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時間：2023-03-17 18:12:20
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摘 要：目前，高效低耗去除水中氮磷污染物是國內(nèi)外廣泛關(guān)注的環(huán)境問題，污水反硝化脫氮除磷技術(shù)則是當(dāng)前的研究熱點。本論文針對反硝化脫氮除磷技術(shù)的核心——反硝化除磷菌的微生物學(xué)性能進行了研究，以深入理解反硝化除磷現(xiàn)象，也由此才能充分利用其優(yōu)越性來提高和優(yōu)化生物脫氮除磷效率和工藝。
關(guān)鍵詞：污水處理；反硝化脫氮除磷；微生物學(xué)；反硝化除磷菌
到目前為止，國內(nèi)外學(xué)者普遍關(guān)注反硝化除磷工藝的試驗及影響因素，但對反硝化除磷脫氮微生物及其種屬的研究較少，尚處于起步階段，而針對反硝化除磷菌種在生理生態(tài)方面的特性研究則更少。本論文針對反硝化脫氮除磷技術(shù)的核心——反硝化除磷菌開展微生物學(xué)研究，更進一步理解反硝化除磷現(xiàn)象，提高生物脫氮除磷效率。
1.反硝化脫氮除磷的微生物機理 Seyoum Yami Gebremariam, Marc W. Beutel, David Christian, et al. Research advances and challenges in the microbiology of enhanced biological phosphorus removal-a critical review. Water Environment Research, 2011, 83(3): 195-219.
1 案例應(yīng)注重理論與實踐緊密結(jié)合
理論知識是工程實踐的基礎(chǔ)，在2012年教育部《高等教育本科專業(yè)》中將“給水排水工程”專業(yè)更名為“給排水科學(xué)與工程”專業(yè)[2]，名稱的更換標(biāo)志著科學(xué)理論基礎(chǔ)在專業(yè)人才培養(yǎng)的重要性。因此在《水處理新技術(shù)》課程教學(xué)的案例選用上，需要理論與工程實踐并重，同時與教材緊密結(jié)合，通過案例來啟發(fā)學(xué)生思考，并建立理論和實踐的聯(lián)系。
在生物脫氮新技術(shù)單元，以短程硝化-反硝化工藝（SHARON）工藝為案例進行介紹。傳統(tǒng)硝化過程是指氨氮（NH4+）先氧化成亞硝氮（NO2-），再被氧化成硝態(tài)氮（NO3-），兩個步驟分別由氨氧化細(xì)菌（AOB）和亞硝化氧化細(xì)菌（NOB）催化完成（式1和式2）。
NH4+ + 1.5O2――NO2- + H2O + 2H+ （1）
NO2- + 0.5O2――NO3- （2）
這兩個過程是獨立的，且亞硝酸還原菌能夠以NO2-為底物進行反硝化反應(yīng)（式3），而不是傳統(tǒng)觀念認(rèn)為只能以NO3-為底物進行反硝化反應(yīng)（式4）。
在案例教學(xué)中通過介紹短程硝化-反硝化的微生物學(xué)理論知識，使學(xué)生更容易理解SHARON工藝的運行方式與特點。綜合比較化學(xué)反應(yīng)式1和2，理論上氧氣（O2）可以節(jié)省25%，對應(yīng)工藝過程中可以節(jié)省曝氣量25%；綜合比較化學(xué)反應(yīng)式3和4，甲醇（CH3OH）可以減少40%，對應(yīng)SHARON工藝反硝化過程中可以節(jié)省外加碳源40%。這樣從理論和工藝兩方面進行案例分析，加深學(xué)生對SHARON工藝的理解，并增加其對生物脫氮新技術(shù)的認(rèn)識。
2 案例需具有新穎性和典型性
與文獻相比，教材往往具有一定的滯后性。在《水處理新技術(shù)》教材中介紹的新技術(shù)、新工藝，它們的特點與應(yīng)用范圍可能會隨著實際工藝研發(fā)而發(fā)生一些變化。為了及時掌握這些變化，需要閱讀最新文獻。案例選用上也要緊跟水處理新技術(shù)的發(fā)展，及時補充新知識，才能避免學(xué)生走出校園后出現(xiàn)知識與實際情況脫節(jié)的問題。
在厭氧生物處理技術(shù)中，以厭氧顆粒污泥為案例，介紹最新的分子生物學(xué)技術(shù)――熒光原位雜交技術(shù)（FISH）在厭氧顆粒污泥菌群檢測中的應(yīng)用，講解其在厭氧顆粒污泥形態(tài)特征檢測中的應(yīng)用，并介紹厭氧顆粒污泥形成的機理。通過這些講解，讓學(xué)生了解厭氧生物處理技術(shù)的最新發(fā)展成果與研究技術(shù)。
另外，案例選用要具有典型性與代表性，不能只有一、兩篇文獻的報道，而要得到廣大同行的認(rèn)可，并經(jīng)過工程實踐的檢驗，這種案例才更有說服力。
3 案例應(yīng)與科研緊密聯(lián)系
我校《水處理新技術(shù)》課程是在給排水科學(xué)與工程專業(yè)大四上學(xué)期開設(shè)，很多學(xué)生即將開展畢業(yè)設(shè)計（論文），一些同學(xué)隨后會進入研究生階段開展課題研究。因此可以通過案例激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生科研能力。在氧化溝工藝介紹時，以我國的第一座三溝式氧化溝污水處理廠――邯鄲市東污水處理廠為案例，介紹氧化溝工藝運行流程圖、各構(gòu)筑物的運行參數(shù)及對污染物的處理效果。這樣學(xué)生在做排水方向畢業(yè)設(shè)計，遇見氧化溝工藝的設(shè)計就能與課堂知識聯(lián)系起來；或者學(xué)生在做氧化溝生物脫氮的畢業(yè)論文的時候，課堂所學(xué)知識可以為畢業(yè)論文的開展提供良好的基礎(chǔ)，進一步為研究生生物脫氮相關(guān)課題研究奠定基礎(chǔ)。
4 增強與學(xué)生的互動性
我們將過去獨立、互不相關(guān)的微生物實驗改為一連續(xù)的探索性的大實驗,開設(shè)了一門“環(huán)境工程微生物綜合訓(xùn)練”的獨立課程。課程放置在學(xué)期結(jié)束時的實踐周中進行,集中對學(xué)生進行微生物的培養(yǎng)、分離、鑒定和污水處理應(yīng)用的基本操作的訓(xùn)練過程,這樣強化了對學(xué)生基本技能和動手能力的培養(yǎng)。綜合訓(xùn)練的主要內(nèi)容包括:首先在制備各類培養(yǎng)的基礎(chǔ)上,采取不同的環(huán)境樣品中進行接種、培養(yǎng),通過菌落和個體形態(tài)觀察,純化細(xì)菌、放線菌或霉菌和酵母菌,然后學(xué)生以自己分離、純化的菌種為材料繼續(xù)進行以后的實驗,在對細(xì)菌形態(tài)觀察、革蘭氏染色和菌體大小測定基礎(chǔ)上,最后做細(xì)菌的生理生化試驗,對細(xì)菌做出初步鑒定,并將分離出來的細(xì)菌用于生活污水的處理上。環(huán)境工程微生物綜合訓(xùn)練的主要實驗內(nèi)容和所涉及的知識點見表1。改革后的綜合訓(xùn)練使原來孤立、不連續(xù)的實驗形成一個連續(xù)的整體。在微生物的菌種的培養(yǎng)和分離,純種的計數(shù)和鑒定等方面強化了學(xué)生的實驗技能。各種基本操作技能在微生物綜合訓(xùn)練中多次操作,反復(fù)應(yīng)用,能大大提高學(xué)生的微生物技能的綜合應(yīng)用能力。
驗證操作性實驗相對較多,設(shè)計性、綜合性實驗相對較少是目前實驗課程教學(xué)中的突出問題,這對培養(yǎng)實用型人才極為不利,也不利于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。我們將一些應(yīng)用性、綜合性和學(xué)生感興趣的實驗課題,作為選作實驗,供感興趣的學(xué)生通過查閱相關(guān)資料,綜合運用不同實驗技術(shù),設(shè)計實驗方案,通過教師指導(dǎo)和小組討論確定方案并加以實施。實驗后綜合分析實驗結(jié)果,撰寫科創(chuàng)論文。比如,“微生物誘導(dǎo)腐蝕”的選作實驗,主要是研究研究厭氧微生物對金屬腐蝕過程,使同學(xué)們擴大對微生物環(huán)境作用的了解,增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實踐動手能力。這樣,既能提高學(xué)生對實驗的興趣,又能促使他們將所學(xué)的理論知識應(yīng)用起來,從而加深對環(huán)境工程微生物課堂教學(xué)內(nèi)容的理解。(如表1)
2?重視視頻實驗教學(xué)的應(yīng)用
微生物個體微小,學(xué)生對它的感性認(rèn)識不多,這使得許多有關(guān)微生物的概念變得抽象、難以理解。在實驗教學(xué)中,有目的的引入了視頻實驗等多媒體教學(xué)的方法,可以增加實驗教學(xué)的直觀性和趣味性,并在一定程度上彌補實驗教學(xué)經(jīng)費緊張等問題。我們不僅制作了環(huán)境工程微生物的多媒體課件,而且采用視頻教學(xué)短片,向?qū)W生展示基本的實驗操作,以及相關(guān)實驗技術(shù)的發(fā)展及其在生產(chǎn)或科研中的應(yīng)用。這些改革以視頻的形式向?qū)W生展示實驗的基本過程,具有較強的直觀性,通過屏幕清晰形象準(zhǔn)確地展現(xiàn)每一個步驟,使學(xué)生掌握實驗操作技能的關(guān)鍵所在加深了學(xué)生對使微生物的實驗規(guī)程和操作技巧理解,如無菌操作技術(shù)、微生物的分離和培養(yǎng)技術(shù)、消毒滅菌技術(shù)、斜面、液體、平板接種培養(yǎng)方法等。采用多媒體進行實驗教學(xué),具有形象、生動、信息量大的優(yōu)點,結(jié)合教師在實驗過程中的講授和示范,有利于學(xué)生在腦海里建立每一種實驗操作的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。因此應(yīng)該加強多媒體在環(huán)境微生物學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用。
3?強調(diào)實驗前的準(zhǔn)備工作
傳統(tǒng)的實驗課程教學(xué)方法是由實驗教師幫助學(xué)生完成很大一部分準(zhǔn)備工作,學(xué)生只是按教師的講解和實驗手冊的步驟進行操作。我們在微生物綜合訓(xùn)練中,改變實驗課中講解過多的現(xiàn)象,只是重點講述實驗成功的關(guān)鍵并事先提出思考題,讓學(xué)生們帶著問題去進行實驗,讓學(xué)生通過實驗歸納出結(jié)論,從而理解和驗證微生物學(xué)的基本原理。教師在實驗中起指導(dǎo)作用,著重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。由于綜合實驗涉及的內(nèi)容很多,所以我們要求學(xué)生先復(fù)習(xí)以前學(xué)過的知識并寫出實驗計劃(包括實驗?zāi)康?、原理、儀器、材料、步驟),然后在課堂上對實驗計劃進行討論,討論后學(xué)生再進行修改,最后由教師審定。審定合格后,學(xué)生方可開始進行實驗,這是可以提高學(xué)生的實驗培訓(xùn)的主動性。實驗從實驗材料的準(zhǔn)備到每一步實驗都由學(xué)生自己動手,教師只起檢查和輔導(dǎo)示范作用。讓學(xué)生明白每個實驗步驟操作的好壞對后續(xù)實驗的進行有直接的影響,培養(yǎng)學(xué)生整體的實驗觀念和細(xì)心的操作習(xí)慣。由于是學(xué)生自己進行實驗的準(zhǔn)備工作,可以加深對實驗的目的、原理、方法、步驟的了解,實驗效果很好。
4?改革實驗課程的考核形式
綜合訓(xùn)練的考核是既是課程設(shè)置的要求,也是對學(xué)生實驗技能學(xué)習(xí)的一種督促和檢查。在微生物綜合訓(xùn)練中,我們將學(xué)生4~5人分為一小組,同一組的每位學(xué)生既有分工又有合作,每位學(xué)生都獨立進行無菌操作、接種培養(yǎng)等工作。在材料的準(zhǔn)備和實驗完成的整個過程中,任何一個步驟的失誤都將直接影響最終結(jié)果,因此我們要求每位學(xué)生規(guī)范操作,仔細(xì)觀察,及時記錄,培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和獨立操作能力,老師對每位學(xué)生的操作和實驗結(jié)果都做出客觀的評價。將綜合訓(xùn)練考核分為預(yù)習(xí)、操作、實驗報告三部分記分。在實驗過程中,進行現(xiàn)場指導(dǎo),當(dāng)場考核,不僅要看實驗報告,更要依據(jù)預(yù)習(xí)、現(xiàn)場實驗操作和實驗結(jié)果綜合考核。在操作考核中既有單獨的個人操作考核,也有分組的操作考核。實驗報告要實事求是,嚴(yán)格杜絕相互抄襲現(xiàn)象。要求學(xué)生在實驗報告中對實驗過程和結(jié)果進行詳細(xì)記錄和分析,養(yǎng)成一個善于分析問題和總結(jié)問題的好習(xí)慣。實驗報告中的分析與討論是很重要的內(nèi)容,我們鼓勵學(xué)生在分析討論中自由地寫出自己對實驗的理解,比如哪些操作步驟沒有做好,或者在實驗過程中容易出現(xiàn)什么問題,如何避免等,還可以提出對實驗設(shè)計修改的建議。通過對實驗問題和結(jié)果的分析、討論,可加強學(xué)生對理論知識的理解,大大提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
通過這些改革措施,使學(xué)生能夠認(rèn)識到實驗課的重要性,同時也提高了實驗課的地位和學(xué)生的積極性,教學(xué)質(zhì)量有較大的提高,為環(huán)境工程專業(yè)后續(xù)課程教學(xué)的展開和將來畢業(yè)論文的順利完成打下基礎(chǔ)。
5?培養(yǎng)工程實踐觀念
環(huán)境工程微生物學(xué)作為一門邊緣學(xué)科，它要求學(xué)生要將理論與工程實踐緊密結(jié)合，是一門實踐性很強的課程。掌握必要的環(huán)境工程微生物學(xué)實驗技能對于理解和認(rèn)識環(huán)境工程微生物學(xué)有關(guān)理論，從事環(huán)境工程相關(guān)研究工作具有重要意義?，F(xiàn)代大學(xué)教育的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)時創(chuàng)新意識和能力，將以知識為核心的觀念轉(zhuǎn)變?yōu)橐詣?chuàng)新為核心，從強調(diào)傳授知識到知識與能力并重，培養(yǎng)應(yīng)用型人才。因此，大量的課程實驗成為鞏固和加深學(xué)生對基本知識和基本技能掌握與理解的必然要求。然而，傳統(tǒng)環(huán)境工程微生物實驗課中，各部分實驗項目相對獨立，連貫性不強，且內(nèi)容重復(fù)較多，學(xué)生在有限的課堂教學(xué)中難以系統(tǒng)地把握微生物學(xué)實驗操作，不利于實現(xiàn)對培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境工程微生物操作技能和綜合素養(yǎng)。面對近年來各種實驗課堂教學(xué)學(xué)時都存在壓縮趨勢，如何在實驗教學(xué)過程中綜合設(shè)計、合理調(diào)整、突出重點顯得非常關(guān)鍵。因此，我們可以根據(jù)實際需求和條件，適當(dāng)調(diào)整實驗內(nèi)容，將原有各相對獨立的實驗項目按照器皿包扎、配制、消毒，菌株劃線分純、計數(shù)、轉(zhuǎn)種、保存，革蘭氏染色、菌落觀察及菌體特征顯微觀察等系統(tǒng)串聯(lián)在一起，形成一個綜合性實驗。通過該綜合實驗短期而系統(tǒng)的鍛煉，讓學(xué)生掌握4種以上實驗項目的實驗技能。
這不僅優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容，能夠讓學(xué)生在有限實驗教學(xué)學(xué)時內(nèi)掌握幾種關(guān)鍵的微生物學(xué)基礎(chǔ)操作技術(shù)，而且使他們對環(huán)境工程領(lǐng)域所涉及的微生物學(xué)研究途徑有一個完整認(rèn)識。結(jié)合自身特色，設(shè)計綜合性實驗。如自建的污水處理廠，環(huán)境工程專業(yè)實驗室位于污水廠辦公樓內(nèi)，極大程度上方便了相關(guān)實驗課的開展。結(jié)合此特點，我們提出了“污水生物處理過程中微生物的簡單分析”的綜合性實驗。
一、綜合實驗教學(xué)方案設(shè)計
污水生物處理主要是指利用微生物的新陳代謝作用，分解轉(zhuǎn)化污水中的污染物，達到凈化水質(zhì)的目的。生物處理是目前污水處理最有效、最經(jīng)濟的方法之一。污水處理過程中微生物種類繁多，采用傳統(tǒng)技術(shù)方法和鏡檢來分純、計數(shù)、觀察其中的優(yōu)勢菌株，對比其與進水和出水中主要菌株的差異，有助于了解污水生物處理過程中微生物的生長情況，鞏固基本操作技術(shù)。長期對不同階段、環(huán)境下污水處理中優(yōu)勢菌株觀察，可以有助于正確判斷污水處理運行情況。綜合性實驗“污水生物處理過程中微生物的簡單分析”是在綜合實驗準(zhǔn)備環(huán)節(jié)、細(xì)菌計數(shù)、劃線分純、形態(tài)觀察等操作的基礎(chǔ)之上，完成對污水中微生物的劃線分純培養(yǎng)、斜面接種、菌落計數(shù)(平板涂布法、傾倒法及顯微鏡直接計數(shù)法相比較)、菌落觀察、菌體觀察(革蘭氏染色及鏡檢)等系列分析工作。通過對污水分離菌的菌落和菌體形態(tài)觀察，初步判定大致所分主要菌株類型。結(jié)合本組的實驗結(jié)果，了解所選污水處理的不同階段微生物生長情況。在學(xué)習(xí)對污水處理過程中微生物生長情況簡單分析的方法的同時，強化了學(xué)生的微生物基礎(chǔ)操作能力。
二、實驗教學(xué)內(nèi)容實施
讓學(xué)生掌握微生物基礎(chǔ)操作，并嘗試判斷污水處理的前、中、后不同階段細(xì)菌生長情況。實驗前，先統(tǒng)一以PPT形式講授整個實驗流程及各部分須注意事項，然后開始分組實驗。
(1)實驗準(zhǔn)備環(huán)節(jié):配制固體基礎(chǔ)培養(yǎng)基和0．85%生理鹽水，并分裝固體培養(yǎng)基———6支試管(每支5mL)做斜面，剩余裝入錐形瓶中;另外，制作試管、錐形瓶的棉塞，并對試管、錐形瓶、培養(yǎng)皿、移液管進行包扎;然后對以上所有實驗用品進行高壓滅菌。取出后放入無菌操作臺中，并用紫外滅菌。用無菌錐形瓶分別取進水、處理中、出水水樣，備用。
(2)細(xì)菌計數(shù):計數(shù)之前首先對所取水樣進行梯度稀釋，然后按照平板涂布法、傾倒法及用血球計數(shù)板直接計數(shù)法分別進行計數(shù)，盡量讓學(xué)生了解并掌握三種計數(shù)方法的特點與差異，以便今后根據(jù)實際情況選擇合適計數(shù)方法。
(3)劃線分純:取原水樣進行平板劃線，根據(jù)微生物菌落特征分別選取分散開的不同菌落進行再次劃線后繼續(xù)培養(yǎng)，直到獲得多個不同菌株。此部分工作由于每次劃線培養(yǎng)都需要1天時間，因此若要多次劃線分純，則需學(xué)生在課后繼續(xù)“自助”進行該實驗，直到獲得純菌株為止。最后，在已準(zhǔn)備好的固體斜面上接種所得已分純菌株，培養(yǎng)24小時后取出，4℃下保存。
(4)形態(tài)觀察:取出前一天培養(yǎng)的平板，對細(xì)菌的菌落形態(tài)和菌體形態(tài)分別進行觀察。其中菌落形態(tài)是觀察培養(yǎng)皿內(nèi)不同菌落形態(tài)，初步分析自己分離微生物的種類，并和其他同學(xué)的實驗結(jié)果進行對比，大致判斷污水處理不同階段微生物的差異。菌體形態(tài)則是分別挑取具有不同特征的菌落，按照已掌握革蘭氏染色方法進行染色，鏡檢觀察。實驗過程中，學(xué)會具體操作技能是根本，而對實驗結(jié)果的分析判定同樣重要。因此要求學(xué)生做詳細(xì)記錄，以便根據(jù)所屬小組的實驗結(jié)果分析所取水樣中細(xì)菌情況?？筛鶕?jù)各個實驗部分設(shè)計不同圖表方便學(xué)生記錄，如表1就是用于實驗污水中細(xì)菌計數(shù)結(jié)果記錄用表。要求學(xué)生根據(jù)實驗結(jié)果，分析所屬小組分離出了那些常見菌，以及結(jié)合自己實驗，判斷污水處理過程中有沒有哪些菌在不同階段都存在?如果存在，有哪些?
三、“指導(dǎo)+自助”實驗教學(xué)模式探討
采用“指導(dǎo)+自助”實驗教學(xué)模式，實現(xiàn)課上指導(dǎo)、課下自助。指導(dǎo)老師在課堂上有重點地講授實驗操作技能，學(xué)生除課堂學(xué)習(xí)外，根據(jù)自己喜好，或重復(fù)練習(xí)課堂所學(xué)實驗操作，或自己設(shè)計實驗進行分析，也可以參與教師的科研項目進行更深入的鍛煉與提高。這種方式不僅是對環(huán)境工程微生物課堂實驗教學(xué)學(xué)時有限的彌補，更是對實驗教學(xué)學(xué)時、內(nèi)容的拓展與延伸，能夠充分提高本科實驗室教學(xué)資源的利用效率，發(fā)揮本科實驗室教學(xué)資源的功能，讓學(xué)生可以充分利用課余時間熟練實驗操作，鞏固所學(xué)實驗知識，增強自主創(chuàng)新技能。在學(xué)生自助實驗學(xué)習(xí)過程中，實驗室指導(dǎo)老師也可以根據(jù)學(xué)生個人情況適當(dāng)安排和指導(dǎo)?？梢愿鶕?jù)已學(xué)“污水生物處理過程中微生物的簡單分析”實驗進行延展分析，如設(shè)計活性污泥法處理污水過程中的“革蘭氏陽性與陰性細(xì)菌比例情況分析”、“污水處理中最常見菌體的確定與分純”、“接觸池投加藥物量與殺菌效果的關(guān)系”等實驗，促進學(xué)生培養(yǎng)自己的創(chuàng)新性思維。#p#分頁標(biāo)題#e#
四、實施效果總結(jié)
(一)集中講授效果
實驗課在理論課結(jié)束后集中兩天授課，改變了實驗教學(xué)依附于理論教學(xué)的從屬地位，既保證了與理論課的銜接，使實驗在理論的指引下按其本身的規(guī)律和系統(tǒng)進行，又能系統(tǒng)、合理安排實驗教學(xué)內(nèi)容，使實驗內(nèi)容連續(xù)、有序進行。不僅使學(xué)生操作起來認(rèn)真，更重要的是結(jié)合實際、系統(tǒng)講授使得環(huán)境工程微生物學(xué)實驗課程更有意義。盡管課時有限，但六年來的實驗教學(xué)探討發(fā)現(xiàn)，95%的學(xué)生在實驗學(xué)習(xí)過程中有良好表現(xiàn)，并對這種集中式綜合設(shè)計實驗表示非常滿意。
(二)學(xué)生評價結(jié)果
生態(tài)工程以復(fù)雜的社會——經(jīng)濟——自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)為對象,遵循應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生、物質(zhì)再生循環(huán)及結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)等原則,以整體調(diào)控為手段,以人與自然的協(xié)調(diào)關(guān)系為基礎(chǔ),以高效和諧為方向,為人類社會及自然環(huán)境雙受益和資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展設(shè)計的具有物質(zhì)多層分級利用、良性循環(huán)的生產(chǎn)工藝體系。以期同步取得生態(tài)環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益[1]。
1.2生態(tài)工程原理
生態(tài)工程涉及生態(tài)學(xué)、生物學(xué)、工程學(xué)、環(huán)境科學(xué)、經(jīng)濟和社會等領(lǐng)域,原理眾多。我國學(xué)者(馬世駿1986、顏京松1986、Ma&Yan1989,Yanetal1992)在系統(tǒng)生態(tài)學(xué)理論的基礎(chǔ)上,對生態(tài)工程的原理作了精辟論述和提煉。把生態(tài)工程原理總結(jié)為整體、協(xié)調(diào)、自生、再生循環(huán)等基本原理。孫鐵珩,周啟星等[2]提出污水生態(tài)工程是指運用生態(tài)學(xué)原理,采用工程學(xué)手段,把污水有控制地投配到土地上,利用土壤-植物-微生物復(fù)合系統(tǒng)的物理、化學(xué)等特征對污水中的水、肥資源加以回收利用,對污水中可降解污染物進行凈化的工藝技術(shù),是污水治理與水資源利用相結(jié)合的方法。
2主要生態(tài)工程污水處理技術(shù)
2.1污水土地處理系統(tǒng)
污水土地處理系統(tǒng)是一種污水處理的生態(tài)工程技術(shù),其原理是通過農(nóng)田、林地、葦?shù)氐韧寥?-植物系統(tǒng)的生物、化學(xué)、物理等固定與降解,對污水中的污染物實現(xiàn)凈化并對污水及氮、磷等資源加以利用[3]。根據(jù)處理目標(biāo)、處理對象的不同,將污水土地處理系統(tǒng)分為慢速滲濾(SR)、快速滲濾(RI)、地表漫流(OF)、濕地處理(WL)和地下滲濾(UG)五種主要工藝類型[4]。
土地處理系統(tǒng)造價低,處理效果佳,其工程造價及運行費用僅為傳統(tǒng)工藝的10%~50%。其中污水濕地生態(tài)處理系統(tǒng)又稱人工濕地,目前研究最為深入、應(yīng)用最廣泛。通過人工濕地生態(tài)工程進行水污染控制不僅可以使污水中的水得以再生利用,還能使污水中的有機物、N、P、K等營養(yǎng)物得到利用。整個系統(tǒng)呈自然式良性循環(huán),構(gòu)成了具有自適應(yīng)、自凈化能力的水陸生態(tài)系統(tǒng)。該系統(tǒng)管理簡單,穩(wěn)定后幾乎不需要人的參與,物耗、能耗低,效率高。生態(tài)系統(tǒng)中的植物群體不需要另行施肥與灌溉,還兼有美化環(huán)境的功能,這種生態(tài)凈化方法實現(xiàn)了水環(huán)境可持續(xù)發(fā)展[5]。
以人工濕地處理系統(tǒng)為例,土地生態(tài)處理系統(tǒng)對污水的凈化機理如下:系統(tǒng)中的填料(介質(zhì))具有巨大的比表面積,易形成生物膜,污水流經(jīng)顆粒表面時,其中的污染物質(zhì)通過沉淀、過濾、吸附作用被截留[6]。
2.2污水生態(tài)塘處理系統(tǒng)
生態(tài)塘系統(tǒng)是以太陽能為初始能源,通過在塘中種植水生作物,進行水產(chǎn)和水禽養(yǎng)殖,建立人工生態(tài)系統(tǒng),,通過天然的生化自凈作用,在自然條件下完成污水的生物處理[7]。有機物質(zhì)在生態(tài)塘處理系統(tǒng)中得到降解,釋放出的營養(yǎng)物進入了復(fù)雜的食物鏈中,產(chǎn)生的水生作物、水產(chǎn)都可以被收獲。生態(tài)塘處理系統(tǒng)能夠有效地處理生活污水及一些有機工業(yè)廢水,對有機物和病原體有很好的去除效果,具有投資少、運行費用低、運行管理簡單的優(yōu)點。但該系統(tǒng)占地面積大、易出現(xiàn)短流、溫度較高時易散發(fā)臭氣和孳生蚊蟲、對氮磷的去除效果不穩(wěn)定。近年來,我國生態(tài)塘污水處理工藝研究側(cè)重在兩個方面[8]:篩選、培育高效水生凈化植物;組合曝氣、水生植物、水產(chǎn)養(yǎng)殖多個生物處理單元的綜合功能,營建生化一體化水生動植物復(fù)合生態(tài)體系,是污水處理與資源利用的完美結(jié)合,構(gòu)建了一個完整的生態(tài)系統(tǒng)和良好的內(nèi)部良性循環(huán)系統(tǒng)。
2.3蚯蚓微生物濾池系統(tǒng)
蚯蚓生態(tài)濾池是濾床中建立的人工生態(tài)系統(tǒng),由濾床填料、蚯蚓及布水系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)利用蚯蚓和微生物的協(xié)同作用對污水中含有的各種形態(tài)污染物質(zhì)進行處理和轉(zhuǎn)化。蚯蚓可對污水和污泥進行吸收和分解,清掃濾床,防止堵塞[9]。蚯蚓糞便可以濾除污染物,提高處理效率。蚯蚓的存在可作為家禽飼料。污水中的生物膜污泥微生物通過食物鏈最終被有效地轉(zhuǎn)化為蚯蚓的增長及其排泄物,而蚯蚓的機體及其排泄物又可成為他微生物的分解利用對象,從而進行新一輪的生態(tài)循環(huán)。
3生態(tài)污水新型處理技術(shù)
如利用土壤毛細(xì)管浸潤擴散原理,研制成功的地下毛細(xì)滲濾系統(tǒng)(theundergroundcapillaryseepagesystem,UCSS)[11]。地下毛細(xì)滲濾系統(tǒng)(UCSS)的中心部分是地下毛細(xì)滲濾槽,它通過土壤過濾和微生物降解來去除污水中的污染物。在一定程度上解決了常規(guī)土地凈化污水處理系統(tǒng)占地面積和運行費用問題,還可回收污水和營養(yǎng)物質(zhì)(包括氮、磷和鉀)用于植物生長。
活機器(livingmachine)系統(tǒng)是加拿大出生的海洋生物學(xué)家約翰·托德(JohnTodd)發(fā)明的,是利用太陽能以及利用由多種多樣直接或間接從太陽獲得能量的生物組成生態(tài)系統(tǒng),將水產(chǎn)養(yǎng)殖與人工濕地結(jié)合起來并封閉在溫室里,以創(chuàng)造一個高效的污水處理過程[12],包含了沉淀、過濾、凈化、吸收、揮發(fā)、硝化和反硝化、厭氧和好氧分解過程,在獲得高標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)的同時避免了自然處理系統(tǒng)占地大、滯留期長、寒冷氣候處理效果欠佳等弊端。
結(jié)語
我國西部地區(qū)是經(jīng)濟欠發(fā)達、需要加強開發(fā)的地區(qū)，也是我國少數(shù)民族聚集的地區(qū)。民族院校是黨和國家為解決我國國內(nèi)民族問題而建立的綜合性普通高等院校，經(jīng)過幾十年的實踐和探索，民族院校已成為培養(yǎng)少數(shù)民族高素質(zhì)人才、研究我國民族理論和民族政策、傳承和弘揚各民族優(yōu)秀文化的重要基地。西部民族院校迄今為止共有5所，與中東部地區(qū)民族院校相比，基礎(chǔ)辦學(xué)條件落后，實驗室建設(shè)滯后，極大地影響了教學(xué)過程和培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)。以貴州民族大學(xué)為例，如何在國家新一輪西部大開發(fā)、貴州省工業(yè)強省戰(zhàn)略的指導(dǎo)下積極調(diào)整學(xué)科專業(yè)，適應(yīng)地方經(jīng)濟發(fā)展轉(zhuǎn)變和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，改進人才培養(yǎng)模式，增強學(xué)生實踐能力、創(chuàng)造能力和就業(yè)、創(chuàng)業(yè)能力，成為新形勢下課程教學(xué)改革的新要求。[1]
環(huán)境微生物學(xué)是環(huán)境科學(xué)、環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程知識點多且繁雜，涉及多學(xué)科交叉，內(nèi)容極為抽象，學(xué)生對其缺乏感性認(rèn)識，理解難度加大。在課程教學(xué)中我們嘗試了一些改革，著力激發(fā)學(xué)生本課程的學(xué)習(xí)興趣，加強專業(yè)實踐能力，本文就此談幾點體會，與同行探討。
一、創(chuàng)新思路，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。
教學(xué)改革的重點之一是教學(xué)內(nèi)容的改革。環(huán)境微生物學(xué)主要以微生物學(xué)學(xué)科理論與技術(shù)為基礎(chǔ)，重點研究污染環(huán)境中的微生物，整個教學(xué)課程原理多、概念多、實踐性強，涉及有機化學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)、生態(tài)學(xué)、水污染控制、大氣污染控制、固廢處理處置、污染物環(huán)境中的降解等方面的原理和機理，內(nèi)容極為抽象，而西部地區(qū)學(xué)生知識基礎(chǔ)相對東西部地區(qū)學(xué)生薄弱，加之教學(xué)實驗條件有限，學(xué)生到污水處理廠、垃圾填埋場、環(huán)保機構(gòu)及與微生物相關(guān)的企業(yè)、工廠實習(xí)、參觀的機會少，學(xué)生對本課程缺乏感性認(rèn)識，理解難度大，上課時往往聽得清但易混淆，記不牢。因此，必須根據(jù)本課程特點、人才培養(yǎng)目標(biāo)和區(qū)域特點改革課程內(nèi)容，確保教學(xué)效果，達到預(yù)期教學(xué)目的。
為增強課程的知識性和趣味性，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，有必要在教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)卦黾右恍┍菊n程相關(guān)的前沿知識和技術(shù)方法，適時調(diào)整實驗教學(xué)模式， 增列最新的、有價值的課外讀物（教材、各種專業(yè)網(wǎng)站的研究報告和綜述等），突出專業(yè)基礎(chǔ)課的特點，逐步提高教學(xué)效果。例如，課間通過多媒體播放Discovery探索頻道―搜索微生物世界、自然科學(xué)十大發(fā)現(xiàn)第九名―微生物等視頻短片，在課間休息中了解微生物世界;通過嗜酸菌“吃礦石、吐黃金”將廢礦、貧礦變廢為寶的的微生物冶金技術(shù)引出古細(xì)菌的講述;通過展示遼寧大連的“熒光?！眻D片引出藻類的講述;通過介紹脫水污泥生物產(chǎn)電的最新研究成果引入微生物與廢物資源化的講解;結(jié)合民族地區(qū)的特色和優(yōu)勢資源，向?qū)W生介紹微生物在民族藥學(xué)和民族醫(yī)藥資源研究中的巨大作用，課余時間集中參觀民族藥學(xué)實驗室，鼓勵學(xué)生課后與藥學(xué)專業(yè)學(xué)生相互交流;介紹一些與環(huán)境保護與治理、微生物相關(guān)的網(wǎng)站，利用學(xué)校圖書館網(wǎng)絡(luò)資源，知道學(xué)生上網(wǎng)查詢相關(guān)資料，擴大知識面和信息量。
二、科學(xué)設(shè)計，改革教學(xué)方法
1.上好第一課，幫助學(xué)生理清課程思路
緒論課是每一門學(xué)科的第一課，是學(xué)生對一門新課程的第一印象，緒論課的成功與否直接影響到學(xué)生在今后學(xué)習(xí)中對該課程是否產(chǎn)生興趣，影響到學(xué)生對該課程的掌握程度。我們通過“3W”（what，why，how）中的what幫助學(xué)生明確微生物學(xué)和環(huán)境微生物學(xué)的相互關(guān)系、學(xué)科性質(zhì)、研究對象、研究目的，引入學(xué)科定義并形成定義模式，應(yīng)用于其他學(xué)科的學(xué)科定義;通過why的問法明確學(xué)科的學(xué)習(xí)、研究價值，幫助學(xué)生形成正確的教育觀念，掌握規(guī)律，構(gòu)建專業(yè)素養(yǎng);通過how的提問在第一課時引導(dǎo)學(xué)生思考如何學(xué)好本門課程，自己有哪些方面的想法，有何預(yù)期，在學(xué)期課程結(jié)束時再引導(dǎo)學(xué)生反思是否達到了自己的預(yù)期目標(biāo)，并向教授反饋自己的意見及想法，培養(yǎng)能獨立思考的專業(yè)人才。[2]
2. 采用啟發(fā)式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
啟發(fā)式教學(xué)可以強化學(xué)生對所學(xué)知識的記憶，使學(xué)生處于主動學(xué)習(xí)的過程。例如，在講述核酸是遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)時介紹1928年Griffith的肺炎球菌轉(zhuǎn)化試驗， 啟發(fā)學(xué)生思考小鼠注射活R菌或死S菌存活、注射活S菌死亡、注射活R菌和熱死S菌死亡心血中可分離出活S菌的原因;再介紹1944年Avery等的轉(zhuǎn)化試驗，啟發(fā)學(xué)生思考并回答為何活R菌加S菌DNA或加S菌DNA及S菌DNA以外的酶長出S菌，而加S菌DNA和S菌DNA酶長出R菌，引導(dǎo)學(xué)生逐步得出DNA是遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)。
3. 采用直觀式教學(xué)，增強學(xué)生對課程的理解
現(xiàn)代教育技術(shù)的可以將文字、網(wǎng)絡(luò)圖片、視頻等直接展示給學(xué)生，具有直觀性，方便學(xué)生理解抽象復(fù)雜、枯燥乏味的理論知識。例如，通過多媒體教學(xué)將網(wǎng)絡(luò)下載的污水處理廠3D模型視頻展示給學(xué)生，讓學(xué)生觀看其整個工藝流程和配置，將已有的水處理知識與環(huán)境微生物學(xué)中的活性污泥法、生物膜法、生物去氮去磷等知識點結(jié)合起來，系統(tǒng)性地回顧和學(xué)習(xí);又如，利用動畫展示微生物對營養(yǎng)物質(zhì)吸收的四種方式，簡要明了地理解單純擴散、促進擴散、主動運輸和基團轉(zhuǎn)位之間的聯(lián)系和區(qū)別;再如，利用動態(tài)圖片展示DNA與RNA的堿基互補配對、信使RNA在細(xì)胞中的合成及蛋白質(zhì)的合成過程，使學(xué)生看一次就能理解該內(nèi)容。
4. 采用輔助式教學(xué)，提升學(xué)生獲取專業(yè)信息的能力
現(xiàn)代社會是信息化社會，貴州新興的大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)也為我們提供了新的教學(xué)教育視角，指導(dǎo)學(xué)生課后利用校內(nèi)數(shù)字資源平臺查詢國內(nèi)專業(yè)動態(tài)和相關(guān)資料，擴大知識面，收集有用信息，思考在前人的研究基礎(chǔ)和學(xué)院現(xiàn)有條件下我們還可以做的或者創(chuàng)新的東西，提高專業(yè)素養(yǎng);推薦學(xué)生利用Endnote文獻管理軟件、SPSS統(tǒng)計軟件、MATLAB軟件等科學(xué)合理地管理文獻、分析處理數(shù)據(jù)，培養(yǎng)專業(yè)文獻查閱和數(shù)據(jù)處理能力;利用QQ群共享專業(yè)資料、專業(yè)網(wǎng)站鏈接、環(huán)?；顒有畔⒌?，指導(dǎo)學(xué)生共同學(xué)習(xí)和相互討論等。
三、更新理念，加強專業(yè)實踐能力培養(yǎng)
1.調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生動手能力
實驗課程是培養(yǎng)學(xué)生動手能力、理論聯(lián)系實際的重要課程。部分高校在環(huán)境微生物學(xué)的實驗教學(xué)中采用PBL教學(xué)法[1] [2]，我們根據(jù)實際情況，除基礎(chǔ)實驗外增設(shè)了課外自發(fā)實驗、綜合實驗和創(chuàng)新實驗。
1.1基礎(chǔ)實驗。按照實驗大綱，學(xué)生在實驗課上完成顯微鏡的操作、微生物的染色觀察、培養(yǎng)基的配置和滅菌、無菌操作、空氣中的微生物檢測等基礎(chǔ)性實驗。
1.2自發(fā)實驗。教師向?qū)W生發(fā)放“家用雙歧桿菌菌粉”、“乳酸桿菌菌粉”等微生物制劑，引導(dǎo)學(xué)生課后進行自制酸奶和保存菌種等自發(fā)實驗，提升學(xué)習(xí)積極性和動手能力。
1.3綜合實驗。利用與環(huán)保公司的培養(yǎng)協(xié)議、學(xué)院“喀斯特濕地生態(tài)監(jiān)測實驗室平臺”等資源，發(fā)展學(xué)生參與生態(tài)環(huán)境治理中的實際課題。例如應(yīng)用污染環(huán)境中的生態(tài)修復(fù)知識參與污染土壤中微生物碳源源利用實驗，通過微生物對一些典型碳源（如糖類、氨基酸、羧酸類等）的不同利用模式來表征基質(zhì)利用的動力學(xué)特征[3]和微生物群落差異[4] 等，使學(xué)生能將課本知識與實際應(yīng)用統(tǒng)一起來，達到能力提高與素質(zhì)培養(yǎng)相統(tǒng)一、內(nèi)容構(gòu)建模塊化、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的高素質(zhì)人才的培養(yǎng)目標(biāo)。
1.4創(chuàng)新性實驗。依托學(xué)生本科畢業(yè)論文和校級科研課題，由學(xué)生根據(jù)自身興趣與要求提出實驗方案，學(xué)院老師指導(dǎo)完成，學(xué)生可以自主完成項目設(shè)計、項目申請、實驗過程及數(shù)據(jù)分析，提升文獻搜集和整理、分析問題、解決問題的能力和專業(yè)論文撰寫能力。
2. 改革實驗教學(xué)內(nèi)容，提高專業(yè)實踐能力
傳統(tǒng)的實驗教學(xué)基本依靠實驗指導(dǎo)書籍，由教師制定實驗大綱并講解，學(xué)生按部就班地操作，課后撰寫實驗報告。在我們的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生有主動、深入研究實驗結(jié)果的需求，我們認(rèn)為，作為高校的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，環(huán)境微生物學(xué)要適應(yīng)地方經(jīng)濟發(fā)展轉(zhuǎn)變和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，改進人才培養(yǎng)模式，注重增強學(xué)生實踐能力、創(chuàng)造能力和就業(yè)、創(chuàng)業(yè)能力。以貴州民族大學(xué)為例，“十二五”期間學(xué)校依托中央財政專項資金、中央及省級財政資金為“貴州少數(shù)民族醫(yī)藥資源開發(fā)與利用重點實驗室”（國家民委在建重點實驗室，2011年）新購梯度PCR儀、DGGE變性梯度凝膠電泳、熒光倒置顯微鏡、全自動分析熒光化學(xué)發(fā)光凝膠成像系統(tǒng)等儀器設(shè)備，這些分子生物學(xué)設(shè)備可應(yīng)用于環(huán)境微生物監(jiān)測;因此，在講解微生物監(jiān)測技術(shù)的新發(fā)展時，我們可直接給學(xué)生展示這部分設(shè)備和研究成果，并系統(tǒng)講解PCR-DGGE技術(shù)的原理和操作步驟、16S rRNA的特點等，鼓勵學(xué)生參與到教師的科研課題尤其是校地、校企聯(lián)合項目中去，在實際問題中鍛煉專業(yè)實踐能力。
結(jié)語
隨著氣候和環(huán)境問題的進一步凸顯，環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展成為全世界關(guān)注的熱點和焦點。國家的西部大開發(fā)、區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展都離不開環(huán)境開發(fā)利用和保護，培養(yǎng)環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)人才可向民族地區(qū)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的研究與開發(fā)輸送新鮮血液。在今后的教學(xué)中，我們將繼續(xù)學(xué)習(xí)、探索并不斷總結(jié)經(jīng)驗，為培養(yǎng)民族地區(qū)高素質(zhì)環(huán)境專業(yè)人才而努力。
參考文獻
[1]曹媛媛， 等. PBL教學(xué)法在微生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 生物學(xué)雜志， 2013.
自從1914年Aldern和Lockett首次發(fā)明利用活性污泥處理污水技術(shù)的方法以來，由于其經(jīng)濟、高效及可靠的優(yōu)點得到廣泛的應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上衍生出一系列工藝，如A/O法、A2/O法、AB法、氧化溝及SBR法等。但無論是哪一種方法，其中活性污泥的沉降性能好壞直接影響到出水水質(zhì)，在實際運行過程這些工藝都會發(fā)生污泥膨脹。因此，污泥膨脹已成為活性污泥法處理污水亟待解決的問題之一。
1.污泥膨脹理論
由于某種原因，活性污泥質(zhì)量變輕、體積膨大、沉降性能惡化，造成二沉池中泥水分離效果差，污泥隨出水流失，影響出水水質(zhì)，從而破壞工藝正常運行的現(xiàn)象稱為污泥膨脹。根據(jù)其誘因可以分為絲狀菌異常增殖導(dǎo)致的絲狀菌膨脹和因黏性物質(zhì)大量產(chǎn)生積累導(dǎo)致的非絲狀菌膨脹。
1.1 絲狀菌污泥膨脹
目前可辨識的絲狀污泥膨脹絮體有兩種類型:①長絲狀菌從絮體中伸出,將各個絮體連接,形成絲狀菌和絮體網(wǎng);②具有更開放(或擴散) 的結(jié)構(gòu),由細(xì)菌沿絲狀菌凝聚,形成細(xì)長的絮體。目前在膨脹污泥中發(fā)現(xiàn)的絲狀菌有三十余種，常出現(xiàn)的有：微絲菌、0092 型、0961 型、軟發(fā)菌、浮游球衣菌、發(fā)硫菌等。事實上，所有污泥膨脹現(xiàn)象都是由多種有機體的過度繁殖造成的。
現(xiàn)在主要有下面幾種假設(shè)解釋絲狀菌污泥膨脹現(xiàn)象：（1）表面積/容積假說：當(dāng)微生物處于基質(zhì)濃度限制時，表面積大的絲狀菌比表面積小的絮凝體菌膠團微生物更易獲取底物中的營養(yǎng)物質(zhì)和氧，因而絲狀菌占優(yōu)勢，導(dǎo)致絲狀菌污泥膨脹。（2）積累-再生假說:認(rèn)為基質(zhì)被微生物利用要經(jīng)過細(xì)胞內(nèi)積累、儲存和代謝3個階段。當(dāng)微生物處于溶解氧限制時，菌膠團積累的大量有機基質(zhì)得不到氧化，而絲狀菌需要的氧較少，完成積累—再生的循環(huán)快，所以再生較快，易形成絲狀菌污泥膨脹。（3）選擇性理論:以Monod方程為理論基礎(chǔ)。當(dāng)有機物底物的濃度較低時，絲狀菌的生長速率較大，占優(yōu)勢；反之，有機物底物濃度較高時，菌膠團細(xì)菌生長的速率較大，占優(yōu)勢。另外，Palm認(rèn)為該理論對于溶解氧對菌膠團和絲狀菌的生長速率影響同樣適用。（4）饑餓假說：進一步將絲狀菌分為兩類：第一類是具有高基質(zhì)親和力、生長緩慢的耐饑餓的絲狀菌；第二類是對溶解氧有較高的親和力、對饑餓高度敏感的快速生長的絲狀菌。在低基質(zhì)濃度下，第一類絲狀菌生長占優(yōu)勢；在高基質(zhì)低溶解氧情況下，第二類絲狀菌生長占優(yōu)勢；只有基質(zhì)濃度適中，溶解氧不是限制因素時，菌膠團細(xì)菌才占優(yōu)勢。（5）廣義Monod方程：進一步提出有機物、溶解氧、營養(yǎng)物及微量物質(zhì)和環(huán)境因素都可以成為控制絲狀菌和菌膠團生長的因素。廣義Monod方程在一定程度上很好地統(tǒng)一了污泥膨脹的理論。
1.2 非絲狀菌污泥膨脹
主要發(fā)生在水溫較低而污泥負(fù)荷較高時。由于污泥負(fù)荷高，細(xì)菌吸取了大量的營養(yǎng)物質(zhì)，但低溫下代謝速度慢，所以在微生物表面積貯大量的高黏性多糖類物質(zhì)，此類物質(zhì)具有很強親水性，所以使活性污泥表面附著水大大增加，導(dǎo)致污泥的SVI 值升高，形成污泥膨脹。
2.污泥膨脹的影響因素
2.1 污水性質(zhì)
2.1.1營養(yǎng)物質(zhì)
進水有機底物濃度低，絲狀菌的生長占優(yōu)勢，易導(dǎo)致污泥膨脹；有機底物濃度太高，DO受限制，同樣容易導(dǎo)致污泥絲狀膨脹。Wagnet 研究發(fā)現(xiàn)，絲狀菌對N、P等營養(yǎng)物質(zhì)有較強的親和力,在該類營養(yǎng)物質(zhì)濃度較低的情況下對其有累積能力，Sawyer通過試驗確定N和P的最少需要量是BOD:N=32:1和BOD:P=150:1。
2.1.2 pH值和溫度
適宜菌膠團生長的pH值范圍是6.5~8.5，當(dāng)pH值低于6.5時，有利于真菌的繁殖。Daigger等人的研究表明，低溫有利于絲狀菌的生長，這也是大多數(shù)活性污泥在冬季會產(chǎn)生污泥膨脹的原因之一。
2.1.3早期消化
污水在預(yù)處理區(qū)停留時間過長，易發(fā)生消化反應(yīng),生成H2S，當(dāng)H2S濃度超過1~2mg/L時易引起硫絲菌的過量增殖，從而導(dǎo)致污泥膨脹。
2.2 運行條件
2.2.1 污泥負(fù)荷
由于絲狀菌比菌膠團細(xì)菌有更大的比表面積，在低負(fù)荷下具有更強的捕食能力，更容易生長繁殖。Pipes發(fā)現(xiàn)污泥負(fù)荷在BOD5/MLSS為0.25~0.45 kg/ kg·d-1范圍內(nèi)才不易引發(fā)污泥膨脹。
2.2.2 溶解氧濃度
一般認(rèn)為，由于絲狀菌比菌膠團細(xì)菌有更高的溶解氧親合力和忍耐力，因此在低氧條件下絲狀菌比菌膠團細(xì)菌有更強的競爭力，因此在溶解氧濃度低的情況下易造成污泥膨脹。但Benefield等人的試驗表明DO在8~9mg/L之間也會發(fā)生污泥膨脹。Palm等人在研究中找到了對應(yīng)F/M值下的“安全溶解氧濃度值”，這一研究結(jié)果表明，只要DO成為限制，在任何負(fù)荷下都能發(fā)生膨脹，同樣在任何DO的條件下，只要負(fù)荷足夠高也可能發(fā)生膨脹。
2.2.3 工藝方法
不同的工藝方法對污泥膨脹現(xiàn)象的影響也不同。完全混合的工藝方法比傳統(tǒng)的推流式處理方法更易發(fā)生污泥膨脹；而間歇運行的曝氣池最不易發(fā)生污泥膨脹；不設(shè)初沉池的活性污泥法不易發(fā)生污泥膨脹；葉輪式機械曝氣較鼓風(fēng)曝氣易發(fā)生污泥膨脹等。
3.污泥膨脹的防治方法
由于產(chǎn)生膨脹的原因不同，因此在防治污泥膨脹時，可按膨脹類型、誘因與性質(zhì)采取相應(yīng)的措施加以消除。論文參考網(wǎng)。目前主要有以下幾種防治和消除污泥膨脹的方法：（1）投藥處理：投加能殺滅絲狀菌的藥劑如氯、臭氧、過氧化氫等。對已產(chǎn)生大量球衣菌屬的活性污泥，用濃度為50 mg/L 的硫酸銅，保持5 mg/L的殘留濃度，能夠抑制球衣菌屬的繁殖。論文參考網(wǎng)。（2）改善、提高活性污泥的絮凝、沉降性：在曝氣池的入口處投加硫酸鋁、三氯化鐵、粘土、消石灰、生污泥、高分子混凝劑等絮凝劑提高污泥絮凝能力。（3）避免高黏性膨脹：通過加大回流污泥量，降低高黏性膨脹的致因物質(zhì)—多糖類物質(zhì)，另外可考慮改變水溫，水溫在15℃以下易發(fā)生高黏性膨脹，絲狀菌膨脹則多發(fā)生在20 ℃以上。保證BOD:N:P=100:5:1的要求，當(dāng)失去營養(yǎng)平衡時，往往會發(fā)生高黏性膨脹。論文參考網(wǎng)。（4）防治H2S積累：采取預(yù)曝氣，吹脫硫化氫等有害氣體，防止形成厭氧狀態(tài)，避免貝代硫菌的增殖。另外可降低污泥在二沉池內(nèi)停留時間，防止形成厭氧狀態(tài)。（5）調(diào)整污泥負(fù)荷：運行經(jīng)驗表明，如果污泥負(fù)荷超過0.35 kg BOD/kg MLSS·d，易發(fā)生絲狀菌性污泥膨脹。
4.結(jié)論
泥膨脹現(xiàn)象是自活性污泥法問世以來一直困擾人們的難題。由于原因復(fù)雜，沒有一種解釋適用于所有膨脹現(xiàn)象，因此只能結(jié)合不同的水質(zhì)和運行條件，做出有針對性的解釋和采取有效的控制措施。隨著活性污泥法進一步發(fā)展，對污泥膨脹的研究必將進一步深入。
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生物活動課是生物課堂教學(xué)的延伸，是提高學(xué)生素質(zhì)的重要手段，是集知識體、思維鏈、能力鍵、與再生力(學(xué)會學(xué)習(xí)的能力)為一體的重要課程。生物活動課服從與生物教育目標(biāo)，又必須滲透下列各項具體目標(biāo):
(1)培養(yǎng)動手操作能力;
(2)培養(yǎng)觀察力、注意力、記憶力、思維能力和創(chuàng)造能力;
(3)培養(yǎng)合作、競爭意識;
(4)培養(yǎng)關(guān)心集體、團結(jié)互助的社會公德意識;
(5)培養(yǎng)自尊、自信、自立、自強的優(yōu)秀品質(zhì);
(6)培養(yǎng)自學(xué)能力及資料檢索處理能力;
(7)激發(fā)學(xué)習(xí)生物學(xué)興趣，培養(yǎng)學(xué)習(xí)生物學(xué)情感。
1生物活動課的構(gòu)建原則
為了更好地根據(jù)生物活動課特點開展活動，須遵循以下原則:
1.1生物活動課與學(xué)科課程內(nèi)容互補原則。
1.2全面發(fā)展與個性培養(yǎng)相統(tǒng)一原則。
1.3自主性和主導(dǎo)性相結(jié)合原則。
1.4規(guī)定性與創(chuàng)造性相結(jié)合的原則。
1.5實效性和因地制宜原則。
1. 6趣味性和多樣性原則。
2 生物活動課現(xiàn)狀透視
近幾年，活動課程的設(shè)置受到教育部門及部分學(xué)校的重視，但目前許多師范學(xué)校生物活動課不同程度偏離活動課的構(gòu)建原則，存在以下不容忽視的問題。
2.1組織上的自發(fā)性
生物活動課雖然強調(diào)自愿參加，但總要依賴與一定的組織形式，以保證活動課的正常開展。目前，部分師范學(xué)校生物活動課仍處于自發(fā)狀態(tài)，無牽頭的組織者、無組織發(fā)展的有關(guān)程序、無嚴(yán)格的組織紀(jì)律、無檢查評估的組織部門。這樣的自發(fā)組織是不穩(wěn)定、不長久的。
2.2內(nèi)容上的隨意性
活動課內(nèi)容應(yīng)根據(jù)學(xué)科的培養(yǎng)目標(biāo)，考慮到和教材的銜接，體現(xiàn)有序性。而有些學(xué)校或生物教師在安排的內(nèi)容上隨心所欲，沒有通盤考慮課程體系，又沒有精心設(shè)計活動方案，也不參照相應(yīng)的活動課教材，使活動具有很大的盲目性，收不到實效。2.3形式上的單調(diào)性目前部分師范學(xué)校開展生物活動課時，忽視了學(xué)生的興趣、愛好的差異，搞簡單的一刀切、大呼隆的群眾性活動，沒有指定有專長的教師作指導(dǎo)。久而久之，把本來有興趣的學(xué)生培養(yǎng)成無興趣的人，抑制了學(xué)生個性的發(fā)展，有特長的學(xué)生得不到及時發(fā)現(xiàn)和接受相應(yīng)的培養(yǎng)。
2.4開展活動的不經(jīng)常性
由于活動經(jīng)費、活動場地設(shè)施、活動時間等諸多因素的限制，生物活動課開展的不夠正常，前后脫節(jié)，缺乏連續(xù)性、遞進性。
3生物活動課的實踐
我校針對開展生物活動課存在的問題，以生物活動課構(gòu)建原則為指導(dǎo)，結(jié)合學(xué)科特點，反復(fù)實踐，總結(jié)以下活動方式和操作形式。3.1健全的組織結(jié)構(gòu)
開展生物活動課必須由教務(wù)處、教研室主任、班主任組成的健全管理系統(tǒng)。聘請有專長的生物教師任指導(dǎo)，選拔對生物學(xué)有興趣的學(xué)生組成活動集體。制定明確的活動計劃，包括活動課題、內(nèi)容、目的、要求、時間、、參加人數(shù)、活動形式等，做到有的放矢。并從實際情況出發(fā)，因地制宜設(shè)計每一個活動方案，既能使學(xué)生在活動中學(xué)
到技能，還能在一定程度上使教育為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟建設(shè)服務(wù)。
3.2獨特的方案設(shè)計
活動課是學(xué)生在教師指導(dǎo)下的一種科技活動，優(yōu)秀的活動方案是學(xué)生活動成功的重要前提。在活動中教師應(yīng)創(chuàng)造條件，引導(dǎo)學(xué)生參與一些活動方案的設(shè)計，倡導(dǎo)參與意識，把握好學(xué)生參與的契機;體現(xiàn)自主性和主導(dǎo)性原則。以“空中綠化調(diào)查的活動課，，進程為例，設(shè)計活動方案。
活動進程
教師行為
學(xué)生行為
空中綠化對城市建設(shè)的影響
我市空中綠化的程度
空中綠化對各行業(yè)的影響
交代活動目標(biāo)
明確活動目標(biāo)
空中綠化的類型有那些
我市空中綠化的程度怎樣
空中綠化對交通、旅游有何影響
制約空中綠化的因素有那些
提出問題
引導(dǎo)思考
積極思考
勇于探究
調(diào)查居民陽臺的綠化
調(diào)查馬路的欄桿綠化
調(diào)查建筑物的屋頂綠化
組織調(diào)查
激發(fā)動機
親自實踐
動手操作
我市居民陽臺綠化率不足10%
馬路欄桿、厘頂?shù)木G化率近為零
我市空中綠化還存在著許多問題
總結(jié)討論
解疑釋疑
討論辨析
質(zhì)疑問難
國內(nèi)外城市綠化情況
影響環(huán)境的因素
引發(fā)聯(lián)想
促進遷移
積極想象
舉一反三
提交調(diào)查報告或
撰寫科研論文
評價分析
自我檢測
3.3豐富多樣的活動內(nèi)容
3.3.1參觀考察
結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H，組織學(xué)生參觀市蟹苗養(yǎng)殖廠、貝雕工藝廠、水族館、珍稀蝴蝶展、海洋生物標(biāo)本展，還參觀市污水處理廠、市環(huán)境檢測中心;組織學(xué)生看科普電影和錄像;考察新海電廠循環(huán)水的利用情況。參觀考察過程中請有關(guān)技術(shù)人員現(xiàn)場講解，參觀后組織學(xué)生談收獲、寫體會，教師作總結(jié)。
3.3.2實驗探究
根據(jù)學(xué)?，F(xiàn)有的實驗條件，開展一定的實驗活動;也可以根據(jù)日常生活中發(fā)現(xiàn)有意義的課題，在教師的指導(dǎo)下進行實驗，讓學(xué)生獨立思考，主動探究，親自實踐，動手操作，敢于創(chuàng)造。如《綠蒂王、梧桐等花卉的組織栽培》、《用廢棄茶葉、櫟葉栽培靈芝高產(chǎn)技術(shù)的研究》、《玳瑁的人工飼養(yǎng)試驗》、《玉蘭種子的芳香油提取試驗》等。
3.3.3開展討論
生物活動課上可就有興趣的問題開展討論，如我國是否存在蜂鳥?蜂鳥與雀天娥到底有那些區(qū)別?也可就某些重大工程建設(shè)展開討論，如圍繞高公島核電站的建設(shè)對我市經(jīng)濟的促進作用和可能對環(huán)境產(chǎn)生副面作用開展討論。討論中，注意營造自由商討的氣氛，使學(xué)生敢于大膽表述，注重培養(yǎng)學(xué)生的說理能力，加強語言規(guī)范表達的訓(xùn)練，也滲透了環(huán)境教育。
3.3.4撰寫小論文
2、將生物學(xué)科教學(xué)與低碳生活相關(guān)知識相融合的改進方法
2.1將低碳生活理念與生物教學(xué)內(nèi)容有機結(jié)合
從生物學(xué)科的教材內(nèi)容上看,教材原有的各類動物、植物的知識已經(jīng)涵蓋了一部分低碳生活的要素,教師應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容進行改進,適當(dāng)突出含有低碳生活知識的部分、緊跟新聞時事,根據(jù)學(xué)生的興趣使生物教學(xué)更加系統(tǒng)化與層次化。例如在生物與環(huán)境章節(jié)融入環(huán)境對生物物種生長發(fā)育及分布的影響、生態(tài)環(huán)境危機及低碳發(fā)展的相關(guān)理論,在現(xiàn)代生物技術(shù)等題教學(xué)中組織學(xué)生到污水處理廠進行參觀,在直觀見證現(xiàn)代污水生物處理技術(shù)應(yīng)用的同時培養(yǎng)其節(jié)能節(jié)水的低碳行為。此外,在教學(xué)實踐中,組織學(xué)生搜集低碳素材,設(shè)計低碳生活悶卷并在校園一定區(qū)域內(nèi)進行問卷調(diào)查社會實踐。同時,制作低碳?；钚n件進行校吲內(nèi)低碳宣教。這些低碳教程的合理滲透取得了較好的效果。
2.2讓生物學(xué)科的理論知識運用到實踐中
生物學(xué)科的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生了解相關(guān)知識,并且能夠在實際生活中運用這些知識解決困難,為今后更深一層的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。面對我國當(dāng)前經(jīng)濟發(fā)展的態(tài)勢重視環(huán)保工作也非常重要,因此讓學(xué)生領(lǐng)會多姿多彩的生物界的同時還要了解很多環(huán)境保護的知識,這些理論知識可以幫助他們了解自然,熱愛自然。而且還要讓他們理解低碳生活,低碳經(jīng)濟。了解人類的索取會給自己和其他生物帶來什么樣的后果。生物世界是很奇妙的,生物種類繁多,包括植物、動物、微生物。這些知識在教材中都有詳細(xì)的講解。生物和他們所擁有的基因已及與它們生存的環(huán)境形成了現(xiàn)在這個高耗能經(jīng)濟,這種經(jīng)濟發(fā)展造成無序的拋棄、污染、垃圾、核廢料正成為地球生態(tài)向前延續(xù)的巨大障礙。在理論知識的講解中多與實踐相聯(lián)系,可以組織學(xué)生認(rèn)識常見的動植物,試著給它們分類,了解它們的習(xí)性,收集標(biāo)本都可以讓學(xué)生學(xué)會如何和身邊的生物相處,讓他們學(xué)會尊重生命。保護地球。
2.3利用多媒體的現(xiàn)代化技術(shù)平臺提高教學(xué)水平
在信息技術(shù)飛速發(fā)展的時代中,將計算機多媒體平臺作為生物知識的教學(xué)平臺可以大大提高教學(xué)效率,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。多媒體平臺擁有的動畫、聲音、圖片等媒介能讓生物學(xué)知識呈現(xiàn)出更生動立體的面貌。這些媒介都有助于讓生物知識在學(xué)生腦海中留下更深刻的形象,有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。教師在生物學(xué)課件的制作中,應(yīng)該充分考慮到這些因素,將大綱上的知識難點深入淺出地通過多媒體教學(xué)平臺傳授給學(xué)生,這種教學(xué)方式比傳統(tǒng)掛圖、板書等教育手段減少了眾多弊端。如基礎(chǔ)理論的很多微觀知識點晦澀難解,因此這部分知識尤其注重動畫、聲像、影視等多媒體技術(shù)及資源的利用。實踐證明,通過動畫顯示顯微鏡下的中期細(xì)胞中的全套染色體的多媒體教學(xué)方式可以取得較好效果。實踐證明,利用多媒體技術(shù)和聲像教學(xué)法不僅可以讓學(xué)生快捷,輕易地掌握理論知識,還恰好切合了低碳環(huán)保的教學(xué)理念,有效降低教學(xué)資源的浪費。
可持續(xù)發(fā)展路線的實施，增加了我國各級政府對環(huán)境保護的認(rèn)識和治理力度。城市污水處理，作為一個城市發(fā)展程度的重要標(biāo)志，其實施效果已經(jīng)成為了評價城市發(fā)展程度的重要指標(biāo)。城市污水處理的效果不僅僅關(guān)系到城市所在地周邊的環(huán)境保護，更關(guān)系到下游城市人們的身體健康以及經(jīng)濟發(fā)展。加快城市污水處理建設(shè)，加快城市污水處理新技術(shù)的應(yīng)用，促進城市和諧發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展路線的實施，是目前我國城市污水處理相關(guān)部門的首要任務(wù)。
1.我國城市污水處理現(xiàn)狀分析
目前我國城市污水處理的面臨著重要的考驗，現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足日益增加的城市污水量。而工業(yè)廢水、日常生活排放污水在城市內(nèi)部的流向?qū)α鹘?jīng)城市的河流以及淺層地下水也都有著不同程度的污染。這也使得我國多數(shù)城市水源受到污染，加大了城市生活用水處理的費用，加劇了我國城市廢水污染程度。近年來為了加快我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的實施、促進我國水資源優(yōu)化、保護環(huán)境，我國很多城市已經(jīng)開始了對城市內(nèi)污水流向的治理，減少污水在城市內(nèi)流向?qū)\層地下水的污染。同時大力應(yīng)用新的廢水處理技術(shù)，加快污水處理建設(shè)，為我國可持續(xù)發(fā)展路線的實施打下堅實的基礎(chǔ)。
2.城市污水處理新技術(shù)分析
2.1曝氣生物濾池技術(shù)分析
曝氣生物濾池是一種經(jīng)過改良的新一代上向流曝氣生物濾池。它既可以用于污水的二級處理，也可以用于處理出水需要回用等其它要求的污水深度處理，并且能夠達到很高的排放水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。由于曝氣生物濾池工藝將濾池和生化反應(yīng)器結(jié)合起來，因此不再需要沉淀池；占地面積小，是常規(guī)工藝的1/4～1/5，節(jié)省大量征地和地基處理費用；池容小，土建工程量比其它工藝少20％～40％；全部模塊化結(jié)構(gòu)，改擴建容易，工期短；上部出水為清水，濾頭不易堵塞，檢修和更換容易。無需放空濾池中濾料；可對廠區(qū)進行全封閉，無臭味污染，視覺和景觀效果好；不需要單獨的反沖冼水和反沖洗水泵，降低了設(shè)備投資和運行費用；穿孔管曝氣，節(jié)省設(shè)備投資和維護費，效率高。而膜式曝氣頭通常在運行兩年后開始喪失其效率；自動化程度高，操作人員少；低溫運行穩(wěn)定，受溫度影響很?。挥捎谄渚哂羞B續(xù)的物理過濾能力，一旦生物反應(yīng)發(fā)生問題，濾池仍可去除絕大部分的懸浮物；而且僅需要幾天即可恢復(fù)生物處理能力，而活性污泥法需要幾個星期才能恢復(fù)；由于其具有的眾多有點，我國已經(jīng)在2002年在廣東南海新建了一座設(shè)計流量為50000m3/d的新型曝氣生物濾池污水處理廠，從近6年的處理運行情況來看，運行穩(wěn)定，處理效果好，是投資較少的一種新技術(shù)應(yīng)用典型。
2.2天然有機化學(xué)污水處理技術(shù)的分析
天然有機化學(xué)在污水處理方面的優(yōu)勢已經(jīng)被人們認(rèn)可，也使得其在污水處理中的發(fā)展前景越來越好?；瘜W(xué)混凝與生物法共同作用污水處理法已經(jīng)成為了天然有機化學(xué)污水處理發(fā)展的新方向。該工藝能有效去除水中的顆粒物、磷和氮，使出水水質(zhì)達到一定的水平。有些國家把化學(xué)混凝法加生物處理作為主要的處理方法對城市生活污水進行處理，如挪威、瑞典、丹麥，其70%的污水都用混凝法+生物處理。其它一些國家如美國和香港用一種叫做化學(xué)強化一級處理法，該法比化學(xué)混凝法需要的混凝劑量更少，但足以去除大部分磷同時大大加快沉降速度。
世界上最常用的混凝劑為鋁鹽和鐵鹽，也有一定數(shù)量的有機聚合物作混凝劑或助凝劑。水和污水中的污染物去除是通過已知的機械原理即破壞膠體的穩(wěn)定性而混凝，或者是化學(xué)藥劑與固體水解產(chǎn)物共同沉降來完成?；炷ǖ男适鞘芑炷齽┑奈锢砑盎瘜W(xué)特性、進水及工藝條件等因素的影響。
污水處理無疑是要花錢的。問題是要找到一種不僅投資少而且長期運行費用低的最經(jīng)濟最有效的方法。根據(jù)歐洲污水處理經(jīng)驗，要去除95%的BOD和90%以上的磷并且脫除85%氮，則化學(xué)強化一級處理+生物處理是最經(jīng)濟有效的。化學(xué)處理法特別是在工業(yè)污水比例大、污水水質(zhì)日/年變化大時更顯其最經(jīng)濟有效。在快速發(fā)展的工業(yè)化城市，企業(yè)排放的污染物會影響甚至破壞傳統(tǒng)的生物處理過程，而化學(xué)處理法在這方面具有許多的先進性，能處理很多不同的污水，能承受很大的沖擊負(fù)荷。對實際污水處理工程而言，首先用化學(xué)法進行污水處理研究，不僅能承受沖擊負(fù)荷，將污水處理到一定的程度，還可以了解污水的組成和變化情況，為較易受污水沖擊負(fù)荷、毒性物質(zhì)影響的生物處理提供保護。種種優(yōu)勢預(yù)示了天然有機化學(xué)污水處理的良好發(fā)展前景。
2.3污水生物處理方法分析
生物污水處理是用生物學(xué)的方法處理污水的總稱，是現(xiàn)代污水處理應(yīng)用中最廣泛的方法之一。主要借助微生物的分解作用把污水中有機物轉(zhuǎn)化為簡單的無機物，使污水得到凈化。按對氧氣需求情況可分為厭氧生物處理和好氧生物處理兩大類。厭氧生物處理系利用厭氧微生物把有機物轉(zhuǎn)化為有機酸，甲烷菌再把有機酸分解為甲烷、二氧化碳和氫等，如厭氧塘、化糞池、污泥的厭氣消化和厭氧生物反應(yīng)器等。好氧生物處理系采用機械曝氣或自然曝氣（如藻類光合作用產(chǎn)氧等）為污水中好氧微生物提供活動能源，促進好氧微生物的分解活動，使污水得到凈化，如活性污泥、生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、污水灌溉、氧化塘的功能。污水生物處理效果好，費用低，技術(shù)較簡單，應(yīng)用比較簡單。當(dāng)簡單的沉淀和化學(xué)處理不能保證達到足夠的凈化程度時，就要用生物的方法作進一步處理。生物處理中要特別注意掌握凈化污水的微生物的基本特點，滿足其要求條件；污水中BOD與COD比值要大于0.3。溫度影響較大，冬季一般效果較差。
3.加快分流制排水管網(wǎng)的推進，促進污水處理的實施
我國原有城市排水管網(wǎng)多位合流制排水管網(wǎng)，其是通過在城市中鋪設(shè)一套排水管網(wǎng)用來排泄污水和徑流雨水。這樣的排水管網(wǎng)導(dǎo)致后期在進行污水處理時加大了處理量，增加了污水處理費用。而目前較為先進的分流制排水管網(wǎng)，是在城市中設(shè)兩套獨立的排水管網(wǎng)，分別排泄污水和徑流雨水。這就使得在后期進行污水處理過程中，可以不對徑流雨水進行處理，只針對污水進行處理，大大降低了污水處理費用。鋪設(shè)分流制排水管網(wǎng)的費用與合流制排水管網(wǎng)污水處理費用相比，分流制雖然一次性投入較大，但是綜合比較可以發(fā)現(xiàn)，其在管網(wǎng)運行多年后，總體費用只占合流制管網(wǎng)污水處理的42.7％。因此，加快我國老城區(qū)合流制管網(wǎng)改革，在建設(shè)新城區(qū)時積極采用分流制排水管網(wǎng)設(shè)計是污水處理發(fā)展的必然方向。
結(jié)論
城市污水處理新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，為城市污水處理提供了更過的選擇空間。同時也使得我國污水處理技術(shù)正在向著國際化的標(biāo)準(zhǔn)邁進。通過新技術(shù)的應(yīng)用及人們對日常生活中無磷清潔用品的廣泛使用，減少有害污水的產(chǎn)生，為我國環(huán)境保護打下堅實的基礎(chǔ)。
參考文獻
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[2]梁國慶.城市污水處理生物技術(shù)分析[J].農(nóng)業(yè)技術(shù),2007,8.
可持續(xù)發(fā)展路線的實施，增加了我國各級政府對環(huán)境保護的認(rèn)識和治理力度。城市污水處理，作為一個城市發(fā)展程度的重要標(biāo)志，其實施效果已經(jīng)成為了評價城市發(fā)展程度的重要指標(biāo)。城市污水處理的效果不僅僅關(guān)系到城市所在地周邊的環(huán)境保護，更關(guān)系到下游城市人們的身體健康以及經(jīng)濟發(fā)展。加快城市污水處理建設(shè)，加快城市污水處理新技術(shù)的應(yīng)用，促進城市和諧發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展路線的實施，是目前我國城市污水處理相關(guān)部門的首要任務(wù)。
1.我國城市污水處理現(xiàn)狀分析
目前我國城市污水處理的面臨著重要的考驗，現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足日益增加的城市污水量。而工業(yè)廢水、日常生活排放污水在城市內(nèi)部的流向?qū)α鹘?jīng)城市的河流以及淺層地下水也都有著不同程度的污染。這也使得我國多數(shù)城市水源受到污染，加大了城市生活用水處理的費用，加劇了我國城市廢水污染程度。近年來為了加快我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的實施、促進我國水資源優(yōu)化、保護環(huán)境，我國很多城市已經(jīng)開始了對城市內(nèi)污水流向的治理，減少污水在城市內(nèi)流向?qū)\層地下水的污染。同時大力應(yīng)用新的廢水處理技術(shù)，加快污水處理建設(shè)，為我國可持續(xù)發(fā)展路線的實施打下堅實的基礎(chǔ)。
2.城市污水處理新技術(shù)分析
2.1曝氣生物濾池技術(shù)分析
曝氣生物濾池是一種經(jīng)過改良的新一代上向流曝氣生物濾池。它既可以用于污水的二級處理，也可以用于處理出水需要回用等其它要求的污水深度處理，并且能夠達到很高的排放水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。由于曝氣生物濾池工藝將濾池和生化反應(yīng)器結(jié)合起來，因此不再需要沉淀池；占地面積小，是常規(guī)工藝的1/4～1/5，節(jié)省大量征地和地基處理費用；池容小，土建工程量比其它工藝少20％～40％；全部模塊化結(jié)構(gòu)，改擴建容易，工期短；上部出水為清水，濾頭不易堵塞，檢修和更換容易。無需放空濾池中濾料；可對廠區(qū)進行全封閉，無臭味污染，視覺和景觀效果好；不需要單獨的反沖冼水和反沖洗水泵，降低了設(shè)備投資和運行費用；穿孔管曝氣，節(jié)省設(shè)備投資和維護費，效率高。而膜式曝氣頭通常在運行兩年后開始喪失其效率；自動化程度高，操作人員少；低溫運行穩(wěn)定，受溫度影響很小；由于其具有連續(xù)的物理過濾能力，一旦生物反應(yīng)發(fā)生問題，濾池仍可去除絕大部分的懸浮物；而且僅需要幾天即可恢復(fù)生物處理能力，而活性污泥法需要幾個星期才能恢復(fù)；由于其具有的眾多有點，我國已經(jīng)在2002年在廣東南海新建了一座設(shè)計流量為50000m3/d的新型曝氣生物濾池污水處理廠，從近6年的處理運行情況來看，運行穩(wěn)定，處理效果好，是投資較少的一種新技術(shù)應(yīng)用典型。
2.2天然有機化學(xué)污水處理技術(shù)的分析
天然有機化學(xué)在污水處理方面的優(yōu)勢已經(jīng)被人們認(rèn)可，也使得其在污水處理中的發(fā)展前景越來越好?；瘜W(xué)混凝與生物法共同作用污水處理法已經(jīng)成為了天然有機化學(xué)污水處理發(fā)展的新方向。該工藝能有效去除水中的顆粒物、磷和氮，使出水水質(zhì)達到一定的水平。有些國家把化學(xué)混凝法加生物處理作為主要的處理方法對城市生活污水進行處理，如挪威、瑞典、丹麥，其70%的污水都用混凝法+生物處理。其它一些國家如美國和香港用一種叫做化學(xué)強化一級處理法，該法比化學(xué)混凝法需要的混凝劑量更少，但足以去除大部分磷同時大大加快沉降速度。
世界上最常用的混凝劑為鋁鹽和鐵鹽，也有一定數(shù)量的有機聚合物作混凝劑或助凝劑。水和污水中的污染物去除是通過已知的機械原理即破壞膠體的穩(wěn)定性而混凝，或者是化學(xué)藥劑與固體水解產(chǎn)物共同沉降來完成?；炷ǖ男适鞘芑炷齽┑奈锢砑盎瘜W(xué)特性、進水及工藝條件等因素的影響。
污水處理無疑是要花錢的。問題是要找到一種不僅投資少而且長期運行費用低的最經(jīng)濟最有效的方法。根據(jù)歐洲污水處理經(jīng)驗，要去除95%的BOD和90%以上的磷并且脫除85%氮，則化學(xué)強化一級處理+生物處理是最經(jīng)濟有效的。化學(xué)處理法特別是在工業(yè)污水比例大、污水水質(zhì)日/年變化大時更顯其最經(jīng)濟有效。在快速發(fā)展的工業(yè)化城市，企業(yè)排放的污染物會影響甚至破壞傳統(tǒng)的生物處理過程，而化學(xué)處理法在這方面具有許多的先進性，能處理很多不同的污水，能承受很大的沖擊負(fù)荷。對實際污水處理工程而言，首先用化學(xué)法進行污水處理研究，不僅能承受沖擊負(fù)荷，將污水處理到一定的程度，還可以了解污水的組成和變化情況，為較易受污水沖擊負(fù)荷、毒性物質(zhì)影響的生物處理提供保護。種種優(yōu)勢預(yù)示了天然有機化學(xué)污水處理的良好發(fā)展前景。
2.3污水生物處理方法分析
生物污水處理是用生物學(xué)的方法處理污水的總稱，是現(xiàn)代污水處理應(yīng)用中最廣泛的方法之一。主要借助微生物的分解作用把污水中有機物轉(zhuǎn)化為簡單的無機物，使污水得到凈化。按對氧氣需求情況可分為厭氧生物處理和好氧生物處理兩大類。厭氧生物處理系利用厭氧微生物把有機物轉(zhuǎn)化為有機酸，甲烷菌再把有機酸分解為甲烷、二氧化碳和氫等，如厭氧塘、化糞池、污泥的厭氣消化和厭氧生物反應(yīng)器等。好氧生物處理系采用機械曝氣或自然曝氣（如藻類光合作用產(chǎn)氧等）為污水中好氧微生物提供活動能源，促進好氧微生物的分解活動，使污水得到凈化，如活性污泥、生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、污水灌溉、氧化塘的功能。污水生物處理效果好，費用低，技術(shù)較簡單，應(yīng)用比較簡單。當(dāng)簡單的沉淀和化學(xué)處理不能保證達到足夠的凈化程度時，就要用生物的方法作進一步處理。生物處理中要特別注意掌握凈化污水的微生物的基本特點，滿足其要求條件；污水中BOD與COD比值要大于0.3。溫度影響較大，冬季一般效果較差。
3.加快分流制排水管網(wǎng)的推進，促進污水處理的實施
我國原有城市排水管網(wǎng)多位合流制排水管網(wǎng)，其是通過在城市中鋪設(shè)一套排水管網(wǎng)用來排泄污水和徑流雨水。這樣的排水管網(wǎng)導(dǎo)致后期在進行污水處理時加大了處理量，增加了污水處理費用。而目前較為先進的分流制排水管網(wǎng)，是在城市中設(shè)兩套獨立的排水管網(wǎng)，分別排泄污水和徑流雨水。這就使得在后期進行污水處理過程中，可以不對徑流雨水進行處理，只針對污水進行處理，大大降低了污水處理費用。鋪設(shè)分流制排水管網(wǎng)的費用與合流制排水管網(wǎng)污水處理費用相比，分流制雖然一次性投入較大，但是綜合比較可以發(fā)現(xiàn)，其在管網(wǎng)運行多年后，總體費用只占合流制管網(wǎng)污水處理的42.7％。因此，加快我國老城區(qū)合流制管網(wǎng)改革，在建設(shè)新城區(qū)時積極采用分流制排水管網(wǎng)設(shè)計是污水處理發(fā)展的必然方向。
結(jié)論
城市污水處理新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，為城市污水處理提供了更過的選擇空間。同時也使得我國污水處理技術(shù)正在向著國際化的標(biāo)準(zhǔn)邁進。通過新技術(shù)的應(yīng)用及人們對日常生活中無磷清潔用品的廣泛使用，減少有害污水的產(chǎn)生，為我國環(huán)境保護打下堅實的基礎(chǔ)。
參考文獻
[1]李笑雯.城市廢水處理技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2006,7.
[2]梁國慶.城市污水處理生物技術(shù)分析[J].農(nóng)業(yè)技術(shù),2007,8.
