所保护的良好环境是可靠性工程的重要保障
从可靠性工程的定义中就能够看出,产品可靠性能力发挥的是成度高低与规定环境条件的影响有非常紧密的联系,只要在符合标准的良好环境中,可靠性的发挥才能得以真正的实现,而环境工程是以提升环境质量为己任,以防治环境污染为根本的一种科学技术,对环境质量提升与环境保护有非常重要的意义。在人类不断破坏环境的今天,环境工程存在的重要意义也更加突显,而他改善环境的有效性也终将决定可靠性工程中其可靠性能的提升与发挥,因此,环境工程所保护的良好环境是可靠性工程的重要保障。如建筑工程建设、水利工程建设都会对需要工程建设地区进行实地勘察,会考虑周遭环境中气候、湿度、水资源、地质等各项环境因素。
3.3可靠性工程对环境工程的不利影响
可靠性工程建设,虽然会弥补周遭环境中的不足,但也会对周遭环境中其他方面产生不利影响,从而降低环境工程管理与防治的有效性。以水利工程建设为例,展示可靠性工程对环境工程的不利影响。首先,对水资源的影响。水利工程建设对水库采取的节流会影响下游河道的水资源流量,致使周围水位逐渐下降,而在对水资源进行重新分配时,生态环境对水的需求不在水资源分配的计划当中,受到分配者的忽视,因此,水利工程作用发挥的过强,会直接导致地下水位下降,影响水质的同时也会使河流自净能力的降低,出现湖泊、池塘干涸等环境问题,增加环境工程的工作量。其次,对土壤条件的影响,一是改变土壤质地,出现土壤沼泽化情况,影响土壤肥力,不再有利于农作物的自然生长;二是污水的排放过量,超出水体环境容量,影响水体自净能力,导致水污染,土壤污染等情况的出现。
4结束语
通过对环境工程与可靠性工程两者之间关系的深入了解,我们能够充分看出他们之间的相互作用与相互影响,因此,在未来的发展过程中,实现他们两者之间的有机融合,将会发挥出他们共同的作用与优势,提高环境保护的同时也发展现代可靠性工程的良性建设,促进人类、社会、国家、环境的可持续发展。
参考文献:
[1]陈超,梁宇生,杨坤,等.风沙区煤炭开采对生态环境的损害及防治策略[J].煤炭技术,2016(05).
[2]刘丛,马利民.中国可持续发展所面临的生态环境问题和对策[A]//2006年中国可持续发展论坛——中国可持续发展研究会2006学术年会青年学者论坛专辑[C].2006.
[3]郭庆功.我国农村生态环境的合理治理研究[A]//决策论坛——政用产学研一体化协同发展学术研讨会论文集(上)[C].2015.
[4]秦彩霞.公路建设与生态环境协调发展探讨[J].江西建材,2016(15).
环境工程的定义范文2
关键词:高职院校;环境工程;实践教育;教学改革;发展方向
中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:2095-9214(2016)07-0169-01一、环境工程传统教学模式
传统教学模式注重知识的积累,注重对专业知识的掌握,通过课堂,由教育者对课本知识进行讲解,对于工程上的结构,施工流程,施工工艺,通过举例说明,主要是平面化教育,有一定范围的教育。教育针对的是科学文化知识的掌握,对工程力学,化学,化工掌握,对于环境污染治理,工程招投标及工程预结算以专业知识,用专业规范教学,以专业方法来计算,得出结论,传统教学加强对科学的掌握,对技术原理的掌握,对规范要求的掌握。
二、传统教学特点
在过去的高职院校教育中,提升学生自身素质文化素养是重点。环境工程学致力于化学与环境污染治理,注重理论知识提高,对化学、生物科学知识掌握。但是在传统教育灌输下,了解了技术原理,结构的力学原理,以及规范要求,不是根据经验施工,设计,而是依据规范要求专业规范施工。
传统教育的优点在于学习最正规的理论,让工程行业更加规范化,通过在学校的教育下,有了一群会在实际工作中以国家规范,理论严格要求自己,规范自己与施工者,提高行业整体标准,守住底线,提高素质。
三、传统教学的缺点
(1)抽象化:根据书本知识来进行讲解,用专业化术语讲述专业化知识,抽象,难以理解。环境工程学包括普通化学、工程力学、测量学、工程制图等。这些专业课知识对于没有接触过的人来说是及难懂的,难以在大脑思维形成图像。而课本更是以较为专业的话语在解释工程学,传统教学根据课本在教室内进行教学,学生只能知其然,如何更好的知其所以然就成了学生求学道路上的难题。
(2)局限化:传统教学在部分知识点上,只能讲述工程局部,对于工程的细节,由于缺乏实践,缺少实物,以及课时等各方面原因,这些最基础的工程概念,学生无法了解。这也是受高等教育者与工程上一线工人的区别,他们有经验,而学生只有理论,但要想透彻学习工程学,课本上的点是不足以盖面的。传统教学注重的是知识培养,但书本中科学理论讲述的知识很局限,要想真正理解,需要实践与探索。
四、环境工程实践教学定义
环境工程实践教学,是一种教学改革,由字面意义可知道,环境工程实践教学就是将实践融入教育,在教育过程中加入需要实践的课程,增强学生动手能力。在传统教育中重点是理论的掌握,而实践教育注重理论与实践全面发展,培养高素质人才。
五、环境工程实践教学改革的意义
(一)实践与理论相结合,积极响应国家政策
案例1:太原科技大学化工与环境安全专业开大量实验课程,如空气质量检测实验,水污染控制工程实验等。学校为学生购买大量实验器材,实验课要求学生对专业相关实验流程熟练掌握,能够自主,独立完成相关实验,在实验过程中,分组进行实验,团结互助,共同学习,教师则在课堂中起监督指导作用,为学生讲解实验设备的使用,如何规范操作,整理相关数据[1]。在实验完成后,学生根据指导教师要求,依据课本及相关规范,收集数据,处理数据。实验的最终目的是得出相关环境数据,对相关数据进行处理。太原科技大学实验课程要求学生能够达到专业处理实验数据的效果。最后有指导老师对整个过程给予评价,对数据处理进行批复。
课本教育,知识,总不如动手实践来的真实。将科学理论与实践相结合,这是大势所趋,形式推动下的教育改革。由案例1可见,通过实践,学生能够更加扎实掌握实验过程,在社会上,能够对实验熟练运用,及对数据的处理,可以更好对口社会职业,更好,更专业服务社会。实践是人类最好的老师。在实验过程中,学生不仅了解了知识,更能促进师生交流,同学之间团结互助,增强学生动手能力,指导教师能够在过程中能够了解实践中,学生难以掌握的难点及容易出错的细节,以便更全面为学生讲解。
(二)增加学生动手能力,更好适应社会,增强学生社会竞争力
案例2:某高职院校在教学时间内设置实训周,在实训周内,为学生布置任务,时间由学生支配,指导教师负责为学生讲解所需要的知识点,然后为学生布置任务,在实训周内,学生自主学习,通过网络及实地考察,完成相应任务。在测量实训周内,学生通过对校园内建筑的测量,收集整理数据,完成放样等工作。学校建设小规模施工场地,有学生分组进行小规模施工,对工艺流程有了深刻了解。在实训周结束后,学生提交实训成果,由指导教师对每个学生进行实训答辩,通过各方面考察,为学生打分[2]。
学生学习效率低,原因是不够自觉,学习不够自主,没有积极向上的探索知识。用实践的方式,调动学生学习兴趣。环境工程在现场施工过程中,科学知识运用在何处,只有学生了解所学知识的用途,才能更好学习。
在当今社会就业竞争压力极大的现状下,高职院校学生如何脱颖而出,与本科生抗衡,那就是提高动手实践能力,在进入公司后能够尽快上手公司事务,有强大科学理论支持,有较高动手能力,特别是环境工程类,对职员的实践经验要求更高,在工程上,没有实践,只是理论知识,是绝对行不通的,所以,环境工程实践教学改革正好补足了学生在学校缺乏实践经验的缺点,提高了高职环境工程专业学生社会竞争力。
参考文献:
环境工程的定义范文3
[关键词]城市建设 规划 环境工程地质
[中图分类号] TU984 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-11-210-2
城市规划在我国目前的城市化进程中十分关键,这不仅是由于我国目前人多地少的情况越加严重,更是由于合理的城市规划能够推进我国社会的和谐发展。环境工程地质在一定程度上对城市规划有着积极的作用,无论是从其研究内容还是从其工作方法上看,城市规划工作都需要加强环境工程地质的影响力,推进城市功能区建设的合理。
1城市规划中常见的问题
1.1城市规划概述
城市规划经过不断的发展演变,在目前我国的定义包括两方面的内容,其一是对城市各功能区的规划,其二是对城市中各基础设施的建设。这两个方面涵盖了城市规划中的设计与施工两个方面。城市规划工作的开展是为了帮助城市全面的发展,并且追求一定的美感和艺术性,要求城市建设能够做到效益的共赢。
在进行城市规划过程化时,工作人员需要结合五方面内容来开展工作,包括城市各关系各方面发展的整合、城市建设合理经济原则、城市居住环境安全原则、城市整体艺术美感原则以及满足社会发展需要的社会原则。
目前我国在《国家中长期科学与技术发展纲要》中,着重强调了城市与乡镇的和谐发展,这对城市规划工作提出了新的要求。
1.2城市规划中常见的问题
城市规划过程中,由于各项工作并不能够被工作人员全面的考虑到,因此,还存在着某些问题。
1.2.1水资源
水资源在人们的生产生活中占据主要地位,一方面,各项经济活动的开展离不开水,另一方面,水是人类生存的基本条件之一。但随着城市化进程的加快以及人口的增长,水资源问题已经逐渐的凸显。从城市环境来看,有工厂生产带来的水质污染不仅使水生物逐渐灭绝,更加危害到人们的饮用安全;从城市的发展来看,在推进城市各项项目的建设过程中,水资源的需求量不断扩大,开发地下水资源总量并没有相应的增加,由此,人们的水资源短缺问题逐渐加重,而在进行地下水的开采过程中,由于保护工作没有得到落实,地下水污染现象也比较严重。水资源现状导致了诸多的后果,例如地面沉降、塌陷、沿海城市中海水倒灌现象频繁等。
1.2.2环境污染
城市建设过程中产生的垃圾是影响城市周边环境的最大影响因素。城市垃圾中不仅有生活垃圾,还包括一些工业废弃物。部分垃圾由于其特性不能够被大自然降解,另外,随着人口的增多和经济发展速度的加快,城市生活垃圾越来越多,这无疑对城市的发展形成了一定的阻碍作用。在目前,尽管科学技术不断的发展,但尚没有技术能够彻底的解决城市垃圾问题,部分城市垃圾随着雨水流入地表河流中,对水质也产生了一定程度上的影响,同时,在自然循环系统作用下,城市气候也相应的有所变化。这些都间接的威胁到城市居民的生命安全。
1.2.3建筑地基
城市建设过程中的地基建设需要设计人员综合考虑当地的土质情况等,只有在综合考虑了土壤的物理性质、水文条件后,地基施工才能顺利进行,进而保障建筑的质量。另外,由建筑用地的不合理规划带来的后期土地利用率降低等都会导致城市用地的荒废,这对于城市来说也是一种资源浪费。
1.2.4不合理使用
城市规划后,在城市内部进行生产生活的居民是影响城市发展的最大因素。我国的城市居民综合素质水平并没有达到一定的高度,因此,在进行正常生命活动时,人们没有形成对城市的重视意识,资源浪费、环境污染、不合理使用等现象频发,导致城市治理工作的任务艰巨。
2环境工程地质的工作方法探究
2.1调查制图
为了更好的研究工程环境和地质条件的作用因素,编制人员需要进行调查制图。调查制图作为比较直观的地质条件观察图,需要工作人员开展较为细致的工作。首先,编制人员需要结合工程环境及当地的地质条件进行调查,综合考虑当地地质环境、地质危害,分析该地质环境容易引起的问题,并在此基础上进行应对措施的制定;其次,编制人员要将调查的内容进行图形的绘制,图形内容可根据调查内容的不同而有所区别,例如编制人员在进行地质勘查时,就只需要绘制地质图,若是进行工程环境分区调查,就需要编制人员对各区地质情况都进行图形的绘制。
从调查绘图的目的来看,编制人员根据地质调查的服务对象的不同进行不同的图形绘制。例如进行水电站等地质勘查以及小区地质调查等工作时,技术人员需要结合不同的要求开展工作。
2.2工程地质评价概述
环境工程地质评价包括多方面内容,笔者将在下文作简要的介绍。
第一,技术人员要做好土地评价工作。土地资源的评价不仅包括施工的合理性与可行性,更加需要工作人员对该地质情况进行分析,一方面,测试该土地资源的稳定性和适应性。另一方面,对相关测试结果进行分析,为新工程的建设提供数据资料和理论依据。
环境工程的定义范文4
1977年,清华大学在给水排水专业的基础上首次设立了环境工程专业,标志着环境工程专业在我国的发展历程。安徽理工大学前身是淮南煤炭学院,浓重的煤矿类烙印是我校的传统优势和特色之一。煤炭及相关行业燃烧产生的大气污染物控制是淮南市乃至安徽省环境保护的重中之重。安徽理工大学于1998年设置了环境工程专业。大气污染控制工程作为一门实践性很强的环境工程专业核心课程。毫无疑问,教学内容与教学体系设置是否合理、教学质量如何将对环境工程专业毕业生的专业素养及就业市场的竞争力的高低起着至关重要的作用。由于安徽理工大学环境工程专业基础相对薄弱,大气污染控制工程的建设与教学改革起步相对较晚。与固体废物处理处置、水污染控制工程等专业核心课程相比,在原理、实践和相应教材建设方面未能及时跟进。基于上述原因,很有必要紧扣我校办学特色,做好环境工程专业的教学工作,提高教学水平,在教学理念、教材建设、教学内容、教学方法和创新教育教学手段等方面进行大气污染控制工程课程的改革与研究,以适应安徽理工大学环境工程专业的发展,培养出合格的能够服务地方经济的应用型高级环保工程技术人才。
1.教学理念的全面更新是课程教学改革的重中之重
大气污染控制工程课程教学改革目标是通过改革让学生更好地掌握大气污染控制工程课程的基本概念、定义和理论,熟悉各种污染物控制工艺。通过基本理论和各种污染物的控制过程进行分析,筛选出最优的控制方法。突出学生工程设计、运行相应大气污染控制系统和装置的动手实践能力,尤其要加强煤矿类行业大气污染物控制方法的学习,针对典型案例进行分析、消化和设计,提高学生的综合能力和创新能力,培养出基础扎实、知识面宽和具有创新意识的高级工程技术人才。高等教育改革的灵魂是教学理念的改革。由于历史原因,我国高等教育至今没有从应试教育的桎梏中走出来。因此,在大气污染控制工程教学工作中更新传统教学理念,把研究性学习理念融入创新教育人才培养方案中,在教学中发挥学生的主体作用,采取启发式教学模式进行教学工作,达到改革教学理念的目的。
2.教材建设和教学内容是课程教学改革的重要基础
大气污染控制工程教材建设和教学内容必须紧跟时代步伐,展现其理论性、基础性、典型性、综合性和前瞻性。鉴于相关大气污染物控制技术的迅猛发展,大量新工艺、新技术不断被开发出来。要求授课教师不断充实、完善和更新教学内容,及时把最新的大气污染物控制技术融入教学内容中。此外,还应融入国内外最新的研究成果和创新思想。同时结合我校办学特色及专业自身培养目标,制订切实可行的教材建设规划,阐述煤矿与环境污染控制相结合具有煤矿特色的教学内容,重点讲解煤炭燃烧领域大气污染控制的新工艺和新成果,以“火力发电厂污染源控制-燃烧或生产过程控制-末端净化处理”为主线,教学内容的重点放在SO2净化工艺、设备计算与设计上。
3.教学方法和手段的改革是课程教学改革的核心
高等教育改革的核心是教学改革,伴随着国家高等教育改革的不断深入,仅将着眼点瞄准于课堂教学主阵地已经满足不了时展的需要,我们应将“启发式”教学作为课堂教学改革的突破口之一。将“启发式”课堂教学模式运用于教学,注重和强调学生是学习的主体,从而促进学生全面发展。在课堂理论教学环节中灵活运用多媒体技术和实物模型,并结合板书授课形式。原本很难讲解清楚的操作与结构现在一目了然,增强了教学效果。
4.创新型人才培养是课程教学改革的最终目的
注重理论学习的同时,强化实践、实验和课程设计等教学环节,全面培养学生的实践认知能力。主要将燃煤电厂作为实践教学实习基地,同时邀请相关单位工程技术人员到学校重点讲解实习过程中涉及的除尘、脱硫和工艺脱硫装置的布置位置、形式、基本原理、除尘效率和脱硫效果等运行情况。并回答学生设计和运行中出现的问题,让学生亲自操作。这样学生把所学专业理论知识充分运用到工程实践中,教学效果事半功倍。
结语
大气污染控制工程课程改革涉及的创新主要包括教学理念、教学内容、教学方法及教学手段等诸多方面。大气污染控制工程作为全国各高校环境工程专业的必修课程,同时是很多高校的主要考研课程。此外,对立志于从事环境保护工作的毕业生来说,课程中学到的大量基本原理、理论与设计方法将是今后工作的重要基础。因此,应通过课程改革,提高课堂教学质量,提高学生学习兴趣和热情,以便更好地掌握所学知识,为我国环境保护事业培养更多更好的创新人才。
参考文献:
环境工程的定义范文5
关键词:环境工程;污水处理;实践教学;仿真
作者简介:周振(1981-),男,山东临沂人,上海电力学院环境与化学工程学院,副教授;张萍(1960-),女,上海人,上海电力学院环境与化学工程学院,副教授。(上海 200090)
基金项目:本文系上海市教委精品课程《给水处理工程》、上海电力学院研究生课程建设、上海电力学院培英计划的研究成果。
中图分类号:G642.423 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)05-0186-02
作为以培养应用型人才为主的环境工程专业,毕业实习是其实践教学过程中的重要环节,可加深学生对基础知识的理解与掌握,提高学生利用理论知识分析与解决实际问题的能力。[1,2]其中,污水处理厂的现场参观学习通常是环境工程实践教学环节的重要内容。现场参观学习需要了解污水处理工艺、控制过程和运行管理措施,但由于实践教学存在时间紧、现场介绍直观但不够系统等问题,导致学生的实践学习往往流于表面,缺乏对污水处理系统的全面了解,更无从谈起实际运行管理与理论知识的结合。
随着科学技术的迅猛发展,计算机仿真技术越来越广泛地被应用于各领域的专业教学,如自动化、[3]水电机组监测与故障诊断[4]等。目前,计算机仿真在环境工程实践教学中的应用偏重于运行演示,[5]缺乏与实际污水处理厂的关联及运行管理原理分析。本文拟在毕业实习环节中引入国际水质协会推荐并经实践检验的活性污泥模型(ASM)[6,7]和污水处理专业仿真软件WEST,[8]建立典型工程案例的污水处理工艺模型,通过整体介绍与细节分析让学生掌握污水处理中的关键运行控制变量,让学生目的明确、全面深入的了解污水处理过程和运行特性。
一、污水处理系统仿真软件概述
污水处理系统仿真软件一般由动力学模型、模型表达、参数校正、数值分析、数据表达和用户界面等模块组成。[7,9]在污水处理领域,用于数学模拟的软件可分为四个层次:[7,9]一是电子数据表,可进行稳态计算,实现针对普通微分方程的简单数字程序;二是低端通用型语言(如FORTRAN、C、Basic等),创建模型的灵活性最高,但耗时费力;三是通用仿真软件(如Mathematica、MATLAB等),能够执行模型运算,可从网上下载;四是专业仿真软件(如BioWin、WEST等),主要由预定义的工艺模型单元库构成。
WEST3.7.5将用于本文污水处理系统仿真和工艺分析。WEST软件是由比利时Hemmis公司与Ghent大学联合开发的、用于污水处理工艺动态模拟的专业仿真软件。通过引入组件单元(如活性污泥反应器、沉淀池、传感器等),软件可帮助用户使用分级图形编辑器构建模拟对象,并建立组件单元间的关联;后台模型库中提供了大量的组件模型以供选择。软件为高级用户提供了二次开发平台,通过MSL数据库可实现用户对模型库的自定义扩展。WEST软件目前在欧洲、北美、亚洲和澳大利亚拥有许多用户,在工业废水和生活污水处理领域均有应用。
二、模拟仿真在实践教学中的应用
目前上海市共有53家城镇污水处理厂,其工艺包括厌氧/缺氧/好氧、缺氧/厌氧/好氧、氧化沟、Unitank、MSBR等,千差万别的工艺使学生在多家污水处理厂的参观实习过程中很难把握其本质。因此,针对不同处理规模、工艺差别较大、处理目标不尽相同的污水处理厂,如何提炼污水处理运行管理中具有普遍规律性的内容并掌握应用就成为毕业实习教学的重点。
由于大部分城市污水处理系统均采用二级生物处理工艺,通常涉及到厌氧、缺氧、好氧和固液分离4个处理过程,以满足COD降解、悬浮固体去除、硝化、反硝化和强化生物除磷的需要,因此引入ASM模型对典型生物处理系统进行研究将具有普适性的意义。此外,对污水处理厂能够进行调控的操作变量进行梳理,可概括出污水生物处理系统的6大操作变量:进水流量、流量分配、剩余污泥排放、污泥外回流、好氧池混合液回流量、供氧量或溶解氧设定值。为此,可通过计算机仿真技术操作变量进行详细分析,以得到不同运行参数下影响污水处理厂出水各指标的最佳调控变量。典型的计算机仿真工艺流程[8]如图1所示。
在计算机仿真教学过程中,兼顾了系统整体介绍和细节分析,既通过仿真分析介绍了控制变量对出水水质的影响,又通过动力学模型分析解释了污水处理厂控制参数设置的合理性。如参观污水处理厂的溶解氧设定范围为2~3mg/L,为了有助于学生分析其设定范围的合理性,在实习过程中引入了ASM中开关函数的概念,并通过模型演示介绍了溶解氧对反应速率的影响(见图2)。通过相关的模拟仿真分析,加深了学生对实习过程中污水处理过程工艺控制的认识,有助于学生理论知识与实践知识的融会贯通。
为了更好地突出数学模型仿真教学的优点,在毕业实习过程中,首先给学生布置部分问题,让学生带着问题进行污水处理厂的现场参观学习。待完成现场参观学习后,要求学生进行实习内容总结,数学模型仿真与实例分析安排在实习内容总结之后。在计算机仿真演示之外,要求学生结合专业知识对仿真结果进行分析,并对仿真结果进行估计。与此同时,结合计算机仿真和数学模型计算对实习过程中参观污水处理厂的工艺特点和存在问题进行分析。
在工程实例分析中,选取上海市的典型污水处理厂氨氮去除效率高但出水总磷浓度过高的案例进行分析,并通过计算机仿真分析提出运行管理建议。考虑到氨氮和总磷的协同达标问题,通过模拟仿真分析建议增加排泥量降低系统污泥龄以有效降低出水总磷,并适当降低好氧曝气过程中的溶解氧控制值,以防剩余的溶解氧干扰反硝化和厌氧释磷,这也有助于降低出水总磷浓度。
三、实践教学效果分析与建议
实践表明,将计算机仿真教学与污水处理厂现场实习结合,能收到很好的实习效果。与传统的参观实习方式相比,计算机仿真作为对实际生产过程的等效描述,能以其独有的技术和效果为学生提供一个良好的多通道学习机会和训练创造性思维的氛围。通过系统性的对污水处理工艺过程进行描述分析,学生能够将现场参观实习的感性认识上升到系统分析的理性认识高度。仿真操作不仅可以使学生将所学的理论知识与实践结合起来,也可以为他们的思维提供一个宽广的空间。计算机仿真分析的工艺流程演示有助于学生树立起全局观念和学习的积极主动性,这是因为仿真分析需要用系统的观点对污水处理工艺的运行管理及可能达到的效果和出现的问题进行分析,要求运用所需知识探索各种参数之间的相互影响,才能得出最佳的运行管理效果。
从2011年和2012年的毕业实习教学效果来看,基于数学模型的污水处理工艺仿真演示对提升教学质量有非常明显的效果,学生的学习积极性和动手能力都得到了较大的提高。从学生实习报告的质量来看,对工艺流程和单元模块作用的分析较以往深入,对实习过程中问题的回答方向性也更为明确。
当然,计算机仿真技术应用的前提是对相关模型的深入了解,但目前教学环节中尚缺乏对污水处理数学模型的系统讲授,这就造成学生对数学模型与结果分析的理解较为吃力。因此,在实践教学中简化了建模与模型分析的步骤,要求学生集中更多精力用于模型结果的分析。另外,由于数学模型仿真分析是一项耗时费力的工作,在2011年和2012年毕业实习引入计算机仿真分析时,仅采用多媒体课件的形式进行结果的分析演示,今后将考虑分步骤引入案例小组讨论、模拟仿真分析实验等内容。
参考文献:
[1]李春杰,贾金平,王文华,等.环境专业实践教学和实验课程体系的建设[J].中国大学教学,2007,(2):18-19,22.
[2]黄锦勇,刘爱华.基于环境工程应用型人才培养的实践教学改革探讨[J].中国电力教育,2011,(28):141-142.
[3]李姿.MATLAB仿真在自动化专业教学实践环节中的应用[J].中国电力教育,2010,(9):134-135.
[4]郑源,潘虹.计算机仿真系统在水电机组监测与故障诊断教学中的应用[J].中国电力教育,2012,(9):110,116.
[5]孟庆建,何志勇,许宁.计算机仿真系统在环境工程专业实践教学中的应用[J].化工高等教育,2004,(4):66-68.
[6]Henze M,Gujer W,Mino T,et al.Activated sludge models ASM1,ASM2,ASM2d and ASM3[R].London: IAW Publishing,2000.
[7]周振,吴志超,顾国维.活性污泥系统仿真软件的研究进展[J].中国给水排水,2010,26(4):1-5.
环境工程的定义范文6
关键词:温室效应;防治
1 温室效应的定义
温室效应是指透射阳光的的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应,具体到地球上就是太阳的短波辐射可以透过大气层射入地面,而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质吸收,从而产生的大气变暖的效应。而大气中也存在着一些能够吸收长波辐射的物质如水汽、CO2、CH3、N2O、SO2、O3、CFCS、微尘等。通常将这些气体称之为温室气体,其中CO2的全球变暖潜能最小,但是其含量却远远超过了其他气体,因此是主要的温室效应贡献者。
2 温室效应的来源及危害
自欧洲工业革命以来,大量的森林燃烧、火山爆发、汽车尾气的排放等使得大气中的CO2的浓度持续攀升,这是“温室效应”加剧的主要原因。而化石类矿物质燃料的燃烧排放的CO2占了较大的比例,在欧洲工业革命之前的1000年,大气中的CO2浓度一直维持在280mL/m3,工业革命后大气中的CO2含量迅速增加,到1995年大气中的CO2浓度已经达到358mL/m3。自十八世纪以来大气中的CO2浓度已经增加了30%,而且还在以每年0.5%的速度增加。由此导致了许多严重的后果:全球气温持续升高,据联合国气候变化专门委员会(IPCC)的结果,目前全球平均温度比1000年前上升了0.3℃到0.6℃。而在此前地球的平均温度变化不超过2℃。联合国还预测到2050年全球CO2排放量继续增加,全球平均气温可能上升1.5℃到4.5℃,将大大超过以往一万年的速度;冰川融化,海平面上升,由于全球气候变暖直接导致了两级冰川消融,海水受热膨胀,从而海平面上升,据世界气象组织预测如果地球温度照现在的速度继续升高,到2050年南北极冰山将大幅融化,上海、东京、纽约和悉尼等沿海城市将被淹没;加重区域性自然灾害,IPCC 第四次评估报告指出, 未来全球地表温度将继续升高, 极端天气气候事件与气象灾害的频率和强度继续增大。同时地球的生命系统和生态环境也将面临严重的考验。
3 温室效应的防治
温室气体的罪魁祸首是CO2,想要合理控制温室效应关键在于控制CO2向大气的排放量。然而温室效应具有区域性、特殊性和全球性的特点,虽然全国都在想了很多办法来控制自己区域内的温室效应,但是仅仅依靠一个或几个国家是远远不够的,必须加强全世界各国的合作才能真正解决温室效应这个世界难题。
针对这个问题,我觉得应该采取长期加短期的治理模式,即长期大范围调控加短期针对性应对的方式来逐步解决温室效应问题。
3.1 长期治理机制
3.1.1 加强世界各国间的合作。温室效应作为人类可持续发展中面临的重大挑战,正受到国际社会越来越广泛的关注。加强国际间的合作不仅能够使环保理念在更广的范围内得到传播和发展,而且能够创造出更加先进的技术来治理温室效应。通过制定协议等方式更能有效的制约各国的行为以及实现逐步解决温室效应的目标,例如在1997年149个国家通过的的《京东协议书》使人们减排的任务更加明确。
3.1.2 将环保问题纳入施政纲领。温室效应是在工业化发展过程中产生的副产物,要发展就会产生温室气体。以前,西方各国多采用先污染后治理的方式,结果产生了许多严重的后果:安第斯山脉延续在秘鲁境内的著名山峰胡阿斯卡鲁,山上冰雪已经融化了1280公顷,冰山覆盖率仅为30年前的40%;智利的奥希金斯冰山100年来“缩水”了15公里;阿根廷的乌帕萨拉冰山正以每年14米的速度消失。在哥伦比亚,冰山较之1850年消失了80%,而厄瓜多尔的主要冰山在20年间损失一半。 为此需要不断完善法制政策,由“末端治理”向“重在预防”转变;由经济与环境兼顾向可持续发展优先转变:由“被动治污”向“主动治污”转变:推动环境革命,建设“低能耗、二氧化碳低排放型城市”
3.1.3 开发新能源、调整能源结构。在我国,电力行业是温室气体排放的主要部门之一。而在我国的电力装机容量中,火电(主要是煤电)占绝对统治地位,这是因为我国的煤炭资源丰富且成本较低,并且煤电的投资建设周期较短,能够很快的满足国内经济发展对电力的需求。这样国情下以煤为主的能源消费结构必将导致大量的温室气体排放,而煤作为化石能源具有不可再生的特点,过分的依赖煤炭资源不仅对我们的环境产生恶劣的影响而且对我国未来的发展也会产生一定的威胁,因此开发新能源就显得特别重要,而随着科技的进步,水能、风能、太阳能、核能等新能源的开发和利用正在一步步成为可能。水力发电是目前在我国技术应用最广泛的新能源,水能发电具有成本低廉、技术成熟输出稳定等诸多优点;风能发电是继水电之后比较成熟的可再生能源发电技术,我国风能资源总技术可开发量至少为10亿千瓦,是目前主要的替代能源之一;太阳能是最清洁的能源之一,我国目前已有建筑屋顶总面积约100亿平方米,可安装约20亿平方米的太阳能热水器。
3.2 短期治理机制
3.2.1 严格执行减排标准。众所周知,环境保护与经济发展是一种相互制约的关系,一些地方政府片面的追求GDP的发展而忽视对对环境的重视,对那些产生环境污染而应该受到相应处罚的单位采取宽容的处理方式,从而使环境问题一步步恶化起来,为社会经济发展埋下了重大隐患。因此对执法者加强教育,使之真正认识到环境问题的重要性从而加大执法力度,打消一部分人的侥幸心理,进而实现减排目标。
3.2.2 采用经济手段加以调控。加大对新能源的开发力度、培养人才,为实现清洁生产奠定基础,鼓励使用新技术、新设备淘汰落后的生产设备来实现节能减排,逐步建立碳排放权的交易制度,通过政策补贴、适当提高碳税来使厂家认识到节能减排带来的利益问题,从而使厂家越来越重视节能减排。
4 结语