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水处理生物学论文范文1
论文关键词:生态工程;污水生态处理
论文要:本文阐述了生态工程的定义及原理,重点介绍了污水处理技术的要点和意义。
1生态工程介绍
1.1生态工程
生态工程以复杂的社会——经济——自然复合生态系统为对象,遵循应用生态系统中物种共生、物质再生循环及结构与功能协调等原则,以整体调控为手段,以人与自然的协调关系为基础,以高效和谐为方向,为人类社会及自然环境双受益和资源环境可持续发展设计的具有物质多层分级利用、良性循环的生产工艺体系。以期同步取得生态环境效益、经济效益和社会效益[1]。
1.2生态工程原理
生态工程涉及生态学、生物学、工程学、环境科学、经济和社会等领域,原理众多。我国学者(马世骏1986、颜京松1986、Ma&Yan1989,Yanetal1992)在系统生态学理论的基础上,对生态工程的原理作了精辟论述和提炼。把生态工程原理总结为整体、协调、自生、再生循环等基本原理。孙铁珩,周启星等[2]提出污水生态工程是指运用生态学原理,采用工程学手段,把污水有控制地投配到土地上,利用土壤-植物-微生物复合系统的物理、化学等特征对污水中的水、肥资源加以回收利用,对污水中可降解污染物进行净化的工艺技术,是污水治理与水资源利用相结合的方法。
2主要生态工程污水处理技术
2.1污水土地处理系统
污水土地处理系统是一种污水处理的生态工程技术,其原理是通过农田、林地、苇地等土壤--植物系统的生物、化学、物理等固定与降解,对污水中的污染物实现净化并对污水及氮、磷等资源加以利用[3]。根据处理目标、处理对象的不同,将污水土地处理系统分为慢速渗滤(SR)、快速渗滤(RI)、地表漫流(OF)、湿地处理(WL)和地下渗滤(UG)五种主要工艺类型[4]。
土地处理系统造价低,处理效果佳,其工程造价及运行费用仅为传统工艺的10%~50%。其中污水湿地生态处理系统又称人工湿地,目前研究最为深入、应用最广泛。通过人工湿地生态工程进行水污染控制不仅可以使污水中的水得以再生利用,还能使污水中的有机物、N、P、K等营养物得到利用。整个系统呈自然式良性循环,构成了具有自适应、自净化能力的水陆生态系统。该系统管理简单,稳定后几乎不需要人的参与,物耗、能耗低,效率高。生态系统中的植物群体不需要另行施肥与灌溉,还兼有美化环境的功能,这种生态净化方法实现了水环境可持续发展[5]。
以人工湿地处理系统为例,土地生态处理系统对污水的净化机理如下:系统中的填料(介质)具有巨大的比表面积,易形成生物膜,污水流经颗粒表面时,其中的污染物质通过沉淀、过滤、吸附作用被截留[6]。
2.2污水生态塘处理系统
生态塘系统是以太阳能为初始能源,通过在塘中种植水生作物,进行水产和水禽养殖,建立人工生态系统,,通过天然的生化自净作用,在自然条件下完成污水的生物处理[7]。有机物质在生态塘处理系统中得到降解,释放出的营养物进入了复杂的食物链中,产生的水生作物、水产都可以被收获。生态塘处理系统能够有效地处理生活污水及一些有机工业废水,对有机物和病原体有很好的去除效果,具有投资少、运行费用低、运行管理简单的优点。但该系统占地面积大、易出现短流、温度较高时易散发臭气和孳生蚊虫、对氮磷的去除效果不稳定。近年来,我国生态塘污水处理工艺研究侧重在两个方面[8]:筛选、培育高效水生净化植物;组合曝气、水生植物、水产养殖多个生物处理单元的综合功能,营建生化一体化水生动植物复合生态体系,是污水处理与资源利用的完美结合,构建了一个完整的生态系统和良好的内部良性循环系统。
2.3蚯蚓微生物滤池系统
蚯蚓生态滤池是滤床中建立的人工生态系统,由滤床填料、蚯蚓及布水系统等组成。系统利用蚯蚓和微生物的协同作用对污水中含有的各种形态污染物质进行处理和转化。蚯蚓可对污水和污泥进行吸收和分解,清扫滤床,防止堵塞[9]。蚯蚓粪便可以滤除污染物,提高处理效率。蚯蚓的存在可作为家禽饲料。污水中的生物膜污泥微生物通过食物链最终被有效地转化为蚯蚓的增长及其排泄物,而蚯蚓的机体及其排泄物又可成为他微生物的分解利用对象,从而进行新一轮的生态循环。
3生态污水新型处理技术
如利用土壤毛细管浸润扩散原理,研制成功的地下毛细渗滤系统(theundergroundcapillaryseepagesystem,UCSS)[11]。地下毛细渗滤系统(UCSS)的中心部分是地下毛细渗滤槽,它通过土壤过滤和微生物降解来去除污水中的污染物。在一定程度上解决了常规土地净化污水处理系统占地面积和运行费用问题,还可回收污水和营养物质(包括氮、磷和钾)用于植物生长。
活机器(livingmachine)系统是加拿大出生的海洋生物学家约翰·托德(JohnTodd)发明的,是利用太阳能以及利用由多种多样直接或间接从太阳获得能量的生物组成生态系统,将水产养殖与人工湿地结合起来并封闭在温室里,以创造一个高效的污水处理过程[12],包含了沉淀、过滤、净化、吸收、挥发、硝化和反硝化、厌氧和好氧分解过程,在获得高标准水质的同时避免了自然处理系统占地大、滞留期长、寒冷气候处理效果欠佳等弊端。
水处理生物学论文范文2
《环境生物学》是环境工程和环境科学专业重要的专业基础课，环境生物学的基本理论为《水质工程学》、《固体废弃物处理与处置》等专业课程打下良好的基础。实验是学生理解和掌握环境生物技术的有效途径，与理论教学相辅相成[1]。为了提高环境生物学课程的整体教学质量，借鉴了其他院校的教改经验，调整了现有理论和实验教学内容，并增设一周的《环境生物学实验设计》，在该校环境工程专业部分学生和环境科学专业中进行了连续三年的实践探索。
1 《环境生物学》课程现状分析
（1）课程现状：我校《环境生物学》总学时为48学时，其中理论32学时，实验16学时。由于课时限制，理论教学内容集中在微生物结构、营养、代谢等基础内容，而微生物生态与环境生态工程中微生物的作用等内容不能详细讲授，因此要使学生深刻理解本课程并熟练地用于实践，难度较大。
2 教改思路与目标
针对我校《环境生物学》课程中存在的问题，在现有理论和实验教学基础上，调整理论教学内容，拓宽学生视野，在理论和实验教学环节结束后增设一周的实验设计环节，以加深学生对理论知识的理解，并提高学生综合素质与科研创新精神及能力。
3 调整教学内容
在理论教学内容上，针对我校工科背景的特点，改变了以往的一本教材为主的固定教学内容，选取面向21世纪教材《环境工程微生物学》[2]为主讲教材，补充了水处理生物学[3]、环境生物学[4]等相关微生物学知识。限于学时限制，在讲授内容的组织上，既考虑到教学大纲必须完成的教学内容，讲授多数学生能够接受的基础知识，还深入讲解较有深度的内容，以满足报考研究生同学的求知欲。以此为契机，购买了一批如《微生物学》（第5版中文版，普雷斯科特著，沈萍等译）等一大批优秀的微生物学图书及电子资料，为拓宽同学们的微生物学基础理论知识打下良好的基础。
针对实验教学中存在的问题，环境生物学实验课程内容也做了相应调整使其内容更贴合我校同学的工科背景。实验课程安排在三年级的第一学期与理论课程同步完成，在完成验证性实验教学内容后，提供足够的学时让学生们自行思考，完成一次综合性实验，加深对理论课学习内容的理解和掌握。
4 增设《环境生物学》实验设计
实验设计是实验研究的重要环节，可架设起理论教学和实验教学之间的桥梁，使学生能更系统、深刻的理解课程内容。为此，理论和实验课程都完成以后，我们又专门抽出一周时间，让学生自主查阅资料、自行设计、动手完成一个设计性实验，并撰写提交实验设计说明书。学生们通过亲历实验，调动了参与实验的积极性，拓宽了知识面，提高了动手操作能力，观察分析问题和解决问题的能力，提高了实验课的教学质量。在撰写实验设计说明书的过程中，学生能运用课程的基本概念和原理，规范使用专业术语，为以后毕业论文的写作打下良好基础。
4.1 实验设计及预答辩
为了有充足的准备时间，上理论课的后期，即给学生发放《环境生物学实验设计指导书》，并提前分组，每组3～4人，遵照各组的兴趣，每组查阅选择合适的实验设计题目，并围绕自己的实验设计题目，独立动手完成预答辩课件。实验设计周的第一天为预答辩时间，每组围绕自己的实验设计题目讲述5～10 min，主要内容为实验设计的原理、内容、步骤及实验进行的可行性等，指导教师和学生同为评委，指出实验设计中存在的问题及解决方法，并为讲座同学打分，最后指导教师再总结。灵活的讲授形式，加深了学生对所学内容的印象，调动学生的积极主动性，让学生参与教学，发挥学生主体作用和教师的主导作用[5]。
4.2 实验实施
实验实施过程中，打破以往实验教师为学生准备好各种实验用品的格局。各组根据自己的实验设计内容需要，领取药品，仪器设备，并独立完成标准液配置，玻璃器皿清洗、灭菌、无菌操作、计数、结果记录等一系列实验过程。指导教师在此期间只是指正学生实验操作存在的问题，不参与任何实验准备及操作活动。实验结束后，各组进行实验设计的答辩，针对实验设计及操作中出现的问题进行总结与提高。
4.3 实验设计总结
实验设计结束时，每组提交实验设计说明书一份，实验设计说明书封面及格式由指导老师统一指定，并要求用黑或蓝黑墨水工整书写。
4.4 考核方式与评价方法
《环境生物学》和《环境生物学实验设计》分别独立进行考核。环境生物学总成绩为100分，考试成绩包括期末成绩（占总成绩的80%），实验课成绩（占总成绩的10%）和平时成绩（占总成绩的10%，包括出勤情况，学习态度，课堂纪律等），期末考试采取闭卷考试形式。
《环境生物学实验设计》成绩评定一般按五级分制评定。总成绩分三部分，设计成果占60%，实验动手操作占20%，平时检查及答辩占20%。
5 课程改革效果
本次实验设计在我校2009级环境工程专业，2010级、2011级环境科学专业连续实施了三年，经过上述实验教改措施的实施，有了显著成效。主要总结为以下三个方面：
（1）深入理解理论知识：学生们普遍反映，实验设计环节的设立，使他们对理论知识的理解深度有了很大的提升，很多平时没有注意的知识点，通过查阅资料，自己答辩，倾听其他组的答辩以及独立的实验过程，有了很深入的认识。
水处理生物学论文范文3
关键词：环境工程微生物学；教学案例库；工程硕士
中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）48-0235-02
工程硕士专业学位自1997年首次设立以来发展迅速[1]，在2011年，教育部提出了“服务国家特殊需求人才培养项目”，着重培养工程硕士专业人才。上海第二工业大学在2011年获批“服务国家特殊需求人才培养项目”，开展环境工程（电子废弃物资源化方向）硕士学位专业研究生的培养[2]。学校自2012年首次招收环境工程领域工程硕士，截至目前共招收143名学生，其中已有60名学生毕业。
环境工程微生物学作为一门以微生物技术处理环境问题的课程，以其技术的广泛性被纳入到环境工程领域工程硕士培养中。本文根据3年多来给工程硕士讲授环境工程微生物学这门课程的经历，以上海第二工业大学环境工程领域工程硕士培养为例，谈谈研究生课程环境工程微生物学教学案例库建设设计思路及其体会。
一、教学案例库的概述及类型
教学案例库是指教师为了更好的指导学生、实施案例教学而建立的用于存放所有案例的一个集合，其案例的来源及形式可以是多样的。对于本文提到的环境工程微生物学教学案例，可以选择微生物技术在土壤、水体环境中的应用。通过这些不同案例的分析，可以加深学生对基础知识的理解和提高运用知识解决实际问题的能力，还可以激发学生的学习热情，提高教学效率。
基于上海第二工业大学环境工程领域（电子废弃物资源化）工程硕士的培养目标，环境工程微生物学教学案例类型分为两类：一类是以研究生开展研究所需的思路模式，即选择已解决某一具体问题，从研究工作角度来说该项目已经完成；另一类是面向实际工程研发过程解析类的案例，选择采用本课程相关学科方向的技术，解决某个具体的工程问题，能说清楚从实验室基础研究到实际工程应用的全过程。
二、教学案例库中的实际案例
（一）微生物与电子废弃物方向
上海第二工业大学开展的环境工程硕士学位专业研究生培养的方向，本就是电子废弃物资源化方向，在微生物应用于电子废弃物中金属资源化方向有着较为深入的研究，其与广东惠州某公司合作开发的项目“微生物法回收废线路板中有价金属成套工艺与装备”已经完成半工业化试验。该项目可以很好的展示微生物技术从最初的实验室内菌种筛选、菌种驯化、浸出条件优化、工艺控制参数、进一步放大试验、工业化运行等阶段，因此将它纳入到环境工程微生物学教学案例库可以使得今后教师在该方向上的教学更加形象，并让学生了解微生物技术研发与应用相结合时如何走完一个从实验室内研究到工业应用的全过程。
（二）微生物与土壤污染方向
土壤中重金属和有机物污染越来越受到人们的关注，微生物技术以其广泛的适用性、经济性被应用于污染土壤的修复中，不管是重金属污染还是有机物污染，理论上总能找到一种或一类微生物迁移、转化或降解土壤中的这类污染。将这类微生物与土壤污染方向纳入到环境工程微生物学教学案例库中，可以形象地说明微生物是如何在实际工程应用中进行土壤污染治理的。此外，由于在电子废弃物拆解地会产生场地土壤污染，因此这也是上海第二工业大学“服务国家特殊需求人才培养项目”环境工程领域工程硕士研究生培养中必须要关注的内容。
（三）微生物与污水处理方向
与土壤污染一样，在电子废弃物拆解产地也会造成水体污染。以重金属铊为例，铊元素对人体的最小致死量为12mg/kg[3]，因此污水中必须控制铊的含量，地方标准中含铊废水处理后铊浓度需低于5μg/L，对于类似超低痕量级的铊来说，很难利用纯粹的化学或物理法将污水中铊的含量降低至标准以内。实验室研究表明，利用微生物的代谢产物和配合一定量的化学试剂可以达到上述要求，将微生物与污水治理方向纳入到环境工程微生物学教学案例库中，对于该领域工程硕士的培养同样重要，它可以使学生在课堂上就能清晰了解到相关微生物技术在电子废弃物领域的全方位应用概况。
（四）微生物与现代生物技术方向
现代生物技术的发展使得人们可以随心所欲的改造微生物，以达到为人们服务的目的。在以电子废弃物资源化为主要方向的环境工程微生物学教学过程中，将微生物与现代生物技术方向纳入到环境工程微生物学教学案例库中，可以使学生及时掌握最新生物技术前沿及科学合理的研究方法。
三、教学案例库评估及运行效果
环境工程微生物学案例库是由学校和企业双方共同完成的，这可以充分利用学校的科研优势及企业的工业运行经验与实际工程，可以真正做到理论与实际相结合。教学案例库的评估是以先对研究生进行一段时间的案例教学，后以研究生的相关反馈意见，最后以学校和企业相关负责人依据研究生的反馈意见进行评估，标准是通过该系列功能完备的案例，让研究生在开展相关类型研发工作时从思路和模式上获得研究型与工程应用型两方面的启发，便于后续开展研究工作时少走弯路。目前，环境工程微生物学教学案例库教学获得了研究生的认可。在实际授课过程中，不仅可以激发研究生的学习热情，而且能提高教师的教学效率。
四、结论
环境工程微生物学教学案例库由研究生开展研究所需的思路模式类、面向实际工程研发过程解析类两种类型案例组成，具体包括微生物与电子废弃物方向、微生物与土壤污染方向、微生物与污水处理方向、微生物与现代生物技术方向。最终评估是由学校、企业、全体工程硕士研究生共同参与。该类型的教学案例库既可以激发研究生的学习热情，又可以提高教师的教学效率。
参考文献：
[1]李九天，唐国金.关于提高课程教学对工程硕士论文研究支撑作用的思考――以国防科学技术大学航天与材料工程学院航天工程领域的培养为例[C].湖南学位与研究生教育学会.湖南学位与研究生教育学会2005年学术年会论文集，2005：323.
水处理生物学论文范文4
2013年新入选 CODE 期刊名称
T016 高校化学工程学报
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水处理生物学论文范文5
另外，由于水资源危机感和节水意识不强，认为水取之不尽，用之不竭的观念还未完全清除，同时，污水回收方面的科技投入也相对不足，政策鼓励也欠完全，导致全国大型污水回收项目为数不多，与发达国家相比，我国城市污水的回收率还很低，但是西方发达国家已经有了许多成功的实例。美国自50年代起，即开始着手这方面的工作，据报道，美国357个城市实现了污水回收再利用，其中回用于农业占55．3％，回用工业占40．5％；日本早在1962年就开始污水回用的实践，70年代东京、名古屋和大阪等城市就已将城市污水处理后回用于工业；前苏联莫斯科东南区设有专用的工业水系统，有36家工厂使用处理后的城市污水，每日污水回用量达5.5×105m3；南非联邦不但工业使用再生水，而且在约翰内斯堡市，每日自来水的85％加入的是城市再生水，开创了使用污水回用到饮用水的先例。随着我国经济建设和城市化的快速发展，使城市污水排放量增长很快。目前，我国城市污水年排放量已达414亿立方米，已建污水处理设施400余座，城市污水处理率达到30%，二级处理率达到15%。根据“十五”计划纲要要求，到2005年中国城市污水处理规模将超过4000万m3/d，城市污水集中处理率将达到45%，这就给城市污水回收创造了基本条件。
经济的发展和城市化进程的加快，以及水污染问题的日益严重，也导致我国的城市缺水问题十分突出。据统计，我国目前668座城市中有400多座城市存在不同程度缺水，其中136座城市严重缺水，日缺水量达1600万立方米，年缺水量60亿立方米，由于缺水每年影响工业产值2000多亿元人民币。严重缺水城市主要集中在北方，占全国的2/3，占南方城市总数的30%；南方占全国的1/3，占南方城市总数的17.8%。北方缺水城市中主要是资源型缺水，即城市发展的需水量超过当地水资源承受能力；南方缺水城市中除沿海少数城市外，基本上属于工程型或污染型缺水，即因工程设施不足或水质受污染造成。
一方面城市缺水十分严重，一方面大量的城市污水经治理后又白白流失，浪费了大量的可利用资源。和城市供水量几乎相等的城市污水中，只有0.1%的污染物质，远低于海水中3.5%的量值。水在自然界中是唯一不可替代的、也是唯一可重复利用的资源。城市污水就近可得，易于收集，再生处理比海水淡化成本低廉，基建投资比远距离引水经济。城市污水可以作为可靠的第二水源，这已成为当今世界各国在解决缺水问题时的共识。但是，由于污水回收再利用的复杂性，在我国开展污水回收必须注意以下几个方面的工作。
一、正确进行城市污水回收的规划和设计
由于再生水的需求者通常比较分散，用水量较小，因此铺设再生水管道系统是推广污水再生利用的关键。为了保证处理后的再生水能够送到各个用户，首先必须编制城市污水再生利用规划，确定污水深度处理的规模、位置、再生水管道系统的布局，以指导再生水厂和再生水管道的建设和管理。由于以前的道路和市政管道建设时未能预留再生水管道的位置，或者即使可以安排再生水管道也需要破路才能施工，这便造成了推广城市污水再生利用的一个主要困难。
二、切实保障城市污水资源化的安全性
在再生水利用的过程中间，保障安全性是非常重要的，不能只注意到大力推广污水的再生回用，而不注意到安全问题。首先是卫生安全，如回用到农业要保证农作物的卫生质量、保证土壤的质量、保证地下水的质量不受到影响。如果要回用到工业要保证工业品的卫生质量、工业用水系统的卫生质量，如工业冷却水管道系统会不会因为污水水质达不到要求而受到影响，也要注意到环境卫生受不受影响，如灌溉城市绿地、冲刷城市马路、冲洗城市汽车，要注意到有没有造成传染病的可能性，所以卫生标准是最重要的。当然，如果要补给饮用水源则更要注意饮用水源的安全性，另外，其它还有很多安全保障，例如供给的保证度，需要水的工业如果断水就不行。当然，还有一些特殊的水质要求，如硬度等等。
三、建立必要的政策法规，推进城市污水资源化
如制定再生水回用水质的标准，包括物理学标准、化学标准、生物学标准；加强对工业废水排放进城市下水道的水质控制，现行工业废水排放至城市下水道的水质标准要严格实施，要特别注意含有重金属的废水和含有持久性有机污染物的废水，传统的污水处理工艺不可能去除这些持久的有机物，如果不在源头加以控制，并将造成严重后果。应该促进工业清洁生产，要在源头减少废水量，降低污染负荷。通过清洁生产达到节水、减污的目的，以保障污水回用的安全性。改革水价政策也十分重要，对水资源、自来水、污水排放和再生水都要定价。
四、开发利用适合国情的城市污水处理技术
研究开发适合中国国情的城市污水处理和再生技术很重要，既要保证达到水质要求，又希望其基建费用低，能源消耗省，管理很方便、运行很稳定，还希望能够符合当地的情况，做到因地制宜。
中国地域广，各地条件不一样，应努力找寻适合当地条件的处理技术。如西北和东南地理气候条件完全不同，采取的处理工艺是不能完全一样的。西北地广人稀，天然条件下的生物处理工艺将有广阔的应用前景，在南方温度比较高的情况下则可以采用厌氧生物处理工艺。污水再生利用产业在我国尚处于发展之初，它在未来是否能够发展到一定的市场规模，成为缓减水资源短缺和水污染严重的重要手段，将不仅取决于其自身的经济技术可行性，而且还与政府的产业政策密切相关。
水处理生物学论文范文6
（一）调查对象
本次调查对象为我院2009级环境工程专业学生，共发放调查问卷50份，有效填卷人为48人，调查学生中男生23人，女生25人。
（二）调查方法
本次调查采用问卷调查方法，问卷共21题，其中包括个人基本信息3题，专业课程了解7题，择业方向选择6题，学生心理状况5题。问卷样本见文后。
二、问卷结果分析
由表1专业选择分析可见，在校生选择环工专业主要侧重于专业的就业前景和个人兴趣，其中个人兴趣占主要原因。从表2中了解到83.3%的环工学生对本专业满意程度持一般态度，差异很明显，整体上比较消极对于专业课课时选择上来看：专业课课时安排在10~16节比较合适，较能够适合学生学习规律的特点。选择水处理方向、大气方向、环评方向的学生比例分别为89.6%、41.6%和56.3%。其他固废处理与处置和噪声控制比例较小，这与环境工程核心课程方向和市场就业基本一致。从表5分析，学生在专业方向选择上更注重监测和设计类方向，注重应用能力和实际操作能力，这与市场就业密切相关，是学生关注的重点。在实验环节选择倾向上，学生较注重综合综合能力培养，这样可以适应不同工作环境的需求。在实践环节的选择中，生产实习和毕业实习的选择比例分别为43.8%和37.5%，表明学生想要增强自身综合实践能力的意向。在毕业设计（论文）的形式选择上，41.7%的学生选择了实验论文，这样既可以参与教师的科研工作，又可以在科研写作上得到锻炼。39.6%的学生选择了设计形式，主要是与已经在企事业设计部门待岗实习有关。只有14.6%的学生选择了科研论文，主要是现在科研论文流于形式，抄袭严重，科研水平和动手能力都得不到锻炼的原因。
三、调整对策
（一）人才培养目标定位调整对策
面对就业市场与人才培养之间出现的矛盾，应对环境工程专业人才目标进行重新定位，突出以培养应用型人才为总体目标，进行以市场就业为导向，加强学生创新能力培养为目标的课程体系建设和改革。
（二）课程体系调整对策
由调查可知，环境工程学生对本专业满意程度一般，整体上比较消极。鉴于此，在环境工程课程体系建设方面，应突出建设以生物学、化学和力学为专业学科基础的应用型课程群，建设以认识实习、生产实习、专业实习、毕业实习为链条的实践环节线路。
（三）实践课程体系调整对策
