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摘要：污泥作為一種特殊固廢，因其含水率大、易獲得等特點(diǎn)，在脫水、熱解處理等科研課題方面被大量研究，在高校科研平臺(tái)開展廣泛實(shí)驗(yàn)。如何基于高校對(duì)于污泥脫水及熱解處理的眾多科研平臺(tái)及人才資源優(yōu)勢(shì)，搭建適宜于本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新平臺(tái)，具有重要意義。本論文對(duì)搭建基于污泥處理科研平臺(tái)的本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路進(jìn)行研討和分析，并提出具體實(shí)施路徑。

關(guān)鍵詞：污泥處理；科學(xué)研究；本科教學(xué)；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

污泥是一種較為特殊的固廢，為廢水凈化過(guò)程產(chǎn)生的、富含水分的、具有流動(dòng)性或塑性的廢物[1]。目前，隨著廢水處理技術(shù)的推廣應(yīng)用與發(fā)展，污泥的產(chǎn)生量越來(lái)越大，種類和性質(zhì)也變得愈加復(fù)雜[2]。污泥中濃縮了廢水中有毒有害物質(zhì)，所以污泥是影響環(huán)境較為嚴(yán)重的固體廢棄物[3]，污泥的合理化處理和處置是目前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。近年來(lái)關(guān)于“污泥”主題發(fā)表的論文呈逐年增加的趨勢(shì)（如圖1所示，見(jiàn)知網(wǎng)），且對(duì)于污泥的研究多集中在污泥脫水。國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室對(duì)污泥處理進(jìn)行科學(xué)研究的平臺(tái)大量建立，同時(shí)也有一大批研究污泥處理的高校教師及工程師。若能基于目前較大量的關(guān)于污泥處理的科研平臺(tái)和科學(xué)研究人員開展與“污泥處理”相關(guān)的《固體廢物處理與處置》（以下簡(jiǎn)稱《固廢》）本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)，具有較大優(yōu)勢(shì)。

一、基于污泥處理科研平臺(tái)進(jìn)行本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)

（一）污泥的處理和處置囊括“固廢”課程的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)。污泥的處理包含污泥濃縮、污泥調(diào)理、污泥脫水、污泥消化、污泥干化及污泥熱解等，同時(shí)污泥處置主要包括污泥堆置、衛(wèi)生填埋等，以上內(nèi)容已涉及固廢的特性分析、預(yù)處理、物化處理、生物處理、填埋處置等“固廢”課程主要章節(jié)內(nèi)容。污泥的處理與處置明顯由多個(gè)環(huán)節(jié)組成，而每個(gè)環(huán)節(jié)又可與實(shí)驗(yàn)方法的選擇或?qū)嶒?yàn)平臺(tái)的搭建一一對(duì)應(yīng)。以各學(xué)校最常開設(shè)的“污泥的真空脫水過(guò)濾實(shí)驗(yàn)”為例，雖實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單，所需購(gòu)置的耗材數(shù)量也較少，但通過(guò)該實(shí)驗(yàn)的設(shè)置使學(xué)生系統(tǒng)地掌握污泥特性分析、污泥調(diào)理及脫水過(guò)程操作及基本原理。

（二）污泥研究科研平臺(tái)與教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)無(wú)縫對(duì)接，節(jié)約裝置購(gòu)置及人員配置成本。部分學(xué)校存在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)嚴(yán)重欠缺的問(wèn)題，造成實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的正常開展存在一定阻礙。而目前在高校較為豐富的污泥處理科研裝置及研究人員的配置，為其延伸為本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供了良好的硬件及人才條件。可通過(guò)學(xué)院的統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)好科研平臺(tái)及本科教學(xué)之間的時(shí)間及空間安排，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)污泥處理相關(guān)科研平臺(tái)直接用于本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)。

（三）有助于基于污泥處理的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)置及安排。在《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》中明確提出，“學(xué)校能夠提供達(dá)成畢業(yè)要求所必需的基礎(chǔ)設(shè)施，包括為學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)、創(chuàng)新活動(dòng)提供有效支持”。同時(shí)也要求“培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力”，很明顯，教育部門在加大對(duì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)力度，而基于科研平臺(tái)的本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)而明顯更有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。以前期文獻(xiàn)閱讀準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方案討論、預(yù)實(shí)驗(yàn)論證、系統(tǒng)開展實(shí)驗(yàn)、結(jié)果討論與分析等環(huán)節(jié)均可融入學(xué)生的創(chuàng)新思維。

二、基于污泥處理科研的本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路

（一）加大文獻(xiàn)閱讀準(zhǔn)備及前期團(tuán)隊(duì)研討。目前，高校本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)所參考的資料仍局限于教科書和教師所提供的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，在一定程度上形成了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維的局限，不利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。近幾年，關(guān)于“污泥處理”最新進(jìn)展及相關(guān)成果多發(fā)表在《WaterResearch》《BioresourceTechnology》《ChemicalEngineeringJournal》等高水平期刊上，可在此期刊中下載到關(guān)于污泥脫水、消化及微生物處理的最新技術(shù)及相關(guān)裝置。同時(shí)，加大文獻(xiàn)的搜集及閱讀量，也有助于提升學(xué)生問(wèn)題分析的能力，通過(guò)文獻(xiàn)閱讀來(lái)研究和分析復(fù)雜工程問(wèn)題。同時(shí)，在前期現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)基礎(chǔ)上，也明顯發(fā)現(xiàn)以團(tuán)隊(duì)形式進(jìn)行文獻(xiàn)的搜集及閱讀有助于形成“頭腦風(fēng)暴”式的研討氛圍，激發(fā)出與“污泥處理”相關(guān)的新想法及創(chuàng)新思路。

（二）強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)組間的相互“質(zhì)疑”。本科生目前實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力明顯欠缺，其更多是依托教師所發(fā)放的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中已寫明的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，明確缺乏對(duì)“為什么這樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？”“實(shí)驗(yàn)步驟操作依據(jù)是什么？”等基本問(wèn)題的思考，缺少問(wèn)題分析的過(guò)程。而《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》中明確要求，“能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別、表達(dá)、并通過(guò)文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問(wèn)題，以獲得有效結(jié)論”。因此，亟需讓學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)過(guò)程中，從而能更好地進(jìn)行污泥處理方法的選擇和論證過(guò)程。在污泥處理方法初步選擇的基礎(chǔ)上，也明顯需要對(duì)初步選擇的污泥處理方法進(jìn)行論證，以確定每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組最終選擇的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。因此，需加強(qiáng)各研討小組之間對(duì)方案的相互“質(zhì)疑”，對(duì)其設(shè)計(jì)方案中污泥處理方法及其細(xì)則進(jìn)行詳細(xì)論證。

（三）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論，并增加與文獻(xiàn)中方法及結(jié)果的對(duì)比討論。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的研討是整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的關(guān)鍵和升華，目前高校本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)中對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論較為單一。在學(xué)生獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果（如污泥的含水率數(shù)據(jù)）后，只進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線的繪制，如不同pH條件對(duì)污泥脫水率的影響曲線。未進(jìn)行系統(tǒng)分析，即應(yīng)進(jìn)一步分析“pH條件對(duì)污泥脫水率存在何種影響規(guī)律，原因是什么？”。只有進(jìn)行系統(tǒng)分析，才能更好地理解和分析污泥在脫水處理過(guò)程中的水分變化規(guī)律和基本原理。同時(shí)，應(yīng)結(jié)合前期對(duì)高水平期刊論文的閱讀情況，分析污泥脫水過(guò)程的變化機(jī)制，也需將自己組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)中的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比、分析，揭示其實(shí)驗(yàn)過(guò)程的基本原理。

三、結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合污泥處理科研平臺(tái)或課題進(jìn)行本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)具有較強(qiáng)的可行性和現(xiàn)實(shí)意義，能有效實(shí)現(xiàn)科研平臺(tái)和研究人員與本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)的無(wú)縫對(duì)接。實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)可在加大文獻(xiàn)閱讀、強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論等方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖利,馮華,王松林.固體廢物處理與處置[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2010.

[2]柯杰,胡惠秩,盧進(jìn)登,等.污泥處理新技術(shù)研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2019,44(4):92-96.

[3]王鵬,唐朝生,孫凱強(qiáng),等.污泥處理的固化/穩(wěn)定化技術(shù)研究進(jìn)展[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2016,24(4):649-660.

作者:張偉 王晨 左其亭 單位:鄭州大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院 鄭州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院