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摘 要：目前，高效低耗去除水中氮磷污染物是国内外广泛关注的环境问题，污水反硝化脱氮除磷技术则是当前的研究热点。本论文针对反硝化脱氮除磷技术的核心——反硝化除磷菌的微生物学性能进行了研究，以深入理解反硝化除磷现象，也由此才能充分利用其优越性来提高和优化生物脱氮除磷效率和工艺。
到目前为止，国内外学者普遍关注反硝化除磷工艺的试验及影响因素，但对反硝化除磷脱氮微生物及其种属的研究较少，尚处于起步阶段，而针对反硝化除磷菌种在生理生态方面的特性研究则更少。本论文针对反硝化脱氮除磷技术的核心——反硝化除磷菌开展微生物学研究，更进一步理解反硝化除磷现象，提高生物脱氮除磷效率。
1.反硝化脱氮除磷的微生物机理 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 案例应注重理论与实践紧密结合
理论知识是工程实践的基础，在2012年教育部《高等教育本科专业》中将“给水排水工程”专业更名为“给排水科学与工程”专业[2]，名称的更换标志着科学理论基础在专业人才培养的重要性。因此在《水处理新技术》课程教学的案例选用上，需要理论与工程实践并重，同时与教材紧密结合，通过案例来启发学生思考，并建立理论和实践的联系。
在生物脱氮新技术单元，以短程硝化-反硝化工艺（SHARON）工艺为案例进行介绍。传统硝化过程是指氨氮（NH4+）先氧化成亚硝氮（NO2-），再被氧化成硝态氮（NO3-），两个步骤分别由氨氧化细菌（AOB）和亚硝化氧化细菌（NOB）催化完成（式1和式2）。
NH4+ + 1.5O2――NO2- + H2O + 2H+ （1）
NO2- + 0.5O2――NO3- （2）
这两个过程是独立的，且亚硝酸还原菌能够以NO2-为底物进行反硝化反应（式3），而不是传统观念认为只能以NO3-为底物进行反硝化反应（式4）。
在案例教学中通过介绍短程硝化-反硝化的微生物学理论知识，使学生更容易理解SHARON工艺的运行方式与特点。综合比较化学反应式1和2，理论上氧气（O2）可以节省25%，对应工艺过程中可以节省曝气量25%；综合比较化学反应式3和4，甲醇（CH3OH）可以减少40%，对应SHARON工艺反硝化过程中可以节省外加碳源40%。这样从理论和工艺两方面进行案例分析，加深学生对SHARON工艺的理解，并增加其对生物脱氮新技术的认识。
2 案例需具有新颖性和典型性
与文献相比，教材往往具有一定的滞后性。在《水处理新技术》教材中介绍的新技术、新工艺，它们的特点与应用范围可能会随着实际工艺研发而发生一些变化。为了及时掌握这些变化，需要阅读最新文献。案例选用上也要紧跟水处理新技术的发展，及时补充新知识，才能避免学生走出校园后出现知识与实际情况脱节的问题。
在厌氧生物处理技术中，以厌氧颗粒污泥为案例，介绍最新的分子生物学技术――荧光原位杂交技术（FISH）在厌氧颗粒污泥菌群检测中的应用，讲解其在厌氧颗粒污泥形态特征检测中的应用，并介绍厌氧颗粒污泥形成的机理。通过这些讲解，让学生了解厌氧生物处理技术的最新发展成果与研究技术。
另外，案例选用要具有典型性与代表性，不能只有一、两篇文献的报道，而要得到广大同行的认可，并经过工程实践的检验，这种案例才更有说服力。
3 案例应与科研紧密联系
我校《水处理新技术》课程是在给排水科学与工程专业大四上学期开设，很多学生即将开展毕业设计（论文），一些同学随后会进入研究生阶段开展课题研究。因此可以通过案例激发学生兴趣，培养学生科研能力。在氧化沟工艺介绍时，以我国的第一座三沟式氧化沟污水处理厂――邯郸市东污水处理厂为案例，介绍氧化沟工艺运行流程图、各构筑物的运行参数及对污染物的处理效果。这样学生在做排水方向毕业设计，遇见氧化沟工艺的设计就能与课堂知识联系起来；或者学生在做氧化沟生物脱氮的毕业论文的时候，课堂所学知识可以为毕业论文的开展提供良好的基础，进一步为研究生生物脱氮相关课题研究奠定基础。
4 增强与学生的互动性
我们将过去独立、互不相关的微生物实验改为一连续的探索性的大实验,开设了一门“环境工程微生物综合训练”的独立课程。课程放置在学期结束时的实践周中进行,集中对学生进行微生物的培养、分离、鉴定和污水处理应用的基本操作的训练过程,这样强化了对学生基本技能和动手能力的培养。综合训练的主要内容包括:首先在制备各类培养的基础上,采取不同的环境样品中进行接种、培养,通过菌落和个体形态观察,纯化细菌、放线菌或霉菌和酵母菌,然后学生以自己分离、纯化的菌种为材料继续进行以后的实验,在对细菌形态观察、革兰氏染色和菌体大小测定基础上,最后做细菌的生理生化试验,对细菌做出初步鉴定,并将分离出来的细菌用于生活污水的处理上。环境工程微生物综合训练的主要实验内容和所涉及的知识点见表1。改革后的综合训练使原来孤立、不连续的实验形成一个连续的整体。在微生物的菌种的培养和分离,纯种的计数和鉴定等方面强化了学生的实验技能。各种基本操作技能在微生物综合训练中多次操作,反复应用,能大大提高学生的微生物技能的综合应用能力。
验证操作性实验相对较多,设计性、综合性实验相对较少是目前实验课程教学中的突出问题,这对培养实用型人才极为不利,也不利于调动学生的学习兴趣和积极性。我们将一些应用性、综合性和学生感兴趣的实验课题,作为选作实验,供感兴趣的学生通过查阅相关资料,综合运用不同实验技术,设计实验方案,通过教师指导和小组讨论确定方案并加以实施。实验后综合分析实验结果,撰写科创论文。比如,“微生物诱导腐蚀”的选作实验,主要是研究研究厌氧微生物对金属腐蚀过程,使同学们扩大对微生物环境作用的了解,增强学生的学习兴趣和实践动手能力。这样,既能提高学生对实验的兴趣,又能促使他们将所学的理论知识应用起来,从而加深对环境工程微生物课堂教学内容的理解。(如表1)
2?重视视频实验教学的应用
微生物个体微小,学生对它的感性认识不多,这使得许多有关微生物的概念变得抽象、难以理解。在实验教学中,有目的的引入了视频实验等多媒体教学的方法,可以增加实验教学的直观性和趣味性,并在一定程度上弥补实验教学经费紧张等问题。我们不仅制作了环境工程微生物的多媒体课件,而且采用视频教学短片,向学生展示基本的实验操作,以及相关实验技术的发展及其在生产或科研中的应用。这些改革以视频的形式向学生展示实验的基本过程,具有较强的直观性,通过屏幕清晰形象准确地展现每一个步骤,使学生掌握实验操作技能的关键所在加深了学生对使微生物的实验规程和操作技巧理解,如无菌操作技术、微生物的分离和培养技术、消毒灭菌技术、斜面、液体、平板接种培养方法等。采用多媒体进行实验教学,具有形象、生动、信息量大的优点,结合教师在实验过程中的讲授和示范,有利于学生在脑海里建立每一种实验操作的标准和规范。因此应该加强多媒体在环境微生物学实验教学中的应用。
3?强调实验前的准备工作
传统的实验课程教学方法是由实验教师帮助学生完成很大一部分准备工作,学生只是按教师的讲解和实验手册的步骤进行操作。我们在微生物综合训练中,改变实验课中讲解过多的现象,只是重点讲述实验成功的关键并事先提出思考题,让学生们带着问题去进行实验,让学生通过实验归纳出结论,从而理解和验证微生物学的基本原理。教师在实验中起指导作用,着重培养学生的动手能力。由于综合实验涉及的内容很多,所以我们要求学生先复习以前学过的知识并写出实验计划(包括实验目的、原理、仪器、材料、步骤),然后在课堂上对实验计划进行讨论,讨论后学生再进行修改,最后由教师审定。审定合格后,学生方可开始进行实验,这是可以提高学生的实验培训的主动性。实验从实验材料的准备到每一步实验都由学生自己动手,教师只起检查和辅导示范作用。让学生明白每个实验步骤操作的好坏对后续实验的进行有直接的影响,培养学生整体的实验观念和细心的操作习惯。由于是学生自己进行实验的准备工作,可以加深对实验的目的、原理、方法、步骤的了解,实验效果很好。
4?改革实验课程的考核形式
综合训练的考核是既是课程设置的要求,也是对学生实验技能学习的一种督促和检查。在微生物综合训练中,我们将学生4~5人分为一小组,同一组的每位学生既有分工又有合作,每位学生都独立进行无菌操作、接种培养等工作。在材料的准备和实验完成的整个过程中,任何一个步骤的失误都将直接影响最终结果,因此我们要求每位学生规范操作,仔细观察,及时记录,培养严谨的科学态度和独立操作能力,老师对每位学生的操作和实验结果都做出客观的评价。将综合训练考核分为预习、操作、实验报告三部分记分。在实验过程中,进行现场指导,当场考核,不仅要看实验报告,更要依据预习、现场实验操作和实验结果综合考核。在操作考核中既有单独的个人操作考核,也有分组的操作考核。实验报告要实事求是,严格杜绝相互抄袭现象。要求学生在实验报告中对实验过程和结果进行详细记录和分析,养成一个善于分析问题和总结问题的好习惯。实验报告中的分析与讨论是很重要的内容,我们鼓励学生在分析讨论中自由地写出自己对实验的理解,比如哪些操作步骤没有做好,或者在实验过程中容易出现什么问题,如何避免等,还可以提出对实验设计修改的建议。通过对实验问题和结果的分析、讨论,可加强学生对理论知识的理解,大大提高学生分析问题和解决问题的能力。
通过这些改革措施,使学生能够认识到实验课的重要性,同时也提高了实验课的地位和学生的积极性,教学质量有较大的提高,为环境工程专业后续课程教学的展开和将来毕业论文的顺利完成打下基础。
5?培养工程实践观念
环境工程微生物学作为一门边缘学科，它要求学生要将理论与工程实践紧密结合，是一门实践性很强的课程。掌握必要的环境工程微生物学实验技能对于理解和认识环境工程微生物学有关理论，从事环境工程相关研究工作具有重要意义。现代大学教育的目标是培养学时创新意识和能力，将以知识为核心的观念转变为以创新为核心，从强调传授知识到知识与能力并重，培养应用型人才。因此，大量的课程实验成为巩固和加深学生对基本知识和基本技能掌握与理解的必然要求。然而，传统环境工程微生物实验课中，各部分实验项目相对独立，连贯性不强，且内容重复较多，学生在有限的课堂教学中难以系统地把握微生物学实验操作，不利于实现对培养学生的环境工程微生物操作技能和综合素养。面对近年来各种实验课堂教学学时都存在压缩趋势，如何在实验教学过程中综合设计、合理调整、突出重点显得非常关键。因此，我们可以根据实际需求和条件，适当调整实验内容，将原有各相对独立的实验项目按照器皿包扎、配制、消毒，菌株划线分纯、计数、转种、保存，革兰氏染色、菌落观察及菌体特征显微观察等系统串联在一起，形成一个综合性实验。通过该综合实验短期而系统的锻炼，让学生掌握4种以上实验项目的实验技能。
这不仅优化实验教学内容，能够让学生在有限实验教学学时内掌握几种关键的微生物学基础操作技术，而且使他们对环境工程领域所涉及的微生物学研究途径有一个完整认识。结合自身特色，设计综合性实验。如自建的污水处理厂，环境工程专业实验室位于污水厂办公楼内，极大程度上方便了相关实验课的开展。结合此特点，我们提出了“污水生物处理过程中微生物的简单分析”的综合性实验。
一、综合实验教学方案设计
污水生物处理主要是指利用微生物的新陈代谢作用，分解转化污水中的污染物，达到净化水质的目的。生物处理是目前污水处理最有效、最经济的方法之一。污水处理过程中微生物种类繁多，采用传统技术方法和镜检来分纯、计数、观察其中的优势菌株，对比其与进水和出水中主要菌株的差异，有助于了解污水生物处理过程中微生物的生长情况，巩固基本操作技术。长期对不同阶段、环境下污水处理中优势菌株观察，可以有助于正确判断污水处理运行情况。综合性实验“污水生物处理过程中微生物的简单分析”是在综合实验准备环节、细菌计数、划线分纯、形态观察等操作的基础之上，完成对污水中微生物的划线分纯培养、斜面接种、菌落计数(平板涂布法、倾倒法及显微镜直接计数法相比较)、菌落观察、菌体观察(革兰氏染色及镜检)等系列分析工作。通过对污水分离菌的菌落和菌体形态观察，初步判定大致所分主要菌株类型。结合本组的实验结果，了解所选污水处理的不同阶段微生物生长情况。在学习对污水处理过程中微生物生长情况简单分析的方法的同时，强化了学生的微生物基础操作能力。
二、实验教学内容实施
让学生掌握微生物基础操作，并尝试判断污水处理的前、中、后不同阶段细菌生长情况。实验前，先统一以PPT形式讲授整个实验流程及各部分须注意事项，然后开始分组实验。
(1)实验准备环节:配制固体基础培养基和0．85%生理盐水，并分装固体培养基———6支试管(每支5mL)做斜面，剩余装入锥形瓶中;另外，制作试管、锥形瓶的棉塞，并对试管、锥形瓶、培养皿、移液管进行包扎;然后对以上所有实验用品进行高压灭菌。取出后放入无菌操作台中，并用紫外灭菌。用无菌锥形瓶分别取进水、处理中、出水水样，备用。
(2)细菌计数:计数之前首先对所取水样进行梯度稀释，然后按照平板涂布法、倾倒法及用血球计数板直接计数法分别进行计数，尽量让学生了解并掌握三种计数方法的特点与差异，以便今后根据实际情况选择合适计数方法。
(3)划线分纯:取原水样进行平板划线，根据微生物菌落特征分别选取分散开的不同菌落进行再次划线后继续培养，直到获得多个不同菌株。此部分工作由于每次划线培养都需要1天时间，因此若要多次划线分纯，则需学生在课后继续“自助”进行该实验，直到获得纯菌株为止。最后，在已准备好的固体斜面上接种所得已分纯菌株，培养24小时后取出，4℃下保存。
(4)形态观察:取出前一天培养的平板，对细菌的菌落形态和菌体形态分别进行观察。其中菌落形态是观察培养皿内不同菌落形态，初步分析自己分离微生物的种类，并和其他同学的实验结果进行对比，大致判断污水处理不同阶段微生物的差异。菌体形态则是分别挑取具有不同特征的菌落，按照已掌握革兰氏染色方法进行染色，镜检观察。实验过程中，学会具体操作技能是根本，而对实验结果的分析判定同样重要。因此要求学生做详细记录，以便根据所属小组的实验结果分析所取水样中细菌情况。可根据各个实验部分设计不同图表方便学生记录，如表1就是用于实验污水中细菌计数结果记录用表。要求学生根据实验结果，分析所属小组分离出了那些常见菌，以及结合自己实验，判断污水处理过程中有没有哪些菌在不同阶段都存在?如果存在，有哪些?
三、“指导+自助”实验教学模式探讨
采用“指导+自助”实验教学模式，实现课上指导、课下自助。指导老师在课堂上有重点地讲授实验操作技能，学生除课堂学习外，根据自己喜好，或重复练习课堂所学实验操作，或自己设计实验进行分析，也可以参与教师的科研项目进行更深入的锻炼与提高。这种方式不仅是对环境工程微生物课堂实验教学学时有限的弥补，更是对实验教学学时、内容的拓展与延伸，能够充分提高本科实验室教学资源的利用效率，发挥本科实验室教学资源的功能，让学生可以充分利用课余时间熟练实验操作，巩固所学实验知识，增强自主创新技能。在学生自助实验学习过程中，实验室指导老师也可以根据学生个人情况适当安排和指导。可以根据已学“污水生物处理过程中微生物的简单分析”实验进行延展分析，如设计活性污泥法处理污水过程中的“革兰氏阳性与阴性细菌比例情况分析”、“污水处理中最常见菌体的确定与分纯”、“接触池投加药物量与杀菌效果的关系”等实验，促进学生培养自己的创新性思维。#p#分页标题#e#
四、实施效果总结
(一)集中讲授效果
实验课在理论课结束后集中两天授课，改变了实验教学依附于理论教学的从属地位，既保证了与理论课的衔接，使实验在理论的指引下按其本身的规律和系统进行，又能系统、合理安排实验教学内容，使实验内容连续、有序进行。不仅使学生操作起来认真，更重要的是结合实际、系统讲授使得环境工程微生物学实验课程更有意义。尽管课时有限，但六年来的实验教学探讨发现，95%的学生在实验学习过程中有良好表现，并对这种集中式综合设计实验表示非常满意。
(二)学生评价结果
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。
结语
我国西部地区是经济欠发达、需要加强开发的地区，也是我国少数民族聚集的地区。民族院校是党和国家为解决我国国内民族问题而建立的综合性普通高等院校，经过几十年的实践和探索，民族院校已成为培养少数民族高素质人才、研究我国民族理论和民族政策、传承和弘扬各民族优秀文化的重要基地。西部民族院校迄今为止共有5所，与中东部地区民族院校相比，基础办学条件落后，实验室建设滞后，极大地影响了教学过程和培养目标的实现。以贵州民族大学为例，如何在国家新一轮西部大开发、贵州省工业强省战略的指导下积极调整学科专业，适应地方经济发展转变和产业结构转型，改进人才培养模式，增强学生实践能力、创造能力和就业、创业能力，成为新形势下课程教学改革的新要求。[1]
环境微生物学是环境科学、环境科学与工程专业的重要专业基础课，该课程知识点多且繁杂，涉及多学科交叉，内容极为抽象，学生对其缺乏感性认识，理解难度加大。在课程教学中我们尝试了一些改革，着力激发学生本课程的学习兴趣，加强专业实践能力，本文就此谈几点体会，与同行探讨。
一、创新思路，优化教学内容。
教学改革的重点之一是教学内容的改革。环境微生物学主要以微生物学学科理论与技术为基础，重点研究污染环境中的微生物，整个教学课程原理多、概念多、实践性强，涉及有机化学、生物化学、遗传学、生态学、水污染控制、大气污染控制、固废处理处置、污染物环境中的降解等方面的原理和机理，内容极为抽象，而西部地区学生知识基础相对东西部地区学生薄弱，加之教学实验条件有限，学生到污水处理厂、垃圾填埋场、环保机构及与微生物相关的企业、工厂实习、参观的机会少，学生对本课程缺乏感性认识，理解难度大，上课时往往听得清但易混淆，记不牢。因此，必须根据本课程特点、人才培养目标和区域特点改革课程内容，确保教学效果，达到预期教学目的。
为增强课程的知识性和趣味性，提升学生学习兴趣，有必要在教材内容的基础上适当地增加一些本课程相关的前沿知识和技术方法，适时调整实验教学模式， 增列最新的、有价值的课外读物（教材、各种专业网站的研究报告和综述等），突出专业基础课的特点，逐步提高教学效果。例如，课间通过多媒体播放Discovery探索频道―搜索微生物世界、自然科学十大发现第九名―微生物等视频短片，在课间休息中了解微生物世界;通过嗜酸菌“吃矿石、吐黄金”将废矿、贫矿变废为宝的的微生物冶金技术引出古细菌的讲述;通过展示辽宁大连的“荧光海”图片引出藻类的讲述;通过介绍脱水污泥生物产电的最新研究成果引入微生物与废物资源化的讲解;结合民族地区的特色和优势资源，向学生介绍微生物在民族药学和民族医药资源研究中的巨大作用，课余时间集中参观民族药学实验室，鼓励学生课后与药学专业学生相互交流;介绍一些与环境保护与治理、微生物相关的网站，利用学校图书馆网络资源，知道学生上网查询相关资料，扩大知识面和信息量。
二、科学设计，改革教学方法
1.上好第一课，帮助学生理清课程思路
绪论课是每一门学科的第一课，是学生对一门新课程的第一印象，绪论课的成功与否直接影响到学生在今后学习中对该课程是否产生兴趣，影响到学生对该课程的掌握程度。我们通过“3W”（what，why，how）中的what帮助学生明确微生物学和环境微生物学的相互关系、学科性质、研究对象、研究目的，引入学科定义并形成定义模式，应用于其他学科的学科定义;通过why的问法明确学科的学习、研究价值，帮助学生形成正确的教育观念，掌握规律，构建专业素养;通过how的提问在第一课时引导学生思考如何学好本门课程，自己有哪些方面的想法，有何预期，在学期课程结束时再引导学生反思是否达到了自己的预期目标，并向教授反馈自己的意见及想法，培养能独立思考的专业人才。[2]
2. 采用启发式教学，激发学生学习兴趣
启发式教学可以强化学生对所学知识的记忆，使学生处于主动学习的过程。例如，在讲述核酸是遗传物质基础时介绍1928年Griffith的肺炎球菌转化试验， 启发学生思考小鼠注射活R菌或死S菌存活、注射活S菌死亡、注射活R菌和热死S菌死亡心血中可分离出活S菌的原因;再介绍1944年Avery等的转化试验，启发学生思考并回答为何活R菌加S菌DNA或加S菌DNA及S菌DNA以外的酶长出S菌，而加S菌DNA和S菌DNA酶长出R菌，引导学生逐步得出DNA是遗传物质的基础。
3. 采用直观式教学，增强学生对课程的理解
现代教育技术的可以将文字、网络图片、视频等直接展示给学生，具有直观性，方便学生理解抽象复杂、枯燥乏味的理论知识。例如，通过多媒体教学将网络下载的污水处理厂3D模型视频展示给学生，让学生观看其整个工艺流程和配置，将已有的水处理知识与环境微生物学中的活性污泥法、生物膜法、生物去氮去磷等知识点结合起来，系统性地回顾和学习;又如，利用动画展示微生物对营养物质吸收的四种方式，简要明了地理解单纯扩散、促进扩散、主动运输和基团转位之间的联系和区别;再如，利用动态图片展示DNA与RNA的碱基互补配对、信使RNA在细胞中的合成及蛋白质的合成过程，使学生看一次就能理解该内容。
4. 采用辅助式教学，提升学生获取专业信息的能力
现代社会是信息化社会，贵州新兴的大数据产业也为我们提供了新的教学教育视角，指导学生课后利用校内数字资源平台查询国内专业动态和相关资料，扩大知识面，收集有用信息，思考在前人的研究基础和学院现有条件下我们还可以做的或者创新的东西，提高专业素养;推荐学生利用Endnote文献管理软件、SPSS统计软件、MATLAB软件等科学合理地管理文献、分析处理数据，培养专业文献查阅和数据处理能力;利用QQ群共享专业资料、专业网站链接、环保活动信息等，指导学生共同学习和相互讨论等。
三、更新理念，加强专业实践能力培养
1.调动学习积极性，提高学生动手能力
实验课程是培养学生动手能力、理论联系实际的重要课程。部分高校在环境微生物学的实验教学中采用PBL教学法[1] [2]，我们根据实际情况，除基础实验外增设了课外自发实验、综合实验和创新实验。
1.1基础实验。按照实验大纲，学生在实验课上完成显微镜的操作、微生物的染色观察、培养基的配置和灭菌、无菌操作、空气中的微生物检测等基础性实验。
1.2自发实验。教师向学生发放“家用双歧杆菌菌粉”、“乳酸杆菌菌粉”等微生物制剂，引导学生课后进行自制酸奶和保存菌种等自发实验，提升学习积极性和动手能力。
1.3综合实验。利用与环保公司的培养协议、学院“喀斯特湿地生态监测实验室平台”等资源，发展学生参与生态环境治理中的实际课题。例如应用污染环境中的生态修复知识参与污染土壤中微生物碳源源利用实验，通过微生物对一些典型碳源（如糖类、氨基酸、羧酸类等）的不同利用模式来表征基质利用的动力学特征[3]和微生物群落差异[4] 等，使学生能将课本知识与实际应用统一起来，达到能力提高与素质培养相统一、内容构建模块化、产学研相结合的高素质人才的培养目标。
1.4创新性实验。依托学生本科毕业论文和校级科研课题，由学生根据自身兴趣与要求提出实验方案，学院老师指导完成，学生可以自主完成项目设计、项目申请、实验过程及数据分析，提升文献搜集和整理、分析问题、解决问题的能力和专业论文撰写能力。
2. 改革实验教学内容，提高专业实践能力
传统的实验教学基本依靠实验指导书籍，由教师制定实验大纲并讲解，学生按部就班地操作，课后撰写实验报告。在我们的教学过程中发现学生有主动、深入研究实验结果的需求，我们认为，作为高校的一门重要的专业基础课，环境微生物学要适应地方经济发展转变和产业结构转型，改进人才培养模式，注重增强学生实践能力、创造能力和就业、创业能力。以贵州民族大学为例，“十二五”期间学校依托中央财政专项资金、中央及省级财政资金为“贵州少数民族医药资源开发与利用重点实验室”（国家民委在建重点实验室，2011年）新购梯度PCR仪、DGGE变性梯度凝胶电泳、荧光倒置显微镜、全自动分析荧光化学发光凝胶成像系统等仪器设备，这些分子生物学设备可应用于环境微生物监测;因此，在讲解微生物监测技术的新发展时，我们可直接给学生展示这部分设备和研究成果，并系统讲解PCR-DGGE技术的原理和操作步骤、16S rRNA的特点等，鼓励学生参与到教师的科研课题尤其是校地、校企联合项目中去，在实际问题中锻炼专业实践能力。
结语
随着气候和环境问题的进一步凸显，环境保护和可持续发展成为全世界关注的热点和焦点。国家的西部大开发、区域的经济发展都离不开环境开发利用和保护，培养环境科学与工程专业人才可向民族地区环保产业的研究与开发输送新鲜血液。在今后的教学中，我们将继续学习、探索并不断总结经验，为培养民族地区高素质环境专业人才而努力。
参考文献
[1]曹媛媛， 等. PBL教学法在微生物学教学中的应用[J]. 生物学杂志， 2013.
自从1914年Aldern和Lockett首次发明利用活性污泥处理污水技术的方法以来，由于其经济、高效及可靠的优点得到广泛的应用，并在此基础上衍生出一系列工艺，如A/O法、A2/O法、AB法、氧化沟及SBR法等。但无论是哪一种方法，其中活性污泥的沉降性能好坏直接影响到出水水质，在实际运行过程这些工艺都会发生污泥膨胀。因此，污泥膨胀已成为活性污泥法处理污水亟待解决的问题之一。
1.污泥膨胀理论
由于某种原因，活性污泥质量变轻、体积膨大、沉降性能恶化，造成二沉池中泥水分离效果差，污泥随出水流失，影响出水水质，从而破坏工艺正常运行的现象称为污泥膨胀。根据其诱因可以分为丝状菌异常增殖导致的丝状菌膨胀和因黏性物质大量产生积累导致的非丝状菌膨胀。
1.1 丝状菌污泥膨胀
目前可辨识的丝状污泥膨胀絮体有两种类型:①长丝状菌从絮体中伸出,将各个絮体连接,形成丝状菌和絮体网;②具有更开放(或扩散) 的结构,由细菌沿丝状菌凝聚,形成细长的絮体。目前在膨胀污泥中发现的丝状菌有三十余种，常出现的有：微丝菌、0092 型、0961 型、软发菌、浮游球衣菌、发硫菌等。事实上，所有污泥膨胀现象都是由多种有机体的过度繁殖造成的。
现在主要有下面几种假设解释丝状菌污泥膨胀现象：（1）表面积/容积假说：当微生物处于基质浓度限制时，表面积大的丝状菌比表面积小的絮凝体菌胶团微生物更易获取底物中的营养物质和氧，因而丝状菌占优势，导致丝状菌污泥膨胀。（2）积累-再生假说:认为基质被微生物利用要经过细胞内积累、储存和代谢3个阶段。当微生物处于溶解氧限制时，菌胶团积累的大量有机基质得不到氧化，而丝状菌需要的氧较少，完成积累—再生的循环快，所以再生较快，易形成丝状菌污泥膨胀。（3）选择性理论:以Monod方程为理论基础。当有机物底物的浓度较低时，丝状菌的生长速率较大，占优势；反之，有机物底物浓度较高时，菌胶团细菌生长的速率较大，占优势。另外，Palm认为该理论对于溶解氧对菌胶团和丝状菌的生长速率影响同样适用。（4）饥饿假说：进一步将丝状菌分为两类：第一类是具有高基质亲和力、生长缓慢的耐饥饿的丝状菌；第二类是对溶解氧有较高的亲和力、对饥饿高度敏感的快速生长的丝状菌。在低基质浓度下，第一类丝状菌生长占优势；在高基质低溶解氧情况下，第二类丝状菌生长占优势；只有基质浓度适中，溶解氧不是限制因素时，菌胶团细菌才占优势。（5）广义Monod方程：进一步提出有机物、溶解氧、营养物及微量物质和环境因素都可以成为控制丝状菌和菌胶团生长的因素。广义Monod方程在一定程度上很好地统一了污泥膨胀的理论。
1.2 非丝状菌污泥膨胀
主要发生在水温较低而污泥负荷较高时。由于污泥负荷高，细菌吸取了大量的营养物质，但低温下代谢速度慢，所以在微生物表面积贮大量的高黏性多糖类物质，此类物质具有很强亲水性，所以使活性污泥表面附着水大大增加，导致污泥的SVI 值升高，形成污泥膨胀。
2.污泥膨胀的影响因素
2.1 污水性质
2.1.1营养物质
进水有机底物浓度低，丝状菌的生长占优势，易导致污泥膨胀；有机底物浓度太高，DO受限制，同样容易导致污泥丝状膨胀。Wagnet 研究发现，丝状菌对N、P等营养物质有较强的亲和力,在该类营养物质浓度较低的情况下对其有累积能力，Sawyer通过试验确定N和P的最少需要量是BOD:N=32:1和BOD:P=150:1。
2.1.2 pH值和温度
适宜菌胶团生长的pH值范围是6.5~8.5，当pH值低于6.5时，有利于真菌的繁殖。Daigger等人的研究表明，低温有利于丝状菌的生长，这也是大多数活性污泥在冬季会产生污泥膨胀的原因之一。
2.1.3早期消化
污水在预处理区停留时间过长，易发生消化反应,生成H2S，当H2S浓度超过1~2mg/L时易引起硫丝菌的过量增殖，从而导致污泥膨胀。
2.2 运行条件
2.2.1 污泥负荷
由于丝状菌比菌胶团细菌有更大的比表面积，在低负荷下具有更强的捕食能力，更容易生长繁殖。Pipes发现污泥负荷在BOD5/MLSS为0.25~0.45 kg/ kg·d-1范围内才不易引发污泥膨胀。
2.2.2 溶解氧浓度
一般认为，由于丝状菌比菌胶团细菌有更高的溶解氧亲合力和忍耐力，因此在低氧条件下丝状菌比菌胶团细菌有更强的竞争力，因此在溶解氧浓度低的情况下易造成污泥膨胀。但Benefield等人的试验表明DO在8~9mg/L之间也会发生污泥膨胀。Palm等人在研究中找到了对应F/M值下的“安全溶解氧浓度值”，这一研究结果表明，只要DO成为限制，在任何负荷下都能发生膨胀，同样在任何DO的条件下，只要负荷足够高也可能发生膨胀。
2.2.3 工艺方法
不同的工艺方法对污泥膨胀现象的影响也不同。完全混合的工艺方法比传统的推流式处理方法更易发生污泥膨胀；而间歇运行的曝气池最不易发生污泥膨胀；不设初沉池的活性污泥法不易发生污泥膨胀；叶轮式机械曝气较鼓风曝气易发生污泥膨胀等。
3.污泥膨胀的防治方法
由于产生膨胀的原因不同，因此在防治污泥膨胀时，可按膨胀类型、诱因与性质采取相应的措施加以消除。论文参考网。目前主要有以下几种防治和消除污泥膨胀的方法：（1）投药处理：投加能杀灭丝状菌的药剂如氯、臭氧、过氧化氢等。对已产生大量球衣菌属的活性污泥，用浓度为50 mg/L 的硫酸铜，保持5 mg/L的残留浓度，能够抑制球衣菌属的繁殖。论文参考网。（2）改善、提高活性污泥的絮凝、沉降性：在曝气池的入口处投加硫酸铝、三氯化铁、粘土、消石灰、生污泥、高分子混凝剂等絮凝剂提高污泥絮凝能力。（3）避免高黏性膨胀：通过加大回流污泥量，降低高黏性膨胀的致因物质—多糖类物质，另外可考虑改变水温，水温在15℃以下易发生高黏性膨胀，丝状菌膨胀则多发生在20 ℃以上。保证BOD:N:P=100:5:1的要求，当失去营养平衡时，往往会发生高黏性膨胀。论文参考网。（4）防治H2S积累：采取预曝气，吹脱硫化氢等有害气体，防止形成厌氧状态，避免贝代硫菌的增殖。另外可降低污泥在二沉池内停留时间，防止形成厌氧状态。（5）调整污泥负荷：运行经验表明，如果污泥负荷超过0.35 kg BOD/kg MLSS·d，易发生丝状菌性污泥膨胀。
4.结论
泥膨胀现象是自活性污泥法问世以来一直困扰人们的难题。由于原因复杂，没有一种解释适用于所有膨胀现象，因此只能结合不同的水质和运行条件，做出有针对性的解释和采取有效的控制措施。随着活性污泥法进一步发展，对污泥膨胀的研究必将进一步深入。
参考文献：
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生物活动课是生物课堂教学的延伸，是提高学生素质的重要手段，是集知识体、思维链、能力键、与再生力(学会学习的能力)为一体的重要课程。生物活动课服从与生物教育目标，又必须渗透下列各项具体目标:
(1)培养动手操作能力;
(2)培养观察力、注意力、记忆力、思维能力和创造能力;
(3)培养合作、竞争意识;
(4)培养关心集体、团结互助的社会公德意识;
(5)培养自尊、自信、自立、自强的优秀品质;
(6)培养自学能力及资料检索处理能力;
(7)激发学习生物学兴趣，培养学习生物学情感。
1生物活动课的构建原则
为了更好地根据生物活动课特点开展活动，须遵循以下原则:
1.1生物活动课与学科课程内容互补原则。
1.2全面发展与个性培养相统一原则。
1.3自主性和主导性相结合原则。
1.4规定性与创造性相结合的原则。
1.5实效性和因地制宜原则。
1. 6趣味性和多样性原则。
2 生物活动课现状透视
近几年，活动课程的设置受到教育部门及部分学校的重视，但目前许多师范学校生物活动课不同程度偏离活动课的构建原则，存在以下不容忽视的问题。
2.1组织上的自发性
生物活动课虽然强调自愿参加，但总要依赖与一定的组织形式，以保证活动课的正常开展。目前，部分师范学校生物活动课仍处于自发状态，无牵头的组织者、无组织发展的有关程序、无严格的组织纪律、无检查评估的组织部门。这样的自发组织是不稳定、不长久的。
2.2内容上的随意性
活动课内容应根据学科的培养目标，考虑到和教材的衔接，体现有序性。而有些学校或生物教师在安排的内容上随心所欲，没有通盘考虑课程体系，又没有精心设计活动方案，也不参照相应的活动课教材，使活动具有很大的盲目性，收不到实效。2.3形式上的单调性目前部分师范学校开展生物活动课时，忽视了学生的兴趣、爱好的差异，搞简单的一刀切、大呼隆的群众性活动，没有指定有专长的教师作指导。久而久之，把本来有兴趣的学生培养成无兴趣的人，抑制了学生个性的发展，有特长的学生得不到及时发现和接受相应的培养。
2.4开展活动的不经常性
由于活动经费、活动场地设施、活动时间等诸多因素的限制，生物活动课开展的不够正常，前后脱节，缺乏连续性、递进性。
3生物活动课的实践
我校针对开展生物活动课存在的问题，以生物活动课构建原则为指导，结合学科特点，反复实践，总结以下活动方式和操作形式。3.1健全的组织结构
开展生物活动课必须由教务处、教研室主任、班主任组成的健全管理系统。聘请有专长的生物教师任指导，选拔对生物学有兴趣的学生组成活动集体。制定明确的活动计划，包括活动课题、内容、目的、要求、时间、、参加人数、活动形式等，做到有的放矢。并从实际情况出发，因地制宜设计每一个活动方案，既能使学生在活动中学
到技能，还能在一定程度上使教育为当地的经济建设服务。
3.2独特的方案设计
活动课是学生在教师指导下的一种科技活动，优秀的活动方案是学生活动成功的重要前提。在活动中教师应创造条件，引导学生参与一些活动方案的设计，倡导参与意识，把握好学生参与的契机;体现自主性和主导性原则。以“空中绿化调查的活动课，，进程为例，设计活动方案。
活动进程
教师行为
学生行为
空中绿化对城市建设的影响
我市空中绿化的程度
空中绿化对各行业的影响
交代活动目标
明确活动目标
空中绿化的类型有那些
我市空中绿化的程度怎样
空中绿化对交通、旅游有何影响
制约空中绿化的因素有那些
提出问题
引导思考
积极思考
勇于探究
调查居民阳台的绿化
调查马路的栏杆绿化
调查建筑物的屋顶绿化
组织调查
激发动机
亲自实践
动手操作
我市居民阳台绿化率不足10%
马路栏杆、厘顶的绿化率近为零
我市空中绿化还存在着许多问题
总结讨论
解疑释疑
讨论辨析
质疑问难
国内外城市绿化情况
影响环境的因素
引发联想
促进迁移
积极想象
举一反三
提交调查报告或
撰写科研论文
评价分析
自我检测
3.3丰富多样的活动内容
3.3.1参观考察
结合当地的实际，组织学生参观市蟹苗养殖厂、贝雕工艺厂、水族馆、珍稀蝴蝶展、海洋生物标本展，还参观市污水处理厂、市环境检测中心;组织学生看科普电影和录像;考察新海电厂循环水的利用情况。参观考察过程中请有关技术人员现场讲解，参观后组织学生谈收获、写体会，教师作总结。
3.3.2实验探究
根据学校现有的实验条件，开展一定的实验活动;也可以根据日常生活中发现有意义的课题，在教师的指导下进行实验，让学生独立思考，主动探究，亲自实践，动手操作，敢于创造。如《绿蒂王、梧桐等花卉的组织栽培》、《用废弃茶叶、栎叶栽培灵芝高产技术的研究》、《玳瑁的人工饲养试验》、《玉兰种子的芳香油提取试验》等。
3.3.3开展讨论
生物活动课上可就有兴趣的问题开展讨论，如我国是否存在蜂鸟?蜂鸟与雀天娥到底有那些区别?也可就某些重大工程建设展开讨论，如围绕高公岛核电站的建设对我市经济的促进作用和可能对环境产生副面作用开展讨论。讨论中，注意营造自由商讨的气氛，使学生敢于大胆表述，注重培养学生的说理能力，加强语言规范表达的训练，也渗透了环境教育。
3.3.4撰写小论文
2、将生物学科教学与低碳生活相关知识相融合的改进方法
2.1将低碳生活理念与生物教学内容有机结合
从生物学科的教材内容上看,教材原有的各类动物、植物的知识已经涵盖了一部分低碳生活的要素,教师应该根据现有的教学内容进行改进,适当突出含有低碳生活知识的部分、紧跟新闻时事,根据学生的兴趣使生物教学更加系统化与层次化。例如在生物与环境章节融入环境对生物物种生长发育及分布的影响、生态环境危机及低碳发展的相关理论,在现代生物技术等题教学中组织学生到污水处理厂进行参观,在直观见证现代污水生物处理技术应用的同时培养其节能节水的低碳行为。此外,在教学实践中,组织学生搜集低碳素材,设计低碳生活闷卷并在校园一定区域内进行问卷调查社会实践。同时,制作低碳牛活宣课件进行校吲内低碳宣教。这些低碳教程的合理渗透取得了较好的效果。
2.2让生物学科的理论知识运用到实践中
生物学科的教学目标是让学生了解相关知识,并且能够在实际生活中运用这些知识解决困难,为今后更深一层的学习打下良好的基础。面对我国当前经济发展的态势重视环保工作也非常重要,因此让学生领会多姿多彩的生物界的同时还要了解很多环境保护的知识,这些理论知识可以帮助他们了解自然,热爱自然。而且还要让他们理解低碳生活,低碳经济。了解人类的索取会给自己和其他生物带来什么样的后果。生物世界是很奇妙的,生物种类繁多,包括植物、动物、微生物。这些知识在教材中都有详细的讲解。生物和他们所拥有的基因已及与它们生存的环境形成了现在这个高耗能经济,这种经济发展造成无序的抛弃、污染、垃圾、核废料正成为地球生态向前延续的巨大障碍。在理论知识的讲解中多与实践相联系,可以组织学生认识常见的动植物,试着给它们分类,了解它们的习性,收集标本都可以让学生学会如何和身边的生物相处,让他们学会尊重生命。保护地球。
2.3利用多媒体的现代化技术平台提高教学水平
在信息技术飞速发展的时代中,将计算机多媒体平台作为生物知识的教学平台可以大大提高教学效率,提升学生的学习兴趣。多媒体平台拥有的动画、声音、图片等媒介能让生物学知识呈现出更生动立体的面貌。这些媒介都有助于让生物知识在学生脑海中留下更深刻的形象,有助于提升学生的学习主动性。教师在生物学课件的制作中,应该充分考虑到这些因素,将大纲上的知识难点深入浅出地通过多媒体教学平台传授给学生,这种教学方式比传统挂图、板书等教育手段减少了众多弊端。如基础理论的很多微观知识点晦涩难解,因此这部分知识尤其注重动画、声像、影视等多媒体技术及资源的利用。实践证明,通过动画显示显微镜下的中期细胞中的全套染色体的多媒体教学方式可以取得较好效果。实践证明,利用多媒体技术和声像教学法不仅可以让学生快捷,轻易地掌握理论知识,还恰好切合了低碳环保的教学理念,有效降低教学资源的浪费。
可持续发展路线的实施，增加了我国各级政府对环境保护的认识和治理力度。城市污水处理，作为一个城市发展程度的重要标志，其实施效果已经成为了评价城市发展程度的重要指标。城市污水处理的效果不仅仅关系到城市所在地周边的环境保护，更关系到下游城市人们的身体健康以及经济发展。加快城市污水处理建设，加快城市污水处理新技术的应用，促进城市和谐发展以及可持续发展路线的实施，是目前我国城市污水处理相关部门的首要任务。
1.我国城市污水处理现状分析
目前我国城市污水处理的面临着重要的考验，现有污水处理系统已经不能满足日益增加的城市污水量。而工业废水、日常生活排放污水在城市内部的流向对流经城市的河流以及浅层地下水也都有着不同程度的污染。这也使得我国多数城市水源受到污染，加大了城市生活用水处理的费用，加剧了我国城市废水污染程度。近年来为了加快我国可持续发展战略目标的实施、促进我国水资源优化、保护环境，我国很多城市已经开始了对城市内污水流向的治理，减少污水在城市内流向对浅层地下水的污染。同时大力应用新的废水处理技术，加快污水处理建设，为我国可持续发展路线的实施打下坚实的基础。
2.城市污水处理新技术分析
2.1曝气生物滤池技术分析
曝气生物滤池是一种经过改良的新一代上向流曝气生物滤池。它既可以用于污水的二级处理，也可以用于处理出水需要回用等其它要求的污水深度处理，并且能够达到很高的排放水质标准。由于曝气生物滤池工艺将滤池和生化反应器结合起来，因此不再需要沉淀池；占地面积小，是常规工艺的1/4～1/5，节省大量征地和地基处理费用；池容小，土建工程量比其它工艺少20％～40％；全部模块化结构，改扩建容易，工期短；上部出水为清水，滤头不易堵塞，检修和更换容易。无需放空滤池中滤料；可对厂区进行全封闭，无臭味污染，视觉和景观效果好；不需要单独的反冲冼水和反冲洗水泵，降低了设备投资和运行费用；穿孔管曝气，节省设备投资和维护费，效率高。而膜式曝气头通常在运行两年后开始丧失其效率；自动化程度高，操作人员少；低温运行稳定，受温度影响很小；由于其具有连续的物理过滤能力，一旦生物反应发生问题，滤池仍可去除绝大部分的悬浮物；而且仅需要几天即可恢复生物处理能力，而活性污泥法需要几个星期才能恢复；由于其具有的众多有点，我国已经在2002年在广东南海新建了一座设计流量为50000m3/d的新型曝气生物滤池污水处理厂，从近6年的处理运行情况来看，运行稳定，处理效果好，是投资较少的一种新技术应用典型。
2.2天然有机化学污水处理技术的分析
天然有机化学在污水处理方面的优势已经被人们认可，也使得其在污水处理中的发展前景越来越好。化学混凝与生物法共同作用污水处理法已经成为了天然有机化学污水处理发展的新方向。该工艺能有效去除水中的颗粒物、磷和氮，使出水水质达到一定的水平。有些国家把化学混凝法加生物处理作为主要的处理方法对城市生活污水进行处理，如挪威、瑞典、丹麦，其70%的污水都用混凝法+生物处理。其它一些国家如美国和香港用一种叫做化学强化一级处理法，该法比化学混凝法需要的混凝剂量更少，但足以去除大部分磷同时大大加快沉降速度。
世界上最常用的混凝剂为铝盐和铁盐，也有一定数量的有机聚合物作混凝剂或助凝剂。水和污水中的污染物去除是通过已知的机械原理即破坏胶体的稳定性而混凝，或者是化学药剂与固体水解产物共同沉降来完成。混凝法的效率是受混凝剂的物理及化学特性、进水及工艺条件等因素的影响。
污水处理无疑是要花钱的。问题是要找到一种不仅投资少而且长期运行费用低的最经济最有效的方法。根据欧洲污水处理经验，要去除95%的BOD和90%以上的磷并且脱除85%氮，则化学强化一级处理+生物处理是最经济有效的。化学处理法特别是在工业污水比例大、污水水质日/年变化大时更显其最经济有效。在快速发展的工业化城市，企业排放的污染物会影响甚至破坏传统的生物处理过程，而化学处理法在这方面具有许多的先进性，能处理很多不同的污水，能承受很大的冲击负荷。对实际污水处理工程而言，首先用化学法进行污水处理研究，不仅能承受冲击负荷，将污水处理到一定的程度，还可以了解污水的组成和变化情况，为较易受污水冲击负荷、毒性物质影响的生物处理提供保护。种种优势预示了天然有机化学污水处理的良好发展前景。
2.3污水生物处理方法分析
生物污水处理是用生物学的方法处理污水的总称，是现代污水处理应用中最广泛的方法之一。主要借助微生物的分解作用把污水中有机物转化为简单的无机物，使污水得到净化。按对氧气需求情况可分为厌氧生物处理和好氧生物处理两大类。厌氧生物处理系利用厌氧微生物把有机物转化为有机酸，甲烷菌再把有机酸分解为甲烷、二氧化碳和氢等，如厌氧塘、化粪池、污泥的厌气消化和厌氧生物反应器等。好氧生物处理系采用机械曝气或自然曝气（如藻类光合作用产氧等）为污水中好氧微生物提供活动能源，促进好氧微生物的分解活动，使污水得到净化，如活性污泥、生物滤池、生物转盘、污水灌溉、氧化塘的功能。污水生物处理效果好，费用低，技术较简单，应用比较简单。当简单的沉淀和化学处理不能保证达到足够的净化程度时，就要用生物的方法作进一步处理。生物处理中要特别注意掌握净化污水的微生物的基本特点，满足其要求条件；污水中BOD与COD比值要大于0.3。温度影响较大，冬季一般效果较差。
3.加快分流制排水管网的推进，促进污水处理的实施
我国原有城市排水管网多位合流制排水管网，其是通过在城市中铺设一套排水管网用来排泄污水和径流雨水。这样的排水管网导致后期在进行污水处理时加大了处理量，增加了污水处理费用。而目前较为先进的分流制排水管网，是在城市中设两套独立的排水管网，分别排泄污水和径流雨水。这就使得在后期进行污水处理过程中，可以不对径流雨水进行处理，只针对污水进行处理，大大降低了污水处理费用。铺设分流制排水管网的费用与合流制排水管网污水处理费用相比，分流制虽然一次性投入较大，但是综合比较可以发现，其在管网运行多年后，总体费用只占合流制管网污水处理的42.7％。因此，加快我国老城区合流制管网改革，在建设新城区时积极采用分流制排水管网设计是污水处理发展的必然方向。
结论
城市污水处理新技术的不断涌现，为城市污水处理提供了更过的选择空间。同时也使得我国污水处理技术正在向着国际化的标准迈进。通过新技术的应用及人们对日常生活中无磷清洁用品的广泛使用，减少有害污水的产生，为我国环境保护打下坚实的基础。
参考文献
[1]李笑雯.城市废水处理技术[M].化学工业出版社,2006,7.
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可持续发展路线的实施，增加了我国各级政府对环境保护的认识和治理力度。城市污水处理，作为一个城市发展程度的重要标志，其实施效果已经成为了评价城市发展程度的重要指标。城市污水处理的效果不仅仅关系到城市所在地周边的环境保护，更关系到下游城市人们的身体健康以及经济发展。加快城市污水处理建设，加快城市污水处理新技术的应用，促进城市和谐发展以及可持续发展路线的实施，是目前我国城市污水处理相关部门的首要任务。
1.我国城市污水处理现状分析
目前我国城市污水处理的面临着重要的考验，现有污水处理系统已经不能满足日益增加的城市污水量。而工业废水、日常生活排放污水在城市内部的流向对流经城市的河流以及浅层地下水也都有着不同程度的污染。这也使得我国多数城市水源受到污染，加大了城市生活用水处理的费用，加剧了我国城市废水污染程度。近年来为了加快我国可持续发展战略目标的实施、促进我国水资源优化、保护环境，我国很多城市已经开始了对城市内污水流向的治理，减少污水在城市内流向对浅层地下水的污染。同时大力应用新的废水处理技术，加快污水处理建设，为我国可持续发展路线的实施打下坚实的基础。
2.城市污水处理新技术分析
2.1曝气生物滤池技术分析
曝气生物滤池是一种经过改良的新一代上向流曝气生物滤池。它既可以用于污水的二级处理，也可以用于处理出水需要回用等其它要求的污水深度处理，并且能够达到很高的排放水质标准。由于曝气生物滤池工艺将滤池和生化反应器结合起来，因此不再需要沉淀池；占地面积小，是常规工艺的1/4～1/5，节省大量征地和地基处理费用；池容小，土建工程量比其它工艺少20％～40％；全部模块化结构，改扩建容易，工期短；上部出水为清水，滤头不易堵塞，检修和更换容易。无需放空滤池中滤料；可对厂区进行全封闭，无臭味污染，视觉和景观效果好；不需要单独的反冲冼水和反冲洗水泵，降低了设备投资和运行费用；穿孔管曝气，节省设备投资和维护费，效率高。而膜式曝气头通常在运行两年后开始丧失其效率；自动化程度高，操作人员少；低温运行稳定，受温度影响很小；由于其具有连续的物理过滤能力，一旦生物反应发生问题，滤池仍可去除绝大部分的悬浮物；而且仅需要几天即可恢复生物处理能力，而活性污泥法需要几个星期才能恢复；由于其具有的众多有点，我国已经在2002年在广东南海新建了一座设计流量为50000m3/d的新型曝气生物滤池污水处理厂，从近6年的处理运行情况来看，运行稳定，处理效果好，是投资较少的一种新技术应用典型。
2.2天然有机化学污水处理技术的分析
天然有机化学在污水处理方面的优势已经被人们认可，也使得其在污水处理中的发展前景越来越好。化学混凝与生物法共同作用污水处理法已经成为了天然有机化学污水处理发展的新方向。该工艺能有效去除水中的颗粒物、磷和氮，使出水水质达到一定的水平。有些国家把化学混凝法加生物处理作为主要的处理方法对城市生活污水进行处理，如挪威、瑞典、丹麦，其70%的污水都用混凝法+生物处理。其它一些国家如美国和香港用一种叫做化学强化一级处理法，该法比化学混凝法需要的混凝剂量更少，但足以去除大部分磷同时大大加快沉降速度。
世界上最常用的混凝剂为铝盐和铁盐，也有一定数量的有机聚合物作混凝剂或助凝剂。水和污水中的污染物去除是通过已知的机械原理即破坏胶体的稳定性而混凝，或者是化学药剂与固体水解产物共同沉降来完成。混凝法的效率是受混凝剂的物理及化学特性、进水及工艺条件等因素的影响。
污水处理无疑是要花钱的。问题是要找到一种不仅投资少而且长期运行费用低的最经济最有效的方法。根据欧洲污水处理经验，要去除95%的BOD和90%以上的磷并且脱除85%氮，则化学强化一级处理+生物处理是最经济有效的。化学处理法特别是在工业污水比例大、污水水质日/年变化大时更显其最经济有效。在快速发展的工业化城市，企业排放的污染物会影响甚至破坏传统的生物处理过程，而化学处理法在这方面具有许多的先进性，能处理很多不同的污水，能承受很大的冲击负荷。对实际污水处理工程而言，首先用化学法进行污水处理研究，不仅能承受冲击负荷，将污水处理到一定的程度，还可以了解污水的组成和变化情况，为较易受污水冲击负荷、毒性物质影响的生物处理提供保护。种种优势预示了天然有机化学污水处理的良好发展前景。
2.3污水生物处理方法分析
生物污水处理是用生物学的方法处理污水的总称，是现代污水处理应用中最广泛的方法之一。主要借助微生物的分解作用把污水中有机物转化为简单的无机物，使污水得到净化。按对氧气需求情况可分为厌氧生物处理和好氧生物处理两大类。厌氧生物处理系利用厌氧微生物把有机物转化为有机酸，甲烷菌再把有机酸分解为甲烷、二氧化碳和氢等，如厌氧塘、化粪池、污泥的厌气消化和厌氧生物反应器等。好氧生物处理系采用机械曝气或自然曝气（如藻类光合作用产氧等）为污水中好氧微生物提供活动能源，促进好氧微生物的分解活动，使污水得到净化，如活性污泥、生物滤池、生物转盘、污水灌溉、氧化塘的功能。污水生物处理效果好，费用低，技术较简单，应用比较简单。当简单的沉淀和化学处理不能保证达到足够的净化程度时，就要用生物的方法作进一步处理。生物处理中要特别注意掌握净化污水的微生物的基本特点，满足其要求条件；污水中BOD与COD比值要大于0.3。温度影响较大，冬季一般效果较差。
3.加快分流制排水管网的推进，促进污水处理的实施
我国原有城市排水管网多位合流制排水管网，其是通过在城市中铺设一套排水管网用来排泄污水和径流雨水。这样的排水管网导致后期在进行污水处理时加大了处理量，增加了污水处理费用。而目前较为先进的分流制排水管网，是在城市中设两套独立的排水管网，分别排泄污水和径流雨水。这就使得在后期进行污水处理过程中，可以不对径流雨水进行处理，只针对污水进行处理，大大降低了污水处理费用。铺设分流制排水管网的费用与合流制排水管网污水处理费用相比，分流制虽然一次性投入较大，但是综合比较可以发现，其在管网运行多年后，总体费用只占合流制管网污水处理的42.7％。因此，加快我国老城区合流制管网改革，在建设新城区时积极采用分流制排水管网设计是污水处理发展的必然方向。
结论
城市污水处理新技术的不断涌现，为城市污水处理提供了更过的选择空间。同时也使得我国污水处理技术正在向着国际化的标准迈进。通过新技术的应用及人们对日常生活中无磷清洁用品的广泛使用，减少有害污水的产生，为我国环境保护打下坚实的基础。
参考文献
[1]李笑雯.城市废水处理技术[M].化学工业出版社,2006,7.
[2]梁国庆.城市污水处理生物技术分析[J].农业技术,2007,8.
