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在“走出去”战略中加强环境工程建设、提高投资安全
近年来,我国在国外工程建设和海外项目投资取得巨大成绩的同时,常有突发性、群体性安全事件发生。这些事件常常牵动高层领导和全国人民的心,引起世界的关注。这些事件值得我们认真思索,总结经验教训,采取有效对策。
一、“走出去”战略十年来成绩巨大
“走出去”战略是党中央、国务院根据经济全球化的新形势和国民经济发展的内在需要做出的重大决策。十年来,“走出去”战略取得巨大成果:2011年,中国对外工程年度承包额已成为世界第一,超过了500亿美元。入世十年,中国对外承包工程业务完成营业额的年平均增长率达到27.10%,累计完成营业额4356亿美元,签订合同额近7000亿美元。中国对外投资存量突破3,000亿美元,2010年对外直接投资净额约700亿美元,位居世界第五,9年来年均增速近50%。
二、成绩的背后,环境责任风险伴生
中国企业在海外的工程和投资项目,日益受到环保主义者的质疑和抗议。比如,由于担心对当地水环境的影响,中国电力投资集团中缅两国密松电站合作,去年被缅甸政府无限期搁置。中石油、中石化在加拿大的油砂投资,中国铝业和其他企业在委内瑞拉等拉美国家的矿产项目,也由于环境因素受到当地的质疑和抵制。
中国的海外投资和工程,相当一部分是在生态脆弱地区或者欠发达地区,而这些地区容易造成生态改变,这是中国某些海外项目屡受非议的一个重要原因。我国的部分对外投资企业对国际通行的“赤道原则”(赤道原则是由世界主要金融机构根据国际金融公司和世界银行的政策和指南建立的,旨在判断、评估和管理项目融资中的环境与社会风险的一个金融行业基准)不够重视。当走出去的时候才发现,环境责任问题,在海外变成了项目的巨大安全风险。
三、大力推进“走出去”战略的配套环境工程具有双重意义
环境保护早已成为我国的基本国策,中央和地方财政一直在逐步提高对环境保护的投入,由此带来了环境产业在我国的充分发展。目前,我国环保产业总产值已突破一万亿元。同时,在环境领域二十多年来的技术引进、消化和吸收,已经使我国的环境产业从设备、技术和工程方面都具备了相当的竞争实力。以2002年建设部“126号文”启动的市政领域的公用事业改革和同年的环评法颁布为标志,从规划、环评、设计、工程承包到运营服务,我国的环境服务业也得到了迅猛的发展,产值占到了整个环保产业的12%。实际上,我国的环境服务业完全具备了为我们自己的对外工程和对外投资做好配套的环境服务的综合实力。在这种背景下,大力推进“走出去”战略的配套环境服务,具有如下意义:
1、有助于缓解中国企业海外投资和工程的环境风险压力
在国际工程和投资项目中避免环境责任风险,在国际上重塑环保形象,都需要我们加强对中国企业的环境责任教育,并且参照实施我国环境保护法第26条所述的“三同时”要求:“建设项目中防治污染的措施,必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。防治污染的设施必须经原审批环境影响报告书的环保部门验收合格后,该建设项目方可投入生产或者使用。”在项目筹备阶段需引入环评服务,而在项目设计阶段需引入配套环保措施的设计,在项目建设阶段需同时建设配套的环保设施,在以上阶段都必须引入必要的环境咨询服务商、环境设施建设或运营服务商,帮助我国走出去的大型企业规避当地的环境风险。
2、推动高端服务业的升级
环境产业在国际上作为朝阳产业,一是由于其需求的日益刚性,二是其所带来的技术创新的持续推动力,三是由于现代的环境产业很大比重上是环境服务。环境服务,包括环境评估、环境设施的设计、施工管理和运营。目前,上述的配套环境服务的走出去,有利于促进环境服务业的升级,并带动整个中国的高端服务业的国际化发展。
十几年前我国所使用的世界银行和亚洲开发银行的贷款项目,已有成功经验。他们都会项目安排一定比例的资金用于技术援助,即采购国外咨询公司所提供的包括环境评估、设计、项目管理和运营服务在内的专项技术服务;时至今日,这类技术服务已伴随着国内咨询公司的成长而更多的是在国内直接提供。在我国的海外项目中,我们的国内咨询公司已经有能力按世亚行的经验,通过相关的技术援助项目提高环境工程和环境服务水平。
四、政策建议
环境工程及产业的发展,政府的政策和资金支持是决定性的。“走出去”战略的环境工程和服务,也需要政府强制性的政策约束和鼓励性的资金支持,具体建议如下:
第一、国家商务部会同国家环保部出台政策要求中国企业在海外的投资和工程建设中必须进行环境影响评价,并安排配套环境设施建设的投资和环境服务的采购;同时国家商务部与国家财政部、国家税务总局,对“走出去”中的配套环境服务给予资金、政策和税收优惠的支持。涉及中央企业的海外投资或工程的,由国家商务部会同国资委落实项目中的环境工程建设和服务的配套安排。
第二、国家商务部会同国家环保部及有关咨询机构进行“走出去”企业的环境责任教育;组织环境服务和环保产业企业在“走出去”方面的专业商务技能培训。
第三、在进出口银行、国开行等对外贷款项目中可以设计环境工程建设和服务的技术援助配套子项目,具体服务采购内容包括环境影响评价、环境设施规划和设计和环境服务等。
本文系民建中央副主席、中国通用技术(集团)控股有限责任公司董事总经理、总裁李谠同志在全国政协十一届五次会议上的提案。
引言
价值工程(ve),又称价值分析(va)和价值管理(vm),产生于20世纪40年代末期,是一门技术与经济相结合的现代化管理科学。按照国标gb8223—87《价值工程基本术语和一般工作程序》的定义,价值工程是通过各相关领域的协作,对所研究对象的功能与费用进行系统分析。不断创新,旨在提高所研究对象价值的思想和管理技术。其目的是以研究对象的最低寿命周期成本可靠地实现使用者所需功能,以获取最佳的综合效益[1]。价值工程管理技术在美国、日本等发达国家公共领域和私人企业中的推广应用已经有几十年的历史,并取得了巨大成果。我国自1978年引入价值工程以来,价值工程的理论与实践应用有了一定的发展,但由于国家有关部门和专业人士对价值工程的重视程度不够,价值工程的应用领域还比较狭窄,仅仅局限于工业领域。同时,价值工程专业人才也十分缺乏。
随着政府和人民对环境的日益重视,我国环保事业进入了高速发展的时代。政府对水污染控制工程,大气污染控制工程,固体废弃物处理处置工程等环保项目的投资日益增大,从事环境工程的人才越来越多,竞争也就越来越强烈。然而纵观环境工程的发展历史,可以发现国家政府部门注重方针政策的制定与实施,科研工作者侧重于各种污染物处理技术的开发,而忽略了环境工程项目的经济效益问题。然而经济效益是除先进技术之外能够提高竞争力的关键因素。如何降低成本,提高环境工程项目的经济效益成为了环保工作者亟待解决的重大课题。而价值工程正是提高环境工程项目经济效益的有效手段。本文主要研究价值工程团队如何在环境工程项目中组织起来并且有效地运行,以促进价值工程在环境工程领域的应用。
1 价值研究团队在环境工程项目中的组织设计
从广义上说,组织是指由诸多要素按照一定方式相互联系起来的系统。从狭义上说,组织就是指人们为实现一定的目标,互相协作结合而成的集体或团体。为了使人们能为实现目标而有效地工作,就必须对组织活动进行设计。组织设计内容一般包括:组织形式;组织结构;团队成员的选择和组成;团队成员的任务分配等。
1.1 价值研究团队的组织形式—项目团队 价值研究团队可以通过项目团队的形式组织起来。因为价值研究实际上就是项目,它符合一个项目的所有标准:①它是独特的;②它是临时性的组织,受到预算、时间和资源的限制;③它是一个动态的过程;④它有一定的目标;⑤它强调团队合作精神;⑥有利益相关者参与决策;⑦团队成员的增减具有灵活性;⑧其工作结果具有不可逆转性;⑨它有着特定的委托人,即项目的资金提供者和结果需求者;⑩团队建设是团队成功的保证。因此,价值工程可以作为某个持续项目的一部分,或者作为完全独立的项目列入环境工程项目组织管理体系中。
1.2 环境工程项目的组织结构分析 项目组织是按照项目的目标以一定的形式建立起来的组织。项目组织由项目负责人领导,在规定的时间和资金范围内完成任务。项目组织成员由组织各部门专业人才构成。在项目规定时期内,所有成员仅向项目经理负责,不再听命于原部门主管的指挥,待项目完成后,所有成员再回到原组织单位。
项目组织结构从不同的角度去分类,会有很多种不同的结果。按目前国际上通行的分类方式,环境工程项目的组织结构可以分为职能型组织结构、项目型组织结构和矩阵型组织结构。
1.2.1 职能型组织结构 职能型组织结构亦称u型组织。它是按职能来组织部门分工,即从企业从高层到基层,均把承担相同职能的管理业务及其人员组合在一起,设置相应的管理部门和管理职务。具体地说,职能型组织结构的工程项目在高级管理者的领导下,由各职能部门负责人构成项目协调层,并由各职能部门负责人具体安排落实本部门人员完成相关任务。分配到项目团体中的成员在职能部门内可能暂时是专职,也可能是兼职。但总体上看,没有专职人员从事项目工作。项目工作可能只工作一段时间,也可能持续下去,团队中的成员可能由各种职务的人组成。职能型组织结构以智能部门为主体,资源相对集中,适用于规模小,以技术为重点,价值研究工作比较简单的环境工程项目。在此类环境工程项目中,推动价值研究工作的人可能是来自项目成本控制或者质量控制部门的价值管理专家。由于职能部门领导者价值工程专业知识的局限性,价值团队的规模比较小,价值研究工作也就不够系统,不够全面。
1.2.2 项目型组织结构 项目型组织结构就是将项目的组织形式独立于公司职能部门之外,由项目自行负责其具体工作的一种组织管理模式。项目的行政事务、财务、人事等在公司规定的权限内进行自主管理。项目型组织结构目标单一,决策速度快,结构简单灵活,易于操作,适用于大型、复杂或者刚开始应用价值工程的环境工程项目。此时,价值研究项目就可以作为独立的项目设置在环境工程项目中,项目经理由具有一定价值管理资质的专家担任。这样一来,价值研究工作就能够系统而全面的开展。
1.2.3 矩阵型组织结构 矩阵式组织是介于职能式与项目式组织结构之间的一种项目管理组织模式。在矩阵式项目组织结构中,参加项目的人员由各职能部门负责人安排,而这些人员的工作在项目工作期间,项目工作内容上服从项目团队的安排,人员不独立于职能部门之外,是一种暂时的,半松散的组织形式,项目团队成员之间的沟通不需通过其职能部门领导,项目经理往往直接向公司领导汇报工作[2]。矩阵型组织结构能够平衡目标,协调功能,避免资源重置,但项目成员往往处于多头领导状态,项目管理权力较难平衡。由于价值研究在定性分析和定量分析的基础上综合了环境工程的经济因素和技术因素,它在一定程度上可以协调成本控制部门和质量控制部门之间的矛盾,所以价值研究工作同样适用于矩阵型组织结构的环境工程项目。此时的价值研究工作同样可以设置为一个单独的项目,该项目可以由成本控制部门负责人、质量控制部门负责人或者直接环境工程项目总经理领导。
1.3 环境工程价值团队成员的选择和组成 价值团队的目标决定了团队成员的选择和组成。环境工程价值分析的目标是以最少的成本实现必要的使用功能,以提高环境工程项目的经济效益。因此价值团队成员必须包括价值工程专家、环境工艺设计人员、工程造价专业人员、施工部门人员、项目管理专家、技术专家和财会人员。在特定情况下,还需要项目总目标的提出者—业主代表的参与。
价值团队需要各个专业的人才,实现团队工作效果大于每个成员业绩的叠加的目标。因此团队成员的选择应该满足下面几个条件:①具有特定的专业技术能力;②具有较宽的专业知识面,对工程项目具有系统和整体的认识;③能克服狭隘的部门主义,站在整个企业的立场上进行方案设计;④具有团队合作精神;⑤具有一定的人际沟通能力;⑥具有很强的学习适应能力。此外,团队成员数量的多少也会影响整个团队的工作效率[4]。价值工程在环境工程中的应用是一个相对复杂的过程,如果团队成员过少,项目中的某些细节或关键问题和需要改进或创新的方面可能会被忽略,导致的直接结果是不能达到预定目标。相反地,如果团队成员过多,可能造成价值研究项目资金成本过大,讨论时间过多且较难达成一致,或形成“个人搭便车效应”。因此环境工程项目在价值团队成员的配置上,应该在必要的部门(如管理部门、设计部门、施工部门)里面选择精干人员。
1.4 价值团队负责人的选拔和工作任务 价值团队负责人就是监督价值团队成功得达到既定目标的人。根据之前的分析,在职能型组织结构中,价值团队的负责人由环境工程项目成本控制部门或者质量控制部门负责人担任;在项目型组织结构中,价值团队负责人就是具有一定价值管理资质的项目经理;在矩阵型组织结构中,价值团队负责人可由项目成本控制部门或者质量控制部门负责人担任,也可以直接由环境工程项目总经理担任。
价值研究工作的成功与否与价值团队负责人的关系极大,因此价值团队负责人的选拔和培训应该注重素质和能力两个方面,根据以往工程项目的组织建设经验,对于项目负责人的素质应该具有以下要求:①较强的技术背景;②成熟的人格;③讲求实际;④使项目成员保持振奋;⑤和高层主管有良好的关系;⑥有不同部门的工作经验;⑦临危不惧;⑧具有创造性思维;⑨把完成任务放在第一位。价值团队负责人的任务是复杂的,这就要求负责人具有高度的灵活性、适应性、领导能力、组织能力、协调能力、交流技巧、处理冲突与矛盾的能力,以及在激烈的竞争中和复杂的组织关系中求生存的能力。换言之,作为一个成功的价值团队负责人,需要有坚强的性格、高超的管理能力和熟练的技术手段。
和项目团队一样,价值团队会经过组建阶段、磨合阶段、规范阶段和成效阶段这四个过程。在组建阶段,价值组成员刚开始一起工作,对自己和其他成员的职责和角色都不是很了解,这时就需要价值团队负责人积极做好宣传工作,给团队成员讲述项目成功能够带来的效益,描绘美好蓝图,并给出时间和资金的限制,使团队每个成员对项目目标有全面的了解。随着成员对自己和合作伙伴角色与职能的了解,团队进入激烈冲突的磨合阶段,他们会发现现实与理想不一定完全一致,同事之间可能会发生利益冲突,资金和时间控制过于严格,实现目标的难度太大。这时候,价值团队负责人就应该积极与各个成员进行沟通,理解成员的抱怨,协调成员之间的关系,共同分析并解决他们所关注的问题。当团队经过共同努力度过了磨合阶段,成员相互理解,相互支持,密切合作,并且开始熟悉和适应新制度和工作程序,团队就逐渐趋于规范并具有一定的凝聚力。此时的价值团队负责人应该减少指导性工作,给予团队成员个性发挥的自由空间,使团队建立起互相让步、互相协作、互相帮助、互相关爱等团队协作的精神氛围。经过了规范阶段,团队的结构完全实现功能化,团队成员能够共同努力积极投入到当前的工作任务中,以较高的效率实现共同目标。在这一阶段,价值团队负责人应该关注成本和进度等具体工作情况,同时关注成员的成长和发展,对他们进行培训和辅导,并对他们的工作业绩作出评价。
1 我国环境工程专业教育的历史、现状及毕业生就业概况
1.1我国环境工程专业教育的历史与现状简介
中国的环境工程本科教育始於上世纪70年代末,真正形成规模是在80年代末期,快速发展则处於高校大力扩招的90年代后期。起初,仅有少数工科高校设有环境工程专业,随着社会对环境工程人才需求的增加,环境工程专业逐渐在理、农、医、经、管等类学校出现,设置环境工程专业高校的比例也由起初的0.8%增加到26.6%。环境教育是随着环境保护事业的开展而起步,以社会的需求而发展。在中国高等环境教育中,环境工程本科教育起步最早,发展最快,从恢复高考时的7个专业点,发展到今天的202个专业点,由年招生量不足300人,增加到今天的近万人。环境工程教育为我国工业企业的污染治理,为保护和改善环境质量,也为实施可持续发展战略起了十分重要的作用。
1.2环境工程毕业生就业现状
根据国家环保局和国家教委联合主持的“中国高等环境教育发展战略研究”课题组於1998年提交的研究报告来看,该报告从3个方面对我国环境工程专业人才需求情况进行了预测:2000~2010年,我国环保局系统对环境工程专业人才年均需求量为0.36万人;环保产业对环境工程专业人才需求量为0.76万人;各行业,特别是冶金、化工、建材、医药、轻工、纺织、印染等行业将加大污染控制力度,推行清洁生产工艺,实施环境标志,预计对环境工程专业人才需求量为0.35万人。综合上述3方面社会对环境工程专业人才预测结果,我国2000~2010年对环境工程专业人才的年均需求量为1.47万人。
然而,在目前各种毕业生供需见面会上,环境工程专业人才却倍受冷落。近年来环境工程本科毕业生一次签约率(校均)逐年下降,考研率(校均)逐年升高。不少地方一般院校出现招生规模大,就业地域范围小,就业单位层次低的现象。其原因主要有:(1)企事业单位对环境工程本科生的要求更高了,环境专业岗位是典型的“越老越值钱”,一般设计院招聘的环境工程师,都会注明需要几年从事相关工作经验。而作为一名刚跨出校门的环境工程本科毕业生,缺乏实际的工作经验,动手能力不强,尚不能独挡一面;(2)按“复合型”人才衡量,不少环境工程本科生知识面仅局限於工科之间,工作水平不高,尤其缺乏社科人文知识,英语水平不佳,影响其与一些国际公司的交流和合作;(3)有些院校环境工程本科生使用的教材过时,平时接触的信息媒介有限,对环保领域的最新技术进展了解不够多ⅲ。
另一方面,受政府机关改革及其它环境类专业毕业生增加的共同影响,环境工程本科毕业生进入政府机关的比例逐年降低。随着改革的深入和对外开放的扩大,民营企业、合资或外资企业对环境工程人才需求在增加。
2 我国煤炭行业面临的主要环境问题
煤炭行业作为我国支柱型产业,对国民经济的发展和社会进步做出了突出贡献。煤炭作为我国主要能源,占一次能源构成的70%左右,在今后10~20年内不会改变。目前,我国约75%的工业燃料和动力,85%的化工原料和绝大多数的民用燃料依靠煤炭。但是,长期以来在煤炭开采和加工过程中对环境和生态造成了较大的影响。
2.1煤炭开采引起的主要环境以及生态问题
1)煤矿区水资源与水环境问题。(1)对地表水的污染。矿井废水中悬浮物等污染物浓度较高,特别是流经含硫铁矿煤层的矿井水,酸性很大。据矿区的矿井废水抽样检测,其悬浮物浓度平均值为280毫克/升,化学耗氧量浓度平均值为520毫克/升,硫酸根离子浓度高达2500毫克/升,最低ph值为2.7。这类矿井废水还混入了大量煤尘和有害元素等污染物,如不经处理就外排,将严重污染地面水体,淤塞河道和农田渠道,造成土壤板结,影响农作物生长;(2)造成地表水资源枯竭。由於在煤炭开采过程中将矿井中的地下水外排,形成了一个以矿井为中心的降落漏斗。煤层顶板以上的地下水向矿井中汇流,然后被疏干,导致地下水位下降,地表水干枯,使当地居民吃水、用水困难,引起煤矿区的排水与供水的突出矛盾。
2)引起次生地质灾害。我国煤炭行业以井下开采为主,往往造成采空区上覆岩层的承载能力下降,依次发生地表沉陷、裂缝及顶板冒落等现象,最终形成一个采煤塌陷区。地表塌陷已成为煤炭开采对土地破坏的重要方面。塌陷改变了地表原有地貌形态,使矿区地表成为相对独立的沉陷盆地单元。地表塌陷使矿区长期稳定的地质环境受到破坏,极易引发崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害,对地表建筑物、农田造成破坏。
3)煤矸石堆放引起的环境问题。占用大量土地:煤矸石是采煤过程中产生的固体废弃物,一般就近露天堆放,形成高大的煤矸石山,据不完全统计,我国每年排放煤矸石约1.5~2.0亿吨,累计堆存量达50亿吨。全国现有煤矸石山5000多座,占地150km2,引发矿地矛盾。(1)降低土地利用率:随着堆存量的不断增加,一方面会占用矿区大量的土地面积,另一方面还会影响比堆放面积更大的土地资源,使得周围的耕地变得贫瘠,不能被利用;(2)污染大气环境:堆积的煤矸石不仅会产生大量粉尘,而且其风化、雨蚀、自燃后的风化层物质如co、so2、h2s、nox等有害气体,在风力作用下进入大气会严重污染大气环境,给人类健康造成危害;(3)污染周围水环境:在雨水的冲刷下,煤矸石中含较强酸性的矸石淋溶水渗入地下,对水体环境造成污染;个别地区矸石中还含有重金属及放射性元素,重金属受雨水的冲刷、淋溶等作用释放到地表水和地下水中,造成水体的重金属污染,污染周围土壤及地下水环境㈨:(4)危害人民生命财产安全:煤矸石堆积过高,坡度过大,容易形成坍塌、滑坡和泥石流等灾害,造成附近土地被埋,建筑物被毁,危及居民生命财产安全。
4)煤矿开采对生态环境的破坏。(1)对森林植被的破坏:煤炭开采需要大量木材,按万吨煤炭产量平均消耗坑木150立方米计算,仅煤炭开采业一年就需消耗木材约10万立方米,如此大的木材缺口迫使煤矿多渠道收购木材,助长了乱砍滥伐,使育伐比例失调;(2)对森林生态系统的破坏:煤矿开采还会造成林地水分亏缺,严重影响森林生态系统的物质循环和能量流动。森林植被的大量破坏会使森林生态系统的整体效益大大降低;(3)二次扬尘污染问题:煤炭有相当一部分靠汽车运输,撒漏现象非常严重,不仅大量煤炭流失,同时使道路煤尘飞扬。
我国面临的煤炭行业引起的环境问题是异常严峻的,控制煤矿区环境污染、改善环境质量的任务十分艰巨。
2.2煤炭行业面临的环境工程任务
为有效防治煤炭开采过程中产生的环境污染和生态破坏,使煤矿区的生态环境逐步步入良性循环的轨道,煤炭行业面临如下的环境工程任务:
1)加强矿区水资源管理与水环境治理。一方面,针对矿井水主要污染物的特点,采取相应的治理措施:另一面,对已老化、坏损的废水治理设施、设备进行修复和改造,确保矿井废水长期、稳定达标排放。
2)矿井外排废水的利用。部分煤矿虽然停止了采煤,但仍有矿井废水外排。主要是部分煤矿的采煤巷道间接相通,矿井废水全部从标高最低的井口外排,并将原有老巷道岩石断层和风化层中硫铁矿中的铁离子等浸取出来,导致废水中铁离子和硫酸根离子的浓度很高,严重污染水体环境。所以,必须建立相应的处理设施对废弃矿井外排的废水进行治理,以达标外排。
3)搞好煤矸石的合理处置与资源化。将煤矸石用於发电、从煤矸石中回收煤炭作为原料生产化工产品以及将煤矸石作为生产建筑材料使用是有效利用煤矸石的途径。煤矸石的综合资源化利用不仅治理了矿区的环境问题,还带来了巨大的经济效益。但相比於煤矸石的存储量,其综合利用量仍很小。可采取的措施是:提高煤矸石发电的综合利用量;用煤矸石代替粘土制砖:煤矸石回填处置。
4)做好矿区植被恢复和矸石堆场的土地复垦。目前较为普遍的矿区植被恢复工作主要包括4个方面:植物选择、配置方式、种植技术及栽后管护等。根据矸石山总体风化程度和复垦工程的要求,将矸石山风化程度分为3类:(1)风化程度好,可直接复垦;(2)风化度稍好,但次於第一类,需盖薄层土(2~5厘米)后才能复垦;(3)风化度差,难以复垦。
根据不同的煤矸石风化条件,进行3个阶段的综合治理。(1)基础工程。整治煤炭开采引起的地表破坏及煤矸石占地,保持水土,采用各种方法加速养分积累;(2)栽培植被工程。选择适宜的树种、草种;多种树种、草种搭配混栽;密集种植;(3)保护及管理工程。栽种初期采取封山措施;观察植被生长情况采取补救措施;浇水、施肥促进植被生长;秋冬季节进行防火措施。
解决好煤炭生产、利用与环境的关系,已经成为可持续发展的大事。
3 原煤炭高校的环境工程本科生专业建设探讨
高等院校的专业建设包括专业现状分析、专业建设指导思想和定位、专业建设目标、专业建设内容与措施、专业建设预期效果分析。专业建设内容又包含教学基础设施建设、师资队伍建设、人才培养方案设计、课程建设、实践教学体系建设、教风与学风建设。在专业建设中,其中的专业建设定位事关重要,它关系到毕业生的就业,也是专业建设的特色所在。
3.1专业建设定位的基础性工作
专业建设应当有充分的依据,才能获得明显的成效。进行专业人才的市场调查和分析是专业建设和定位的重要的基础性工作,可分以下4个方面进行。
1)市场调查——专业定位的基础。不了解社会需求,学校的办学就成了无的放矢、闭门造车,所培养的学生就不可能适销对路。市场调查主要从以下几个方面着手:一是社会对本专业人才的需求情况,包括学历、素质、能力、知识等:二是国内同类院校相同专业的情况,包括专业定位、专业优势、专业特色等;三是专业自身情况,包括师资队伍水平、科研实力、教学环境与条件等。通过调查掌握了足够依据方能对症处方。
2)市场细分——专业定位的前提。市场细分是指在足够量市场调查的基础上,依据社会对某专业需求的差异性,将整体市场划分为若干个子市场的过程。市场细分的目的是为了选定目标市场。进行市场细分的依据是社会对本专业人才需求的差异性,这种差异性是通过市场调查得知的。
3)目标市场——专业定位的关键。目标市场指高校某专业拟占领的那个(些)子市场,亦即服务面向。在确定目标市场时,首先要考虑社会对人才的需求,要以社会需求为导向培养出适销对路的大学生;其次还应考虑自身优势,要在权衡本单位教师、学生的实际情况及办学软硬件条件等的基础上,扬长避短;此外还应兼顾本单位的发展潜力,要与时俱进。目标市场的确定,既要考虑社会需求,又要兼顾自身优势与发展潜力,在三者的动态平衡中确定。目标市转贴于
场的确定是专业定位的关键。一所高校,如果目标市场不明确、专业定位不准确,所有的教学活动都将变成无的放矢、功亏一篑。
4)专业定位——专业建设的方向。专业定位指高校拟使自己的专业在社会上具有生存与发展的空间位置。常见的定位策略主要有:(1)拾遗补缺定位策略。这是专钻空隙的一种定位策略,一般适用於实力相对弱小的专业;(2)迎头定位策略。又称竞争定位策略,这是一种针锋相对的定位策略,一般适用於实力相对较强的专业;(3)突出特色定位策略。这是一种高人一筹的定位策略,一般适用於有明显特色或容易形成自身特色的专业。专业建设是高校竞争制胜的法宝,只有搞好专业建设,一所高校才能赢得高的知名度与美誉度,才能受到社会的好评。
3.2对原煤炭高校环境工程专业建设的建议
1)原煤炭高校的环境工程专业设置概况。尽管国家部委机构几经改制,但高校与原始的行业隶属关系总是客观上存在“藕断丝连”。高校的专业建设也最容易在原属的行业中突出特色,否则较为困难。据中国矿业大学冯启言教授统计,截止日前,原煤炭高校中有13所院校设置了环境工程(或环境科学)专业,其中8所院校具有环境工程(或环境科学)硕士学位授予权,有6所院校具有环境工程(或环境科学)博士学位授予权(表1)。煤炭部门和行业需要的环境类专业毕业生,首选的还是这些院校相关专业的毕业生。
2)对原煤炭高校环境工程专业建设的几条建议。鉴於以上对煤矿区主要环境问题及环境工程任务的分析、原煤炭高校环境工程专业的设置情况以及目前环境工程专业毕业生的就业形势,对原煤炭高校环境工程专业建设提出以下建议:(1)积极对煤炭行业的环境工程专业人才需求、专业方向进行调查分析,认真确立环境工程的专业定位,注意专业特色的建设;(2)在环境工程专业的课程体系上,应在教育部环境工程专业指导分委员会确定的环境工程专业9门核心课程的前提下,针对煤炭行业的主要环境问题,增设相关课程,明确培养目标;(3)煤炭行业主要环境问题是:水资源与水环境问题、煤矸石问题、次生地质灾害与土地破坏问题。为此,在课程体系建设中,应注重矿区水资源、水环境工程能力的培养,煤矸石固废处置与资源化工程能力的培养,矿区土地复垦与植被修复工程能力的培养。
为了使环境工程专业毕业生的就业有一个改善,最有效的途径是积极开展环境工程建设的专业定位,明确专业方向。本文的探讨内容,对其它行业背景的环境工程专业建设均具有借鉴意义。
摘要:“环境工程微生物学”是环境科学、环境工程及市政工程等本专科专业的一门非常重要的专业基础课。 该课程属于多学科交叉、发展速度快和应用性广泛的新兴边缘学科,在构建创新型国家的大趋势下,结合本学科的特点,以学生为主体,以课程内容为基础,通过近三年的研究型教学发现:该模式能够激发学生的学习兴趣和创新热情,培养学生的创新能力和综合素质,大幅度地提高该课程的教学水平和教学效果。
关键词:环境工程微生物学;研究型教学;改革
随着互联网的横空出世和全球科技的高速发展,人类社会已进入日新月异、突飞猛进的跨越式发展阶段,全球呈现知识经济和一体化特征,创新已成为当代社会发展的主要动力之一。总理曾指出:“要推动中国经济在更长时期内全面协调可持续发展,走上创新驱动、内生增长的轨道,就必须把建设创新型国家作为战略目标”。
法国文化教育学家斯普朗格所言,教育的最终目的不是传授已有的东西,而是要把人的创造力量诱导出来,将生命感、价值感唤醒,一直到精神生活运动的根……[1]。高校研究型教学是指以学生为主体,以课程内容为基础,教师引导学生创造性地运用知识,自主地发现问题、研究问题和解决问题,激发创造热情,培养学生创新意识,训练学生创新思维能力的新型教学模式。因此,培养具有创新意识和创新能力的高素质复合型人才成为高校现时代的历史重任,实施研究型教学是实现这一目标的重要内容。
环境工程微生物学是微生物学的分支学科,是微生物学、环境科学、环境工程及市政工程等本专科专业的一门非常重要的专业基础课,其特点是涉及面广、发展迅速并具有很强的实践性和应用性[2],对其进行研究型教学改革当属责无旁贷,现就我们近三年来在该课程的研究型教学改革方面所做的探讨和体会谈一下。
一、详细讲解环境工程微生物学的绪论部分,本章节用课时2学时
课堂讲授中先提问学生生物体基本的生命特征,然后仅添加微小概念,即得微生物概念;精讲显微镜的发明史和微生物学的发展史,通过这些经典的科学发展史料,使学生认识到科技创新是学科发展的基础,是人类认识自然、改造自然和利用自然的的源动力,然后在老师的引导下让学生例举各类微生物并归纳其基本特征。对环境工程微生物部分,要重点讲解环境中的主要微生物种类、微生物与环境之间的关系、微生物对环境的危害及人类利用微生物保护环境的实例,如淡水水华危害、环境污水处理、有机垃圾发酵沼气等,使学生对该课程学习的重要意义和应用性有一个清晰的认识,并激发学生学习该课程的兴趣。
二、扼要讲解环境工程微生物的主要种类、生理代谢、生长繁殖及遗传变异,可用总学时的四分之一
在教学过程中,以老师引导性提问和学生回答为主要教学模式,精讲教学内容中的科研史料,使学生在学习专业知识过程中也学习了相关的科研方法;另外,对于分子生物学的发展历程要予以祥讲,尤其是基因工程,例举一些基因工程菌种种质改造作为实例,让学生掌握微生物学研究的最新成果和技术。
三、精讲微生物生态学,可用总学时八分之一
微生物具有适应环境的能力及在一定的程度上影响环境,环境是微生物生长发育、繁殖进化的基础,适者生存,不适者则被淘汰。研究微生物与其生存环境之间的关系即为微生物生态学,生态系统是在一定时间和空间范围内由生物与它们的生境通过能量流动和物质循环所组成的一个自然体。在教学过程中,该部分讲解以老师引导性提问和学生回答为主要教学模式。
四、详细讲解环境微生物对环境的危害、微生物在治理环境污染物中的作用,可用总学时的四分之一
该部分从微生物对环境影响的正反两个方面进行讲解,在该课程的教学过程中占有很重要的地位。老师在讲清基本原理的基础上,指导学生现场参观有关的自来水净化处理厂、城市污水处理厂(好氧活性污泥法)、工业废水处理厂及城市有机垃圾发酵沼气发电厂等应用性企业,使学生的学习从学科理论学习到亲身感受该学科相关的实际应用,从而强化学生对该学科应用性的理解,激发学生对该学科的兴趣。
五、加强实践教学及科研实验活动,可用总学时的四分之一
实验课是在特定实验条件和有限的学时下,重现自然现象的一项实践性活动。通过实验课不仅可以帮助学生理解学科的专业理论知识及基本技术,而且能够提高学生创造性和动手能力,是提高学生综合素质的有效方法,也是实现研究型教学必不可少的一个重要环节。在该课程的研究型教学过程中,我们安排了四个能够覆盖该课程主要内容的实验:微生物形态观察,微生物染色,实验室微生物培养基的制备和灭菌,当地水源水水中细菌总数测定。
在大一学生中优选5名学生参加教师的有关环境微生物科研项目,由于该课程是在大二第二学期开设,当届参加科研活动的同学在课堂上报告自己的科研进展,重点讲解自己的科研立项、科研准备、科研过程、科研过程所遇到的困难及解决方案、科研结果及意义等内容,时间约为30分钟,另有20分钟的时间进行集体讨论;该报告及集体讨论,能够让全体同学在有限的科研条件下已不同的方式参与本专业的科研活动,体验科研过程,使同学们的科研能力得到不同程度的提高。
六、教师要加强自身的科研工作和教学研究
教育大计,教师为本。教师应适应时代要求,变革以讲授为主的传统教学模式为研究型教学模式,这是实施创新教育的基础。没有一流的教师,就不会有一流的大学;没有高素质的教师队伍,就不会有高水平、高质量的创新教育;提高高等教育质量的主导力量是大学教师,实施研究型教学模式是培养高素质创新人才的教育保障,是构建创新型社会的根本需要。
环境工程微生物是一门涉及微生物学、工程学、环境科学、经济学等新兴的边缘学科,具有很强的实践性和经济性,要将该课程按照研究型教学进行教学,教师应该做到以下几方面:第一,透彻理解课程内容,精通教学理论,要有丰富的教学经验,使自己在教学过程中游刃有余。第二,深入钻研本专业的有关科研工作,及时将与课程有关的科研项目进展情况介绍给学生,其内容包括选题、立项、科研准备、科研过程、难题解决、成果,使学生能够感受教师的科研过程,学习有关的科研方法,培养学生的创新意识。第三,不断学习该学科新理论、新技术和新成果,并及时向学生介绍本专业的前沿动态,使学生了解学科发展。第四,大胆探索该课程的研究型教学方法。建立科学的教学评价体系,使该课程的教学过程真正实现在老师的指导下,以学生为主体,有效的培养学生创新能力和大幅度提高学生的综合素质,达到该课程研究型教学法的预期目的。
总之,环境工程微生物学是一门多学科交叉、应用性强和发展速度快的综合性学科,是微生物学、环境科学、市政工程等本专科专业的基础课,经过近三年的研究型教学探索,学生对该课程的兴趣、创新能力和综合素质均有显著提高,获得了学生和学校的肯定。以上是我们在这方面的一些初步探索和看法,还有待在教学实践中不断充实完善和改革提高。
化工废渣是指化学工业生产过程中排出的各种工业废渣。由于化工生产过程中所用的原料种类、反应条件和二次回用方式等的不同,使得产生废渣的化学成分和矿物组成等均有较大差异。国家经贸委的《资源综合利用目录》介绍的化工废渣包括:硫铁矿渣、硫铁矿、煅烧渣、硫酸渣、硫石膏、磷石膏、磷矿煅烧渣、含氰废渣、电石渣、磷肥渣、硫磺渣、碱渣、含钡废渣、铬渣、盐泥、总溶剂渣、黄磷渣、柠檬酸渣、制糖废渣、脱硫石膏、氟石膏、废石膏模等。就其中的磷肥渣而言,2001年12月,我国加入了世界贸易组织(wto)后给我国磷复肥工业带来了极大的挑战和机遇。国家各有关领导部门对磷复肥工业十分重视,在政策上给予了各种支持,使我国磷复肥行业一直保持着产销两旺的好势头, 显示了较强的应对入世能力。根据农业部的统计资料,2002 年全国施用化肥433915万吨(折纯),其中磷肥71212万吨p2o5,复合肥104612万t (n+ p2o5+ k2o)。复合肥中氮磷钾比例如果按1:1:1 计算,其中含有磷肥约348.7 万吨p2o5。因此,2002年我国总的磷肥施用量合计约1060.9万吨p2o5,而对我国今后磷肥需求量的预测如下(见表1)。
由此可看出,我国对磷肥的需求很大。而磷肥、磷酸生产企业排放的固体废弃物-磷石膏截止2004年累积量已超过22 000 kt,只有大约27.7%得到了再利用。从而可看出,化工废渣的无控制排放已经形成较大的污染源。2004年,我国较大的固体废物污染事件共47 次,绝大部分是由工业固体废物混乱管理引起;而且在2005年12月到2006年1月两个月内,环保总局通报的6起突发环境事件中,也有2起事件是由化工废渣的无控制迁移扩散引起。因此,化工废渣的回收利用越来越受到相关部门的重视。本文就化工废渣磷石膏的治理进行了探讨。
1 磷石膏的环境问题
磷石膏一般为浅黄、浅灰或黑灰色的细粉状固体,含水率20%~30%,容重0.733%~0.800%g/cm3;粘性较大、流动性差,呈酸性,略有异味;主要成分为caso 4·2h 2o。并含有少量的sio 2、s 2o 3、fe 2o 3、cao、meo,微量的重金属离子及放射性元素及未分解的磷矿粉p2o5f-和游离酸等杂质。随着高浓度磷复肥、磷酸和洗涤剂工业的迅速发展,磷石膏废渣急剧增加(每生产1t磷酸约排放5t磷石膏)。2004年,世界磷石膏年排放量达2.8亿t,我国已超过2200万t,大多数处于无控排放状态。这么大的废弃物大量占用土地,一旦泄漏,一般其污染半径是堆存地半径的几十倍,甚至上百倍,并且在堆积过程中易与周围环境发生物理化学作用,形成新的物质形态,进入地下水系统,并随之迁移,流向水源地或天然排泄区,造成环境污染。对周边原生的生物多样性产生致命影响,生物多样性丧失后,受损生态系统的恢复会变得极其缓慢,同时由于渗滤液对下游和周围地区产生污染,也间接影响到周围地区的生物多样性。
2 磷石膏的治理和资源化利用
2.1 用于工业生产
通过对磷石膏进行预处理改性,代替天然石膏应用于水泥工业、石膏建材制品的生产中。singh 等采用柠檬酸溶液(3%~4%)来纯化磷石膏,并用于制造水泥和石膏肥料,纯化过程使得石膏中磷酸盐和氟化物转化为水溶性的磷酸、柠檬酸钠、铝酸盐、氢氟酸、高铁酸盐等而去除,纯化后的磷酸盐与矿物石膏制成的水泥质量较好。
2.1.1 生产低碱度水泥
它是以磷石膏、石灰石和矾土为原料,在立窑中烧制的硫铝酸盐水泥熟料,其主要矿物为无水硫铝酸钙(约65%)和硅酸三钙(约25%),外掺磷石膏和石灰石磨制而成。工厂实践表明,该水泥具有早期强度高、硬化快、碱度低、微膨胀等特性,成本低于硅酸盐水泥,用该水泥制造的玻璃纤维增强水泥制品具有重量轻、强度高、韧性好、耐火、耐水、可锯、可钉、不翅曲、不变形等优点,现已经广泛用于制造“grc”轻质多孔板。
2.1.2 用作水泥缓凝剂
磷石膏中的杂质会推延水泥的初凝时间,使其强度下降,故在用作缓凝剂之前,应参照如下方法对其进行适当改性:①水洗处理:将磷石膏以水膏比为(3-5):1的比例混合,搅拌静置,去除上层悬浮物;②将磷石膏煅烧,再用石灰中和,最后水化;③将干燥后的磷石膏加石灰中和,再入窑煅烧,再水化;④将磷石膏自然晾晒半年左右;⑤将磷石膏与窑灰、石灰或电石渣搅拌中和,使其含水量降至9%左右,再加压成型;⑥用柠檬酸处理磷石膏,把磷、氟杂质转化为可水洗的柠檬酸盐、铝酸盐以及铁酸盐。
日本在水泥厂设计之初就考虑应用磷石膏缓凝剂技术,现在75%的磷石膏已被用来生产水泥缓凝剂。1999年我国铜陵化工集团投产了一套100kt/a的水泥缓凝剂装置,用户反映良好。杭州水泥厂、马鞍山水泥厂、上海水泥厂的实践表明:用改性磷石膏代替天然石膏作缓凝剂,水泥强度高、后期强度大,且能降低生产成本。
2.2 用于化工原料生产
主要用于硫酸、硫酸铵、硫酸钾、硫脲和碳酸钙以及其他相关产品的生产,从而弥补我国硫资源的不足。
2.2.1 用磷石膏联产硫酸
该工艺的原理是将磷石膏高温分解,所得so 3用于生产硫酸,工艺过程主要由磷石膏干燥、脱水、煅烧、水泥烧成、so 2净化、so 2 转化吸收等工序组成,其优点是:①磷石膏中的钙和硫得以充分利用;②磷石膏被消化而不产生二次废渣;③控制好制酸尾气吸收,可实现尾气达标排放;④副产的硫酸用于磷酸生产,减少了硫酸外购和运输量,降低了产品成本。缺点是生产设备效率低、投资大、能耗高。
2.3 作土壤改良剂及肥料
磷石膏呈酸性,ph值为1~4,可作盐碱地、红壤旱地的土壤改良剂。可用于生产硫酸钾、硫酸铵并联产硫酸钾铵和氮磷钾复合肥料。
多年来,国内农科院所不断进行了磷石膏改良土壤的试验研究,结果表明:磷石膏是一种良好的硫肥,施用后对油料作物(如花生、油菜、大豆、芝麻、向日葵等)的增产约为15%~30%,每亩盐碱地ph = 9施用300~1600kg 磷石膏,改良效果可延续8~10 年;此外,将磷石膏和尿素在高湿度下混合、干燥,可制成吸湿性小而肥效比尿素高的长效氮肥———尿素石膏[caso 4·4co(nh 2)]2,这种肥料可减少氮的挥发,提高氮肥的利用率。
3 结语
对于化工废渣问题的解决,单靠末端治理并不能从根本上解决问题,最重要的一条是倡导化工企业进行清洁生产,只有这样,才能真正意义上实现化工废渣的减量。同时,加强化工废渣的危害性教育,从而在生产过程有意识的减少其排量。
生物表面活性剂是微生物在一定条件下培养时,是以分泌物在代谢过程中充当表面活性产物。与化学合成表面活性剂相比较,生物表面活性剂具有着诸多的优势与个性化特征,如在使用的时候其结构多样性和生物可降解性以及在使用的时候不受环境的限制和影响等。由于化学合成表面活性剂受原材料、价格以及在工作中产品性能问题的影响,使得在生产中容易出现严重的环境危害和污染现象,使得人类在生活中对环境和健康意识不断增加,尤其是在近几十年来,随着我国改革开放以来,社会呈现出平稳发展趋势,人们生活水平的提高促使人类对健康和环境意识的要求增加,这也就促使了生物表面活性剂应用方法的不断增加,国内对生物表面活性剂的研制和开发应用起步较晚,但是由于近年来的大力重视,使得其在发展中也拥有者一定的优势,从而促使在生物工程中提高生物工程的效率和使用价值。
1、生物表面活性剂的种类及其生产菌
1.1 种类
生物表面活性剂是表面活性剂发展优化形成的产物,是微生物素哟产生具有移动表面活性的生物大分子物质,与过去的化学成分相比较有着天然优势,其适用于目前的是由工业和环境工程之中。化学合成表面活性剂通常是根据它们的极性基团来分类,而生物活性表面剂主要是通过加强保护环境要求为依据来促使其环境工程中的应用前景。
1.2 生物表面活性剂的生产菌
大多数生物表面活性剂是细菌、酵母菌和真菌的代谢产物。这些生产菌大多是从油类污染的湖泊、土壤或海洋中筛选得到的。如banat等从油泥污染的土壤中分离得到两株生物表面活性剂的菌株:芽孢杆菌ab-2和y12-b。列出了一些主要的生物表面活性剂的种类及其生产菌。
2、生物表面活性剂的生产
目前,可以通过两种途径生产生物表面活性剂:微生物发酵法和酶法。采用发酵法生产时,生物表面活性剂的种类、产量主要取决于生产菌的种类、生长阶段,碳基质的性质,培养基中n、p 和金属离子mg2+、fe2+的浓度以及培养条件(ph、温度、搅拌速度等)。
与微生物发酵法相比,酶法合成的表面活性剂分子多是一些结构相对简单的分子,但是其在使用的时候同样能够促进活性剂的表面活性增加,其主要的优点在与在生产的过程提取奋勇较低,对各种产品的改良措施较为方便,并且能够及时的针对其中存在的各种问题进行分析,提出合理有效的控制措施和方法。尽管现阶段酶制剂成本较高,但通过基因工程技术增强酶的稳定性与活性,有望降低其生产成本。
3、生物表面活性剂的提取
发酵产物的提取(也称下游处理)费用大约占总生产费用的60%,这是生物表面活性剂产品商业化的一个主要障碍。生物表面活性剂的最佳提取方法随发酵操作及其物理化学性质的不同而不同。其中溶剂萃取是最常用的提取方法,利用甲基-叔丁基醚萃取红球菌生产的生物表面活性剂,可以获得较高产率10 mg/l。
4、生物表面活性剂在环境工程中的应用
许多化学合成表面活性剂由于难降解、有毒及在生态系统中的积累等性质而破坏生态环境,相比之下,生物表面活性剂则由于易生物降解、对生态环境无毒等特性而更适合于环境工程中污染治理。如:在废水处理工艺中可作为浮选捕收剂与带电胶粒相吸以除去有毒金属离子,修复受有机物和重金属污染的场地等。
4.1 在废水处理工艺中的应用
用生物法处理废水时,重金属离子对活性污泥中的微生物菌群常会产生抑制或毒害作用,因此,在用生物法处理含重金属离子的废水时须进行预处理。当前,常用氢氧化物沉淀法除去废水中的重金属离子,但其沉淀效率受氢氧化物溶解度的限制,应用效果不甚理想;浮选法用于废水预处理时又常因所用浮选捕收剂在其后续处理过程中难降解(如化学合成表面活性剂十二烷基磺酸钠),易产生二次污染而受限制,因此,有必要开发易生物降解、对环境无毒害的替代品,而生物表面活性剂恰好具有这一优势。但是,国内外对这一方面的应用研究很少,直到最近才有报道。
4.2 在生物修复中的应用
在利用微生物催化降解有机污染物,从而修复被污染环境的过程中,由于所使用的生物表面活性剂可以直接使用发酵液,能节省表面活性剂的分
离提取和产品纯化成本,因此,生物表面活性剂在现场生物修复有机污染场地的应用潜力很大。国外对生物修复的研究大约起始于20世纪80年代初期,至今已有大量成功的工程实例。如harvey等[11]将铜绿假单胞菌生产的海藻糖脂,加入exxon valdez号油轮在阿拉斯加威廉王子海湾造成的原油泄漏污染的海水中,大大提高了原油的降解速度。这也是目前为止规模最大的实际应用中最成功的现场生物修复。而在国内还未见有将生物表面活性剂成功用于环境污染物治理方面的报道。
5、展 望
目前,生物表面活性剂只有少数产品走向市场,大多数品种处于实验研究阶段,还没有进行大规模的工业化生产,这主要是由于它的生产成本较高。据估计生物表面活性剂是化学生物表面活性剂成本的3~10倍。为了开发生物表面活性剂的应用潜力,降低其生产成本是当前研究开发的热点和主要目标。决定生物表面活性剂生产成本的主要因素有原料、发酵工艺和下游技术等。因此解决问题的途径有如下三种:(1)通过选育高产菌株、构建基因工程高产菌;发展快速检测表面活性剂高产菌株并评价其潜力的方法;(2)找到廉价发酵原料、改进发酵工艺、用先进的下游技术等方法提高生物表面活性剂的发酵产率和提取得率,从而大大降低它的生产成本;(3)利用生物表面活性剂的特殊性,开发出它的二次产品,提高其附加值。如用于化妆品、食品、制药等行业。
6、结束语
生物表面活性剂是最近发展起来的一类新型表面活性剂,它具有降低表面张力的作用,对环境无毒害,且生物降解性能好,属于天然添加剂。除了在石油工业和环境工程等一些特殊领域受到重视外,随着生物技术和相关技术手段的快速发展,生物表面活性剂的价格将逐步降到消费者可以接受的水平,越来越广泛地应用在食品工业、精细化工、医疗卫生等行业,与我们的日常生活密切相关。生物表面活性剂及其应用研究将有广阔的发展前景。
随着我国经济的快速发展,人们对物质生活和精神生活水平要求的提高,国家、省市各级政府越来越加强对环境工程的管理,污水、垃圾、公园建设等都被列入政府重点工程进行检查,透视,也加大了对城市环境基础设施建设的投入,环境建设的基础设施水平也得到了提高,污水处理率、生活垃圾处理率、建成区绿化覆盖率也都有了一定的提升,大气、水环境质量对比以前有了显著的改善。
一、环境工程的含义
环境工程是研究和从事防治环境污染和提高环境质量的科学技术。环境工程同生物学中的生态学、医学中的环境卫生学和环境医学,以及环境物理学和环境化学有关。由于环境工程处在初创阶段,学科的领域还在发展,但其核心是环境污染源的治理。相应方面的科学研究也已经出现,环境工程学便是其中的一门学科。环境工程的内容大体上包括大气污染防治工程、水污染防治工程、固体废弃物的处理和利用工程,以及环境污染综合防治、环境系统工程等方面。
二、环境工程建设的难点
1、城市的污水处理不完善
城市生活的污水主要有三个来源:生活污水、工业废水和城市径流污水。其中,城市的生活污水是城市污水的主要来源。生活污水主要来自于家庭、商业区和城市的卫生公共设施等等。这些地方产生的粪便、洗涤污水经由城市的排水道进入地下污水区。对这部分的污水进行处理主要采取的办法是把它们送到城市的污水厂进行相应的处理之后再排放出来。这部分水具有明显的周期循环使用特点。城市当中的工业废水在城市污水当中也占有一定的比例。工业污水在全国各个城市当时的分布是不一样的,那些以工业为主的城市,污水排放相对严重些。对城市工业污水的处理要求更为严格,因为这部分污水当中含有大量对人体有害的腐蚀性、难化解的污染物。需要采用更为科学的技术手段进行处理。最后的一个污水来源主要是城市径流污水。他们具有比较明显的季节特点和复杂的成分。主要是由城市上空的大气污染物对大气的影响造成的,也有一些是地面上的垃圾和废物经由流过城市的河流造成的。城市环境工程建设当中,污水的处理是一个很重要的方面,但是,目前存在的问题主要是污水处理实施比较落后,在每个区域建设当中存在着很大的不平衡性。污水处理不及时,污水的回收率差,没有进行集中处理等等。这些都是城市环境工程建设面临的重大问题。
2、生活垃圾没进行分类处理
随着城市的不断发展,城市人口的比重不断加大,城市生活消费得到了很大的提高,也因此而带来了很大的城市生活垃圾处理问题。城市生活垃圾来源有很多方面,包括家庭生活垃圾、商场垃圾、餐饮服务行业等等方面的垃圾。据调查统计资料显示,大型城市每天产生的垃圾多达几千吨,小型的城市每天产生的垃圾也在几百吨以上。如果不能够进行有效的处理,城市很有可能变成一个堆满垃圾的地方,严重影响了城市的形象和人们的生活。在城市环境工程建设当中,对城市生活垃圾的处理还停留在传统的做法上,或者采用运输到郊区进行掩埋的办法或者是进行焚烧处理而已。这种办法存在着投资大、运转成本高,同时垃圾中的有用资源也会被烧毁,加上,现有国内焚烧厂运行均比较困难。没有进行生活垃圾的无公害处理是城市环境工程建设的一个相当严重的问题。
3、园林绿化建设没跟上发展
城市园林绿化建设也相对发达国家相比较为落后,和发达国家之间存在着很大的差距,在各地的城市发展当中,建设水平也不一致。园林建设在城市环境工程建设当中有着很重要的作用,不仅能够降低城市的噪声和空气污染,还能够改善城市的居住环境,提升居住品质但是在我国的城市建设当中,对城市的园林绿化建设重视不够,片面地强调加大商品房和高档住宅的建设,导致很多城市密切在一起,没有足够的绿化空间,我国城市的园林绿化建设相对落后于城市的高速建设发展,将会严重限制未来城市的进步城市环境工程建设难点。
三、环境工程建设的应对措施
1、资源综合利用,开发二次资源
在工业生产中,通常原料、燃料费用约占产品成本的60%~70%。一些基础工业原料,如煤、石油、矿石、盐等大多具有多种化学成分,一些生产厂家仅利用其中的“有用部分”,其余的“无用部分”均作为废物弃置,不仅产品成本高,而且浪费资源,污染环境。我国工业固体废弃物的综合利用率仅为30%。随着工业的发展,各种废弃物量与日俱增,不少国家已认识到废品回收利用的重要性和利用二次资源的紧迫性,认识到必须把生产过程和消费过程看做是一个整体,把原料—工业生产—产品使用—废品—弃人环境这—传统的开环模式变成原料—工业生产—产品使用—废品—二次原料资源的闭环系统,使原料资源进入社会后,能在生产和消费过程中实现多次循环,不造成环境污染。因此,世界上许多国家都把二次资源的利用列为国家优先考虑的经济战略之一,使二次资源的利用率逐年上升。我国每年有300 多万吨废钢铁、600 多万吨废纸、200 多万吨废玻璃,70 多万吨废塑料、30 多万吨废化纤、30 多万吨废橡胶未被回收利用,大量的可利用资源作为废弃物流失,而且严重污染环境。因此,我国回收利用二次资源、资源综合利用的潜力很大,任务也相当艰巨。
2、改革工艺和设备,开发全新流程
西方经济发达国家抓清洁生产工艺较早,不仅改善了工作环境,减少了污染物的排放量,而且降低了物耗和能耗,也提高了产品质量和市场竞争力。此外,烧碱生产采用离子膜法代替水银法,炼焦厂采用干法熄胶代替湿法熄胶,生铁生产采用无胶炼铁工艺,面粉生产采用干洗麦粒代替水洗麦粒等,都极大地减少了“三废”排放,取得了显著的综合效益。
3、物料闭路循环,废物综合利用
工业生产中的“三废”实质上是生产过程中流失的原料、中间体和副产物,尤其是我国农药、燃料行业的主要原材料利用率一般只有30%~40%,有60%~70%以“三废”形式排入环境。在生产过程中比较容易实现的是用水闭路循环,供水、用水和井水一体化,一水多用,分质使用,净水重复使用。我国现已研制成功的利用磷石膏联产硫酸和水泥,利用硝酸生产尾气制亚硝酸,利用硫酸生产尾气制亚硫酸钠,从硫铁矿烧渣中回收金、银、铁,从乐果合成废水中萃取回收乐果等.都是很有使用价值的“三废”综合利用技术。
4、鼓励社会多元化的投资,强化环境工程建设的体制建设
城市环境工程是一项耗资比较大的工程,在发展当中不仅要求政府提供必要的财力支持,还鼓励社会上多元的投资力量参与到其中来。包括在城市生活污水的建设上,城市生活垃圾的无公害处理上和城市园林绿化工程建设上,都需要有比较规范的一套体制系统进行维持。让更多有实力的企业参与到城市环境工程建设当中,有利于城市环境工程的良性运行。建立起必要的环境引导机制,加强宣传,加大政府对这些参与者的奖励和维持,调动他们的建设积极性,推动整个城市环境建设的发展。
总之,在进行环境工程建设中,需要坚持走可持续发展的道路,正确处理经济社会发展和环境工程建设之间的关系,面对环境工程建设的难点问题,只有积极采取应对措施,进一步转变观念、加强科学管理、创新工作机制、解决好环境工程建设中出现的问题,才能达到真正改善市民的居住环境和生活质量的目的。
1.污泥膨胀的类型
污泥膨胀(sludge bulking)指污泥结构极度松散,体积增大、上浮,难于沉降分离影响出水水质的现象。污泥膨胀有两种类型,一是由于活性污泥中大量丝状菌的繁殖而引起的污泥丝状菌膨胀,二是由于菌胶团细菌体内大量累积高粘性物质(如葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖和脱氧核糖等形成的多类糖)而引起的非丝状菌性膨胀。在实际运行中,一般以污泥丝状菌膨胀为主,占90%以上,因此,本文重点研究丝状菌性污泥膨胀问题。发生污泥膨胀时,主要有以下特征:(1)二沉池中污泥的svi值大于200ml/g;(2)回流污泥浓度下降;(3)二沉池中污泥层增高。
2.污泥膨胀的影响因素
2.1污泥膨胀中丝状菌种类
目前在活性污泥中发现的丝状菌有三十多种,由于尚有部分丝状菌未获得鉴定。常见的有十几种,世界各地膨胀污泥中出现最频繁的丝状菌有微丝菌、发硫菌、软发菌、浮游球衣菌、0092型、0961型、0041型、0675型、1701型、021n型。在不同的地区和不同污水中有所差异。
2.2污水的种类和性质
污水的水温、ph 值、营养成分的含量等对污泥膨胀有明显的影响。研究表明,含有易生物降解和溶解的有机成分的污水,如:酿酒废水、乳品废水、石化废水和造纸废水等容易污泥膨胀;糖类物质过多的废水容易出现丝状菌污泥膨胀,过量的碳源使微生物不能充分利用而转变为多聚糖类胞外贮存物,这种贮存物是高度亲水性化合物,易形成结合水,影响污泥的沉降性能。
2.3溶解氧
溶解氧是活性污泥运行中重要的控制参数。微生物对有机物的降解过程伴随着氧的利用。曝气池中do浓度的高低直接影响有机物的去除效率和活性污泥的生长。菌胶团细菌和浮游球衣菌对溶解氧的需要量差别大。菌胶团细菌是严格好氧菌,浮游球衣菌是好氧菌,但它的适应性强,在微量好氧条件下仍正常生长。在较低do条件下,大部分好氧菌几乎不能继续生长繁殖,而丝状菌由于具有较长的菌丝,有较大的比表面积和较低的氧饱和常数,比絮状菌繁殖的速度快,从而导致污泥膨胀。
2.4污水温度
温度是影响微生物生长的重要因素之一,温度过低,微生物活性不足;温度过高,细胞中生物化学反映速率和生长速率加快。温度每升高10 ℃,生化反应速率增加1倍。此外,细胞的重要组成成分如蛋白质、核酸对温度较敏感,温度升高使其遭受不可逆性的破坏。一般认为,适宜活性污泥中微生物生长的温度为15℃~35℃。
2.5污水的ph值
活性污泥是一个动态的微生态系统,其中不同种属的微生物对ph值有不同的适应范围。过高或过低的ph值不仅影响外酶及细胞内酶的活性,而且影响微生物对营养物质的吸收。丝状菌适宜在ph值5~6.5的环境中生长,菌胶团菌适宜在ph值6~8的环境中生长。peidi研究表明,在ph值较低(≤5)的情况下,易引起丝状菌膨胀。
2.6其他
此外,污泥负荷、冲击负荷、运行方式和处理工艺均会影响污泥膨胀。
低负荷条件下,丝状菌容易占生物相优势,从而引起膨胀。高负荷导致溶氧不足,do浓度降低也会引起污泥膨胀;当处理过程中冲击负荷的改变,短时间内水质水量产生大的波动打破了体系中正常的生态系统,丝状菌易占优势,可引起污泥膨胀;采用不同的运行方式及处理工艺,也会影响污泥膨胀。
3.污泥膨胀的控制措施
污泥膨胀一直被视作好氧生物处理的癌症,首先,到目前为止,膨胀的机理还没有搞清;其次,控制对策确定不下来,因为找不到膨胀的原因。但是可以根据经验采取一定的措施进行控制。
早期控制丝状菌污泥膨胀的主要手段是投加药剂杀死丝状菌,或投加混凝剂和助凝剂以增加污泥絮体的比重,但这些方法往往无法彻底解决污泥膨胀问题,相反地可能会带来出水水质恶化的不良后果。其后人们逐渐认识到,活性污泥中的菌胶团细菌和丝状菌构成一个共生的微生物生态体系,在这种共生关系中,丝状菌是不可缺少的重要微生物,对于高效、稳定地净化污水起着重要作用,并逐渐地从简单杀死丝状菌过渡到利用曝气池中的生长环境调整丝状菌的比例,从而达到控制污泥膨胀的发生即进入环境调控阶段。
第一,采用生物选择器。该法是指在曝气池中形成有利于菌胶团细菌生长的环境。选择性地增值菌胶团菌,利用生物竞争机制抑制丝状菌的过度繁殖,达到控制污泥膨胀的目的。一般是在完全混合式、推进式曝气池前增加一个停留时间比蒲圻赤短的多的生物选择器,由于其中初始混合液的底物浓度高,使菌胶团细菌得到选择性的培养,成为优势菌。常用的选择器有好氧选择器、厌氧选择器及缺氧选择器。 该法在世界范围内迅速推广应用,已成为控制污泥膨胀的主要措施。第二,调整运行工艺条件。通过调控工艺条件改善污泥微生态系统,控制丝状菌群生长因子,最终实现控制污泥膨胀。例如:对曝气池中溶解氧浓度过低引起的污泥膨胀可增加曝气量或在推进式曝气池中合理分配曝气量(增加前端,降低后端),保持曝气池中合适的溶氧浓度来控制丝状菌型污泥膨胀。有关研究表明,提高溶解氧浓度至3.4mg/l运行一段时间可有效控制污泥膨胀;对缺乏营养(n和p)、ph过低引起的污泥膨胀,可以通过增加营养和调整 ph来控制和防治。第三,根据曝气池运行调节,如气量,污泥回流比等参数,从而改变曝气池中生物种群的生态关系,但是耗时太长,但是这是最根本的方法;第四,可以采用物化调节,提高污泥的沉淀性能,投加混凝剂,如氢氧化钙,氢氧化氯等,但是这只能解决眼前的问题,不是长久之计。第五,如果能确认时丝状菌膨胀,可以投加消毒剂灭活丝状菌,如臭氧、液氯、过氧化氢等,但是一定要控制消毒剂投量和灭活动力学过程,因为如果不适当,消毒剂也会将菌胶团细菌杀死。所以,可以根据不同的情况,采取不同的措施进行处理。
结束语
污泥膨胀是一个相当复杂的问题,因为影响污泥膨胀的因素太多。由于活性污泥对底物的降解是生物化学反应过程,形成活性污泥的微生物是多种微生物的群体,既受到污水水质条件的影响,又受到运行条件及环境的影响,如污水的种类、成分、浓度、水温、负荷、溶解氧、ph值及氮磷含量等因素都会对污泥膨胀产生影响,既可能一个因素起作用,也可能多个因素协同起作用,在不同的研究条件下就可能得出不同的结论,因此,对该课题进行全面、系统的研究十分必要。
论文关键词:超滤膜技术 环境工程 水处理 应用
论文摘要:本文首先论述了超滤膜技术的基本原理及特点,进而从5个方面论述了超滤膜技术在水处理中的应用,以供参考。
1前言
超滤膜技术是一种能够将溶液进行净化、分离或者浓缩的膜透过分离技术,介于微滤和纳滤之间。超滤膜是悬浮颗粒及胶体物质的有效屏障, 同时超滤膜也可以实现对“两虫、藻类、细菌、病毒和水生生物的有效去除,从而达到溶液的净化、分离与浓缩的目的。与传统工艺相比,超滤膜技术在水处理方面具有能耗低、操作压力低、分离效率高、通量大及可回收有用物质等优点,广泛应用于饮用水净化、生活污水回收、含油废水、纸浆废水、海水淡化等水处理中。在此,本文就超滤膜技术在环境工程水处理中的应用展开简要阐述,以供参考。
2 超滤膜技术的基本原理及特点
2.1超滤膜技术的基本原理
超滤(ultra filtration,简称uf)是溶液在压力作用下,溶剂与部分低分子量溶质穿过膜上微孔到达膜的另一侧,而高分子溶质或其他乳化胶束团被截留,实现从溶液中分离的目的。其截留机理主要是筛分作用,但有时膜表面的化学特性(膜的静电作用)也起着截留作用。超滤分离时是在对料液施加一定压力后,高分子物质、胶体物质因膜表面及微孔的一次吸附,在孔内被阻塞而截留及膜表面的机械筛分作用等三种方式被超滤膜阻止,而水、无机盐及低分子物质透过膜。
超滤膜技术截留分子量的定义域为500-500000左右,对应孔径约为0.002-0.1μm,操作静压差一般为0.1-0.5mpa,被分离组分的直径约为0.005-10μm。
2.2 超滤膜技术的特点
1.对杂质的去除效率高,产水水质大大好于传统方法。
2.彻底消除或者大大减少化学药剂的使用,避免二次污染。
3.系统易于自动化,可靠性高。运行简易,设施只有开启,关闭两档。
4.具有良好的化学稳定性,有耐酸、耐碱以及耐水解的性能,能广泛应用于各种领域。
5.耐热温度可达到140℃,可采用超高温的蒸汽和环氧乙烷杀菌消毒;能在较宽的ph范围内使用,可以在强酸和强碱和各种有机溶剂条件下使用。
6.过滤精度高,能有效滤除水中99.99%的胶体、细菌、悬浮物等有害物质。
7.与常规水处理系统费用相当生活污水经过超滤使处理水质变好从而进行回用,而工业废水中由于一般技术不能达标,采用超滤技术能充分处理废水。
3 超滤膜技术在水处理中的应用
3.1 饮用水净化
当前,随着我国水污染问题的日益严重,我国出现了新的水质问题,如贾第虫和隐孢子虫(两虫)问题、水蚤及红虫问题、藻类污染加剧及臭味和藻毒素问题、水的生物稳定性问题等。而将超滤膜技术应用于饮用水的净化时,其可去除水中包括水蚤、藻类、原生动物、细菌甚至病毒在内的微生物,对水中的致病微生物、浊度、天然有机物、微量有机污染物、氨氮等都有较好的处理效果,能满足人们对水质的要求。
如,张艳等[2]以混凝沉淀为预处理方法,通过中试试验,对浸没式超滤膜处理东江水的最佳运行方式进行了研究,该工艺通过对水中的致病微生物、浊质、天然有机物、有毒有害微量有机污染物、氨氮、重金属等设置多级屏障,可以使其含量得到逐级削减,最后得到优质饮用水。
3.2造纸废水的处理
超滤膜技术应用于造纸废水中,主要是对某些成分进行浓缩并回收,而透过的水又重新返回工艺中使用。一般,造纸废水膜分离技术研究主要包括:回收副产品,发展木素综合利用;制浆废液的预浓缩;去除漂白废水中的有毒物质等。
杨友强等[3]研究了超滤法处理造纸磺化化机浆(scmp)废水及影响超滤的各种因素,结果表明:截留分子量为20000u的聚醚砜(pes200)膜适于处理scmp废水,清洗后膜的通量可恢复98%。黄丽江等[4]采用0.8μm微滤(mf)与50nm超滤(uf)无机陶瓷膜组合工艺对造纸废水进行了处理,在温度为15℃、压力为0.1mpa的操作条件下,0.8μm膜对cod的去除率为30%~45%,50nm膜对cod的去除率为55%~70%。
3.3含油废水的处理
含油废水存在的状态分三种:浮油、分散油、乳化油。前两种较容易处理,可采用机械分离、凝聚沉淀、活性炭吸附等技术处理,使油分降到很低。但乳化油含有表面活性剂和起同样作用的有机物,油分以微米级大小的离子存在于水中,重力分离和粗粒化法都比较困难,而采用超滤膜技术,它使水和低分子有机物透过膜,在除油的同时去除cod及bod,从而实现油水分离。
如,油田含油废水中通常油量为100~1000mg/l,超过国家排放标准(<10mg/l),故排放前采用先进的高效衡压浅层气浮技术和中空纤维膜分离技术进行了分离,在操作压力为0.1mpa、污水温度40℃时,膜的透水速度可达60~120l/(m2·h),出水中含油量为痕迹,悬浮物固体含量平均值为 0. 32mg/ l,悬浮物粒径中值平均值为 0. 82μm,完全达到了特低渗透油田回注水的水质标准。
3.4城市污水回用
城市污水是一种重要的水资源,国外早已开始广泛英语膜法进行城市污水回用,随着我国水污染问题的愈发严重,将超滤膜技术应用于城市污水回用,也日渐引起了人们的关注。如,汤凡敏等[5]利用 cass 与超滤膜组合工艺处理小区生活污水,当水力停留时间为12h、codcr浓度在215~ 677 mg/ l 之间时,该工艺出水 codcr稳定在30 mg/ l 左右;nh3-n 浓度为 22.2~ 41.2 mg/ l时,出水nh3-n 最低可达0. 2 mg/ l,去除率达到90%以上,出水ph 值在 7.26~7.89 之间,出水浊度小于 0. 5,出水水质优于回用水标准,可直接回用。
3.5海水淡化
海水淡化技术经过半个世纪的发展,从技术上已经比较成熟,目前主要的海水淡化方法有反渗透(swro)、多级闪蒸(msf)、多效蒸发(med)和压汽蒸馏(vc)等,而适用于大型的海水淡化的方法只有 swro、msf 和 med。随着膜技术的不断发展,从19世界60年代开始膜技术开始应用于海水淡化。但在这一过程中,由于膜污染问题,使得反渗透系统在处理海水方面出现了瓶颈,而超滤膜技术的应用,可有效地控制海水水质,为反渗透系统提供高质量的入水。
如,叶春松等[6]采用中空纤维超滤膜直接处理高浊度海水,该超滤膜的产水浊度平均值为 0. 11ntu,sdi15 平均值为 2. 4,cod 的平均去除率为60.0%,胶硅的平均去除率为 89. 0%,跨膜压差小于6.0×104pa,远远小于超滤膜本身最大操作压差2. 1×105pa,该超滤膜对浊度高、变化大的海水有很强的适应性,可以在以高浊度海水为进水的情况下作为海水反渗透系统的预处理装置。
实习是将书本理论知识与实践能力相结合的重要途径,是培养基本技能训练不可缺少的一个重要教学环节。随着我国社会、经济的飞速发展,环境问题日益突出,社会对环保专业人才的需求也迅速增加,但环境工程专业本科毕业生仍然就业压力大、应用能力不强,这不仅因为社会就业环境的问题,还因为环境工程专业毕业生缺乏实际的工程经验。生产实习是环境工程本科教学的一门重要实践课,通过该教学环节不仅能使学生掌握环境工程专业设计、施工、组织管理的基本技能,还能使学生了解环保治理设施、设备的运行管理知识。[1]
本文分析了我校生产实习环节的现状和生产实习中存在的问题,提出了生产实习教学改革的建议。
一、环境工程专业生产实习教学存在的主要问题
生产实习教学可加深学生对污染控制、治理设备工艺原理的理解,巩固所学理论知识,增强他们对环保专业的兴趣和信心,培养他们建立工程意识。笔者认为目前环境工程专业生产实习教学普遍存在以下几个问题。
(一)专业课教学与生产实习教学时间和内容安排不合理
我校环境工程专业生产实习的时间安排在第7学期初,学时为2 周。而专业课教学大部分集中在这个学期,实习期间,有的专业课教学计划还没完成,甚至有的课程还没开始授课,许多基本的理论知识还没有讲授,学生对环保治理设施工艺原理还不了解,使得生产实习这个教学环节的效率不能达到最佳状态,达不到理论联系实际的目的。虽然实习指导教师在实习动员时会对一些基本的概念提前进行讲解,但这样做效率低,好多知识学生似懂非懂。最佳的生产实习时间应该安排在专业课学习计划结束后,此时学生对环境工程专业理论知识有了完整的认识和理解,并且学生渴望通过实际工艺设备实习来巩固和丰富自己所学的知识。
另外,许多学校安排生产实习的内容和课堂理论教学内容不符。安排实习单位时没有事先沟通,学生对实习内容事先没有接触过,实习带队教师不能深入给学生讲解,甚至有的带队教师并未讲授过环境主要专业课知识,学生实习不能达到提高理论知识的目的。
(二)实习基地不稳定
实习基地是保证实习教学能够顺利进行的首要条件。学校选择实习基地是根据实习基地是否满足实习要求、交通是否便利、费用是否适中等因素来考虑的。目前我校校外实习基地有已签协议和未签协议两种,基本能满足实习要求,与生产实习内容一致。我校生产实习基地大部分是实习带队教师通过个人关系联系的,目前未签协议的实习基地占大多数。由于实习带队教师与校外企业联系不多,还有实习经费问题,使得我校能提供学生长期稳定实习的基地不多。学校和企业之间的协议,两者之间并无硬性约束,实习单位的例行检修情况与学生实习时间有所冲突,且其他不确定因素较多,比如根据教学安排每年实习带队教师不固定,实习单位领导更换,造成带队教师联系实习单位存在困难,稳定的实习基地难以确定。另外,由于扩招,实习人数增多,安排生产实习环节计划时实习小组人数增多,但实习基地的现场讲解人员以及指导教师人数不变,造成部分学生实习效果不理想。[2]
(三)实习经费不充足,实习内容难以保证
随着人们生活水平的提高,物价上涨,但我校多年来实习经费仍按学生数每人100元下拨。实习经费包括租车费、实习联系费和讲课费等,由于实习地点较多,实际实习费用超出计划经费,讲课费偏少,实习单位不够热情,实习内容难以保证。由于实习经费往往满足不了实习内容的需要,难以保证充足的实习时间、实习质量和效果。[3]
二、生产实习教学改革的建议
实行改革要符合新形式教学需要,在教学时间安排、实习基地建设、实习模式上进行改革,适应环境工程专业发展的需要。
(一)正确协调理论教学与生产实习的关系
在做专业计划时,要重新调整教学计划,把环境工程专业的主干专业课程教学计划提前,一部分放在第6学期,一部分放在第7学期前半学期,生产实习和对一些选修专业课或与实习内容联系不太密切的放在第7学期后半学期,这样学生才能获得相应的专业理论技能和所必需的理论内容,具备解决实际环境问题能力。[4]实习教师和单位就能灵活安排生产实习环节,使生产实习更有针对性,从而优化生产实习效果。
最好由有一定威望,专业知识能力强的专职教师负责联系实习单位,做好实习计划,实习前与实习单位事先沟通,协商好实习时间、内容、目的、要求、经费问题等。针对实习内容有目的地选择实习指导教师,选择所带核心课程的教师担任指导教师。在实习中遇到相关专业知识,指导教师可把书本理论知识与实践知识相结合来进一步讲解,丰富实习内容。通过生产实习加深学生对理论知识的掌握,要求学生做好生产实结,促进理论知识的升华。
(二)加强实习基地建设
建立稳定的实习基地,对学校和企业来说是互利双赢的,学校解决了人才培养的后顾之忧,企业提升了社会声誉,这对双方发展都有很大益处。实习基地建设的重点是选择距离学校较近、实习内容和要求都符合教学计划的环保企业签订协议,保持相互的利益和联系,建立相对稳定的关系。实习基地是学校和企业双向选择的结果,实习协议明确双方的权利与义务关系。学校可为企业提供企业相关专业技术人员的培训,提供在职人员进修、攻读学位的便利,以及进行科研实验和开发的基地;企业提供实习基地以供学生进行生产、操作实习,提供工程技术并进行讲解;签订实习基地协议后,企业挂牌向社会公示。与此同时,学校还应同相关未签协议的环保企业保持经常联系,通过组织联谊赛等形式加强沟通,培养校企双方感情,在条件成熟时鉴定协议,成为稳定的实习基地。
(三)进行多方面实习模式探讨
实习教学是环境工程专业教学的重要环节,对增强学生工程意识和实际能力有重要作用。
1.实行校内外结合的实习方式。校外生产实习可以采用调查、参观、跟班操作等模式,尽量争取实现跟班操作方式,提高学生实际生产能力,掌握环境工程专业设备、工艺操作,了解新工艺、原理、方法。建立校内实习环节,结合环境工程专业的特点,从校外取水、气、固废样品,利用校内现有的试验模型、教师科研项目等资源,进行测试分析,模拟仿真试验,提高学生动手能力、综合分析问题的能力,同时也可以节省实习费用,提高实习效果。
2.实行多媒体专题片教学与模型结合的方式。利用以往实习拍摄的实习照片和搜集的工艺模型结构资料,丰富学生知识。多媒体教学在环境工程专业生产实习教学环节中具有独特的优势,因为大量的工艺模型图片及动画模拟对学生来说既能接收大量的知识,又能对环保工艺、原理生动的演示过程加深理解。现场生产实习对学生来说非常重要,但多媒体详细的动画演示可以弥补实习的不足。例如,学生在现场只能看到自来水厂水处理工艺的外部形状,如反应池、沉淀池、过滤池等表面,通过多媒体可以展示其水处理工艺构筑物内部构造,演示其工作原理和生产过程,加深对工艺原理的理解,取得事半功倍的效果。带队老师可以通过每年生产实习的拍照、摄像,搜集企业本身的宣传、培训资料,然后利用实习期间某个时间进行播放,与生产实习现场互为补充,达到巩固加深实习效果的目的。
3.实行分散与集中相结合的实习方式。对一些带有参观性质的工艺较集中的环保设备、污染治理设施可采用集中实习的方式,节省实习时间和实习费用,也便于实习老师集中讲解,提高实习效率。针对一些需要学生动手实践的实习单位,可以采用分散实习的方式,联系多个实习单位,采用小分队轮流调换实习单位的做法,让每个学生跟班实习。这样就不会出现实习走形式、走过场的情况。为了提高实习效果,更好地培养学生的工程意识,学校必须联系更多与实习内容相关的实习单位,签订协议并建立校企关系。学校可以根据每个实习单位的接纳能力,安排实习小组进行分散实习,便于实习单位协调管理,这样学生在实习单位指导老师的带领下亲自动手操作,有利于提高综合应用能力。
生产实习是环境工程专业重要的实践教学课程,对学生加深污染控制、治理设备工艺原理的理解,巩固所学理论知识,增强他们对环保专业的兴趣和信心,培养他们建立工程意识具有重要作用,是必不可少的教学环节。通过正确协调理论教学与生产实习的关系,加强实习基地建设,进行实习模式改革,提高实习教学效果,实习带队教师在实践教学中应不断总结、探讨更加合理的实习模式,这样能更好地培养学生的工程意识,使学生更好地适应就业和社会的需要。
一、概述
环境工程环境监理是建设项目环境保护工作的重要组成部分,是建设项目全过程环境管理不可缺少的重要环节。其目的就是将国家有关的环境保护法律法规、工程质量的法规标准、建设项目环境影响报告书的要求贯彻落实到工程的设计和施工中。开展工程环境监理工作,对加强建设项目施工期的环境保护管理和监控,落实环保投资,防治环境污染,实施生态保护,保障项目建设的顺利进行具有非常重要的意义。
城市生活垃圾卫生填埋处理工程是一项环保工程,对改善城市环境质量有着非常重要的积极意义。但工程建设中也将产生废水、废气、噪声等环境污染因素。尤其是垃圾填埋场产生的渗滤液,含有高浓度废水及细菌、病毒等致病菌,很容易造成二次污染。渗滤液处理质量的好坏是衡量一个城市垃圾填埋场是否达到卫生填埋标准的重要指标之一。所以渗滤液处理工程质量的好坏直接影响到垃圾处理场整个工程的质量及建成后的正常运行。而环境工程环境监理工作是控制渗滤液工程整个建设过程的关键所在。现将渗滤液处理环境工程环境监理要点总结如下:
二、了解掌握设计方案、主导思想、主导原则,制定切实可行的监理方案
在进行环境工程环境监理工作之前,应当认真阅读项目的《可行性研究报告》、《环境影响报告书》以及环评批复文件,了解掌握项目的设计方案及设计的主导思想和原则;了解工程的环保设施的规模、投资情况;掌握环保工程的工艺流程,从而制定出切实可行的监理方案。利用环境监理单位的技术优势和中介,为建设单位做好服务,提高施工单位的环保意识,不侵犯承包商的合法权利,使施工现场的环境监督、管理责任清楚、目标明确,并贯穿于整个工程实施过程中。作好合同管理和信息管理,从而保证环境保护设计中各项生态保护、环境污染防治措施能够顺利实施,保证施工合同中有关生态保护,环境保护的合同条款切实得到落实。
三、做好施工阶段的巡视、旁站工作
渗滤液处理环境工程中主体基底及边坡的防渗、渗滤液的收集与导排和渗滤液处理环境工艺与设施是关键,基低与边坡防渗是第一道关口,防渗工程质量的好坏直接关系到整个渗滤液处理工程的质量。在整个工程环境监理过程中,对防渗工程应做好旁站、巡视工作。
对防渗工程的反滤层、渗滤液收集盲沟、竖向石笼、调节池池底防渗膜下层地下水盲沟等关键部位、关键工序的施工质量实施全过程现场跟班监督,进行旁站监理。
对防渗材料的铺设,除库底及边坡平整基地必须满足设计要求外,其他应按照下列要求进行旁站:
1、各种防渗材料铺设前应保证铺设面完全符合质量安全要求。直接铺设在土建结构面上时,应保证构筑面结构稳定,坡面平缓过渡,垂直深度25cm内不得有任何杂物;铺设在下一层土工材料之上时,应保证下一层土工材料施工质量合格,表面无积水、无杂物。
2、合理选择铺设方向,尽可能减少接缝受力。
3、铺设工具不得对土工材料的正常使用功能产生损害。
4、合理布局每片材料的位置,力求接缝最少。
5、在坡度大于10%的坡面上和坡脚1.5m范围内不得有横向接缝,一般土工膜的焊接采用双轨焊接。
6、各种土工材料的搭接宽度不得低于相应的连接标准。
7、铺设过程中调整材料的搭接宽度时不得损害已连接的部分。
8、铺设过程中防止任何因为装卸活动、高温、化学物质泄漏或其它因素而破坏土工材料。
9、用于卷材展开的机械设备不得造成土工材料的明显划伤,并不得造成铺设基底表面的破坏。
10、片材铺设平顺、贴实,尽量减少褶皱。
11、铺设后应及时压载锚固,所有土工材料均须保证当日铺设当日连接锚固。
四、在施工过程中,做好水土保持、生态保护、移民搬迁的监理工作
工程对水土的影响是工程施工期间的土地占用、临时修筑的运输道路、施工材料的堆放、施工弃土堆放等占用或破坏部分人工植被和天然植被。另外,对施工过程中形成的高挖方或填方边坡处理不当造成的塌方,引起水土流失。施工弃土土质松散,易被降雨和地表径流冲刷流失,若处理和管理不善,易引起水土流失,堵塞渠道或河道。
(一)主要防止措施如下:
1、对场地平整过程中的多余土方,设置临时堆放场,场地周边设置排水沟防护。多余土石方用于垃圾填埋覆盖及库底填方,弃渣及时处理。
2、对覆盖土源取土场区,取土后的场地应回填,对取土后形成的开挖边坡采取浆砌块石护坡等措施。
3、在施工开挖过程中形成的永久性边坡,视其边坡坡度情况采取浆砌块护坡、浆砌块石方格草皮护坡、浆砌块石挡墙护脚等措施,并在护坡边沿设置砌石排水沟,以利于坡面径流、地下水流等的通畅排出。
4、对建筑物周边,种植草皮及各种乔木、小灌木。
(二)村庄搬迁的监理措施如下:
1、搬迁时对于古树名木等有保存价值的植物,应事先联系当地林业部门,采取移植等异地保护的方法加以保护。
2、新址建设施工清场地树木、农作物、杂草,除部分可以做肥料外,应及时清运。
3、对于临时占地和新开辟的临时便道等破坏区,施工结束后应当进行土地复垦和植被重建。
五、施工期按环评批复的要求,做好监测井的监理工作;处理好与当地群众的关系;协调好各施工单位的关系
为确保防渗工程质量,防止渗滤液的渗漏,掌握地下水质量的动态变化,垃圾处理场区及周围附近地区应设置地下水监测井。考虑工程所在区域地下水流向等因素,在垃圾填埋场的两旁30~50m处各设一个污染扩散井;填埋场地下水下游30m、50m处各设一个污染监测井;地下水上游30~50m处设一个本底井。对上述监测井在填埋场使用前监测一次本底水平,具体监测项目是:ph、codcr、ss、nh3-n、氯化物、细菌总数、总大肠菌群、总硬度、硫酸盐。
建设项目施工期间和营运期间的环境监测可委托有资质的环境监测单位承担,每次监测应编制监测报告提供给业主和承包商。监测报告至少应包括数据统计、简要分析、现阶段措施建议以及下一次监测方案调整等。填埋场在封场后10~15年内要继续对地下水进行监测,监测周期视监测结果而定,从每季一次到每年一次不等。当监测结果表明填埋场稳定无害后,应召开专家论证会,宣告监测结果。
为确保工程的顺利进行,工程环境监理单位应处理好和当地群众的关系,在施工中确保各项环保措施的落实,确保群众利益不受伤害,同时协调好各施工单位的关系。
环境工程微生物学是环境工程专业的专业基础必修课。它以微生物学为基础,是一门实践性和应用性极强的学科[1]。按照东北电力大学人才培养计划,《环境工程微生物学》总学时为56学时,理论教学为38学时,实验教学为18学时,实验课占总学时的33%左右。实验是理论知识的实验技能培训课,如何培养学生的创新能力和实践能力,是当前高等教育关注的热点之一。因此,对《环境工程微生物学》实验教学进行探索,更好地培养学生的自主创新精神与综合实践能力[2—4]。
1 环境工程微生物学实验改革的目的
教育部环境科学与工程教学指导分委员会于2005年制定了《高等学校本科环境工程专业规范》,强调学生的动手能力。东北电力大学环境工程专业是新办专业,为了突出专业办学特色,使环境工程微生物学实验教学更加接近工程实际,培养学生实际分析问题、解决问题和创新能力,实现教育培养目标,提高学生的综合能力和综合素质,增强学生就业市场的竞争力[5,6]。
2 环境工程微生物学实验改革措施
2.1实验教学内容的选择及安排
由于环境工程微生物学实验的独特性,其工作量大,耗时多,很多实验具有连续性,在一个规定实验学时(2学时)内很难完成,实验进度的安排和理论教学同步性较差。针对这种现状,将传统实验教学中微生物学基础实验内容组织成连续的系统型实验,加强各实验间的连续性和知识点的衔接,这种操作方式充分调动学生的能动性,将一些分散的相关知识点联系起来,避免重复性试验,增加综合性、设计性实验的比例,既在有限的课时内提高了实验效率,同时又满足了教学计划的要求[7]。
2.2保证教学质量,开放实验教学
为了能更好实现环境工程微生物实验教学与理论教学相结合,实验教师听取理论课,加强对理论课程的理解。为了保证实验效果,要求学生进行选课,提前布置实验内容,学生必须要对实验内容进行课前预习,明确实验步骤,学生自由组合成一组,每节课的上课人数不超过14人,每组学生不得超过3人,以便教师能较好的督促学生完成实验环节。
我们采用创新实验教学,允许学生在完成必修实验项目后,选作一定的实验内容, 并且允许学生自行设计实验项目,独立思考,经实验教师审核后,进行独立操作,从而在一定程度上做到实验内容的开放。
2.3完善考核制度,重视学习过程
考核是实验教学工作的重要组成部分,是正确引导和激发学生的学习积极性,也是提高实验教学质量的有效手段。我院将实验成绩分为三大部分,其中预习成绩、实验报告的内容和质量占60%,预习对进行实验特别有帮助,在实验讲解过程中分析实验过程中可能出现的现象,与学生互动,这样不仅能够了解学生的预习情况,还能够使学生带着问题进行实验,调动学生积极性和主动性。提交的实验报告要完整,包括预习报告,实验结果和思考题;平时实验的操作技能及规范性占30%,在实验过程中,由于参加每次实验的学生人数比较少,每名学生均能够动手操作,教师及时的指导学生的操作技能,学生的实验态度和操作规范程度得到加强;考试成绩占10%,为了让实验和理论更好的结合,增加实验课内容考题在试卷中的比例,使学生重视实验课程的学习。
3 实验教学改革取得的初步成效
环境工程微生物实验改革后,通过实验过程中的观察、座谈等形式的反馈信息可以认为, 改革后的实验教学至少取得了以下初步的效果。
(1)实验环环相扣、有序进行,能够有效的完成实验教学大纲中所规定的教学任务;
(2)充分调动学生的积极性,由以前被动作实验转变为较为主动的进行实验操作;
(3)实验时间的开放,使学生能更合理的安排实验时间,能够较认真得进行实验而不是应付了事。
环境工程微生物学实验教学的改革实践表明,科学合理的实验教学内容及实验安排,结合生产实践,完善考核制度,将大大提高实验教学效率和质量。