工程化學公式總結

前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇工程化學公式總結范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發現更多的寫作思路和靈感。

工程化學公式總結范文第1篇

這次活動一至四年級全體學生都參與其中。

我們這次活動分為兩個階段。

第一階段 ——初賽，各班按要求在本班內開展比賽，由各班自行組織實施。

（各班班主任和任課教師組織本班學生在班級內部進行一輪海選，盡可能的讓更多的同學都有參賽機會，從中評選出優秀選手參加學校的比賽，）

第二階段 ——決賽，各班經過班級選拔后，每班篩選出 2名優秀選手，推薦參加學校的決賽。

總結本次比賽，有以下幾個特點：

1、平時練習好少（緊張），教師指導欠缺。

2、普通話運用較好 ，面部表情欠豐富，肢體語言不夠得體，聲音抑揚頓挫，故事的感染力有待增強。

工程化學公式總結范文第2篇

關鍵詞：生物醫學光電檢測；交叉學科；教學模式；原理概念；創新思維

一教學體系的構建和優化

生物醫學光電檢測是應目前學校教學改革的需求，結合現今生物學、醫學及光學等多門學科交叉融合發展的現狀，而面向大學本科三年級學生開設的專業課程。該門課程涉及的內容相當廣泛：綜合了一般醫學與生物學的檢測技術——光學顯微技術、電子顯微技術、X射線影像檢測技術、超聲檢測技術、核磁檢測技術和太赫茲檢測技術等；所呈現的內容新，處于自然科學研究領域的前沿：涵蓋了包括近代物理學、化學、數學、生物學、醫學和生物化學領域等的多項研究成果和最新進展；相關的參考資料如專業書籍、雜志和相關文章數量眾多，內容豐富；與多種檢測技術相關的檢測儀器種類多，發展迅速，相應的教學內容具有一定的工程化技術化的特點；相比本系開設的其他專業課程如《波動光學》、《激光原理》、《信息光學》和《光通信技術》等，該門課程的開設時間較短。因此如何根據本門課程的特點，合理有效地開展教學工作，達到開闊學生的視野，加強學生對基本原理、概念的認知能力，提高學生對相關問題的思考能力和理解能力，培養學生工程化能力、多學科綜合能力和創新思維能力的目的，就成為了本門課程的教學目標和重中之重。為此，筆者根據擬定的教學大綱和教學內容，進行了教學體系的構建和優化，內容包括教材的選取、教學內容的調整、教案的準備和教學要求的制定等。筆者首先進行了教材的篩選。在眾多教材和參考書中，筆者選取了2014年清華大學出版社出版的，由黃國亮等主編的《生物醫學檢測技術與臨床檢驗》[1](清華大學985名優教材)一書作為教材，另考慮到近年來激光技術與生物學技術的緊密結合，將1995年由湖南科學技術出版社出版的，由向洋編寫的《激光生物學》[2]和2010年由中國農業科學技術出版社出版的，由段智英等編寫的《激光生物學效應研究》[3]兩本書中的部分章節選入作為補充教材。之后在教材內容的選取上，以生物醫學檢測技術和激光生物學技術為兩大板塊，進行了教學內容的調整和取舍：生物醫學檢測技術的主要教學內容包括多種成像檢測技術和光譜檢測技術；激光生物學技術的主要教學內容包括了激光工作原理及特性、激光生物學作用原理和激光的安全防護等。以這些內容為教學重點，做到教學體系的完整性和合理性。在此基礎上，結合教材內容和相關的參考資料[4-13]準備手寫教案，并同時進行多媒體教學課件的準備，完成教學前的準備工作。值得一提的是，在準備多媒體課件的過程中，筆者在網上搜集了大量的與該課程有關的圖片、視頻和PPT等，并對這些資料進行了分析、整理和整合，融入到自己所制作的課件中，力爭做到課件信息量大、形象直觀，讓學生記憶深刻。在教學過程中，舉出豐富的事例對學生進行知識點的講解，并遵循知識點隨機提問，進行課堂討論，增加與學生的互動；向學生提出合理的學習要求：上課之前預習教材內相關章節內容，課堂記筆記，課后復習；積極思考課堂提問，認真完成課堂作業、課后作業，學有余力且對相關知識感興趣的學生可參考筆者提供的參考資料收集相關內容進行學習。另外參考國外的教學方式，為了讓學生了解平時學習的重要性，相應設計出了多元化的考查方式，將平時成績在總成績中所占的比例提高到了50%，平時成績為上課點名、課堂提問、課堂測驗和平時作業等成績的加權平均，而期末考試成績只占總成績的50%，這從另外一方面也減輕了學生的考試壓力，有助于增強學生學習的興趣，提高學生學習的能動性。除此而外，筆者在課后收集學生對每堂課的教學反饋意見，實時調整教學中的部分內容，根據學生感興趣的內容，查閱該領域該部分內容的最新進展，增加相應的教學量，提高教學質量，優化教學體系。總之，教學體系的構建和優化涵蓋了教學活動中的所有環節，對于有效開展課堂教學非常重要。

二教學內容的選擇和系統化

在教學體系的構建和優化中，教學內容的選擇、教學內容的系統化是一個非常重要的部分。該門課程的內容廣泛，參考資料豐富，如何有側重地選取教學內容，保證教學內容的系統化有一定的難度，因此筆者在備課和教學的過程中，對該門課程的教學內容進行了精心的選擇和安排，力爭做到以教材為藍本，突出教學重點，注重基本概念和基本原理的理解，注重光、機、電、軟件的結合，注重檢測技術和儀器運用的結合，注重工程化與技術化的結合，注重理論和實踐的結合，實現教學內容完整性和系統性的統一。以顯微技術一章為例，自從1665年胡克發表了用顯微鏡觀察軟木塞組織的微觀結構以后，顯微鏡就與生物醫學觀察和檢測密不可分了。以光學顯微技術為代表的顯微技術成為了生物醫學光電檢測技術的基礎與核心內容，之后產生和應用的檢測技術如電子顯微技術，雖然在技術手段和方案上有所創新，但依然在重復利用或借鑒顯微技術的基本原理和基本思想，因此筆者以顯微技術為基礎和切入點，向學生展示相關檢測技術的原理。而在闡述顯微鏡的成像原理時，又著重介紹了顯微鏡性能評價參數如視角放大率、分辨率、有效放大率、光束限制和線視場，并從光學知識出發，分別對這幾個參數進行了理論推導；通過數學推導讓學生理解和掌握有關顯微鏡的基本問題，如為何高倍物鏡比低倍物鏡能觀察到的物面范圍要小；顯微鏡的分辨率與波長，與數值孔徑有何關系；為何數值孔徑要與放大倍率合理匹配，才能充分發揮顯微鏡的分辨能力等。對這些問題的理解都有助于學生今后正確地選取和使用顯微鏡，也有助于引導學生思考實驗儀器的選擇和其性能的關系，提高他們的分析能力和實踐應用能力。在此基礎上，筆者介紹了顯微鏡的制片技術和使用；之后，筆者對多種顯微鏡如熒光顯微鏡、暗視野顯微鏡、激光掃描共焦顯微鏡、相襯顯微鏡、金相顯微鏡、偏光顯微鏡、倒置顯微鏡及新型顯微鏡的原理進行了描述，并與普通顯微鏡原理的異同進行了比較。對于顯微技術的發展歷史、國內外主要顯微鏡生產廠家介紹等趣味性強和難度較低的內容則不作教學要求，留給學生自學，給予他們一定的空間開拓視野。這樣的內容安排使學生輕松容易地掌握相關的知識，且對儀器的使用產生濃厚的興趣，達到較好的教學效果。而后面章節的內容也正是基于同樣的思路進行選擇和安排的。正是由于對教學重點和難點的選擇和合理安排，讓筆者做到了課程內容的完整性和統一性，為之后教學方法的實施和教學手段的運用作了鋪墊。

三教學方法的實施和教學手段的運用

好的教學方法和教學手段有助于推動教學工作的開展，有助于提高教學質量。2011年筆者進行了該門課程的申請和教學工作，由于當時缺乏經驗，不知如何完成此項教學任務，故在一次偶然的機會中，向1996年諾貝爾物理學獎獲得者、斯坦福大學物理系教授DouglasOsheroff請教了該門課程的教學問題，他告訴筆者一句話：“Startingtheclassfromthesimplethings.”他的這番話讓筆者受益匪淺：教學就是要深入淺出，從簡單的事物、事例出發，讓學生對這門課程的內容有所了解，充滿興趣，借此引導學生進入該課程的學習。在之后的教學工作中，筆者始終秉持這種由淺入深，由簡單到復雜的方式來幫助學生吸收知識，積極思考。以該門課程的引言部分為例，筆者首先向學生介紹此課程具有學科交叉、涉及專業廣等特點，再將課程內容進行了歸納，課程的核心是“檢測”二字，此課程著重解決兩個問題：一是檢測什么？二是如何檢測？對于第一個問題，答案是物體形貌和特性表征；對于第二問題，答案是成像和成分分析。提綱挈領的表達讓學生清晰地認識到課程的內容；之后從檢測技術和激光生物學這兩個板塊，對課程的構架進行了框圖表述，讓學生直觀地看出教學內容間的邏輯聯系。在此之后，從學生最熟知的觀察及成像出發，將課程內容引入。向學生提出一個看似簡單卻甚少有人思考的問題：“我們是如何觀察到物體的？”學生經過思考后給出的答案不是非常全面，筆者就學生的回答做出了一定程度上的肯定，然后向學生拋出筆者自己總結出的觀察物體的三個層次：看得到、看得清楚和看得舒服。言簡意賅的答案引起了學生的熱烈討論，由此引出了學生對光特性探討的熱情。學生從光的波動性和粒子性回顧了他們的光學知識。之后，筆者又引導他們思考在物體太小和物體離人眼距離太遠的情況下，如何觀察物體的問題。認真思考的學生做出了回答：可用顯微鏡和望遠鏡來進行觀察。在此基礎上，引導學生根據透鏡成像的規律分析對比放大鏡、顯微鏡和望遠鏡成像的異同；然后順利引出顯微技術和其他生物醫學檢測技術的發展概況和應用實例，較好地完成了既定的教學任務。在整個教學過程中，筆者盡量做到由淺入深、循序漸進地引導學生對所學內容產生興趣；在隨機提問和自由討論的輕松氛圍中，讓學生自然地做到了與教師的“教”與“學”的互動；通過圖片、視頻資料豐富的多媒體課件，讓學生獲取信息量大、直觀生動的知識；結合在黑板上用粉筆推演公式的傳統方式，以適中的速度讓學生理清楚基本原理和相關公式的來龍去脈；根據學生感興趣的知識點和目前的熱點研究成果，實時調整部分教學內容，收集相關知識的最新進展，為學生補充知識，如教材中沒有的太赫茲檢測技術等，以達到擴展學生知識面，擴大學生視野的目的。總之，通過多樣化的教學方法和有效的教學手段來培養學生的思考能力和理解能力，提高教學質量。

四總結

工程化學公式總結范文第3篇

關鍵詞：工程教育；離散數學；SPOC；翻轉課堂

0引言

《華盛頓協議》是國際上最具權威性和影響力的工程教育互認協議之一。我國于2013年加入華盛頓協議，成為其預備成員，2016年成為第18個正式成員。工程教育專業認證強調以學生為中心，以學習產出和學習成果為目標導向，通過質量監控和反饋機制持續地對教學過程進行改進，促使教育質量的改善和提高[1-2]。我們遵循工程教育的理念，制定可量化的考核方式，通過“評價—反饋—改進”的循環過程，持續改進教學質量。我們以離散數學課程的工程教育實踐為切入點，對課程教學模式做了改變和嘗試，提出了課程達成度計算模型。在教學實踐中，通過SPOC（小規模限制性在線課程）和翻轉課堂的結合，引入與離散數學知識相關的工程問題和實例，著重培養學生解決復雜工程問題的能力。在教學階段，逐項收集各種教學信息，對教學效果和教學質量進行數據分析和研究，持續改進和提高教學方式。

1課程達成度與指標點

對于軟件工程專業，工程教育的培養目標是培養軟件工程領域高層次的軟件研發、管理和技術服務人才。在工程教育的實施過程中，不斷積累學習和教學數據，借助數字化技術計算學習成果的達成度[1]。在教學體系上，采用自頂向下的方法，建立層次化的達成度評價模型：第一級為課程達成度，第二級為畢業要求達成度，第三級為培養目標達成度。下一級的達成度支撐上一級的目標，以此建立培養目標、畢業要求和課程之間的數字化對應關系。宏觀上，達成度的評價最終分解為對學生學習過程的全程跟蹤和持續性評估。軟件工程專業整個培養體系劃分為9條培養目標（PO）和12條畢業要求（GR），每項畢業要求再細化為多個指標點。在微觀上，課程的達成度支撐了對應畢業要求的指標點。首先以畢業要求指標點確定課程的教學目標（CO）；然后，教師根據對教學目標的分解確定每個課程目標的權重（W），課程目標權重反映了該課程教學和達成度評價的側重點。課程教學目標的達成度基于所選取的考核評價方式（平時作業、期中考試、期末考試等）來進行計算。計算公式如下：C=∑（COi×Wi），COi=∑（Tij×wij）（i=1,2,…,n;j=1,2,…,m）式中：C為某門課程的達成度計算值；COi為某門課程第i個課程目標的達成度計算值。Wi為某門課程第i個課程目標達成度的計算權重系數；Tij為某門課程第i個課程目標在第j種考核方式中的達成度計算值；wij為第i個課程目標在第j種考核方式中的權重系數。離散數學作為軟件工程專業的基礎理論課，其支撐的畢業要求包括：（1）GR1.4：掌握專業知識，能選擇恰當的數學模型描述復雜軟件工程問題，能對模型進行推理和求解。（2）GR12.2：掌握自主學習的方法，了解拓展知識和能力的途徑。根據畢業要求的指標點設置4項課程目標和3個教學模塊（CM），主要包括：CO1掌握離散數學的基本思想和概念；CO2培養嚴格的邏輯推理能力；CO3訓練抽象思維能力；CO4培養處理離散信息及工程應用的能力；CM1集合與關系、CM2數理邏輯和CM3圖論。課程目標、教學模塊和考試考核點的對應關系見表1。在期末考試后，采集每個學生每道題目的得分成績，選定考核點，依據題目的預期值（即每道題目的分數）和達到值（即每道題目的實際得分）計算課程教學目標的達成度：COn=∑(COn考核點預期值/COn考核點達到值)，n=1,2,3,4；課程達成度=CO1×0.4+CO2×0.2+CO3×0.2+CO4×0.2由以上達成度計算可以看出，離散數學支持多個畢業要求指標點的達成。課程目標的達成情況就是該課程預期要達到的學習效果，同時也是本門課程對專業培養目標的貢獻。

2教學信息采集工程教育專業認證要求

通過采集和分析學生的學習過程和學習效果來證明學生能力的達成度。所有這些達成度的證據都建立在各種記錄數據和文檔的基礎上。除了傳統的結構化數據（如考試成績和考勤記錄），工程教育中更強調通過實際的工程訓練來培養學生解決復雜工程問題的能力。這就需要通過多種方式來收集每一個學生在學習過程中的微觀表現，如課堂、作業、郵件、實習等，以此來了解學生的學習狀態，建立持續改進的達成度評價體系。課堂上，教師采用移動教學方式，根據課堂教學內容和教學效果，選取題庫中相應難度的題目，將題目發給每個學生（如手機、平板），學生的解答則通過移動網絡反饋到教學數據采集系統。課后以郵件和網上答題的方式來收集學生的學習情況。課后的作業和綜合性練習主要是證明題目和主觀性題目，以評分表分析法建立量規[3]。量規為主觀性題目或其他表現（比如證明的步驟、細節、表達等）確定量化標準，從優到差詳細規定評級指標。同時，采取老師評分、同學互評、助教評分的方式進行綜合性學習評價，填寫學習評分表。重點獲取學生的答題情況（非結構化信息），包括：每題選擇了什么選項，花了多少時間，是否修改過選項，做題的順序有沒有跳躍等，全面地反映學生的學習過程和狀態。在課程內容方面，對知識體系進行梳理，將課程知識按照知識點模塊進行數字化，并且將多門相關課程聯系在一起，建立面向問題的知識網絡。例如，將圖論與數據結構中的樹和圖進行關聯和比較；把等價類的概念與軟件測試方法相結合來分析軟件開發問題。基于實際軟件項目構建對應于課程內容的知識圖譜和知識數據庫。通過引入工程領域的離散問題，分析問題中出現的各種實時性數據、工程化數據和研究性數據，將其分類存儲于問題數據庫和練習題庫，為考核評估提供支持。

3課程教學改革

在工程教育的指導思想下，離散數學課程除了向學生描述理論知識“是什么”和“為什么”以外，更注重讓學生學會“如何運用”理論知識，以解決在軟件開發中出現的各類問題。改進已有的教學方式，一方面，在課程內容上打破原有專業課程的講授模式，結合實際工程問題，按照CDIO工程教育理念開展課程建設[4]。另一方面，采用問題驅動的教學方式[5]，通過錄制SPOC[6]和實施翻轉式課堂教學，指導學生參與離散工程問題的分析、研究和解決方案設計。

3.1翻轉課堂翻轉課堂是一種“以學生為中心”的新的教學模式[7]。它關注學生的個性化學習和成長，能更好地實現工程教育的能力和素質培養。實施翻轉課堂，首先建立離散數學課程的知識圖譜，以思維導圖的方式構建整體的知識框架；然后，逐步細化每個章節的內容，對概念性知識（如集合、關系的概念）和過程性知識（如邏輯的推理、關系性質的判斷與證明）進行梳理，按照不同的教學方式進行組織和關聯。概念性知識劃分為5個難度級別：A簡單、B適度、C較難、D困難、E綜合。對于簡單和適度的概念按知識點劃分單元模塊，制作8~10分鐘的教學視頻。例如，將集合論的發展歷史、集合的基本概念等內容以時間線（storyline）的方式展示給學生。在制作SPOC視頻時，不僅講解知識，還突出理論知識的文化觀念和內涵。而對于難度較高的內容，如析取范式、合取范式等，則安排在課堂上進行講解。對于過程性知識，例如，布置給學生的課后作業：“證明某個關系R是集合A上的一個等價關系”，將批改作業的過程和演示證明的步驟錄制為視頻。在視頻中，逐項講解解題的思路（如何使用等價關系的定義進行證明）、學生解題中出現的各種問題（如對稱和傳遞關系的理解偏差，不恰當使用等）以及需要注意的關鍵地方（如自反性、對稱性、傳遞性都需要證明，證明才完整）等解決問題的思考過程和經驗。通過SPOC實現體驗式教學，讓學生能從任務的求解指導中學會如何應用所學到的知識。采用問題引入、分析求解、過程探討、理論構建的步驟完成SPOC視頻制作。

以命題邏輯的講授為例，視頻以斷案推理的例子（如神探夏洛克）開始，吸引學生的注意力，將現實中的問題與命題、邏輯、推理等知識聯系起來，把問題進行拆解分析，逐步歸納總結出概念和知識點，納入學生已有的認知結構，讓他們更加積極主動地投入到自主學習中。在課前，要求學生根據前次課布置的學習任務觀看微視頻，通過自主學習和思考，理解基本概念，完成一定有針對性的小測驗。在課堂上，采用如下多種教學方式：（1）引導式教學。如在講解主析取范式和主合取范式時，讓學生思考“如何找到主合取（或主析取）的極大項和極小項”，提示學生考慮采用建立樹結構的方式來求解。（2）體驗式教學。給出真實的任務情境，讓學生協同完成某一項任務；或現場對某些有爭議的問題進行研討，并且相互展示學習成果，實現同伴互評。例如，讓學生編寫一段程序，要求對函數的參數進行檢查，由此把命題邏輯與程序檢查中的斷言相對應進行講解；把等價類的劃分與面向對象中類的概念進行類比介紹。（3）互動式教學。如課前以墨經中的“有之則必然，無之則未必不然，是為大故”和“無之則必不然，有之則未必然，是為小故”，引出充分必要條件的知識，指導學生完成對命題聯結詞知識點的復述，命題公式的化簡等練習；期間，老師回答學生提出的問題，對每位學生進行個性指導，并參與討論。通過引導和檢查學生的學習效果，把握學生的學習狀態和學習進度。對于工程素質和能力的培養，一方面，將課程的知識點分別對應到軟件開發的各個階段，如將數理邏輯對應編程實現、將集合和關系對應數據庫的構造、將樹和圖對應數據結構的設計，把理論知識運用到軟件開發實踐中；另一方面，根據學生的個體學習需求，加入具有一定難度的工程任務和開放性課題，讓學生可以根據自身情況進行自由選取，如結合圖論最短路徑的知識點，將2016年華為軟件精英挑戰賽中的問題“未來網絡?尋路”引入教學討論，鼓勵學生積極參與類似的具有研究性質的挑戰。

3.2教學數據分析工程教育關注學生完成學習的過程，因此對教學活動中的各類數據，如教學目標、教學內容（知識點、重點、難點）、常規練習、挑戰性練習等，進行量化，并建立彼此之間的聯系。采用成績分析法[8]，細分教學目標和教學模塊，按照支撐畢業要求的指標點進行數據采集、計算均值、方差、信度、效度等統計參數，在評價每個指標點達成度的基礎上，獲得課程掌握情況的評價結果[9]。利用學生學習的行為檔案創建自適應的學習系統，反映學生的學習效果。利用學生“如何”學習的信息，依據教學數據的分析結果，為學生量身定制適合學生的個性化練習。通過分析學習數據，自動創建一系列難度逐漸增加且互相關聯的問題，例如，從集合到關系、從關系到特殊關系、從特殊關系到樹結構，讓學生圍繞一個共同的知識點來求解問題，從中分析學生的學習模式。同時，老師根據自己的教學需要來調整教學任務，例如，給課堂練習和作業規定完成的時間，讓移動教學系統在“自動計時”的情況下，考察學生的學習過程；而在學生做錯題目需要幫助時，系統自動給出提示并確定問題出錯的位置。系統記錄學生的學習過程，包括在哪個知識點的學習上遇到了問題、哪些習題完成花費時間較長等。老師對這些數據進行分析，建立相關的教學模型為學生推薦更為合適的學習路徑。確保教學數據的正確性、可用性是進行教學數據分析的關鍵。制定教學數據檢測體系和軟件系統對數據進行實時的檢測以保證數據的質量，盡可能減少對數據分析和挖掘帶來的不利影響。首先制定各種數據的錄入和維護規范，最大限度地自動錄入各種結構化和非結構化數據，包括考試成績的每項評分、主觀評價打分等。其次，制定數據檢測規則并實現自動檢測，應用不同的數據配置策略，對靜態、動態數據進行實時監控和定期檢查以發現并處理有問題的數據。最后，建立可靠的教學數據質量評估體系，通過各種評估方法，如基于異常值的評估方法、邏輯性評估方法等，對數據質量的改進效果進行評估，為數據質量改進提供策略。此外，還需要實現缺失數據的完善、篩選等數據處理工作，將數據標準化、去重復化，最后形成規范化的格式。

4結語

工程教育以培養學生的素質和能力，評價學習成果或產出作為核心標準。學院對軟件工程專業全面開展工程教育，建立全覆蓋的工程培養體系和量化的培養目標，并通過了2016年11月的評估。筆者在此基礎上，針對專業培養目標，改進了離散數學課程的教學模式，按照工程問題重新劃分教學知識點和知識結構，設定了課程的達成度計算模型。在教學過程中，結合SPOC課和翻轉課堂，收集和規范各方面的信息和數據；建立教學數據分析庫，逐步開展學生學習路徑、習題考評模式、錯誤答題模式等問題的研究，以此作為學習問題診斷、教學干預和教學決策的重要參照。

參考文獻：

[1]張建樹,郭瑞麗.工程教育認證背景下課程達成度的評價改革[J].高教論壇,2016(6):72-74.

[2]林健.工程教育認證與工程教育改革和發展[J].高等工程教育研究,2015(2):10-19.

[3]GoodRichH.Understandingrubrices[J].EducationalLeadership,1996,54(4):14-17.

[4]顧佩華,包能勝,康全禮,等.CDIO在中國（上）[J].高等工程教育研究,2012(3):24-39.

[5]王彩玲,王元元,宋麗華.問題驅動模式下離散數學小班化教學方法探討[J].計算機教育,2012(15):19-22.

[6]薛云,鄭麗.基于SPOC翻轉課堂教學模式的探索與反思[J].中國電化教育,2016(5):132-137.

[7]趙興龍.翻轉課堂中知識內化過程及教學模式設計[J].現代遠程教育研究,2014(2):55-61.

[8]楊王黎,吳雅娟,王麗俠.成績分析與試卷質量評價系統的設計與實現[J].大慶石油學院學報,2002,26(2):60-63.

工程化學公式總結范文第4篇

發了大規模的藍藻侵害,無錫市城區牽龍口水廠和 南泉水廠的水源先后遭受污染而停用,嚴重威脅生 活飲用水的安全。這次大規模的藍藻爆發再次向人 類敲響警鐘,解決太湖流域的富營養化問題,尋找 有效的對策,已成為迫在眉睫的重大任務。

太湖水體污染主要來源于內源和外源,內源主 要是湖底淤泥和水體中營養物質;外源主要為城市 生活污水、工業廢水、降水等,來源眾多且復雜, 對太湖水體污染貢獻大,因此本文主要研究外源的 控制。我國有60多萬個行政村、250多萬個自然村, 居住生活著2億多農戶[1]。全國農村每年產生生活污 水約80多億噸,而96%的村莊沒有排水渠道和污水處 理系統, 生活污水隨意排放[1]。太湖周邊分布著大量 的農村,農村生活污水對太湖富營養化貢獻較大,

圖 1 無錫市吳塘村

并且有分布廣而且分散,水質、水量波動性大,水

中氮、磷含量較高等特征。

根據目前我國廣大農村地區社會經濟發展狀況、污水處理與水環境保護要求,農村污水

處理主要采用化糞池、人工濕地、穩定塘、土壤滲濾、生物膜法等幾種適合農村實際的污水 處理工藝技術[2],其中化糞池因造價低和管理方便為大多數農村所采用。筆者嘗試將人工濕 地和生物膜法與化糞池結合起來,設計一套適合太湖周邊農村地區的生活污水處理方式。

1. 研究區域的選擇

無錫市南瀕太湖,據了解,濱湖區對近期污水管網難以到達的行政村實施生活污水“點 源處理”工程,污水處理方式具有代表性;吳塘村毗鄰太湖梅梁湖,于2004年由楊巷、白旄、 吳塘三村合并組建而成,村內有一條主干河流吳塘港直接注入太湖,地理位置具有代表性(如 圖1);全村占地9.8平方公里,總人口2500人,農業為主要產業,主要經濟作物為楊梅、桔 子和水蜜桃,農作物幾乎不使用農藥,村民用水來源為自來水和井水相結合,生活方式代表 性。因此最終選擇吳塘村作為具體研究區域。

2. 處理工藝 的選擇

我國農村居住相對分散,經濟力量也相對薄弱,部分經濟條件比較好的農村修建的住宅 大都安裝了配套的衛生器具、給水管、排水管,設計了衛生間,可是缺乏完善的下水道系統

[3],大部分農村生活污水主要通過現有的截污溝渠直接排到附近水體里或者下滲至土壤里, 成為水體主要的面源污染。對于農村的分散生活污水的處理方式,造價低廉、工藝簡單、處 理效果有保證、運行維護簡便是首要的原則。目前農村實際中使用較多的污水處理技術主要有 化糞池、人工濕地、穩定塘、土壤滲濾、生物膜法等。

2.1 化糞池

化糞池又名殷夫池,是 20 世紀初德國人創造的,作為我國城鎮生活污水主要局部處理構筑物被普遍采用,在消除病原體、減少污染等方面曾經發揮了巨大的作用。化糞池的功能 是接收、貯存家庭生活污水。池內分為漂浮層、淤泥層和中間清水層三個區域。它除了能截 留生活污水中的糞便、紙屑和病原蟲等雜質的 50%和去除 BOD 的 20%以外、還可以減輕污 水處理廠的負荷或減輕對水體的污染。沉淀下來的污泥經 3~12 個月的厭氧分解、酸性發酵 脫水熟化后能轉化為穩定狀態可清掏出做肥料[4]。目前化糞池的池型主要有舊式化糞池、改 良式化糞池、立體多槽式化糞池、好氧曝氣式化糞池、滅菌化糞池[5]、集成式生物化糞池[6]、 無害化化糞池[7]、新型生物處理化糞池[8]等,化糞池的改造具有潛力。

2.2 人工濕地

人工濕地(Constructed Wetland)是人工建造的、可控制的和工程化的濕地系統,這是 發達國家近十年來才興起的生態處理法[9]。第一個完整的人工濕地試驗始于 1974 年德國的 Othfrensen 濕地[10]。其基本原理是:在一定的填料上種美人蕉、富貴竹、蘆葦等特定的植物, 將污水投放到人工建造的類似于沼澤的濕地上,當富營養化水(如生活污水等)流過人下濕 地時,經沙石、土壤過濾和植物根際的多種微生物活動,使水質得到凈化[9]。

人工濕地污水處理技術可處理氮、磷含量較高的污水,還可作為二級污水處理后接的深 度處理工藝。人工濕地主要分為潛流人工濕地和表面流人工濕地。按水流方向又可分為垂直 流人工濕地和水平流人工濕地。處理等量的污水,潛流系統用地要比表面流人工濕地少,運 行維護簡單。表面流人工濕地多發的臭味和蚊蠅滋生在潛流系統中很少出現[11][12]。人工濕 地的缺點是需要大量土地, 并要解決土壤和水中的充分供氧問題及受氣溫和植物生長季節 的影響等問題。

垂直流人工濕地由下行流和上行流方式的兩池組成。吳振斌、成水平等人對垂直流 人工 濕地小試系統進行測試,對受污染地面水體中的CODcr、BOD5和TSS的去除率分別為53.6%、

78.7%和80.2%。對細菌、總大腸菌、糞大腸菌和藻類的平均去除率分別達99.4% 、85.9%、

89.7%和97.7%。對KN、NH4+-N和TP的平均去除率分別為39.2%、16.5%和25.8%[13]。參考該 系統進行設計,可有效降低出水氮、磷含量,不難想象最終出水能達到水功能區劃的要求。

2.3 穩定塘

利用穩定塘處理污水可充分利用地形,基建和維護費用低,并能實現污水的資源化,但 占地面積大,處理效果易受氣候影響,在我國難以普及[14]。太湖周邊地區土地資源寶貴, 且冬季氣候較低,不利于使用。

2.4 土壤滲濾

該系統將污水投配到土壤表面具有一定構造的滲濾溝中, 污染物通過物理、化學、微生 物的降解和植物的吸收利用得到處理和凈化。該技術對懸浮物、有機物、氨氮、總磷和大腸 桿菌的去除率均較高,一般可達70%~90%,而且基建投資少、運行費用低、維護簡便, 整 個系統埋在地下,不會散發臭味,能保證冬季較穩定的運行,便于污水的就地處理和回用該 技術具有很強的技術和經濟優勢[1]。但是,該技術須保證處理效果,否則容易對地下水造成 污染。

2.5 生物膜法

生物膜法有生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化和生物流化床四種,是分散生活污水處 理主要應用的一種人工處理技術,包括厭氧和好氧生物膜兩種。厭氧或好氧微生物附著在載 體表面,形成生物膜來吸附、降解污水中的污染物,達到凈化目的。該方法設備簡單、運行 成本較低,處理效率高[1]。

吳塘村人口較少,分布分散,無市政排水管網,幾乎每座房屋旁邊都有一小塊耕地,可 以加以利用,所選污水處理工藝應抗沖擊負荷能力強,且宜就近單獨處理;經濟力量薄弱, 故污水處理應充分考慮造價低、運行費用少、低能耗或無能耗的工藝;村鎮缺乏污水處理專 業人員,所選工藝應運行管理簡單,維護方便[3]。人工濕地和生物膜法處理效果好,且是接 近自然的處理技術,此外化糞池的普遍使用和低費用使得改造化糞池推廣更加容易,鑒于上 述處理方式和國內水處理相關資料,結合吳塘村本身的實際情況,決定將人工濕地和生物膜 法與化糞池結合起來,設計接觸氧化-濕地-無動力充氧化糞池對生活污水進行就地處理。 3. 接觸氧化-濕地-無動力充氧化糞池設計

3.1 化糞池體積設計

根據《給水排水設計手冊第 2 冊-城鎮排水》和《02S701 磚砌化糞池》上相關計算公式 和設計要求,化糞池最小一般不小于 2m3,水面到池底距離不小于 1.3m,尺長不小于 1m, 池寬不小 于 0.75m。

本設計中化糞池有效容積只考慮前兩格計算,容積比為 3:2,取有效池長為 2.0m;尺

高 1.7m,其中保護層高度 400mm;池寬取 0.8m。故總容積為 V=2.0×1.7×0.8=2.72m3。

3.2 下行流-上行流人工濕地設計

人工濕地的深度一般是按水生植物根系自然擴展的深度來設計的,多數為 0.6~0.7m[15]。 本設計人工濕地由串聯的 0.5m×0.8m×0.8m 兩個池組成。

填料:底層鋪 10cm 厚的碎石(直徑 5mm 左右),上層為砂(直徑 0~4mm)和土壤的 混合,其中下行池砂土深 0.6m,上行池砂土深 0.5m,下行池填料高于上行池 10cm。

水生植物:選擇美人蕉和香蒲混合栽種。

進出水管線布置:進水干管為直徑 110mmPVC 管,另設四根直徑 75mmPVC 管,出水 管布置方式相同[14]。

3.3 結構設計和原理

筆者閱讀了大量化糞池和人工濕地相關的文章,從中受到了一些啟發,并嘗試進行化糞

池改良設計及與人工濕地聯用處理無錫市吳塘村生活污水。筆者構思的接觸氧化-濕地-無動力充氧化糞池處理流程和構造分別如圖 2 和圖 3。

4

1-腐化沉淀槽;2-厭氧接觸氧化槽;3-最終沉淀槽;

4-下行流-上行流人工濕地;5-無動力跌水充氧槽

圖3 接觸氧化-濕地-無動力充氧化糞池

(1)腐化沉淀槽:糞便污水及其他生活污水混合后首先進入腐化沉淀槽。該槽占總有效容

積的 75%,為厭氧環境,污水中的有機物在此腐化,主要去除部分 BOD5、SS 和進行反硝 化,污泥和比重較大的懸浮固體會沉淀到有一定的坡度底部,比重較輕的懸浮固體上浮至水 面,中間層液體較原污水澄清。上層浮渣和底層污泥需定期清掏。

(2)厭氧生物接觸氧化槽:該槽設在腐化沉淀槽右上側出口前,槽中鋪有厚度為 20cm 的 填料層,填料上下為格柵,連同填料層做成盒子狀,填料皆為永久性的剛性填料,無需更換, 但可定期取出檢查生物膜附著情況。底層和上層為直徑 50mm 左右的鵝卵石,中間為塑料制 成的多折片球型填料,材料密度要比水大,主要作用是過濾,附著生物膜,降低流速。

(3)最終沉淀槽:該槽與厭氧生物接觸氧化槽用兩個直徑 10cm 的正方形孔相連,主要作 用是進一步沉淀分離污水和污泥,以及去除 BOD5、SS 和進行反硝化,中間層清水通過蓮 蓬彎流至人工濕地。該槽也需定期清掏。此外上述三槽會產生甲烷、氨氣、氮氣等氣體,需 設通風管連通,由于甲烷純度低,氣體量少且難以分離,故通過通風管直接放空。

(4)下行流-上行流人工濕地:通過前面腐化沉淀槽,厭氧生物接觸氧化槽和最終沉淀槽的 處理,進入人工濕地的污染物負 荷將有效降低,此人工濕地由串聯的兩個池組成,分別為下

行流和上行流。底層鋪直徑 5mm 左右的碎石連通兩池,上層為土壤和直徑 0~4mm 的砂混

合,下行池填料高于上行池 10cm,以克服人工濕地的水頭損失。一般的單一垂直流人工濕 地水從上往下流,出水水位大大較低,在埋深較深且出水水位較低的無動力化糞池中使用, 最終出水口很可能因過低而容易被淹沒,而下行流-上行流人工濕地可以克服這個不足,能 夠提升水位,而且眾多試驗表明出水效果要比單一垂直流人工濕地好。水生植物可選擇美人 蕉和香蒲等普遍的植物,定期收割。下行流-上行流人工濕地相當于一般污水處理的深度處 理,尤其在去氮除磷有很高的處理效率。

(5)無動力跌水充氧槽:該槽相當于出水前的集水槽有集配水功能,并且與大氣相通,可 通過里面三層鋪有鵝卵石的表面粗糙的階梯式跌水板進行復氧,可有效抑制水的發臭和提高 透明度。出水最終通過截污溝渠排至附近水體或者下滲補給地下水,大大降低了對受納水體 的污染。

3.4 經濟可行性分析

無錫市吳塘村幾乎每戶都修建有化糞池,糞便污水與其他生活污水分流排放,接觸氧化

-濕地-無動力充氧化糞池無需采用好氧曝氣和提升裝置,僅通過污水的自流完成,無動力消 耗,運行費用極低;管理方便,如普及太湖周邊農村地區,當地政府環保相關部門可定期檢 查及安排吸糞車集中吸走底層污泥和撇去上層浮渣。接觸氧化-濕地-無動力充氧化糞池的建 造費用與傳統舊式化糞池相比略高一些,但兩者有著幾乎相同的運行管理費用,對于吳塘村 乃至太湖周邊農村仍然是可承受的。