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關(guān)鍵詞:陶瓷行業(yè);污染;解決方法;瓶頸
1 前言
早在兩年前,由環(huán)境保護部科技標(biāo)準(zhǔn)司制定的《陶瓷工業(yè)污染排放標(biāo)準(zhǔn)》后,該文件首先對陶瓷工業(yè)生產(chǎn)的大氣污染、水污染和污染排放物等做了規(guī)定,這也成為陶瓷企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物排放首個國家標(biāo)準(zhǔn)。其中,建筑陶瓷拋光類單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排水量限值為1.0 mg/L,非拋光類為0.3 mg/L,衛(wèi)生陶瓷為6.0 mg/L,特種陶瓷為2.0 mg/L;大氣污染物排放濃度限值水煤漿二氧化硫為500 mg/m3,顆粒物為100 mg/m3。在該項標(biāo)準(zhǔn)實施兩年后,通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),能具體做到這些標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)非常的少。而從2012年1月1日起,在開始的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上又開始執(zhí)行新的限值,建筑陶瓷拋光類單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排水量限值為0.3 mg/L,非拋光類為0.1 mg/L,衛(wèi)生陶瓷為4.0 mg/L,特種陶瓷為1.0 mg/L;大氣污染物排放濃度限值水煤漿二氧化硫為300 mg/m3,顆粒物為50 mg/m3。通過對比可知,新標(biāo)準(zhǔn)限值比原有標(biāo)準(zhǔn)更低。換句話說,新標(biāo)準(zhǔn)將更加嚴格。如果嚴格按照這個標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,大部分中小企業(yè)將很難生存。因此,陶瓷企業(yè)在環(huán)保壓力下如何生存?如何處理陶瓷生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢水、廢渣、廢氣等污染問題,將是我們陶瓷行業(yè)向綠色、健康方向發(fā)展的必經(jīng)之路。
2 陶瓷行業(yè)“三廢”污染物的解決方法
在建筑行業(yè)內(nèi),企業(yè)在生產(chǎn)中對自然環(huán)境產(chǎn)生影響的主要是“三廢”--廢水、廢渣、廢氣。因此,陶瓷企業(yè)的環(huán)保建設(shè)也主要圍繞這三個方面開展。
2.1 廢水
隨著近年來建筑業(yè)的發(fā)展,對建筑陶瓷的需求量也日益增大,僅珠江三角洲的佛山地區(qū)現(xiàn)有近300家陶瓷廠 ,規(guī)模較大的也有100多家,主要分布在佛山、南海、順德、高明等城市。由于陶瓷生產(chǎn)行業(yè)廢水排放量大,懸浮物含量高,如果不對其進行有效的控制與處理,對水環(huán)境將會產(chǎn)生相當(dāng)大的環(huán)境威脅。
2.1.1陶瓷企業(yè)廢水的產(chǎn)生原因
陶瓷行業(yè)廢水主要產(chǎn)生于生產(chǎn)過程中的球磨(球磨機漿料中直徑細小不合格漿料,洗球水)、壓濾機濾布清洗、施釉(清洗)、噴霧干燥、磨邊拋光等等工序;各車間粉塵、沖壓等廢料;在原料運輸灑落及廠內(nèi)地面粉塵被雨水沖刷時也帶來一定的高濁度、高懸浮物廢水等等方面。面對如此巨大的廢水問題,如何有效地處理與控制這些廢水是陶瓷企業(yè)一直需要解決的問題。目前,陶瓷企業(yè)廢水回用的工藝流程如圖1所示。
2.1.2陶瓷企業(yè)廢水處理的方法
目前,陶瓷企業(yè)處理廢水的主要方法為固液分離方法,其主要包括:隔板式反應(yīng)及平流式沉淀池、斜管沉淀池、豎流式沉淀池、水力循環(huán)澄清池等等。
隔板式反應(yīng)及平流式沉淀池:由于其構(gòu)造簡單,施工方便,是應(yīng)用最為普遍的一種,其混凝攪拌過程是在平流沉淀前的多層隔板造成水流拐彎的攪拌作用下完成的。但此方法也存在一些不足,如:處理效果不明顯,池底污泥淤積難清理等缺陷。目前該類處理方法約占陶瓷行業(yè)廢水處理工業(yè)總數(shù)的90%以上。
斜管沉淀池:在很多陶瓷企業(yè)廢水處理工程中,其中7%~8%是由專業(yè)工程公司為其設(shè)計采用斜管沉淀池進行固液分離處理的,其生產(chǎn)能力較平流式沉淀池有一定幅度的提高,處理效果也理想些。但在運行中也存在一些不足,如:一方面由于水流在斜板沉淀池中停留時間短,無緩沖余地,容易造成混凝反應(yīng)不善,效果不易發(fā)揮;另一方面由于陶瓷污泥黏度大,運行時間稍長后會在斜管孔內(nèi)積泥,給運行帶來困難。
豎流式沉淀池:一般多用于小流量廢水中絮凝性懸浮固的分離。其生產(chǎn)能力較平流式沉淀池有一定幅度的提高,處理效果也理想些。由于它占地面積小,排泥容易,處理效果較好,目前在陶瓷行業(yè)中應(yīng)用較多。
水力循環(huán)澄清池:水力循環(huán)澄清池的工作原理為上升水流的能量在池內(nèi)形成一層懸浮態(tài)的泥渣層,其中的絮凝體被“過濾”截流下來,其混凝反應(yīng)充分,固液分離徹底,處理后水質(zhì)各項指標(biāo)優(yōu)于常規(guī)處理方法,出水濁度能被控制在4度以內(nèi)。由于要滿足一定的噴嘴流速來維持水力循環(huán),因此,設(shè)施須滿負荷運行,進水量便很容易控制,運行管理方便,池底錐底角度大,排泥效果好。將其用于陶瓷廢水的處理,竟也取得了令人滿意的效果。
目前,盡管陶瓷污水處理方法比較多,但仍然存在效率不高的問題。因此,廢水處理的成本、運行效果等問題仍需環(huán)保公司站在企業(yè)的立場上去解決這些問題,使得我們的廢水問題能夠得到較好的解決,為我們陶瓷行業(yè)做出更多的貢獻。
2.2 陶瓷工業(yè)廢渣
目前,我國陶瓷工業(yè)廢料廢渣的處理與利用技術(shù)比較低,資金緊缺,致使大量廢渣擠占耕地,使水和空氣受到污染。因此,陶瓷工業(yè)廢料廢渣的處理與利用已成為陶瓷生產(chǎn)廠家及陶瓷工作者共同關(guān)注的課題。
2.2.1陶瓷工業(yè)廢渣的來源
陶瓷工業(yè)廢渣主要是指陶瓷制品的生產(chǎn)過程中,由于成型、干燥、施釉、搬運、煅燒及貯存等工序中產(chǎn)生的廢料。通??纱笾路譃槿?,即坯體廢料、廢釉料(廢溶劑)及燒成廢料。
坯體廢料:主要是指陶瓷制品未煅燒之前所形成的廢料,包括上釉坯體廢料及無釉坯體廢料。
廢釉料:是在陶瓷制品的生產(chǎn)過程中(拋光磚的研磨拋光及磨邊倒角等深加工工序除外)所形成的污水,污水經(jīng)凈化后所形成的固體廢料。
燒成廢料:是陶瓷制品經(jīng)焙燒后生成的廢料,主要是在貯存和搬運等生產(chǎn)工序中的損壞而造成的。
2.2.2陶瓷工業(yè)廢渣的處理方法
目前,陶瓷行業(yè)在處理廢渣時主要采取方式有:
第一種就是不經(jīng)處理,直接倒掉或者填埋。陶瓷工業(yè)廢渣填埋時的具體做法大致是,陶瓷工業(yè)廢渣傾入填埋場后,采用專用機械并攤薄壓實,累計厚度達到一定要求后,再覆蓋一定厚度的粘土并壓實,依次反復(fù)填埋、壓實、覆蓋直至填埋場填滿為止,這時應(yīng)對填埋場進行封場處理,包括覆蓋500~600 mm厚的自然土并壓實,封場頂面坡度不大于20%,最后在填埋場上進行栽花、種草、植樹甚至種植莊稼等;
第二種處理方式就是多數(shù)陶瓷企業(yè)會選擇的減量處理排放;
第三種處理方式為陶瓷企業(yè)通過技術(shù)更新來進行陶瓷廢渣的回收利用,進行輕質(zhì)磚、透水磚、釉面磚、廣場磚,以及陶粒等產(chǎn)品的生產(chǎn)。
2.3 陶瓷工業(yè)廢氣
隨著我國工業(yè)進一步發(fā)展,環(huán)境污染日益成為人們關(guān)注的焦點。各種工業(yè)廢氣中的氮化物、硫化物、碳化物、氟化物、粉塵的排放已經(jīng)嚴重影響了人們的生活及生存環(huán)境。如何保護我們的環(huán)境,這就需要我們對廢氣的來源進行分析,然后再對針下藥,來提高我們的空氣質(zhì)量。
2.3.1陶瓷工業(yè)廢氣的來源
建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)廢氣的來源大致可分為兩大類,第一大類是含生產(chǎn)性粉塵為主的工藝廢氣,這類廢氣溫度一般不高,主要來源于坯料、釉料及色料制備中的破碎、篩分、造粒及噴霧干燥等;第二類為各種窯爐燒成設(shè)備在生產(chǎn)中產(chǎn)生的高溫?zé)煔?,這些煙氣中含有CO、SO2、NOX、氟化物和煙塵等。陶瓷企業(yè)的廢氣排放量大,排放點多,粉塵中的游離的SiO2含量高,廢氣中的粉塵分散度高。因此,如何解決陶瓷行業(yè)的廢氣問題,是我們陶瓷行業(yè)未來的發(fā)展趨勢。
2.3.2陶瓷工業(yè)廢氣的處理方法
建筑陶瓷工業(yè)廢氣的治理技術(shù)主要有:坯料制備過程中廢氣除塵、成型工藝過程廢氣治理技術(shù)、窯爐廢氣的治理技術(shù)等等。而窯爐燒成設(shè)備在生產(chǎn)中產(chǎn)生的CO、SO2、NOX、氟化物和煙塵等廢氣是目前危害人類的罪魁禍?zhǔn)住?/p>
(1) 二氧化碳污染處理方法
陶瓷行業(yè)中二氧化碳排放量高,說明窯爐熱利用率降低,窯爐保溫效果較差。目前,我國陶瓷行業(yè)能源利用率僅美國的一半,即熱利用率為28%~30%之間。因此,如何提高窯爐熱利用率,降低能耗是減少二氧化碳排放的有效途徑。對于陶瓷行業(yè)來說,我們可以從改善窯爐結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)窯爐正壓操作、提高耐火材料的保溫性能以減少窯爐的熱損失。在沒有采取措施之前,窯爐外表面的溫度可達300~400 ℃,尾氣溫度達600~800 ℃,經(jīng)過窯爐改造后,窯爐外表溫度達100 ℃以下,尾氣溫度達200 ℃左右。因此,窯爐熱效率得到了明顯的提供。
(2) 二氧化硫污染處理方法
陶瓷工業(yè)廢氣中的二氧化硫主要來源于燃料及陶瓷原料中。目前,陶瓷企業(yè)除硫的方式主要有:第一采用選用優(yōu)質(zhì)的燃料,如:煤改氣技術(shù),使用煤改氣技術(shù)后,廢氣物的含量明顯下降;第二,采用脫硫技術(shù),如:濕法拋棄法、濕法回收法、干法拋棄法、干法回收法。目前濕法脫硫技術(shù)優(yōu)越與干法脫硫技術(shù),其脫硫效率可達95%以上。
(3) 氮化物污染處理方法
陶瓷生產(chǎn)爐內(nèi)溫度分布不均,局部高溫造成大量的氮化物產(chǎn)生。同時,窯爐內(nèi)氧濃度增加,氮化物的生產(chǎn)量加劇,如果過??諝庀禂?shù)達15%時,氮氧化的含量達到最大值。另外,氣體在高溫區(qū)停留時間越長,煙氣中的氮氧化物濃度也越大。為了降低氮氧化的含量,一方面,可以從噴槍結(jié)構(gòu)入手,如:控制噴槍的空燃比例,使得窯爐內(nèi)的氧氣得到充分的燃燒,并保證窯爐內(nèi)溫度均勻;一方面,通過將氨或者尿素直接噴入窯爐體內(nèi),也可以起到脫除氮氧化物的目的;另一方面,通過微波技術(shù)進行處理。即微波在加熱作用下,氮氧化物被碳還原為氮氣,其除去率可達98%。
(4) 顆粒物處理方法
目前,陶瓷企業(yè)煙塵排放采取的措施主要是安裝除塵設(shè)備。常用的除塵器有:旋風(fēng)除塵器(適用于粒徑范圍在5~30 mg/L顆粒物)、靜電除塵器、濕式除塵器、袋式除塵器。盡管目前除塵手段很多,且除塵效率較高,但與國家標(biāo)準(zhǔn)顆粒物為50 mg/m3的要求相比還有很大的差距。因此,環(huán)保公司在這些方面還需加大研發(fā)力度,以解決陶瓷行業(yè)中的粉塵問題,使我們?nèi)祟愑幸粋€健康的生存環(huán)境。
3 陶瓷行業(yè)在解決環(huán)保問題時所遇到的瓶頸
在環(huán)保壓力不斷加大的前提下,陶瓷企業(yè)為了生存,也積極展開了相應(yīng)的應(yīng)對措施。但在采取措施的過程中陶瓷企業(yè)還是提出了很多質(zhì)疑的聲音。如:廢氣治理成本較大、處理效果能否達到國家標(biāo)準(zhǔn)、“煤改氣”燃料供應(yīng)不足等方面,將是限制陶瓷企業(yè)解決環(huán)保問題的幾大瓶頸。
3.1 天然氣供應(yīng)不足對陶瓷企業(yè)發(fā)展的影響
煤改氣這一舉動,對陶瓷行業(yè)來說既有利也有蔽。有利的方面:煤改氣后,氣體燃料燃燒一般不會產(chǎn)生顆粒物。同時,氣體中的硫化物、氮化物等有害氣體明顯降低,符合了政府提出的國家標(biāo)準(zhǔn)要求。但是,在污染物降低的同時又出現(xiàn)了新的問題,這是陶瓷企業(yè)必須面對的問題。如果陶瓷企業(yè)全面完成“煤改氣”工作,必然會導(dǎo)致天然氣供應(yīng)不足。據(jù)了解,2013年中國天然氣消費量達到1678億m3,加上進口氣量,全年供需缺口上升至220億m3,2014年中國天然氣表觀消費量將達1860億m3。如果全國各地改氣行動繼續(xù)推進,供需缺口將進一步拉大。如果天然氣供應(yīng)不足必將影響企業(yè)正常生產(chǎn),那么陶瓷企業(yè)將會陷入了間歇性停窯的困境。
因此,我國天然氣供應(yīng)能力的有限,在煤改氣方面需要陶瓷企業(yè)去認真思考,要量力而行。而不能不顧資源約束,一窩蜂大上“煤改氣”項目。否則,天然氣供應(yīng)跟不上產(chǎn)生供應(yīng)而導(dǎo)致停窯的問題,將會對陶瓷企業(yè)帶來更大的損失,這是我們陶瓷企業(yè)值得深思的問題。
3.2 廢氣治理成本問題對陶瓷企業(yè)發(fā)展的影響
目前來說,企業(yè)在環(huán)保建設(shè)中的難點主要是廢氣治理面對的成本過高問題。例如:在煤改氣,天然氣的價格問題是陶瓷企業(yè)一直關(guān)注的問題。如果改成天然氣,生產(chǎn)燃氣成本大概會增加60%左右。相應(yīng)的每個月大概要多投入500~700萬左右的費用。除了其燃料成本要上升60%左右外,還有窯爐管道、噴槍等改造等方面的成本,例如,一條300 m的小窯進行天然氣改造,需投入成本大概要100萬左右。那些成本壓力頂不住的陶企,基本都會被淘汰掉。再如,某企業(yè)老板算了一筆賬,以脫硫塔為例,一個脫硫塔的成本費用在70~80萬元,而且其使用壽命只有3~5年(脫硫塔以鐵為主材料,與廢氣接觸容易腐蝕,所以大大縮短了脫硫塔的使用壽命)。這個費用還僅僅是一次性投入的成本。如果脫硫塔開始運行,設(shè)備運行需要的藥劑成本每天都達到2~3萬元,一年下來成本驚人。另外,還有噴霧塔中的布袋除塵設(shè)備就有好幾個,而每一個的投資費用大約在100萬元。因此,昂貴的價格讓很多陶瓷企業(yè)望而卻步,這也是制約陶瓷行業(yè)向無污染方向發(fā)展的重要因素之一。
3.3 脫硝問題對陶瓷環(huán)保的影響
隨著當(dāng)前環(huán)境現(xiàn)狀日益嚴峻,氮氧化物治理是橫亙在陶瓷企業(yè)污染整治面前的“攔路虎”。其主要原因表現(xiàn)以下幾個方面:首先,是脫硝成本很大。目前,也有一些環(huán)保公司說可以采用某種技術(shù)使氮氧化物的含量降低到新標(biāo)準(zhǔn)的范圍之內(nèi),但是,其昂貴的費用是很多陶瓷企業(yè)很難承受;其次,脫硝技術(shù)還不成熟。傳統(tǒng)的脫硝技術(shù)都是采用噴尿素的方式。眾所周知,窯爐在高溫脫硝時很容易導(dǎo)致釉面結(jié)晶,主要是尿素與原料中的某些成份發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致表面產(chǎn)生晶花。所以,要想完全治理氮氧化物,環(huán)保公司應(yīng)該研發(fā)一些先進的技術(shù),如:如何通過研制低溫噴槍來達到降低氮氧化物的含量。因為噴槍中心火焰太高,通過噴灑尿素脫硝過程中,將會是氮氧化物產(chǎn)生的高發(fā)點,如果窯爐中噴槍火焰不要太集中(溫度在1380℃左右),將會阻礙氮氧化物的產(chǎn)生,而最終達到脫硝的目的??傮w來說,目前,脫硝技術(shù)很不完善,對于環(huán)保公司來說還有很大的上升空間,希望能繼續(xù)努力,為我們的環(huán)保事業(yè)做更大的貢獻。
隨著我國加入WTO以及國際市場對優(yōu)質(zhì)紡織和服裝產(chǎn)品需求增加的趨勢,我國紡織和服裝產(chǎn)品在國際市場上表現(xiàn)出較強的競爭優(yōu)勢,不斷擴大我國紡織和服裝產(chǎn)品的生產(chǎn)與出口具有很大的商機,但由于我國紡織業(yè)早期受各種因素的影響,生產(chǎn)技術(shù)水平低下、生產(chǎn)工藝和設(shè)備落后、高能耗低產(chǎn)出的現(xiàn)象極其嚴重,而且,生產(chǎn)過程中的環(huán)境問題也相當(dāng)突出。為了更好地了解我國紡織行業(yè)所存在的環(huán)境污染問題,文章對紡織行業(yè)污染現(xiàn)狀進行了介紹,并提出相應(yīng)的解決方法。
1 紡織行業(yè)存在的主要環(huán)境問題
1.1 廢 水
紡織行業(yè)的環(huán)境污染主要包括廢水、廢氣和噪聲三個方面。廢水是紡織行業(yè)最主要的環(huán)境問題。紡織部門是一個用水量和排水量較大的工業(yè)部門之一,近年來紡織工業(yè)廢水排放的情況如表1所示。
由表1可以看出,從20世紀90年代中期開始,紡織行業(yè)廢水排放總量一般都在11億t以上,在國內(nèi)各類工業(yè)廢水排放量中約占6.5%,位于各行業(yè)廢水排放量的前十位。COD排放量約為30萬t,占全國工業(yè)排放量的5%左右。其中廢水相當(dāng)一部分還是采取直排入海的方式,排放達標(biāo)率除2001和2002年有所提高外,在此之前一直很低。
第一節(jié)空氣
(1課時)
一.知識教學(xué)點
1.空氣的成分(氮氣、氧氣、稀有氣體、二氧化碳等)。
2.空氣的污染和防治。
二.重、難、疑點及解決辦法
1.重點:空氣的組成,培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識。
2.難點:通過實驗推斷空氣的組成。
3.疑點:空氣中氧氣含量的測定實驗的原理。
4.解決辦法:
(1)采用講故事的形式,介紹空氣成分的發(fā)現(xiàn)史,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
(2)在學(xué)生對空氣及其成分的已有知識的基礎(chǔ)上,采用邊講解、邊實驗、邊引導(dǎo)的方法,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗,啟發(fā)學(xué)生思考、分析而得出結(jié)論。
(3)以投影或錄象的形式講述空氣污染的嚴重危害,介紹有關(guān)環(huán)保方面的知識,或由學(xué)生搜集、講述一些大氣污染事件的報道,或組織學(xué)生對當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)的企業(yè)所造成環(huán)境污染做一調(diào)查了解,以培養(yǎng)學(xué)生建立環(huán)境保護的常識。
(4)至于實驗中為什么以紅磷做燃料,而不用碳、鐵、硫等,待學(xué)習(xí)完氧氣的化學(xué)性質(zhì)就會解決。
三.教學(xué)步驟
(一)明確目標(biāo)
1.了解空氣的組成。
2.對空氣的污染和防治污染有大致的印象。
(二)整體感知
這一章是學(xué)習(xí)化學(xué)的啟蒙章節(jié),又是初中化學(xué)中講授元素、化合物知識的開始。本節(jié)介紹與人類關(guān)系最為密切、人們最為熟悉的空氣,既符合學(xué)生的認識規(guī)律,又能自然而然地引入到氧氣的有關(guān)內(nèi)容,可以說本節(jié)是本章乃至整個初中化學(xué)的一個引子。
為了分散重點,本節(jié)就可以介紹幾種元素的符號,如O(氧)、N(氮)等。
(三)教學(xué)過程
[復(fù)習(xí)提問]:
1.判斷鎂條在空氣中燃燒是化學(xué)變化的根本依據(jù)是()
A.發(fā)出耀眼的白光B.有燃燒現(xiàn)象
C.放出大量的熱D.生成白色的氧化鎂粉末
2.用文字表達式表示:鎂條在空氣中燃燒;加熱堿式碳酸銅。
3.描述鎂在空氣中燃燒的現(xiàn)象。
[小結(jié)]:觀察、描述燃燒現(xiàn)象的方法:
(1)光、焰、色;
(2)放出熱量;
(3)生成物的色、味、態(tài)。
[提問引入]:空氣就在我們周圍,不過同學(xué)們對它了解多少呢?(提示:空氣是一種單一的物質(zhì)嗎?它主要由哪些物質(zhì)組成?)
[小結(jié)]:空氣是一種無色無味的氣體(可提問這是空氣的性質(zhì)),它不是一種單一的物質(zhì),是由多種氣體共同組成的。
[板書]:一.空氣的組成
[講解]:在學(xué)習(xí)空氣的組成之前我們先來明確一個概念。
[板書]:1.體積分數(shù):空氣中各氣體成分的體積占空氣總體積的百分數(shù)。
[舉例]:以1L空氣中含0.21L氧氣算出氧氣的體積分數(shù)。
[講解]:下面繼續(xù)看空氣的組成。通過幾代科學(xué)家的努力我們已經(jīng)測定出空氣的成分及其體積分數(shù)。
[教師活動]:利用掛圖介紹空氣的發(fā)現(xiàn)史,介紹舍勒、普利斯特里、拉瓦錫為科學(xué)而奮斗的精神。利用圖片或錄像來講述氮氣、稀有氣體的用途。
成分氮氣氧氣稀有氣體二氧化碳其他氣體及雜質(zhì)
%78%21%0.94%0.03%0.03%
[板書]:
[學(xué)生活動]:打開課本P7閱讀[試驗1-1]。
[板書]:二.空氣中氧氣含量的測定
[教師活動]:介紹實驗裝置及原理,演示[實驗1—1],按以下三步演示:
1.實驗前,將燃著的木條伸入罩內(nèi),觀察到木條燃燒的明亮程度與在罩外空氣中一樣。證明罩內(nèi)氣體為空氣——空氣的檢驗方法。以水面為基準(zhǔn),將鐘罩水面以上容積分為5等份。
2.引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)觀察紅磷燃燒現(xiàn)象的方法觀察、描述燃燒現(xiàn)象,并觀察水面上升的情況,引導(dǎo)學(xué)生分析水面上升的原因,上升的水的體積約占罩內(nèi)體積1/5的原因,從而得出結(jié)論:氧氣約占空氣體積的1/5。
3.實驗結(jié)束后,迅速將燃著的木條伸入罩內(nèi),觀察到木條熄滅——氮氣的檢驗方法。從而得出結(jié)論:氮氣約占空氣體積的4/5。
[板書]:1.紅磷在空氣中燃燒的現(xiàn)象:
(1)發(fā)出白光;
(2)發(fā)出熱量;
(3)生成大量的白煙。點燃
2.紅磷燃燒的文字表達式:磷+氧氣——五氧化二磷
3.試驗結(jié)論:氧氣約占空氣體積1/5。
三.空氣的污染與防治
[教師活動]:介紹大氣的自凈作用。利用投影或圖片介紹大氣污染對人類的危害和對自然資源的破壞,介紹環(huán)保知識。
[學(xué)生活動]:講述有關(guān)大氣污染的事件,討論發(fā)生在身邊的能造成大氣污染的原因及解決方法。閱讀課本第9頁內(nèi)容,劃出造成空氣污染的主要有害物質(zhì)及來源。
[板書]:1.空氣的污染主要分為:
(1)粉塵:水泥粉塵、煤煙粉塵、各種礦塵、沙塵等。
(2)有害氣體:二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮等。
2.污染物的主要來源:礦物燃料的燃燒和工廠的廢氣。
3.防治和減少空氣污染的措施:
(四)總結(jié)、擴展
本節(jié)的重點是空氣的成份,但應(yīng)注意是按照體積分數(shù)計算,如果按質(zhì)量分數(shù)計算,氧氣、氮氣各占空氣的百分之多少呢?(已知標(biāo)準(zhǔn)狀況下,氧氣、氮氣、空氣的密度依次是1.429g/L、1.2505g/L、1.293g/L)
測定空氣中氧氣含量的實驗中,燃料之所以選擇紅磷是因為生成物五氧化二磷為固體,而無氣體生成,能使鐘罩內(nèi)壓強減小。
四.布置作業(yè)
1建筑物室外及景觀給排水系統(tǒng)設(shè)計常見問題
室外給排水設(shè)計包含的方面很多,例如車棚的消防設(shè)備,居民區(qū)整體供水線路,屋頂、天臺、陽臺排水設(shè)置,檢查井設(shè)置,室外景觀噴水系統(tǒng)設(shè)計等等,其中與建筑物本身給水排水設(shè)計關(guān)系最大的應(yīng)該是屋頂、天臺、陽臺的給排水設(shè)置。在降雨多或相對集中的地域,如果沒有合理設(shè)計陽臺、屋頂?shù)挠晁欧?,雨水排放不夠及時很有可能會出現(xiàn)積水,與之配合的地漏設(shè)置不當(dāng)不僅會導(dǎo)致屋頂滲水出現(xiàn)應(yīng)力集中點而嚴重有損建筑強度,而且積水日久還容易滋生蚊蟲、蟑螂等害蟲,無益于環(huán)境的美觀和居民的健康。因此,在設(shè)計中,要對排水管道進行合理設(shè)計,并選擇新型管道器材防止傳統(tǒng)金屬器材因為腐蝕或重量原因造成的維修問題。另外,隨著空調(diào)設(shè)備的普及,冷卻器蒸發(fā)水和冷凝水的處理也成了一個問題,按照有關(guān)法規(guī),應(yīng)當(dāng)采取間接排水方式,目前主要是排放到道路或綠化帶,但這并非長久之計,長久來看對道路或者綠化帶存在一定的影響,這方面的排水仍然需要一個合適的設(shè)計。此外針對景觀而言,目前部分新概念建筑本著綠色生態(tài)的理念,在建筑周圍及其內(nèi)設(shè)計了很多植被、水景景觀,為保證合理循環(huán)、美觀實用,這部分給排水系統(tǒng)一般會將新水與部分循環(huán)水一起使用,同時在管材選擇和地漏設(shè)置上考慮防腐蝕、防漏、承重等性能。
2室內(nèi)給排水設(shè)計常見問題
室內(nèi)給排水設(shè)計作為主要部分,設(shè)計的方面很多,對人們生活的影響也最大。我們在實際生活中也經(jīng)常會遇到與給排水設(shè)計相關(guān)的問題,例如下水道堵了、水壓不足、水管破裂引起漏水、衛(wèi)生間管道上返異味、水表跑快了跑慢了、鄰居的噪音隨排水管傳播等等,都是給排水設(shè)計中需要解決的問題。
(1)管道敷設(shè)的問題,居民居住單元內(nèi)部的管道敷設(shè)不僅要考慮施工方便、維修便利與否的問題,還要考慮美觀實用、材質(zhì)問題等;管道暴露在外施工和維修都比較方便,但影響美觀,同時容易受到外界溫度等的影響,對此的解決方法目前多采用的是在裝修時將管道用輕質(zhì)材料隱藏起來的方式;管道設(shè)置在墻內(nèi)管道井內(nèi)解決了溫度和美觀的問題,但是在建筑面積一定的情況下回導(dǎo)致實際使用面積的減小,在施工和維修上的難度也會隨之加大。
(2)水表和其他儀器表盤,主要的問題是設(shè)置地點。以前傳統(tǒng)的居民樓在建筑時對此考慮不多,一般直接將水表設(shè)置在住戶家中,在廚房或衛(wèi)生間等用水集中的小單元,這也給工作人員查水表造成一定的不便;目前也有建筑在此設(shè)計上有所改進,比如采用水表集中于樓梯間或者與用電卡相同的預(yù)儲值型用水卡等方法,有效解決了管理不便的問題,同時也減少住戶偷水現(xiàn)象的發(fā)生,但是智能化設(shè)備較高的造價使得在施工成本上會有所增加,同時管道本身加長也會增加施工維修的難度、增加出現(xiàn)問題的概率以及中途管道水流失量,因此目前還沒有一個普適的設(shè)計,需要設(shè)計人員根據(jù)具體情況選擇最優(yōu)化的設(shè)計方案。
(3)針對給水排水系統(tǒng)造成的室內(nèi)污染問題,主要是廢氣污染、噪音污染、水質(zhì)二次污染等問題。廢氣污染一般采用地漏水封的方式隔絕管道內(nèi)的有害氣體的方法,切忌偷工減料的情況發(fā)生;排水管噪音不僅包括管道內(nèi)流水的聲音,還包括通過管道傳播的鄰里間的噪聲,這要求在設(shè)計中盡量采用新型降噪材料,同時將排水管設(shè)置在廚房等遠離臥室的地方;同樣,水質(zhì)的二次污染問題也與建筑材料有關(guān),同時減少儲水水箱的體積,防止因為循環(huán)不充分或者循環(huán)時間過長造成污染的情況發(fā)生??傊覂?nèi)給水排水設(shè)計作為給排水系統(tǒng)的主要部分,由于建筑的特點,需要綜合考慮施工難度、維修難度、室內(nèi)美觀、材料、造價、安全實用等因素,從而設(shè)計一個最優(yōu)方案。
3消防系統(tǒng)給排水設(shè)計常見問題
消防系統(tǒng)作為給排水系統(tǒng)設(shè)計必要的一個部分,一直以來容易被設(shè)計人員所忽視。對于給排水系統(tǒng)而言,消防系統(tǒng)可能出現(xiàn)的設(shè)計問題包括消火栓的布置、消防給水管網(wǎng)的設(shè)計以及涉及到住戶小單元的自噴系統(tǒng)的設(shè)計問題等。與住戶室內(nèi)給排水系統(tǒng)不同,消火栓、消防給水管網(wǎng)本身在設(shè)計上必須強調(diào)實用性,因此在設(shè)計時必須結(jié)合建筑高度等信息經(jīng)過正確的計算確定,嚴格按照《GB50016-2006建筑設(shè)計防火規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定,消火栓的水槍充實水柱應(yīng)通過水力計算確定,且建筑高度不超過100m的高層建筑不應(yīng)小于10m,建筑高度超過100m的高層建筑不應(yīng)小于13m,確定水槍充實水柱長度、保護半徑等值,同時需要經(jīng)過嚴格的壓力試驗確保在設(shè)計壓力下能夠順利工作,并確保無泄漏。作為保護生命財產(chǎn)安全的設(shè)備,在設(shè)計中務(wù)必謹慎,不可馬虎。自噴系統(tǒng)本身是在單個住戶單元內(nèi)的消防設(shè)備,同時與煙霧或溫度等傳感器、警鈴等相連接,又與天花板吊頂?shù)仍O(shè)備直接相關(guān),在設(shè)計中需要與其他布置聯(lián)合考慮,同時要保證一定的靈敏度和可操作性,當(dāng)然,與其他消防設(shè)備相同,自噴系統(tǒng)的設(shè)計也需要滿足消防需要,保證其噴水滅火效果。
4結(jié)語
1以實際工程項目為背景,開展討論式教學(xué)環(huán)境工程是一門涉及化工、信息、生物、自動化、經(jīng)濟、土木等多學(xué)科的交叉專業(yè)。如廢水處理工程或煙氣脫硫工程項目,既包括工藝設(shè)計、土建設(shè)計、設(shè)備設(shè)計、技術(shù)經(jīng)濟分析、工程安裝與調(diào)試,還涵蓋了電氣和自動化控制系統(tǒng)等。因此,專業(yè)課程門數(shù)較多,導(dǎo)致每門課程的學(xué)時數(shù)受到一定限制。工程類課程的理論課時數(shù)一般控制在48學(xué)時之內(nèi)。
要想在規(guī)定學(xué)時數(shù)內(nèi),講清楚課程的理論知識,并結(jié)合實際工程案例,讓學(xué)生吃透各個知識點,幾乎是不可能的。不同于初、中等教育,學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)是高等教育非常重要的一個方面。課程學(xué)習(xí)不能單純依賴教師對全部理論知識進行介紹,而更多的是學(xué)生對理論知識的自學(xué)。教師的角色,應(yīng)定位到對難點的點撥,對重點的深入分析,對新型技術(shù)的介紹等。在課堂教學(xué)中,引入實際工程項目,并以其為主線,將知識點串聯(lián)起來,組織學(xué)生對相關(guān)內(nèi)容進行討論,由學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)問題,并試圖解決問題,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)課程的興趣。
為了激發(fā)學(xué)生對討論課的興趣,并提高其積極性,可適當(dāng)提高討論課占平時成績的權(quán)重。如水污染控制工程教學(xué)中,課堂討論成績占平時成績的1/3~1/2,以某實際化工廢水處理項目為背景,對其處理工藝及其相關(guān)設(shè)備選型展開討論,處理工藝涵蓋了廢水物理處理和生物處理的幾乎全部內(nèi)容,學(xué)生在討論課前必須對所學(xué)內(nèi)容進行全面復(fù)習(xí);將學(xué)生分成5人一組,每組獨立準(zhǔn)備并以ppt的形式進行匯報,匯報人為現(xiàn)場抽簽決定,匯報人成績決定所在分組其余組員的成績,因此每一成員必須認真準(zhǔn)備才能取得好的成績。同時指導(dǎo)教師針對學(xué)生所設(shè)計的工藝和選定的設(shè)備進行點評,指出優(yōu)勢和不足之處;課堂討論結(jié)束后,并帶領(lǐng)學(xué)生到實際工程現(xiàn)場進行參觀學(xué)習(xí),使學(xué)生知曉理論和實踐的差距所在。通過課堂討論,學(xué)生普遍反映4~6節(jié)課的討論式教學(xué)甚至要比一學(xué)期所學(xué)的都要多。
2聘請校外高級工程師參與教學(xué),積累工程經(jīng)驗工程經(jīng)驗是實際工程問題賴以解決的重要保障,經(jīng)驗豐富與否更是決定了環(huán)境工程項目的成敗。自2003年起,各大招聘會上,大部分企業(yè)的招聘欄上明確注明要求2a及以上工作經(jīng)驗。而近年來,公務(wù)員和事業(yè)單位招考條件上也開始有此要求。聘請校外具有豐富工程經(jīng)驗的高級工程師參與課程教學(xué),介紹完成的實際工程項目、遇到的問題及多年工程實踐的心得體會等,不僅能讓學(xué)生學(xué)習(xí)到課堂理論教學(xué)中難以學(xué)到的知識,而且有利于激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性學(xué)習(xí)的積極性。如大氣污染控制工程教學(xué)過程中,聘請長期從事廢氣治理及設(shè)備研發(fā)的高級工程師給學(xué)生講授4~6學(xué)時的課程,結(jié)合實際工程項目,詳細介紹不同廢氣的治理技術(shù)和工藝及其注意事項,以及相應(yīng)的解決方法和對策等,課程結(jié)束后多數(shù)學(xué)生就課程學(xué)習(xí)過程中的疑惑和想法展開交流。學(xué)生就業(yè)后均認為校外高級工程師授課收獲頗多。
3現(xiàn)場授課,推進理論知識實體化在工程類課程教學(xué)過程中,工藝流程、設(shè)備、構(gòu)筑物內(nèi)容往往是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點,由于沒有見過實物,學(xué)生只能憑空去想象。依托現(xiàn)有的專業(yè)實習(xí)基地,將這部分內(nèi)容的課堂教學(xué)遷到相應(yīng)的工程項目現(xiàn)場,從整體到細節(jié),邊帶學(xué)生參觀邊講解理論知識,學(xué)生在看過實體工程后,理解起來相對容易得多。如講解噪聲測量部分內(nèi)容時,將課堂挪到室外,學(xué)生實際操作聲級計對指定區(qū)域的噪聲進行測量,并結(jié)合噪聲衰減內(nèi)容,分析不同屏蔽物的噪聲衰減情況,通過現(xiàn)場實測,學(xué)生對各個噪聲源的噪聲分貝有了更加明確的認識。介紹水污染控制工程中氧化溝工藝,將學(xué)生帶到市政污水處理廠,對該工藝進行現(xiàn)場介紹,大部分學(xué)生認為,這種教學(xué)方式促進了對理論知識的理解,并有助于理論與實踐的有機結(jié)合。
4重視制圖訓(xùn)練,提高工程素養(yǎng)制圖是實際工程項目設(shè)計中必不可少的環(huán)節(jié)。環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生不僅要能識圖,還要能熟練的制圖。為了提高學(xué)生的制圖能力,一般高校環(huán)境工程專業(yè)設(shè)置有AutoCAD工程制圖的課程。
然而,或許是因為單獨設(shè)置了這門課程,后續(xù)工程類課程授課過程中減少了對這項技能的訓(xùn)練,平時專業(yè)課鮮有制圖作業(yè)。由于實際工程項目中采用AutoCAD制圖,因此,課程設(shè)計中,多以此為制圖手段,而這恰恰被部分投機取巧的學(xué)生加以利用,將他人的圖紙復(fù)制過來,稍加修改,就作為自己的圖紙。而且AutoCAD課程的學(xué)習(xí)要求和授課重點在于基本作圖技能,不可能對大氣污染控制、水污染控制、固體廢棄物處理等各類實際工程項目的工藝和構(gòu)筑物進行詳細介紹。因此,為了提高學(xué)生的工程素養(yǎng),需要在各工程類課程授課過程中對這一技能進行強化訓(xùn)練。
如水污染控制工程和大氣污染控制工程授課過程中,要求學(xué)生手工繪制各種構(gòu)筑物的三視圖,將制圖訓(xùn)練作為日常作業(yè)的一部分,通過制圖訓(xùn)練,學(xué)生的制圖技能得以有效提高。
5結(jié)合實際工程項目,推進課程設(shè)計課程設(shè)計是學(xué)生對所學(xué)知識進行綜合運用的重要環(huán)節(jié),也是對工程設(shè)計的一次嘗試。沒有實際工程項目作支撐的課程設(shè)計,其實際成效較低,學(xué)生的設(shè)計也只能是紙上談兵。依托專業(yè)實習(xí)基地平臺,將實習(xí)基地和教師的工程項目結(jié)合起來形成課程設(shè)計題庫,學(xué)生隨機抽取設(shè)計題目,以提高課程設(shè)計的實踐性及選題的多樣性,確保學(xué)生的設(shè)計題目不一樣。
按實際工程項目設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范課程設(shè)計內(nèi)容,如某印染廢水處理課程設(shè)計,必須包括全套計算說明書、平面布置圖和工藝流程圖等全套圖紙,營造實際工程項目設(shè)計氛圍。學(xué)生可5~6人一組,設(shè)計完成后,帶領(lǐng)學(xué)生到相應(yīng)的工程現(xiàn)場,學(xué)生將自己的設(shè)計方案與現(xiàn)場實際項目進行對比,找出理論和實際的差異、設(shè)計中存在的問題,并與現(xiàn)場工程師進行交流探討,從而對課程設(shè)計進行優(yōu)化,最后要求各組以ppt的形式對完成的作品進行匯報和答辯,通過這種方式,使每個學(xué)生對各組的設(shè)計方案都加以認識和了解,有效提高了工程實踐能力。
結(jié)束語