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【关键词】烟气脱硫;废水处理;优化;流程
0.前言
目前我国主要一次能源仍为煤炭,而在火力发电中煤炭的消耗量极大,煤的燃烧使煤中的硫元素生成二氧化硫排放到大气中造成空气污染 ,若遇水汽还将形成酸雨造成二次污染。
随着环境保护和可持续发展意识的日益加强 ,对二氧化硫排放的控制日益严格。为了适应环保要求,我厂一期工程 (2×600MW)配置的脱硫装置为湿式石灰石--石膏法脱硫装置。该系统已分别2008年1月和2008年2月正式投人运行 ,采用湿式石灰石--石膏脱硫装置具有脱硫效率高 ,吸收利用率高 ,对煤种适应性好,工艺成熟,运行可靠等优点,其缺点就是会产生一定量的脱硫废水 ,脱硫废水需要经过处理,达到 《综合污水排放》的一级标准后方可排放。
1.水源来源及特点
1.1废水来源
烟气经引风风机引出电除尘设备后进人脱硫系统。经增压风机 、换热器 、吸收塔 、除雾器、换热器后,洁净的烟气进人烟囱排人大气。
在吸收塔中随着吸收剂吸收二氧化硫过程的不断进行,吸收剂有效成分不断的消耗产生亚硫酸钙并经强制氧化生成石膏,而且在吸收剂洗涤烟气时烟气中的氯化物也逐渐溶解到吸收液中而产生氯离子富集。氯离子浓度过高会降低副产品―石膏的品质。当吸收塔内浆液浓度达到30%时,认为吸收剂基本反应完全,脱硫能力相当弱,吸收塔浆液中氯离子的浓度达到最大允许浓度(20000mg/l左右),这时将吸收塔浆液抽出送至石膏脱水车间用真空皮带脱水机脱水。在脱水过程中产生的滤液便是脱硫废水的主要来源。
吸收塔后的除雾器用于去除高温烟气经过吸收塔后产生的大量雾气。除雾器冲洗水循环使用,当除雾器冲洗水水质不能达到工艺要求时 ,也将送至废水处理站处理。除雾器冲洗水是烟气脱硫的第三个来源。
1.2废水水质特点
火电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫排放废水的水质、水量与石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺条件、操作管理与用水方式等因素有关。
该废水有以下特点:
(1)废水稍偏酸性,PH值一般保持在4-5.5之间。
(2)悬浮物含量很高(石膏颗粒、SiO2),质量分数可达几万mg/L。
(3)氟化物、COD和重金属超标,其中包括我国严格限制排放的第1类污染物如 Hg、As、Pb等。
(4)盐分极高,含大量的Cl-、SiO42-、SiO32-等离子,其中Cl-质量分数可达0.04左右[1],远大于标准海水 质量分数。
2.我厂工艺流程介绍
我厂脱硫废水主要通过氧化、中和、絮凝、沉淀等方法来处理,该方法主要包括一下几个过程。
2.1 COD处理
主要是通过向缓冲池内通入压缩空气的方法来降低含量;
2.2重金属的处理
通过加入Ca(OH)2调节PH值在9.0左右,原因有三,其一PH在排放标准之内;其二这个PH有利于后继沉淀反应,沉淀部分重金属,使锌、铜等大部分重金属生成氢氧化物沉淀而除去;其三Ca(OH)2与氟离子反应生成CaF2沉淀而除去氟离子,根据有关研究[2],只要加入废水中的Ca(OH)2质量浓度达到900mg/L,氟离子浓度可降到10mg/L以下,达到排放标准。另外Ca(OH)2与砷反应生成沉淀而除去砷。
另外,Cd、Hg等采用此方法是很难达到排放标准的[2],我们采用投加有机硫TM15的方法给予解决。其主要作用是与Cd、Hg等形成溶解度更低的硫化物沉淀加以除去;具体反应式如下:
2Hg■+2TMT■Hg■TMT■
2.3悬浮物处理
悬浮物处理主要是通过絮凝方法除去,投加混凝剂和助凝剂。
下图为我厂废水处理流程:
图1 系统流程图
3.运行中出现的问题及解决方案
经过近半年的运行也出现了一些问题,现在把我们遇到的问题和解决方法介绍给大家。
沉淀池进水管堵塞问题:
由于设备投运初期,未及时抽取沉淀池底部污泥而到沉淀池进水槽堵塞。表面现象就是沉淀池进水有一部分未经过沉淀池斜板而是直接从进水槽上部溢流出来,导致出水水质浑浊,浊度升高。处理过程:我们首先启动板框压泥机进行抽泥从而降低泥位,希望能够疏通进水槽,事实上也到位了效果。
为了从根本上解决进水管堵塞问题,我们做了技改。我们在沉淀池进水管底部(图中2)增加一压缩空气管道,用于气力疏通进水槽。通过我们后期的运行,效果非常的好。
a)改造前 b)改造后
在平时的运行中我们每周抽泥一次,利用板框压泥机压成泥饼运出厂外处理。
4.系统流程及工艺的优化
在运行过程我们陆续对系统的流程进行了优化,并收到了很好的效果。
4.1加药量的调节
由于脱硫废水悬浮物含量高的特点,我们进行了试验。我们逐渐减小混凝剂加药量而助凝剂根据絮凝槽矾花情况适当的调节加药量,最终我们得出:在不加混凝剂的情况下,单独调节助凝剂加药量(约8g/m3)即可形成较大矾花,出水浊度维持在1NTU以下。
4.2板框压泥机回水的改造
板框压泥机脱离出来的水(约8m3/h,每次板框压泥机运行2-3小时,可产生回流水20吨左右)按原来的设计是回流到废水缓冲池的,这样的设计导致回流水的二次处理,无论是从节省药品及降低劳动量还是从节能的角度来看都是严重的浪费,从处理流程来看这部分水是经过加药处理的,故板框压泥机脱离出来的水是已经合格的水,另外我们经过对水质的化验也表明水质完全符合排放标准,故我们就将板框压泥机脱离出来的水直接引到净水池直接回用。
5.结论
经过近半年运行经验的积累和我们对系统的优化,我们实现了废水100%合格处理,鉴于国家对环保要求的提高,我们把处理合格的脱硫废水引至工业废水池进行二次处理,处理后的水用于煤场冲洗、除灰等,以到达电厂废水零排放的目标且避免了二次污染。
【参考文献】
[1]王小平,蒙照杰.燃煤电厂湿法脱硫中的腐蚀环境和防腐技术[J].中国电力,2000,33(10):68-71.
WANG Xiaoping,MENG Zhaojie.Corrision enviroment and anticorrosion technology of wet FCD process in coal-fired power plant[J].Electric Power,2000,33(10):68-71.
深入挖掘教材中的环保内容和切入点中学生的环境意识是其对环境问题的感觉思维与各种心理过程的总和。中学生的环境教育属于环境科学的基础教育,而不是培养环境保护方面的专业人才。其目的是通过课堂教学和课外活动的渗透,帮助学生认识环境,明确环境与发展的辩证关系,了解环境和环境保护的基础知识,树立环境思想,培养学生自觉参与环境保护的好习惯。要达到这一目的,我们必须根据学生的年龄、已有的知识和各方面的能力,在不同层次上进行渗透教育,力求做到环境教育系统化、序列化。
如初一年级以植物学为基础,进行热爱环境、关心环境的主题教育;初二年级以生态学基本观点为主要内容,初步进行科学环境观、资源观、人口观的教育;初三年级可结合生理卫生课,了解环境污染的生物因素,进行环境卫生防护、防治污染教育;高中生物教学可从微观、宏观两方面认识生命的共性、本质出发,阐明生物与环境的关系,逐步进行生态平衡、保护自然资源的教育。现行的中学生物教材,在许多章节都有直接或间接的环境保护知识。如植物学中,根系在土壤中的分布涉及水土保持、光合作用涉及绿色植物对人类生存的意义、苔藓植物是监测空气污染的指示植物等;在动物学中,蚯蚓对人类的益处、鱼类资源的保护、青蛙的捕食、益鸟的保护等都与环境保护有关。高中《生物》中的第七章“生物与环境”更是着重对生态学较为细致的论述。这些都是环境教育的得力渗透点。在教学过程中,要认真挖掘教材,在不同层次和不同深度上列出环境教育的渗透点,并在教学计划和教案中得到反映。通过以上切入点,结合不同的环境教育内容,适时地在教学过程中加以渗透。这样不仅提高了学生学习生物学知识的兴趣,同时也增强了他们的环保意识。
渗透环境教育的途径和方法
1.在课堂教学中渗透在课堂教学中,尽可能结合教材中介绍或涉及到的环境保护内容,将环境教育寓于课堂教学之中,这样才能在长期潜移默化中达到对学生进行环境教育的目的。例如,讲森林在保护改善环境中的作用时,要突出生态效益的概念。可给学生列出这样一组数据:1株50年龄的树木,1年产生的氧气价值3.2万美元,吸收有毒气体、防止大气污染价值3.25万美元,涵养水源价值3.75万美元,各种生态效益达19.695万美元,而该树被砍伐后的木材价值却只有几千元,进而介绍我国森林覆盖率仅12.7%,远远低于国际标准30%的要求。而毁林速度却处于世界前列,联系我国今年长江全流域性的特大洪水灾害,其中最重要的原因就是因为长江上游近年来掠夺式的砍伐树木,有些县财政收入的90%来源于木材,昔日的青山绿水,变成荒山秃岭,水土流失,河床升高,这次特大洪灾给国家造成几千亿的损失。与此同时,也介绍日本人爱树成癖,长期坚持植树造木,使其森林覆盖率高达68%,逐步变成森林大国的事实。通过以上事例介绍及对比,可大大激发学生的民族自尊心和植树造林、绿化祖国的热情,使学生能从身边的小事做起:爱护花草树木,阳台养花种草,植树节每人争栽一棵树,把爱护、美化我们的环境变成了一种由衷的自觉行为。
又如,在讲“饮食卫生”一节时,可引用1988年上海市民食用不洁毛蚶,导致甲肝大流行的事例,使学生认识到:污水、粪便不经处理排入江河、海洋,污染水源,使水生动物带菌,危害人民健康,导致上海数十万居民患病,并且在国际上造成不良影响。同时,引导学生联系近几年来怀化市每年7月~8月份2号病的流行,给人们造成的心理恐慌和生理病痛,从而使学生更加认识到防止环境污染、保护环境的重要性。
在讲青蛙一节时,通过介绍青蛙惊人的捕食能力,使学生自觉做到不捕杀、不食用青蛙,并与捕食青蛙的行为作斗争;还可组织学生将课堂观察的实验用蛙放回大自然,培养他们热爱自然、保护动物的一片爱心。
2.通过各项课外活动渗透课内打基础,课外求深化。
根据生物教学实际情况,仅仅通过课堂教学渗透环境教育,其力度是远远不够的,还必须将课堂教学同丰富多彩的课外活动结合起来,对学生实施全面的环境教育。
(1)以课外阅读为基础,拓宽学生的环境保护知识。现在中学生的求知范围已经远远超出了教材,教师应充分利用这一点,有针对性地组织学生阅读一些环境保护方面的书籍、文章,帮助他们认识到环境问题的由来和解决方法,并引导他们把学到的环保知识与课堂学到的生物学知识联系起来,解释日常生活中遇到的环境污染问题。从而让学生更关注我们周围存在的环境问题,激发学生的求知欲,树立利用科学保护环境的热情和信心。
(2)以大自然为课堂,在环境中了解环境,培养学生的环境意识。
教师可利用春游、秋游、夏令营等活动,带领学生到大自然中去,调动学生的所有感官,去看、去听、去闻、去触摸、去劳动、去品尝……让学生去感受大自然,从而培养学生对大自然的感情并和大自然建立密切关系,这样才会使他们用真心去热爱大自然,去保护大自然。如结合植物课教学,组织学生认识校园、公园中的植物,掌握美化、绿化的植物种类,让学生在大自然美的熏陶下增长环境科学知识,探究环保知识。
关键词:解决问题;探究;引导;自主
中图分类号:G633.98 文献标识码:B文章编号:1672-1578(2017)03-0115-02
在"问题解决"模式教学中,为了使学生达到多向思维,首先教师要创设具体的情景,引导学生提出探索性和求证性的问题,寻找解决途径。根据认知心理学,创造力源于基本认知过程的观点,以及《科学课程标准》提出"科学学习要以探究为核心"等, 探究学习将成为新背景下学习科学的主要方法,应用现成的知识,探究未解决的问题,培养创新精神和意识。
1.问题的类型
根据波利亚"按关键事实或未知量进行概括"的思想,我们可以把学生提出的问题大致分为三种:
1.1 一般性问题。对一般性问题一般都能直接在教材中找到答案,或稍加提示就可解决的问题。没必要浪费更多的时间去想象或创造。对于这类问题,教师可以让学生自己解决问题。如在讲授《光合作用的条件和产物》时,学生对实验中采用的"银边天竺葵"材料比较陌生,教师可在课前为学生准备好材料,让学生先解决这个问题,再深入地探究光合作用的条件和产物。
1.2 发现型问题。这类问题的提出,有的是已有答案或解决方法,而有的却没有。如在探究"影响电磁铁磁性强弱的因素"实验中,τ谘生提出的"电流的大小和线圈的匝数会影响电磁铁的磁性强弱,但电流的方向和导线的粗细会不会影响电磁铁的磁性强弱呢?"对于这样的问题,教师可以要求学生自己设计实验来解决。这些实验虽然只是一种重复、一种演示;但是,对于学生来说,却是一种探索和独立的发现的过程。
1.3 创造型问题。这是一类有新颖观点、独特性的且富有意义的问题。例如学习了《空气污染与保护》的相关知识后提出"该如何治理雾霾现象?我们又能做些什么?"这些问题具有科学创新,适宜学生去探究。
2.学生问题解决能力培养的策略
学生对发现型问题和创造型问题进行尝试性探究,通过批判性思维,形成独特见解或创造。那教师在学生进行探究过程中承担什么角色,如何引导和梳理等等问题。我将结合实例在教学中培养学生问题解决能力的策略、体会介绍如下。
2.1 帮助学生正确理解问题并对问题加以分类、概括。元认知理论认为,解决问题是根据发生的情况进行自我评估并随时加以调整地动态过程,并不是一个机械过程,没有固定的程序和方法。学生在试图解决问题之前,必须正确理解问题。一些学生不能正确解决问题就是因为没有养成仔细界定问题的习惯,不能准确理解问题表述的语意。教师应引导学生准确的表述自己所提的问题,使其他学生能正确理解,从而教师引导学生对问题进行分类和概括。如在讲述《人类活动对生态系统的影响》时,学生在观看教师创设情景之后,提出了下列问题:
(1)加拿大一枝黄花和水葫芦为何入侵?是怎么样入侵的?
(2)加拿大一枝黄花在原产地生活得怎么样?
(3)外来物种是通过怎样的途径入侵的?
(4)水葫芦泛滥与水污染有关吗?
(5)有什么措施可以治理外来物种入侵?
(6)生物入侵有什么危害?花多草多更好,怎么就有危害了?
(7)在以后外来物种是该养还是该灭?
这些问题中,问题(1)(3)(4)所包含的更深一些的问题是外来物种为什么能成功入侵;问题(6)是更深层次的问题反应外来物种入侵有什么危害;问题(5)(7)所包含的意思又是外来物种入侵该如何治理。问题(2)属于一般性问题。教师只要对加拿大一枝黄花的情况稍加介绍,即能解决。这样加以分类、概括后,学生得到了自己提出来的几个发现型问题和呈现型问题:外来物种为什么能成功入侵?外来物种入侵有什么危害?如何治理外来物种入侵现象?
2.2 引导学生自主思考,多角度提出假设。波利亚说过,先猜后证--这是发现之道(大多数)。合理地猜想或假设能引导我们走向真理,问题解决是建立在猜想与证明相互结合的基础上。在课堂教学中,教师可以引导学生积极思考,激发学生的认知系统,把他们从兴趣的萌芽状态引到主动探索新知识阶段。同时,教师应鼓励学生从多角度提出假设。例如对外来物种为什么能成功入侵这个问题,在教师的引导下,学生可以三个大的角度来考虑这个问题:入侵物种的特征、入侵地环境特点、人为因素的影响。一个角度提出多种假设,如从入侵物种的特征:可能是具有强繁殖能力,可能是能产生某种物质抑制本地物种的生长,也可能是缺乏天敌,可能是……
值得注意的是,教师不要过多的评价学生提出的假设,注重数量,以免局限于某一问题的解决。
2.3 学生制定问题解决策略,自主进行尝试性探究。对学生来说,元认知水平低的,在解题时常采用单一的方法或思路,相反元认知水平高的同学有多种解题方法或思路,并能调整解题方法和思路,还能自主地对解题的过程进行反思。教师根据提出的各种各样假设,引导学生思考每个假设的意义和可行性。当有多种可行的解决问题方案时,教师要引导学生对假设进行筛选,结合实际情况选择最佳的假设。制定方案、计划或方法,即确定问题解决的策略,在教师的引导下,自主进行尝试性探究。
2.3.1 根据问题的因果和内在关系,引导学生进行推理,得出合理的结论,加深对知识的理解。如在讲授《生态系统的稳定性》一节中,提到森林生态系统和沙漠生态系统比较,哪种生态系统自动调节能力强?可以引导学生:自动调节能力的强弱与生态系统的成分和生物种类的关系?在食物网中如果某种生物数量急剧减少后,对其它物种会造成怎样的影响?
2.3.2 联系实际,利用典型事例,说明理论知识与现实应用相结合。如自主探究外来物种能成功入侵的原因时。学生可以利用报刊、杂志、科普网站等途径获取资料,结合入侵生物的特点,分析找出成功入侵的原因;也可以通过实例的实际情况进行尝试性探究。如因修建铁路破坏周围植被从朝鲜入侵到中国的豚草;如因防检疫工作上的疏失造成红火蚁入侵美国南方;如为净化水源而引进的水葫芦,对中国多处水域造成危害。学生还可以通过实地考察或观察标本等方式来分析物种能成功入侵的原因。
2.3.3 根据研究对象的相似性,从熟知对象的属性推出相似性对象的属性。如在讲授《常见的酸》一节中,对于硫酸的化学性质,可以让学生结合盐酸的化学性质,从而得出硫酸的化学性质。
通过解决一系列的问题,学生的思维得以激发,有利于培养学生的自主探究、和自主学习,发挥了学生的主体地位,养成独立思考和解决问题的习惯,为以后的学习和生活打好基础。
2.4 问题连锁,环环相生,引导学生深入探究。根据皮亚杰的认知发展观,心理发展是在平衡与不平衡的交替中不断建构和完善其认知结构,实现认知的发展。解决问题的时候,教师可以深入分析问题的本质,把问题推到一般问题,使问题深化,引导和启发学生发现问题的内在联系,探索规律。使学生养成提问的习惯,能在不同的阶段,提出不同的问题,从而也间接的提高了学生解决问题的能力。
在解决了外来物种入侵的客观原因后,教师可以进一步引导学生去发现问题,如“人在生物入侵中动机是什么?”“如何治理外来物种入侵?”“想想你能做些什么?”从而加深了对保护生物多样性理解,培养了学生保护环境的意识,同时也可以把课堂内学到的知识应用到课堂外。
3.培养学生问题解决能力应该注重的几个方面
3.1 教师应该努力建立民主平等的良好课堂气氛。心理学研究表明:教学环境与思维的多端性有着必然的联系,这里的教学环境主要指心理环境和课堂环境。和谐的课堂环境,能放飞学生的思路,是促使学生思维具有多端性前提条件。这说明在教学中教师要会营造宽松和谐课堂环境,能接纳学生意见的课堂气氛,平等看待学生提出的问题,留给学生充足的时间酝酿和讨论,鼓励学生参加解决问题的活动。教师要有创新的精神,要从为学生的发展角度看待自身的作用,采用多种的教学方法,让课堂成为学生创造的舞台。
3.2 要考虑影响解决问题的因素。影响解决问题的因素很多,如思维定势、认知水平、学习动机、情绪等方面,在学习过程中存在两个方面问题:一是因过低的动强度造成的思维积极性不足;二是因过高动机强度造成的思维功能减弱。同时低落的情绪、外界的干扰等都不利于学生解题。因此教师应引导学生明确解决问题的因素,使自己处在动机强度适中、情绪平和、排除干扰,保持愉悦的心境中解决问题。
3.3 教师不能越俎代庖,替代学生思考。以班杜拉为代表社会认知理论提出,自我调节的学习理论,强调要把学习者看成是能够参与并控制学习过程的自我调节的主体。因此,教师要根据学生的年龄特征和认知水平,在实际教学中,教师要为学生思考问题和创造提供足够的时间和空间,不能越俎代庖,替代学生思考。
如杜勃罗留波夫所批评的:"教师如果把科学的材料嚼得这样细,使学生无须咀嚼,只要把教师所讲的吞下去就行了。这样,从学生中可能培养出知识的猿猴,而绝不是能独立思考的人。"所以在平时教学和课堂讨论中,教师应把主动权还给学生,给他们创设独立解决问题和探究的机会,指导他们解决学习上和生活中困难。构建和谐课堂,促进民主教学,正确把握学生的主体地位和教师的引领作,使学生真正成为课堂思维活动的主人。
参考文献:
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[2] 陈琦,刘儒德.当代教育心理学.北京:北京师范大学出版社,1999
[3] 王晓明.问题解决中的元认知因素.教育探索,2002(10)
[4] 宫华.问题解决与创新.高等r业教育.2003,4(4):66-67