废水处理论文全文(5篇)

摘要：粉煤灰具有比表面积大、多孔性蜂窝状组织形貌、活性氧化物成分等独特的理化性能，通过简单改性即可大幅提升其吸附性能，因此在废水处理方面具有很大的应用价值。文章概述了粉煤灰的理化性能，酸改性粉煤灰吸附机理，以及酸改性粉煤灰在废水处理中的应用，并提出了需进一步研究的课题。

关键词：粉煤灰；酸改性；废水；吸附

我国是产煤和用煤大国，每年的排灰量巨大，约6亿吨，不仅污染环境，也造成了潜在资源的浪费。我国粉煤灰主要用于建材、筑路回填等领域，附加值低，近年来，以粉煤灰为原料开发高附加值产品越来越受到重视。粉煤灰具有独特的物理和化学特性，物理性质方面，含有细微炭粒，呈多孔性蜂窝状组织形貌，化学性质方面，含有氧化硅、氧化铝、氧化钙等活性成分，具有一定吸附活性，因此粉煤灰应用于废水处理有其独特的优势。然而粉煤灰直接用于处理废水其吸附效果不佳[1]，因此需要进行改性，主要方法有酸改性、碱改性、热改性等，本文就酸改性粉煤灰在废水处理中的应用研究进展作简要综述。

1粉煤灰分类

粉煤灰按照燃煤电厂锅炉类型不同，可分为煤粉炉粉煤灰和循环流化床粉煤灰。由于两种锅炉的燃烧温度分别约为1300℃和900℃，因此产生的粉煤灰的物理性能差异较大，表1为两种粉煤灰安息角、真密度、比表面积等物理性质数据。由表可见，循环流化床灰较煤粉炉灰比表面积大、活性成分多，因此具有更佳的酸溶活性。

2酸改性粉煤灰的吸附机理

粉煤灰的酸改性是酸与粉煤灰中的活性成分反应，多数改性研究选用盐酸、硫酸或两者混酸，也有选用HNO3、HBr、HAc为改性剂。

1教学内容中引入煤炭行业环境保护科研课题

目前，环境工程专业教学所用的教材和实验讲义很少或者根本没有涉及煤炭行业环境工程的内容，很难应对日后煤炭行业环境保护的问题。因此，现阶段可以考虑在传统环境工程教学内容中引入煤炭行业环境保护的内容。通过课程改革，修订实验内容，在满足实验教学大纲的基础上，突出矿业环境保护的行业特色；特别是加强有关矿山环境保护的实验内容。根据基础实验、专业基础实验、综合实验和研究创新实验不同教学目的，精心设计每一个实验教学方案。最可行的方法是煤炭特色高校环境工程专业在教学实验中将煤炭行业环境保护科研课题或某一课题的若干阶段设计为实验教学内容，可以高效培养学生的创新能力、并实现科研资源的教学共享。把学校本科教学投入、“211”工程投入、“985”工程投入和环境工程系教师科研项目投入形成的实验室资源，实行分层次管理和开放，逐步实现实验室资源的优化配置，向本科教学全面开放，为大学生实践教学和科技创新活动提供实验平台。为此，我校环境工程专业充分利用教师承担的煤炭行业环境保护的课题，积极探索将科研课题内容转化为实验教学内容。具体表现在以下几个方面：

(1)在给水工程实验教学中，我们依托承担的国家自然科学基金课题《高浊高铁锰矿井水处理研究》，将环境工程专业传统的混凝沉淀、地表水过滤及反冲洗实验教学内容改为高浊度矿井水混凝沉淀、高铁锰矿井水过滤及反冲洗实验。在实验教学过程中，不仅讲授传统的混凝沉淀、过滤教学原理和内容，还补充煤矿矿井水的产生、排放和水质污染特征等知识。通过教学，使学生在掌握实验基础知识和基本技能的同时，对工业过程、工业污染特征以及工业污染防治有了初步的认识，不仅为学生将来的工作打下了基础，也增加了学生学习专业知识的兴趣。

(2)在排水工程实验教学中，我们结合国家高技术研究发展计划(863计划)《电化学氧化－生物强化A/O工艺处理焦化废水研究》，将原来SBR工艺处理生活污水实验教学内容改成SBR工艺处理焦化废水实验。这个实验内容的改变，让学生深刻地认识到工业废水和生活污水在处理技术方面有较大的区别，防止了课堂教学和实际工程出现较大的偏差，特别是水力停留时间、活性污泥比增长速率、挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)等参数选择，为学生以后从事工业污水处理工作奠定了良好的基础。

(3)在环境监测实验教学中，我们结合国家自然科学基金课题《纳米RuO2/ZrO2－CeO2催化臭氧氧化深度处理焦化废水及废水中的POPs》，将原来的COD分析教学内容中的生活污水换成煤化工废水。这一实验内容的改变，使得研究对象由生活污水变成了受氯离子干扰严重的煤化工废水，让学生系统深刻地体会到了消解过程中沉淀产生的原因及其对分光光度法的干扰，以及滴定法和分光光度法各自的优缺点，并引导学生从一个简单的COD测试实验思考到各种环境工程原理。此类教学内容的改变还有很多，比如，将矿井除尘装置、煤化工厂VOCs催化氧化分解装置和燃煤电厂脱硫脱硝装置引入到大气污染控制工程实验教学的演示实验中；将煤矸石简单制砖的内容引入到固废处理与处置实验教学中；将头发中汞含量的测定引入到环境化学实验教学中；将煤化工厂受污染土壤的气提修复装置引入到环境土壤学实验教学的演示实验中。通过这些来自于科研课题的实验，提高了学生的动手能力，培养了学生的创新思维，为他们将来开展实际的科研打下了良好的基础。

2开展与煤矿区污染控制相关创新性实验

我校环境工程中心积极开展与煤矿区污染控制研究项目相关的创新性实验室，并以此为基础，确立本科生创新项目和毕业论文设计课题，全面培养学生的创新能力，成为学生完成综合设计性和研究型实验的重要基地。学生从大一开始进行查文献、写调研报告等基础训练，大二和大三开展具体实验，大四开展成果总结训练，学习撰写结题报告并。我们的创新实验基本来源于科研项目，但是为了不给学生造成难度，又对科研项目进行了大量的改变，基本都是教师自己精心设计的面向本科生的创新性实验。图1是典型的创新实验设计过程。先根据传统的混凝和沉淀实验，添加矿井水污染治理的内容，设计创新实验的第一个研究内容，即混凝沉淀处理矿井水。然后根据课堂讲授的混凝沉淀水力梯度(G值)的理论知识，将混凝部分扩充为多级搅拌混凝实验；根据浅池理论，将沉淀内容扩充为斜板沉淀池设计。最后将所有的内容合并起来，形成实验名称为多级搅拌＋混凝＋斜板沉淀处理矿井水的创新性实验。在实验教学过程中，学生根据下达的科研任务要求，充分发挥个人智慧，设计系统的实验方案，并在充足的科研经费支持下，开发了用于实验过程的多套连续装置；独立分析整个实验过程所涉及的实验参数，完成了一个复杂的工艺实验研究，并提交系统的研究报告。这些改革既为教师和研究生完成科研任务提供了一定的参考依据和技术基础，并充分调动了本科生学习和参加科研的积极性，培养了他们的创新素质，既促进了科研任务的顺利完成，又提高了本科实验教学的含金量。

一“、三层次”实验教学环节

环境工程专业是多学科的交叉学科，需要如化学、化学工程、材料化学等学科的理论、实验方法和技术来支撑、扩展和延伸自己的内涵和外延[2]。实验教学的基本任务是通过实验活动，对学生进行科学方法和实验技能训练和培养，使学生能够完整地、系统地掌握实验的基本原理、方法和技能以及实验技巧等。同时，学生通过实验的实际操作，实现理论和实际的联系，掌握技能，并能在此过程中提出问题，促进思考，从而使解决问题的能力得到提升，达到自主创新能力培养的目的[3]。在实验教学环节中，将原实验课程教学安排和内容进行改革，改变原来实验内容与理论课程学习同时进行，以验证型实验为主的实验教学。对环境工程专业实验教学进行调整，在完成基础化学实验、环境微生物实验、环境监测实验教学的基础上，将水、气、固、声的专业实验整合为一门环境工程专业实验，共48学时，集中在第七学期末的两周内进行，其中水方面专业实验25学时。实验技能的培养使学生不仅巩固了理论知识，训练分析、判断、综合逻辑思维能力和独立解决问题的能力，还初步培养开发学生的创新能力。

1.强化演示验证的实验内容

专业实验中演示验证实验内容是不可缺少的，相关的实验内容能加深学生对理论知识的认识和理解，加强动手能力和思维能力。演示验证实验中设置了水中常见阴离子的测定、颗粒自由沉降实验、离子交换实验等内容，同时注意专业实验内容与环境监测实验内容不重复设置。

2.突出以学生为主的原则，开设综合设计型实验

综合设计型实验以学生为主，教师为辅的形式进行实验。设置了混凝+过滤（吸附）实验、含重金属酸性废水处理实验。学生根据实验的基本原理，自主设计实验方案、准备实验所需药品、进行实验研究、分析实验现象和讨论实验结果。在整个实验过程中，教师对关键设备进行讲解和回答学生提出的问题。通过训练，学生对文献查阅、实验方法、分析仪器使用等方面知识的运用，提高了他们的知识综合运用能力、观察能力和动手能力。

3.培养学生的科学研究能力，开设研究探索型实验

一、环境科学专业实践环节存在的问题与不足

（一）传统的实践教学属于保姆式教学，实践环节极其薄弱

传统的实践教学绝大多数是由教师组织，教师准备好药品与器材，并告知学生每个实践步骤与操作点，学生被动参与，基本不用动手。这种实践教学模式难以激发学生的兴趣和培养学生的创造性，学生对教师依赖程度高，缺乏独立性，不利于学生的独立操作能力培养，学生深入拓展的空间不足、钻研潜力没有得到启迪和开发。如环境科学专业学生认识实习主要涉及污水处理厂、垃圾焚烧场、生活垃圾填埋场等的参观，但由于学生人数众多，学生只能跟在指导教师后面听听看看，这导致大多数学生听不到也看不清。由于认识实习时间太短，只能安排学生一天参观1－2家企业，这导致认识实习所起作用有限。

（二）环境科学专业实践内容缺乏系统性与科学的组织与管理

笔者从其他高校的调研与所招研究生面试中获悉，许多院校的实践环节基本没有，只有少量的实验课程，或者只有环境化学、环境监测等少数几个实验，并且属于教师准备充分，学生进行简单验证性的实验，实践教学内容几乎为零。

（三）实践教学以集中参观为主，难以培养学生的独立思维能力

大多院校的实践教学仅以参观为主，形式大于内容，不能反映污染产生与治理过程中出现的千变万化的情况，不利于激发学生的学习兴趣，不利于培养学生的创造性。这不能反映理学统筹兼顾的大局观念，更解决不了生产过程中出现的新老问题，而且还会导致恶性循环的产生。认知实习的参观部分，学生根本无法听到学习单位指导教师的讲解，更不要说进行相应的体验或操作了。这不能体现新时期环境科学实践教学任务和培养目标，不利于创新人才的培养。

1环境科学专业实践教学的培养目标

根据环境科学学科的特点、发展趋势，特别是社会对环境科学专业人才的需求，要求我们必须培养高素质的环境科学创新人才及高级专业人才．创新人才应具有扎实的理论基础、科研技能和创新能力，毕业后主要从事环境科学教学科研和高层管理等;高级专业人才，应具有较扎实的理论知识、很强的实践技能，主要从事环境咨询服务、工程实施、环境管理等工作．重庆文理学院于2000年开设了应用分析与环境监测专科专业，在此基础上，根据21世纪经济可持续发展对环境保护的要求以及西部大开发对环境科学专业人才的需求，于2002年申报本科4年制环境科学专业，并得到重庆市教委批准，2003年开始招生．2007年环境科学成为重庆文理学院的重点学科，2008年成为重庆市的特色专业建设点．目前，该专业具有环境监测与评价和环境治理工程两个专业方向．重庆文理学院环境科学专业人才培养目标为:培养适应社会主义现代化建设需要，德、智、体、美全面发展，知识面宽、专业技能扎实、实践能力强、综合素质良好，在企事业单位和行政部门从事环境规划、环境管理、资源管理、环境监测、环境评价、生态修复和环境治理等方面的生产技术、技术开发、应用研究和管理工作的高素质应用型专门人才．根据环境科学专业的人才培养目标，重庆文理学院环境科学专业的实践教学目标为高素质应用型人才的培养．近几年，重庆文理学院环境科学专业在应用型实践教学体系方面做了大量的改革与探索，正逐步建立具有自身特色的应用型实践教学模式．

2多模块、多层次实践教学体系的建设与改革

我国环境科学专业实践教学在培养高素质环境专业人才中发挥了重要作用，并形成了由课程实验、课程/教学实习、社会实践、毕业论文/实践构成的实践教学体系．近年来，重庆文理学院在建立应用型人才培养体系方面做了积极的探索．目前，重庆文理学院的环境科学专业已初步建立了多模块、多层次的实践教学体系，该体系由实验教学、专业实习、科研训练3个模块组成，包含基本训练、提高型训练、研究创新型训练3个层次．实验教学模块由基础型、综合型、设计型实验组成，重在培养学生基本实验技能、方法和手段，使学生的科学思维能力和创新意识得到初步训练;专业实习模块由认知实习、课程实习、课程设计、生产实习、毕业实习、社会实践等组成，强化学生的社会实践感性认识，培养学生分析和解决实际问题的能力;科研训练模块由创新实践、学科竞赛、课外科技活动、毕业论文(设计)、参加教师科研项目或工程项目等组成，使学生得到科研训练，提高学生的创新意识和科研能力．

2．1实践教学平台的建设

重庆文理学院化学与环境工程学院利用学校自筹资金、日元贷款项目和中地共建项目等，建立了“环境科学与工程实验中心”、“化学教学实验中心”和“分析技术实验中心”，总面积约为3500m2，仪器设备价值1200余万元．开设的学科基础实验包括无机及分析化学实验、有机化学实验、物理化学实验、仪器分析实验，专业基础实验包括化工原理实验、环境化学实验、环境监测实验、环境微生物实验、环境生态学实验，专业方向实验包括室内环境监测实验、土壤与农化分析实验、环境工程学实验、水污染控制工程实验、大气污染控制工程实验、固体废物处置与资源化实验、环境科学综合实验、环境治理综合实验．目前的教学平台已能满足我校环境科学专业及相关专业学生基础实验教学和专业实验教学的需要．实习基地是实践教学的重要载体，基地建设的成效将影响实践教学的质量［4］．为便于学生实习、见习，经过几年的努力，重庆文理学院已在市内各区县建立了稳定的实习基地，在永川区环保局、永川侨立水务有限公司、渝北肖家湾污水处理厂、重庆市环境科学院、江津污水处理厂建立了稳定的见习基地，基本能满足学生实习、见习的需要，较好地为学生提供了拓展视野、亲身体验的场所．在学生见习或实习期间，还请有经验的环保技术专家指导学生实习，进行现场教育．通过见习、专业实习、毕业实习等过程训练，让学生深入了解社会需求及自身的不足，明确了学习的目的，激发学习的动力，提高了综合素质．

2．2实践教学内容的建设与改革