新型重金属废水实验教学体系的建立与实践_闵小波

第10卷第4期2008年7月湖南医科大学学报(社会科学版)JournalofSocialScienceofHunanMedicalUniversityVol.10No.4Jul.2008新型重金属废水实验教学体系的建立与实践①闵小波,柴立元,彭兵,王云燕,杨志辉,王海鹰,黄燕(中南大学冶金科学与工程学院,湖南长沙,410083)[摘要]提出了重金属废水生物处理实验技术的理论和基本方法,设计并制作了UASB处理重金属废水、SBR处理重金属废水设备。新型重金属废水生物处理技术实验教学体系的建立与实践,极大地调动了学生学习的积极性,培养了学生的创新能力、设计能力和动手能力,并实现了科研与实验教学资源的共享。[关键词]环境工程;实验教学体系;重金属废水生物处理;UASB;SBR[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]1008-8229(2008)04-0074-02环境工程是一门理论性、技术性、实践性很强的专业[1]。随着全社会对环境问题关注程度的提高,对环境工程专业人才素质的要求也越来越高。传统的实验教学内容单调,验证性实验多,综合性、设计性实验少,由于实验室装备有限,学生动手操作机会少,学生的观察能力、思维能力、操作能力得不到锻炼,极大地限制了应用型人才的培养[2-4]。重金属废水生物处理实验是中南大学环境工程学科《水污染控制工程》课程确定的“三性”实验之一[5]。与传统的石灰中和处理重金属废水的实验不同,它特别强调培养学生的科学研究精神和创造性思维方法,是一种以设备为主要工具的理论与实践相结合的实验工作。石灰中和实验所要求的仅为一些烧杯、玻棒等简单的实验装备,虽然实验实施较为容易,但不利于调动学生的积极性,实验教学效果得不到保证。新型重金属废水生物处理技术实验体系的建立,是基于生物制剂深度净化和内聚营养源SRB污泥固定化技术所提出的一种新型的实验教学项目。上述两项技术是一种完全创新的、在重金属废水处理与回用方面前沿性的技术,也是中南大学环境工程学科首次提出并开发的技术,目前已在有色冶炼行业开始推广应用。其所涉及的技术内涵和理念将会极大地提高学生兴趣和创新意识。该体系提出了重金属废水生物处理实验技术的理论和基本方法,设计了并制作了UASB处理重金属废水、SBR处理重金属废水设备,确保了该实验技术的实施。一、重金属废水生物处理实验技术方法该法提出了两种新型的重金属废水生物处理实验新技术,即:低浓度重金属废水生物制剂深度处理和内聚营养源SRB污泥固定化处理高浓度重金属废水新技术,形成重金属废水处理新工艺,如图1所示。我们要求学生在充分掌握重金属废水污染控制技术的基本原理和工艺技术基础上,学会创新性设计和实施研究基本思路与方法。图1重金属废水生物处理技术实验设计总体思路二、自制重金属废水生物处理技术装置与设备1.自动控制上流式厌氧生物处理系统(UASB)自制UASB重金属废水处理系统,是一种基于传统UASB反应器的改良实验装备。通过对传统UASB反应器主体结构的改进,可方便进行重金属废水厌氧沉淀、好氧吸附等多种操作,将用于高浓度有机废水处理的UASB反应器使用范围扩大到了以重金属废水为代表的无机废水处理领域,在教学实验和科研中实现了一机多用、节省能耗的目的。系统全过程实现自动控制,实验操作采用人机对话方式,实验参数可在计算机上设置,操作简单,有助于学生及研究人员掌握废水处理全过程。①[收稿日期]2008-04-30[基金项目]中南大学新世纪本科教育教学改革项目(201BZ006,201BY010)[作者简介]闵小波(1973-),男,中南大学冶金科学与工程学院环境工程系副教授,主要研究方向:环境工程.整套系统由计算机、PLC、电磁阀、蠕动泵、反应器及控制柜组成。主要构成指标为:上位机:CPU:1.8G,内存:256M,硬盘:40G;下位机:PLC,西门子222,8个输入点,8个输出点;扩展模块:EM235,4个模拟量输入,1个输出;蠕动泵驱动器:转速范围:60-600rpm,正反转可逆;流速范围:0～1740ml/min;调速方式:手动,前置3/4圈电位器无级调速;外控:0-5V转速控制;电源:AC220V(+10%),50/60HZ;温度:-10～+50;相对湿度:≤85%。2.自动控制序批式生物反应器(SBR)SBR污水处理实验系统是一种基于SBR工艺的先进实验设备。除了一般用途外,在重金属废水处理过程,主要用于微生物或微生态系统的培养与构建。系统带有全过程自控装置,具有控制精确、性能稳定可靠、操作简便的特点。学生和科研人员在实验过程中可方便对实验进行设计。整套系统由计算机、PLC、电磁阀、空气压缩机、水泵、液位传感器、反应筒及控制柜等单元组成。主要构成指标为:PLC:西门子S7-200系列,CPU224,输入点14,