實驗教學煤炭行業環境工程論文

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1教學內容中引入煤炭行業環境保護科研課題

目前，環境工程專業教學所用的教材和實驗講義很少或者根本沒有涉及煤炭行業環境工程的內容，很難應對日后煤炭行業環境保護的問題。因此，現階段可以考慮在傳統環境工程教學內容中引入煤炭行業環境保護的內容。通過課程改革，修訂實驗內容，在滿足實驗教學大綱的基礎上，突出礦業環境保護的行業特色；特別是加強有關礦山環境保護的實驗內容。根據基礎實驗、專業基礎實驗、綜合實驗和研究創新實驗不同教學目的，精心設計每一個實驗教學方案。最可行的方法是煤炭特色高校環境工程專業在教學實驗中將煤炭行業環境保護科研課題或某一課題的若干階段設計為實驗教學內容，可以高效培養學生的創新能力、并實現科研資源的教學共享。把學校本科教學投入、“211”工程投入、“985”工程投入和環境工程系教師科研項目投入形成的實驗室資源，實行分層次管理和開放，逐步實現實驗室資源的優化配置，向本科教學全面開放，為大學生實踐教學和科技創新活動提供實驗平臺。為此，我校環境工程專業充分利用教師承擔的煤炭行業環境保護的課題，積極探索將科研課題內容轉化為實驗教學內容。具體表現在以下幾個方面：

(1)在給水工程實驗教學中，我們依托承擔的國家自然科學基金課題《高濁高鐵錳礦井水處理研究》，將環境工程專業傳統的混凝沉淀、地表水過濾及反沖洗實驗教學內容改為高濁度礦井水混凝沉淀、高鐵錳礦井水過濾及反沖洗實驗。在實驗教學過程中，不僅講授傳統的混凝沉淀、過濾教學原理和內容，還補充煤礦礦井水的產生、排放和水質污染特征等知識。通過教學，使學生在掌握實驗基礎知識和基本技能的同時，對工業過程、工業污染特征以及工業污染防治有了初步的認識，不僅為學生將來的工作打下了基礎，也增加了學生學習專業知識的興趣。

(2)在排水工程實驗教學中，我們結合國家高技術研究發展計劃(863計劃)《電化學氧化－生物強化A/O工藝處理焦化廢水研究》，將原來SBR工藝處理生活污水實驗教學內容改成SBR工藝處理焦化廢水實驗。這個實驗內容的改變，讓學生深刻地認識到工業廢水和生活污水在處理技術方面有較大的區別，防止了課堂教學和實際工程出現較大的偏差，特別是水力停留時間、活性污泥比增長速率、揮發性懸浮固體濃度(MLVSS)等參數選擇，為學生以后從事工業污水處理工作奠定了良好的基礎。

(3)在環境監測實驗教學中，我們結合國家自然科學基金課題《納米RuO2/ZrO2－CeO2催化臭氧氧化深度處理焦化廢水及廢水中的POPs》，將原來的COD分析教學內容中的生活污水換成煤化工廢水。這一實驗內容的改變，使得研究對象由生活污水變成了受氯離子干擾嚴重的煤化工廢水，讓學生系統深刻地體會到了消解過程中沉淀產生的原因及其對分光光度法的干擾，以及滴定法和分光光度法各自的優缺點，并引導學生從一個簡單的COD測試實驗思考到各種環境工程原理。此類教學內容的改變還有很多，比如，將礦井除塵裝置、煤化工廠VOCs催化氧化分解裝置和燃煤電廠脫硫脫硝裝置引入到大氣污染控制工程實驗教學的演示實驗中；將煤矸石簡單制磚的內容引入到固廢處理與處置實驗教學中；將頭發中汞含量的測定引入到環境化學實驗教學中；將煤化工廠受污染土壤的氣提修復裝置引入到環境土壤學實驗教學的演示實驗中。通過這些來自于科研課題的實驗，提高了學生的動手能力，培養了學生的創新思維，為他們將來開展實際的科研打下了良好的基礎。

2開展與煤礦區污染控制相關創新性實驗

我校環境工程中心積極開展與煤礦區污染控制研究項目相關的創新性實驗室，并以此為基礎，確立本科生創新項目和畢業論文設計課題，全面培養學生的創新能力，成為學生完成綜合設計性和研究型實驗的重要基地。學生從大一開始進行查文獻、寫調研報告等基礎訓練，大二和大三開展具體實驗，大四開展成果總結訓練，學習撰寫結題報告并。我們的創新實驗基本來源于科研項目，但是為了不給學生造成難度，又對科研項目進行了大量的改變，基本都是教師自己精心設計的面向本科生的創新性實驗。圖1是典型的創新實驗設計過程。先根據傳統的混凝和沉淀實驗，添加礦井水污染治理的內容，設計創新實驗的第一個研究內容，即混凝沉淀處理礦井水。然后根據課堂講授的混凝沉淀水力梯度(G值)的理論知識，將混凝部分擴充為多級攪拌混凝實驗；根據淺池理論，將沉淀內容擴充為斜板沉淀池設計。最后將所有的內容合并起來，形成實驗名稱為多級攪拌＋混凝＋斜板沉淀處理礦井水的創新性實驗。在實驗教學過程中，學生根據下達的科研任務要求，充分發揮個人智慧，設計系統的實驗方案，并在充足的科研經費支持下，開發了用于實驗過程的多套連續裝置；獨立分析整個實驗過程所涉及的實驗參數，完成了一個復雜的工藝實驗研究，并提交系統的研究報告。這些改革既為教師和研究生完成科研任務提供了一定的參考依據和技術基礎，并充分調動了本科生學習和參加科研的積極性，培養了他們的創新素質，既促進了科研任務的順利完成，又提高了本科實驗教學的含金量。

3大力建設企業實踐基地

煤炭特色高校培養的環境工程專業學生，將來主要針對過程污染控制和“三廢”處理，因此在教學過程中首先要讓學生接觸和了解相關專業的典型生產過程污染控制，然后讓他們掌握全面的末端控制技術。這就要求本科生必須到生產第一線參加一個完整的生產管理周期，必須要到實習基地參加實習。實習基地是全面貫徹教育方針的有效途徑，同時為教師和學生理論聯系實際創造了條件；是增強學校科研活力永不枯竭的源泉；是推動科學技術轉化成現實生產力最佳途徑。因此，我們先后同潞安集團司馬礦、開灤集團、冀中能源集團、神華包頭煤化工公司、華能高碑店熱電廠、中關村環保科技園、北京市排水集團(北京高碑店污水處理廠、北京酒仙橋污水處理廠和北京清河污水處理廠)、邯鄲東污水處理廠、邯鄲西污水處理廠、首鋼焦化廠、太原焦化廠、北京燕山石化總公司煉油廠、北京市垃圾渣土管理處和北京市鷲峰森林實習場等建立起長期穩定的合作關系，為學生進行專業實習創造有利條件。在實踐基地的學習過程中，我們盡可能安排學生輪流開展相應的工業性生產實驗。如在首鋼焦化廠實習時，學生在指導教師和工程師的指導下，采集并分析焦化廢水處理構筑物中水樣和泥樣的化學需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、懸浮固體(SS)和MLVSS等參數，在顯微鏡下觀察活性污泥中的微生物。在工人師傅指導下，學會記錄工藝參數、維護現場運行的工藝設備，調整水處理過程的藥劑投加量、分析水處理裝置自動化控制系統。在處理現場，充分了解污染防治工藝設備和單元構造，并進一步掌握污染控制過程工藝參數的基本取值范圍和變化規律，幫助學生完成了“理論-實踐-理論”的積累過程，全面提高了學生分析現場問題、解決實際問題的能力，培養了學生的創新意識和創新精神，有助于未來成為一名優秀的環保工程師。通過幾年的不斷的探索和堅持不懈努力，我校環境工程專業實驗教學改革取得了較大的進步，實驗教學特色更加明顯，質量有了顯著提高，有效地促進了我校環境工程本科生的就業和考研，用人單位和科研院所對我校環境工程專業畢業生的專業知識和動手能力給予了充分肯定。隨著我國社會發展和高等教育改革不斷深入，我們會將以培養學生創新理念和提高學生實踐能力為核心任務，持續探索，不斷完善特色，爭取使環境工程專業實驗教學更上一層樓。

作者：侯嬪 王建兵 王春榮 章麗萍 徐東耀 王啟寶 何緒文 單位：中國礦業大學(北京)化學與環境工程學院