水處理生物學論文大全11篇
時間：2023-03-22 17:38:36緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇水處理生物學論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。
篇（1）
摘 要：目前，高效低耗去除水中氮磷污染物是國內外廣泛關注的環境問題，污水反硝化脫氮除磷技術則是當前的研究熱點。本論文針對反硝化脫氮除磷技術的核心——反硝化除磷菌的微生物學性能進行了研究，以深入理解反硝化除磷現象，也由此才能充分利用其優越性來提高和優化生物脫氮除磷效率和工藝。
到目前為止，國內外學者普遍關注反硝化除磷工藝的試驗及影響因素，但對反硝化除磷脫氮微生物及其種屬的研究較少，尚處于起步階段，而針對反硝化除磷菌種在生理生態方面的特性研究則更少。本論文針對反硝化脫氮除磷技術的核心——反硝化除磷菌開展微生物學研究，更進一步理解反硝化除磷現象，提高生物脫氮除磷效率。
1.反硝化脫氮除磷的微生物機理 Seyoum Yami Gebremariam, Marc W. Beutel, David Christian, et al. Research advances and challenges in the microbiology of enhanced biological phosphorus removal-a critical review. Water Environment Research, 2011, 83(3): 195-219.
篇（2）
1生態工程介紹
1.1生態工程
生態工程以復雜的社會——經濟——自然復合生態系統為對象,遵循應用生態系統中物種共生、物質再生循環及結構與功能協調等原則,以整體調控為手段,以人與自然的協調關系為基礎,以高效和諧為方向,為人類社會及自然環境雙受益和資源環境可持續發展設計的具有物質多層分級利用、良性循環的生產工藝體系。以期同步取得生態環境效益、經濟效益和社會效益[1]。
1.2生態工程原理
生態工程涉及生態學、生物學、工程學、環境科學、經濟和社會等領域,原理眾多。我國學者(馬世駿1986、顏京松1986、Ma&Yan1989,Yanetal1992)在系統生態學理論的基礎上,對生態工程的原理作了精辟論述和提煉。把生態工程原理總結為整體、協調、自生、再生循環等基本原理。孫鐵珩,周啟星等[2]提出污水生態工程是指運用生態學原理,采用工程學手段,把污水有控制地投配到土地上,利用土壤-植物-微生物復合系統的物理、化學等特征對污水中的水、肥資源加以回收利用,對污水中可降解污染物進行凈化的工藝技術,是污水治理與水資源利用相結合的方法。
2主要生態工程污水處理技術
2.1污水土地處理系統
污水土地處理系統是一種污水處理的生態工程技術,其原理是通過農田、林地、葦地等土壤--植物系統的生物、化學、物理等固定與降解,對污水中的污染物實現凈化并對污水及氮、磷等資源加以利用[3]。根據處理目標、處理對象的不同,將污水土地處理系統分為慢速滲濾(SR)、快速滲濾(RI)、地表漫流(OF)、濕地處理(WL)和地下滲濾(UG)五種主要工藝類型[4]。
土地處理系統造價低,處理效果佳,其工程造價及運行費用僅為傳統工藝的10%~50%。其中污水濕地生態處理系統又稱人工濕地,目前研究最為深入、應用最廣泛。通過人工濕地生態工程進行水污染控制不僅可以使污水中的水得以再生利用,還能使污水中的有機物、N、P、K等營養物得到利用。整個系統呈自然式良性循環,構成了具有自適應、自凈化能力的水陸生態系統。該系統管理簡單,穩定后幾乎不需要人的參與,物耗、能耗低,效率高。生態系統中的植物群體不需要另行施肥與灌溉,還兼有美化環境的功能,這種生態凈化方法實現了水環境可持續發展[5]。
以人工濕地處理系統為例,土地生態處理系統對污水的凈化機理如下:系統中的填料(介質)具有巨大的比表面積,易形成生物膜,污水流經顆粒表面時,其中的污染物質通過沉淀、過濾、吸附作用被截留[6]。
2.2污水生態塘處理系統
生態塘系統是以太陽能為初始能源,通過在塘中種植水生作物,進行水產和水禽養殖,建立人工生態系統,,通過天然的生化自凈作用,在自然條件下完成污水的生物處理[7]。有機物質在生態塘處理系統中得到降解,釋放出的營養物進入了復雜的食物鏈中,產生的水生作物、水產都可以被收獲。生態塘處理系統能夠有效地處理生活污水及一些有機工業廢水,對有機物和病原體有很好的去除效果,具有投資少、運行費用低、運行管理簡單的優點。但該系統占地面積大、易出現短流、溫度較高時易散發臭氣和孳生蚊蟲、對氮磷的去除效果不穩定。近年來,我國生態塘污水處理工藝研究側重在兩個方面[8]:篩選、培育高效水生凈化植物;組合曝氣、水生植物、水產養殖多個生物處理單元的綜合功能,營建生化一體化水生動植物復合生態體系,是污水處理與資源利用的完美結合,構建了一個完整的生態系統和良好的內部良性循環系統。
2.3蚯蚓微生物濾池系統
蚯蚓生態濾池是濾床中建立的人工生態系統,由濾床填料、蚯蚓及布水系統等組成。系統利用蚯蚓和微生物的協同作用對污水中含有的各種形態污染物質進行處理和轉化。蚯蚓可對污水和污泥進行吸收和分解,清掃濾床,防止堵塞[9]。蚯蚓糞便可以濾除污染物,提高處理效率。蚯蚓的存在可作為家禽飼料。污水中的生物膜污泥微生物通過食物鏈最終被有效地轉化為蚯蚓的增長及其排泄物,而蚯蚓的機體及其排泄物又可成為他微生物的分解利用對象,從而進行新一輪的生態循環。3生態污水新型處理技術
如利用土壤毛細管浸潤擴散原理,研制成功的地下毛細滲濾系統(theundergroundcapillaryseepagesystem,UCSS)[11]。地下毛細滲濾系統(UCSS)的中心部分是地下毛細滲濾槽,它通過土壤過濾和微生物降解來去除污水中的污染物。在一定程度上解決了常規土地凈化污水處理系統占地面積和運行費用問題,還可回收污水和營養物質(包括氮、磷和鉀)用于植物生長。
活機器(livingmachine)系統是加拿大出生的海洋生物學家約翰·托德(JohnTodd)發明的,是利用太陽能以及利用由多種多樣直接或間接從太陽獲得能量的生物組成生態系統,將水產養殖與人工濕地結合起來并封閉在溫室里,以創造一個高效的污水處理過程[12],包含了沉淀、過濾、凈化、吸收、揮發、硝化和反硝化、厭氧和好氧分解過程,在獲得高標準水質的同時避免了自然處理系統占地大、滯留期長、寒冷氣候處理效果欠佳等弊端。
結語
污水生態處理技術基本上不涉及化學能的投入和化學品的消耗。根據國情,我國的污水治理必須走生態處理技術的道路[13]。
參考文獻
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[2]孫鐵珩,周啟星,張凱松.污水生態處理技術體系及應用[J].水資源保護,2002,3:6-9.
[3]錢文敏,陸軼峰,普紅平,張斌.分散生活污水的土地處理綜析[J].云南環境科學.2005,24(4):40-43.
[4]楊文濤,劉春平,文紅艷.淺談污水土地處理系統[J].土壤通報,2007,38(2):394-397.
[5]程璞,李多松,張雁秋.城市小區分散式生態污水處理[J].能源環境保護.2004,18(6):4-10.
[6]鄭潔敏,牛天新,宋亮.污水生態處理技術概述[J].杭州農業科技,2008(2):26-28.
[7]黃梅,李小兵.我國生態塘污水處理工藝的研究與應用[J].企業技術開發.2004,23(12):19-21.
[8]種云霄,胡洪營,錢易.大型水生植物在水污染治理中的應用研究進展[J].環境污染治理技術與設備.2003,(4):36-40.
[9]朱繼紅,宋碧玉,王啟中,鄒鵬,劉琳.新型污水生態工程處理技術[J].污染防治技術.2003,16(4):107-110.
[10]楊鍵,楊健,婁山杰.一種新型環境友好污水處理工藝--蚯蚓生態濾池[J].國資源綜合利用.2008,26(1):16-19.
篇（3）
Abstract: at present, high efficiency and low energy consumption of nitrogen and phosphorus removal water pollutants at home and abroad is extensive attention of the environmental problems, sewage denitrifying phosphorus denitrification and technology that is the current research hot spot. This thesis denitrifying phosphorus removal technology denitrification core-denitrifying dephosphatation bacterium microbiology properties have been studied, in order to deeply understand the denitrifying dephosphatation phenomenon, also from this can make full use of its advantages to improve and optimize biological denitrification and phosphorus efficiency and process.
Keywords: sewage treatment; Denitrification denitrification and p; Microbiology; Denitrifying phosphorus removal bacteria
中圖分類號：U664.9+2文獻標識碼：A 文章編號：
到目前為止，國內外學者普遍關注反硝化除磷工藝的試驗及影響因素，但對反硝化除磷脫氮微生物及其種屬的研究較少，尚處于起步階段，而針對反硝化除磷菌種在生理生態方面的特性研究則更少。本論文針對反硝化脫氮除磷技術的核心——反硝化除磷菌開展微生物學研究，更進一步理解反硝化除磷現象，提高生物脫氮除磷效率。
1 反硝化脫氮除磷的微生物機理[1]
在反硝化除磷理論提出以前，設計除磷工藝時大多都要盡量避免硝酸鹽進入到厭氧反應器或者厭氧階段中。因為若存在硝酸鹽，反硝化菌會在厭氧條件下優先利用污水中的有機物，使反硝化菌和除磷菌產生對碳源的競爭，影響磷的厭氧釋放，進一步影響到后續的好氧吸磷。許多學者的研究成果表明，在厭氧段缺少外碳源情況下，若存在NO2--N或者NO3--N，也同樣會有吸磷現象的發生。微生物利用內碳源，如PHA等，作為碳源和能量來進行過量吸磷，并將其以聚磷的形式貯存于微生物體內，這一過程與好氧吸磷所不同的是采用的電子受體為NO2--N或NO3--N，而不是氧。
2 反硝化脫氮除磷的微生物研究進展
2.1 Acinetobacter[2]
最先從聚磷污泥中分離出除磷菌種的是Fuhs 和chen，經鑒定確認分離出來的菌種具有較高的除磷能力，屬于γ-Proteobacteria中的Acinetobacter。另外，許多研究人員采用各種各樣不同的培養基從試驗模型和水廠中成功分離并培養了菌種，在這些菌種中大多數經鑒定后表明它們都屬于Acinetobacter spp.。因此，Acinetobacter菌種曾一度被認為是強化生物除磷系統中主要的除磷菌。在此后的很長一段時間內，在生物強化除磷系統中關于微生物學方面的研究中這一研究結論基本上占主宰地位。
Buchan利用純培養分離技術研究分析了幾個除磷效果良好的試驗裝置及污水廠的曝氣活性污泥，試驗結果表明Acinetobacter是優勢菌。然后，Lotter和Bayly等學者也都在除磷活性污泥中檢測到了大量屬于Acinetobacter的菌種。
但是，也有學者，如Cloete等，研究結果表明Acinetobacter只占到微生物總量的1～10%，屬于數量較少的菌屬。而Pseudomonas和Aerodomonas卻是生物除磷系統中的優勢菌屬。Hiraishi等將生物除磷工藝與非除磷工藝中的活性污泥微生物組成進行了比較，發現在這2中工藝中Acinetobacter 都不是優勢菌屬，在A/O工藝生物除磷的活性污泥中，Acinetobacter僅僅只占到系統內全部微生物的1%。朱懷蘭等也通過對除磷系統中微生物的分離發現Pseudomonas 是生物除磷系統中的優勢菌種。
大量的研究關注于已分離出來的Acinetobacter菌種的分類。有許多研究表明大多數菌種屬于Acinetobacter junii，Acinetobacter lwoffii，也有許多以前從未被描述過的Acinetobacter spp.菌種得到確認。然而，還是有大量的是不能被鑒定出的。
由此可知，污水生物除磷活性污泥中優勢菌屬并不是Acinetobacter，其它種屬微生物在除磷方面所表現出來的能力也是不容忽視的。進一步的研究還表明Aerodomonas能過量攝取外界環境中的磷酸鹽并形成胞內聚磷酸鹽物質，而Pseudomonas則與傳統PAOs的特性相同，在厭氧條件下進行釋磷，在好氧條件下則過量吸磷，同時累積聚磷酸鹽。
2.2 其它微生物屬種[3]
有學者從污水處理廠中分離得到很少的菌株，經鑒定并不屬于Acinetobacter spp.。2002年，羅寧等分離了A2N/ASBR雙污泥反應器的活性污泥中的微生物，發現起到反硝化脫氮除磷作用的主要存在于莫拉氏菌屬、假單胞菌屬、腸桿菌科細菌和氣單胞菌屬，它們占到了細菌總數的66.6%。其中，假單胞菌屬的含量最高，占全部菌株的22.9%；莫拉氏菌屬和腸桿菌科含量次之，各占到15.6%；氣單胞菌屬和不動桿菌屬含量排第三，各占到12.5%；但是，不動桿菌主要是在好氧條件下起除磷的作用，而沒有反硝化脫氮的功能。除此以外，活性污泥系統中還存在著共占約全部菌株20.8%的腸球菌屬、鏈球菌屬、葡萄球菌、微球菌屬等等。
3 結論
目前國內外對于反硝化除磷的研究大多停留在物理方面，也即從宏觀環境理論的角度來對反硝化脫氮除磷的機理和影響因素進行探討。卻并沒有對其有效菌群——反硝化除磷菌進行深入地研究。因此，從微生物學的角度開展對反硝化除磷菌的篩選和應用方面的研究，探討其脫氮除磷機理及其最佳生長條件，反硝化除磷現象才能真正的被理解，也由此才能充分利用其優越性來提高和優化生物脫氮除磷效率和工藝。
參考文獻
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[2] Seviour R. J., Mino T., Onuki M. The micr obiology of biological phosphorus removal in activated sludge systems[J]. FEMS Microbiology Reviews, 2003, 27: 99-127.
篇（4）
環境工程微生物學作為一門邊緣學科，它要求學生要將理論與工程實踐緊密結合，是一門實踐性很強的課程。掌握必要的環境工程微生物學實驗技能對于理解和認識環境工程微生物學有關理論，從事環境工程相關研究工作具有重要意義。現代大學教育的目標是培養學時創新意識和能力，將以知識為核心的觀念轉變為以創新為核心，從強調傳授知識到知識與能力并重，培養應用型人才。因此，大量的課程實驗成為鞏固和加深學生對基本知識和基本技能掌握與理解的必然要求。然而，傳統環境工程微生物實驗課中，各部分實驗項目相對獨立，連貫性不強，且內容重復較多，學生在有限的課堂教學中難以系統地把握微生物學實驗操作，不利于實現對培養學生的環境工程微生物操作技能和綜合素養。面對近年來各種實驗課堂教學學時都存在壓縮趨勢，如何在實驗教學過程中綜合設計、合理調整、突出重點顯得非常關鍵。因此，我們可以根據實際需求和條件，適當調整實驗內容，將原有各相對獨立的實驗項目按照器皿包扎、配制、消毒，菌株劃線分純、計數、轉種、保存，革蘭氏染色、菌落觀察及菌體特征顯微觀察等系統串聯在一起，形成一個綜合性實驗。通過該綜合實驗短期而系統的鍛煉，讓學生掌握4種以上實驗項目的實驗技能。
這不僅優化實驗教學內容，能夠讓學生在有限實驗教學學時內掌握幾種關鍵的微生物學基礎操作技術，而且使他們對環境工程領域所涉及的微生物學研究途徑有一個完整認識。結合自身特色，設計綜合性實驗。如自建的污水處理廠，環境工程專業實驗室位于污水廠辦公樓內，極大程度上方便了相關實驗課的開展。結合此特點，我們提出了“污水生物處理過程中微生物的簡單分析”的綜合性實驗。
一、綜合實驗教學方案設計
污水生物處理主要是指利用微生物的新陳代謝作用，分解轉化污水中的污染物，達到凈化水質的目的。生物處理是目前污水處理最有效、最經濟的方法之一。污水處理過程中微生物種類繁多，采用傳統技術方法和鏡檢來分純、計數、觀察其中的優勢菌株，對比其與進水和出水中主要菌株的差異，有助于了解污水生物處理過程中微生物的生長情況，鞏固基本操作技術。長期對不同階段、環境下污水處理中優勢菌株觀察，可以有助于正確判斷污水處理運行情況。綜合性實驗“污水生物處理過程中微生物的簡單分析”是在綜合實驗準備環節、細菌計數、劃線分純、形態觀察等操作的基礎之上，完成對污水中微生物的劃線分純培養、斜面接種、菌落計數(平板涂布法、傾倒法及顯微鏡直接計數法相比較)、菌落觀察、菌體觀察(革蘭氏染色及鏡檢)等系列分析工作。通過對污水分離菌的菌落和菌體形態觀察，初步判定大致所分主要菌株類型。結合本組的實驗結果，了解所選污水處理的不同階段微生物生長情況。在學習對污水處理過程中微生物生長情況簡單分析的方法的同時，強化了學生的微生物基礎操作能力。
二、實驗教學內容實施
讓學生掌握微生物基礎操作，并嘗試判斷污水處理的前、中、后不同階段細菌生長情況。實驗前，先統一以PPT形式講授整個實驗流程及各部分須注意事項，然后開始分組實驗。
(1)實驗準備環節:配制固體基礎培養基和0．85%生理鹽水，并分裝固體培養基———6支試管(每支5mL)做斜面，剩余裝入錐形瓶中;另外，制作試管、錐形瓶的棉塞，并對試管、錐形瓶、培養皿、移液管進行包扎;然后對以上所有實驗用品進行高壓滅菌。取出后放入無菌操作臺中，并用紫外滅菌。用無菌錐形瓶分別取進水、處理中、出水水樣，備用。
(2)細菌計數:計數之前首先對所取水樣進行梯度稀釋，然后按照平板涂布法、傾倒法及用血球計數板直接計數法分別進行計數，盡量讓學生了解并掌握三種計數方法的特點與差異，以便今后根據實際情況選擇合適計數方法。
(3)劃線分純:取原水樣進行平板劃線，根據微生物菌落特征分別選取分散開的不同菌落進行再次劃線后繼續培養，直到獲得多個不同菌株。此部分工作由于每次劃線培養都需要1天時間，因此若要多次劃線分純，則需學生在課后繼續“自助”進行該實驗，直到獲得純菌株為止。最后，在已準備好的固體斜面上接種所得已分純菌株，培養24小時后取出，4℃下保存。
(4)形態觀察:取出前一天培養的平板，對細菌的菌落形態和菌體形態分別進行觀察。其中菌落形態是觀察培養皿內不同菌落形態，初步分析自己分離微生物的種類，并和其他同學的實驗結果進行對比，大致判斷污水處理不同階段微生物的差異。菌體形態則是分別挑取具有不同特征的菌落，按照已掌握革蘭氏染色方法進行染色，鏡檢觀察。實驗過程中，學會具體操作技能是根本，而對實驗結果的分析判定同樣重要。因此要求學生做詳細記錄，以便根據所屬小組的實驗結果分析所取水樣中細菌情況。可根據各個實驗部分設計不同圖表方便學生記錄，如表1就是用于實驗污水中細菌計數結果記錄用表。要求學生根據實驗結果，分析所屬小組分離出了那些常見菌，以及結合自己實驗，判斷污水處理過程中有沒有哪些菌在不同階段都存在?如果存在，有哪些?
三、“指導+自助”實驗教學模式探討
采用“指導+自助”實驗教學模式，實現課上指導、課下自助。指導老師在課堂上有重點地講授實驗操作技能，學生除課堂學習外，根據自己喜好，或重復練習課堂所學實驗操作，或自己設計實驗進行分析，也可以參與教師的科研項目進行更深入的鍛煉與提高。這種方式不僅是對環境工程微生物課堂實驗教學學時有限的彌補，更是對實驗教學學時、內容的拓展與延伸，能夠充分提高本科實驗室教學資源的利用效率，發揮本科實驗室教學資源的功能，讓學生可以充分利用課余時間熟練實驗操作，鞏固所學實驗知識，增強自主創新技能。在學生自助實驗學習過程中，實驗室指導老師也可以根據學生個人情況適當安排和指導。可以根據已學“污水生物處理過程中微生物的簡單分析”實驗進行延展分析，如設計活性污泥法處理污水過程中的“革蘭氏陽性與陰性細菌比例情況分析”、“污水處理中最常見菌體的確定與分純”、“接觸池投加藥物量與殺菌效果的關系”等實驗，促進學生培養自己的創新性思維。#p#分頁標題#e#
四、實施效果總結
(一)集中講授效果
實驗課在理論課結束后集中兩天授課，改變了實驗教學依附于理論教學的從屬地位，既保證了與理論課的銜接，使實驗在理論的指引下按其本身的規律和系統進行，又能系統、合理安排實驗教學內容，使實驗內容連續、有序進行。不僅使學生操作起來認真，更重要的是結合實際、系統講授使得環境工程微生物學實驗課程更有意義。盡管課時有限，但六年來的實驗教學探討發現，95%的學生在實驗學習過程中有良好表現，并對這種集中式綜合設計實驗表示非常滿意。
(二)學生評價結果
篇（5）
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（a）-0212-02
隨著我國經濟發展和政府對環境保護的重視，21世紀，環境保護的意識越來越被國民所接受，政府也正在加大對環境治理的力度。社會對環境專業人才的需求也持續增長，環境工程專業人才的需求和環境保護產業的興起，又促進環境工程專業的發展。這對于環境工程專業來說既是機遇，也是挑戰。環境工程專業人才也將面臨嚴峻的人才市場的競爭。環境工程是一個實踐性與工程性很強的學科，從根本上說，環境工程學科的主要任務是運用工程手段防止、控制和解決有關環境污染的問題，涉及到供水處理廠、污水處理廠、各種除塵設備與裝置、垃圾處理場等的規劃、工程設計、運行管理等，要求培養學生具有一定的工程實踐能力、運行管理能力、動手能力和一些基本技能。
長期以來在環境工程專業實驗教學過程中，重理論輕實踐的思想根深蒂固，這導致了環境工程的教學上出現了一定的誤區。
1 傳統實驗教學問題的分析
在傳統的環境專業教學中，實驗課基本作為理論教學的附屬品，一般只開設驗證性或者操作性的實驗，教師以及學生無法對這些內容簡單、容易掌握的實驗課引起重視。而且實驗教學并沒有很緊密的聯系環境工程實踐，學生難以將所學的知識以及概念系統化。傳統環境工程實驗有一下幾個特點。
（1）現有實驗內容單一，測定方法過于陳舊，落后于社會的發展，已不能滿足環境保護的需要。而實驗類型的單一化，導致學生對上實驗課缺乏興趣，學生對問題的觀察能力、分析能力和解決能力得不到鍛煉，沒有幫助學生掌握環境工程知識，更無從談起學生創新、創造力的鍛煉。
（2）實驗教學內容和手段相對陳舊，且落后于理論教學，實驗教材已經大大滯后于社會的發展，大部分實驗教材很早就編著，并沒有及時更新，甚至某些已經被淘汰的實驗方案仍在使用。這些情況使環境工程教學遠離現實情況，對現代社會的人才培養產生滯后影響。
（3）實驗安排缺乏整體性及系統性，環境保護研究發展越來越快，環保的標準被不斷更新，然而實驗教學中仍在使用配置較低、落后甚至老化的儀器設備，已經大不要所要求的測定結果的準確性和精度。
2 創新實驗教學方法
2.1 調整實驗課程安排
傳統的環境工程試驗包括環境監測實驗、環境微生物學實驗、水污染控制實驗和大氣、噪聲控制實驗等，這些試驗均依托于理論課程，我們先對這些實驗內容進行整合，設立以環境監測實驗和環境微生物實驗內容為主的環境工程專業實驗和以水處理實驗、固廢處理處置實驗和大氣控制實驗內容為主環境工程專業實驗，使之成為獨立的實驗課程。
以環境監測實驗和環境微生物實驗內容為主的環境工程專業實驗的內容各有側重。在學生完成規定學時學習外，在開放性實驗中，設立兩個專業實驗的選修實驗。環境工程專業實驗的選修實驗側重大型儀器的分析和使用，例如：氣相色譜、高效液相色譜、紫外分光光度儀、原子吸收光譜儀等。環境工程專業實驗的選修實驗側重水處理工程實驗、水處理工程綜合實驗和化工原理實驗。這樣可以保證學生根據興趣愛好和專業方向選修實驗課程。
2.2 增加綜合性專業實驗
除了安排傳統的綜合性專業實驗外，充分利用湖南城市學院和益陽市周邊資源，在環境工程專業實驗中開設南洞庭湖水質監測綜合實驗，校園及周圍地下水水質監測綜合實驗，長張高速公路（長沙至張家界益陽段）空氣質量與噪聲監測綜合實驗。此類實驗的開設，不僅使專業實驗充分與實際生產生活相結合，而且讓學生充分認識到所開實驗的實際應用意義，加深了對各項環境指標的認識和理解。
3 建立新實驗教學體系
3.1 采用開放式實習模式
任課教師將學生分成多個實習小組（ 每組2～4名成員），確定1名組長，然后根據監測對象及監測項目選擇藥品、儀器等設備，分別為各個小組制訂計劃，明確各小組的監測對象、監測項目、采樣位置、時間安排及分析方法；也可以預約實驗，即根據學生自己的時間和掌握實驗的程度，分批完成實驗。以小組為單位分發玻璃儀器、試劑藥品，實習期間儀器室及實驗室全天開放，以電廠廢水處理為例，要求學生自己動手配制污水，對污水進行一級處理、二級處理、深度處理后，還要進一步去除水中多余的陽離子和陰離子。在整個過程中，學生要對每步的處理效果進行分析比對，并檢測最終的處理結果。一星期內各小組完成實習項目。實習完成后，全班所有小組集中進行交流討論實習中存在的問題和收獲，每個學生提交一份實習報告。實驗教師也可以對學生做單獨指導，這樣也有助于學生對知識的理解和掌握。采用這種教學模式需要注意的是，對大型精密儀器要進行定期培訓，幫助學生掌握現代化的分析、測試手段，提高學生的科研能力。
3.2 畢業論文與工程項目相結合
取消綜述性研究的畢業論文，規定撰寫的論文要有一定的工程研究背景，以工程性實驗或綜合性實驗為基礎。學生的畢業（設計）論文可以采用教師自己主持或參與的工程項目和科研項目作為基礎，也可以聘請環保公司或者是環保局的工程技術人員做畢業（設計）論文指導教師，把畢業論文與工程項目及實驗掛鉤，使學生更投入、更有針對性地進行實驗研究，從而提高畢業（設計）論文的質量。
4 結語
通過對環境工程實驗教學的改革，實驗教學內容、方法與手段都獲得了改進，實驗條件也獲得了改善，湖南城市學院環境工程專業本科生在科學研究中試驗設計、試驗組織、數據進行分析和處理、實驗結果分析等方面得到了全面訓練，學生的綜合素質以及綜合解決問題的能力和創新能力都得到很大提高，
參考文獻
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篇（6）
1課堂教學聯系實踐
環境工程專業所涉及的知識面非常廣泛，理論性強。對于理論知識的講解通常是通過課堂教學實現的。但是，環境工程又是一門應用性很強的學科，如果對實際情況缺乏了解，不僅會影響學生對知識的應用能力，反過來還會影響學生對理論知識的理解。因此，將課堂教學與實踐相結合顯得尤為重要。
1.1通過多種教學方式加深學生對理論知識和實踐的認知
環境工程專業的許多理論知識與實踐有著密不可分的關系，在課堂教學的時候可以綜合利用多種教學方式尤其是現代化的教學手段增加學生對實踐的認識，進而加強對理論知識的理解。如在講解厭氧活性污泥處理有機廢水時，可利用農產品加工有機廢水生物處理的影像資料加強學生對整個過程的理解，廢水為什么要經過調節池和熱交換器，了解工藝中的核心厭氧活性污泥反應器的構造，以便于理解微生物降解有機物的生理生化反應機理，了解三相分離器的結構和工作原理等一系列問題，讓學生在短時間內對整個反應體系有較明確的認識，使學生不到現場即能了解到工程狀況并分析實際工程中可能出現的問題，并讓學生思考可以怎樣改進工藝提高處理效率。又如在講授AutoCAD時，可與環境工程的實例進行結合，如繪制曝氣池的平面圖、曝氣管路布置圖、曝氣頭和攪拌機等設備圖，這樣不僅讓學生學會AutoCAD的基本繪制，又可加深學生對專業知識的理解，并直接為課程設計打下堅實的基礎，提高專業技能。
1.2課堂講學與課程設計掛鉤
課程設計一般需要綜合專業知識，一些課程設計安排在某一學期，與專業過程分開，但這時很多專業課程的知識已被淡忘，課程設計不能很好地利用和鞏固理論知識。因此，如果將課堂講學與課程設計掛鉤，有機結合，理解將更為深入。因此，我們將水污染控制工程課程設計、大氣污染控制工程課程設計等課程設計與相應專業課安排在同一個學期，將面向工程的課程設計融于專業課程中，這樣就可以及時地利用專業知識。首先由教師根據教學內容及案例為學生提供多個選題，然后學生根據興趣選擇題目。借助已學知識查閱資料、設計和計算，并繪出相應的設計圖紙。這樣可以提高學生的積極性，將學到的理論知識及時地與實際應用結合起來，不僅可以使學生對課堂知識有更深刻的理解，更提高了學生的實踐能力。
2開展綜合性實驗
我校環境工程課程設置中安排了多項專業實驗，如水污染控制工程實驗、大氣污染控制工程實驗、固體廢棄物控制工程實驗、環境監測實驗和環境微生物學實驗，各專業實驗均附屬于相應的理論課程。上述專業實驗多為驗證性實驗，綜合性實驗和設計性實驗很少。比如環境微生物學實驗中，微生物形態和結構觀察、微生物的分離與純化等都是簡單的驗證性實驗，且培養基配制和滅菌消毒等都是由實驗老師完成的。這樣使得學生在預處理環節得不到充分鍛煉，造成與實際脫節，既不利于學生的能力培養，也不利于創新思維的培養。因此，有必要開展綜合性實驗和設計性實驗,提高學生動手能力、分析問題和解決問題的能力。例如，環境微生物實驗中，可以由專業教師給出開發性題目如環境因素對微生物生長的影響等，然后由學生組成實驗小組，查找資料確定實驗方案。在整個過程中，學生的實驗技能可以得到加強，比如培養基的配制、滅菌消毒、微生物接種、顯微鏡觀察等，并且學生解決問題的能力也可以加強，比如實驗過程中出現雜菌可能由哪些因素引起，如何防止等。通過綜合性實驗，學生對實驗的理解較為系統且動手能力大大加強，為以后再深造或是走向工作崗位打下基礎。
3實習教學體系
實習是貫徹理論聯系實際教育方針,培養適應社會要求的專業人才的重要實踐教學環節,實習可提高學生分析問題、解決問題、學以致用和適應社會的能力[2]。我校環境工程在實習時間安排上，為1周認知實習、2周生產實習、4周畢業實習，已基本滿足環境工程實習時間要求。
3.1認知實習
設在專業課之前，使學生對所學專業有一個初步的了解和感性的認識。我校的認知實習安排在大二的第一學期，在大多數的專業課程開設之前。做好認知實習可為以后專業課程的學習做好準備。認知實習時間短，并且大多以參觀為主，經常會出現學生草草參觀，參觀過程中提不出實質問題，參觀后又容易忘記的現象，對以后的專業課教學無太大輔助作用。為了避免這些情況，使認知實習發揮最大的作用，要做好參觀前、參觀中及參觀后的工作。以參觀生活污水處理廠為例，在參觀前，要引導學生做好充分的準備，如工藝流程、工作原理、設備情況、實際運行時可能出現的問題，盡量做到有備而來，目的明確。在參觀過程中，鼓勵學生提問并耐心解答。結合參觀前的準備，學生可對整個污水處理過程有較為深刻的認識和理解。參觀后，要及時督促學生完成實習報告，鞏固所學知識。這樣為以后的專業課程學習打下一定的基礎，達到認知實習的目的。
3.2生產實習
生產實習是本科教學計劃中非常重要的實踐性教學環節，目的是使學生了解和掌握已經學過的專業基本知識，鞏固課程內容，培養學生理論聯系實際能力[3]。目前生產實習中存在許多問題，比如實習單位接納大量學生實習有困難，學生實習影響單位的正常工作，一些實習單位出于安全問題不歡迎學生到單位實習，或者學生在單位里的實際動手機會少。因此，需盡量多聯系長期合作的實習單位，生產實習的實習經費也有待提高。另外，還可以采取學生分組實習，避免短時間內實習人數太多而影響單位的正常工作。讓學生深入生產第一線，與實際相結合，提高實踐能力。#p#分頁標題#e#
3.3畢業實習
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自從1914年Aldern和Lockett首次發明利用活性污泥處理污水技術的方法以來，由于其經濟、高效及可靠的優點得到廣泛的應用，并在此基礎上衍生出一系列工藝，如A/O法、A2/O法、AB法、氧化溝及SBR法等。但無論是哪一種方法，其中活性污泥的沉降性能好壞直接影響到出水水質，在實際運行過程這些工藝都會發生污泥膨脹。因此，污泥膨脹已成為活性污泥法處理污水亟待解決的問題之一。
1.污泥膨脹理論
由于某種原因，活性污泥質量變輕、體積膨大、沉降性能惡化，造成二沉池中泥水分離效果差，污泥隨出水流失，影響出水水質，從而破壞工藝正常運行的現象稱為污泥膨脹。根據其誘因可以分為絲狀菌異常增殖導致的絲狀菌膨脹和因黏性物質大量產生積累導致的非絲狀菌膨脹。
1.1 絲狀菌污泥膨脹
目前可辨識的絲狀污泥膨脹絮體有兩種類型:①長絲狀菌從絮體中伸出,將各個絮體連接,形成絲狀菌和絮體網;②具有更開放(或擴散) 的結構,由細菌沿絲狀菌凝聚,形成細長的絮體。目前在膨脹污泥中發現的絲狀菌有三十余種，常出現的有：微絲菌、0092 型、0961 型、軟發菌、浮游球衣菌、發硫菌等。事實上，所有污泥膨脹現象都是由多種有機體的過度繁殖造成的。
現在主要有下面幾種假設解釋絲狀菌污泥膨脹現象：（1）表面積/容積假說：當微生物處于基質濃度限制時，表面積大的絲狀菌比表面積小的絮凝體菌膠團微生物更易獲取底物中的營養物質和氧，因而絲狀菌占優勢，導致絲狀菌污泥膨脹。（2）積累-再生假說:認為基質被微生物利用要經過細胞內積累、儲存和代謝3個階段。當微生物處于溶解氧限制時，菌膠團積累的大量有機基質得不到氧化，而絲狀菌需要的氧較少，完成積累—再生的循環快，所以再生較快，易形成絲狀菌污泥膨脹。（3）選擇性理論:以Monod方程為理論基礎。當有機物底物的濃度較低時，絲狀菌的生長速率較大，占優勢；反之，有機物底物濃度較高時，菌膠團細菌生長的速率較大，占優勢。另外，Palm認為該理論對于溶解氧對菌膠團和絲狀菌的生長速率影響同樣適用。（4）饑餓假說：進一步將絲狀菌分為兩類：第一類是具有高基質親和力、生長緩慢的耐饑餓的絲狀菌；第二類是對溶解氧有較高的親和力、對饑餓高度敏感的快速生長的絲狀菌。在低基質濃度下，第一類絲狀菌生長占優勢；在高基質低溶解氧情況下，第二類絲狀菌生長占優勢；只有基質濃度適中，溶解氧不是限制因素時，菌膠團細菌才占優勢。（5）廣義Monod方程：進一步提出有機物、溶解氧、營養物及微量物質和環境因素都可以成為控制絲狀菌和菌膠團生長的因素。廣義Monod方程在一定程度上很好地統一了污泥膨脹的理論。
1.2 非絲狀菌污泥膨脹
主要發生在水溫較低而污泥負荷較高時。由于污泥負荷高，細菌吸取了大量的營養物質，但低溫下代謝速度慢，所以在微生物表面積貯大量的高黏性多糖類物質，此類物質具有很強親水性，所以使活性污泥表面附著水大大增加，導致污泥的SVI 值升高，形成污泥膨脹。
2.污泥膨脹的影響因素
2.1 污水性質
2.1.1營養物質
進水有機底物濃度低，絲狀菌的生長占優勢，易導致污泥膨脹；有機底物濃度太高，DO受限制，同樣容易導致污泥絲狀膨脹。Wagnet 研究發現，絲狀菌對N、P等營養物質有較強的親和力,在該類營養物質濃度較低的情況下對其有累積能力，Sawyer通過試驗確定N和P的最少需要量是BOD:N=32:1和BOD:P=150:1。
2.1.2 pH值和溫度
適宜菌膠團生長的pH值范圍是6.5~8.5，當pH值低于6.5時，有利于真菌的繁殖。Daigger等人的研究表明，低溫有利于絲狀菌的生長，這也是大多數活性污泥在冬季會產生污泥膨脹的原因之一。
2.1.3早期消化
污水在預處理區停留時間過長，易發生消化反應,生成H2S，當H2S濃度超過1~2mg/L時易引起硫絲菌的過量增殖，從而導致污泥膨脹。
2.2 運行條件
2.2.1 污泥負荷
由于絲狀菌比菌膠團細菌有更大的比表面積，在低負荷下具有更強的捕食能力，更容易生長繁殖。Pipes發現污泥負荷在BOD5/MLSS為0.25~0.45 kg/ kg·d-1范圍內才不易引發污泥膨脹。
2.2.2 溶解氧濃度
一般認為，由于絲狀菌比菌膠團細菌有更高的溶解氧親合力和忍耐力，因此在低氧條件下絲狀菌比菌膠團細菌有更強的競爭力，因此在溶解氧濃度低的情況下易造成污泥膨脹。但Benefield等人的試驗表明DO在8~9mg/L之間也會發生污泥膨脹。Palm等人在研究中找到了對應F/M值下的“安全溶解氧濃度值”，這一研究結果表明，只要DO成為限制，在任何負荷下都能發生膨脹，同樣在任何DO的條件下，只要負荷足夠高也可能發生膨脹。
2.2.3 工藝方法
不同的工藝方法對污泥膨脹現象的影響也不同。完全混合的工藝方法比傳統的推流式處理方法更易發生污泥膨脹；而間歇運行的曝氣池最不易發生污泥膨脹；不設初沉池的活性污泥法不易發生污泥膨脹；葉輪式機械曝氣較鼓風曝氣易發生污泥膨脹等。
3.污泥膨脹的防治方法
由于產生膨脹的原因不同，因此在防治污泥膨脹時，可按膨脹類型、誘因與性質采取相應的措施加以消除。論文參考網。目前主要有以下幾種防治和消除污泥膨脹的方法：（1）投藥處理：投加能殺滅絲狀菌的藥劑如氯、臭氧、過氧化氫等。對已產生大量球衣菌屬的活性污泥，用濃度為50 mg/L 的硫酸銅，保持5 mg/L的殘留濃度，能夠抑制球衣菌屬的繁殖。論文參考網。（2）改善、提高活性污泥的絮凝、沉降性：在曝氣池的入口處投加硫酸鋁、三氯化鐵、粘土、消石灰、生污泥、高分子混凝劑等絮凝劑提高污泥絮凝能力。（3）避免高黏性膨脹：通過加大回流污泥量，降低高黏性膨脹的致因物質—多糖類物質，另外可考慮改變水溫，水溫在15℃以下易發生高黏性膨脹，絲狀菌膨脹則多發生在20 ℃以上。保證BOD:N:P=100:5:1的要求，當失去營養平衡時，往往會發生高黏性膨脹。論文參考網。（4）防治H2S積累：采取預曝氣，吹脫硫化氫等有害氣體，防止形成厭氧狀態，避免貝代硫菌的增殖。另外可降低污泥在二沉池內停留時間，防止形成厭氧狀態。（5）調整污泥負荷：運行經驗表明，如果污泥負荷超過0.35 kg BOD/kg MLSS·d，易發生絲狀菌性污泥膨脹。
4.結論
泥膨脹現象是自活性污泥法問世以來一直困擾人們的難題。由于原因復雜，沒有一種解釋適用于所有膨脹現象，因此只能結合不同的水質和運行條件，做出有針對性的解釋和采取有效的控制措施。隨著活性污泥法進一步發展，對污泥膨脹的研究必將進一步深入。
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中圖分類號：U664文獻標識碼： A
隨著社會與經濟的越來越快發展，生態環保已經成為越來越重要的話題。生態環保關系到每一個人的生活，影響非常的大。而在生態環保中，最大的問題是水資源污染的問題，隨著工業等各種產業生產的需要，有的未經過檢測合格就擅自將污水排入河流或是水系里，導致自然水體被破壞，水污染越來越嚴重，而水污染嚴重影響著人們的生活。為了改變這一現狀，很多地方開始進行污水處理，但是傳統的污水治理方法成本太高，難以實行，取得的效果也不是很好，所以本文從生態環保角度出發，提出基于生態環保的污水處理技術。
一、污水致力傳統技術與污水生態處理技術簡介
污水處理技術有傳統的方法和生態處理技術。傳統的污水處理技術就是利用物理、化學等原理作用對污水進行凈化，物理方法就是利用物理特性將有害物質進行吸收，化學方法就是利用物質之間的化學反應將有害物質反映或是轉化為無害物質。而這兩種方法都不易實現，能源消耗非常大，而且在技術維護方面難度也比較大，成本比較高，難以進行有力的推廣。這也是很多企業冒著違規的風險將污水直接排出的原因。
生態環保的污水處理技術，就是利用生物原理將污水有目的、有控制性的投入到一定的生態系統中，利用這個生態系統中的土壤、動物、植物、微生物等多種資源的符合作用，將污水中的超標物質和有害物質進行利用吸收，使污水中的有害物質進行降解，最后達標的過程。這一過程也可以用循環再生來形容。生態環保的污水處理技術處理污水的最大好處就是操作簡單、投資較小、無副污染物出現，同時還可以達到整體優化的效果。
二、污水生態處理技術遵循的原理
1.循環再生原理
生物學中的循環再生原理，指的就是利用生態系統中的生物成分，將非生物成分合成新物質，然后又降解的過程，在這一過程中，通過生成和降解的循環，使整個生態系統保持平衡。在污水生態處理技術方面，也是利用循環再生的原理，將污水排入特定的生態系統，使污水中的非生物組分參與到這個循環再生的過程，加大了循環再生過程的進程和速度。
2.和諧共存原理
和諧共存原理指的是在生態系統中，所有生物與非生物之間的最穩定狀態就是和諧共存，如果做不到和諧共存，那么其中一方就會被一方毀壞，直到達到平衡為止。所以在污水處理的過程中，污水引入到一個特定系統中，引起系統的不平衡，這個系統里面的生物就會將污水里面的非生物稀釋或是降解，最后達到平衡狀態，做到和諧共存。
3.整體優化原理
使用生態學的方法對污水進行處理是一個簡單的過程，但是在這個處理過程中，包括很多環節，譬如說污水源控制、修復生態系統的選擇、污水布水公藝選擇、再生水的利用等等，這些環節都是必不可少的，而且對污水處理整個過程來說非常重要，不能單獨的進行考慮。所以，應該將這些環節作為一個整體來考慮，對這個整體進行優化，最后達到使用污水生態處理技術處理污水的同時又對污水中的資源加以利用，變廢為寶，達到整體優化的目的。
4.區域分異原理在進行污水生態處理技術上，必須要考慮到地區差異。因為每個地區的生態系統都會因為當地的特殊環境而不一樣，所以在考慮應用這種那個方法的時候就必須考慮到這個因素，不能盲目的進行，導致污水生態學處理技術作用不明顯。考慮到地區差異，就必須因地制宜，選擇不同的修復植物、布水公藝、管理方法等進行管理和運用。并且在開始利用使用污水生態處理技術的時候，應先進行小范圍的實驗，在取得成功后，在開始大規模的使用這種方法。這樣污水生態處理技術的成功率才會比較高。
三、污水生態處理技術的主要方法
污水處理技術主要是應用生態系統天然的資源，來將污水中的污染物質轉移或是轉化為其他物質，達到消除或是降低水中污染物中的作用。這種方法費用低還能達到整體優化的目的。目前，我國主要采取土地處理系統、蚯蚓濾池處理系統、生態塘處理系統三種方法來進行污水處理，并取得了顯著的效果。
1.土地污水處理系統
土地污水處理系統就是利用土地―植物系統的自我調控能力以及生物作用對污水進行處理，從而改善污水的水質，在處理污水的同時植物和土地可以吸收污水中的富營養和水分，從而土地更加肥沃，植物生產的更快，更好。這樣在進行污水處理的同時也能帶來植物的更好發展，一舉兩得，實現廢水最大化的利用，變廢為寶。污水土地處理系統有很多種類型，常見的包括慢速滲透處理系統，還有與之相對的快速滲透系統，地表漫流處理系統以及地下滲透處理系統。使用土地污水處理系統的這幾種方法來凈化污水，其使用的原理是沉淀、過濾、揮發、生物氧化、土壤吸附、光解等，這幾種都是最原始的處理污水的原理，包括物理原理和化學原理。這幾種處理方法都可以使污水處理到達標水平，可以直接灌溉或是作為景觀水使用。
2.蚯蚓濾池處理系統
蚯蚓濾池處理是人工制造的生態系統，就是將蚯蚓引入常規的濾池內構成。蚯蚓濾池處理系統是利用蚯蚓的消化分解作用以及過濾作用而達到處理污水的目的，所以蚯蚓濾池一般分為三層。第一層為蚯蚓分解層，這一層就是利用蚯蚓的消化分解以及上下鉆動的特性來達到分解污水中污染物的過程。這一作用原理就是蚯蚓吃食污染物，和體內的細菌進行反應，排除，蚯蚓糞便的細菌進入環境中后使得有機物的數量增多，殺死微生物，達到處理污染物的效果。第二層是補充層，第三層是承托層。第二層和第三層的最主要作用是過濾作用，使得蚯蚓處理過的污水進一步的過濾。污水從蚯蚓濾池的上部進入，經過處理后的水從下部排出。蚯蚓濾池的整個處理污水的過程操作簡單、成本比較低，污水處理效果好，可以方便推廣使用。
3.生態塘處理系統
生態塘污水處理系統也是應用較多的生態污水處理技術。主要原理就是將污水引入人工制造的一個生態系統中，這個生態系統包括水產和水禽類生物。生態池塘通過太陽能的光合作用以及各種食物鏈原理將污水中的有機物進行分解或是轉化，然后再通過食物鏈作用將物質一層一層的轉移，使用這種方式將污水凈化。這個方法之所以使用較多并且效果不錯就是因為采用這種方法，污水得到凈化的同時，水生植物和生物等也得到了食物，可以進行回收。這種污水處理方法不僅維護方便、成本低，更大的好處是可以獲得經濟效益。
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活動課是生物課堂教學的延伸，是提高學生素質的重要手段，是集知識體、思維鏈、能力鍵、與再生力（學會學習的能力）為一體的重要課程。生物活動課服從與生物教育目標，又必須滲透下列各項具體目標：
（1）培養動手操作能力；（2）培養觀察力、注意力、記憶力、思維能力和創造能力；（3）培養合作、競爭意識；（4）培養關心集體、團結互助的社會公德意識；（5）培養自尊、自信、自立、自強的優秀品質；（6）培養自學能力及資料檢索處理能力；（7）激發學習生物學興趣，培養學習生物學情感。
一、高中生物活動課應遵循的原則
為了更好地根據生物活動課特點開展活動，須遵循以下原則：（1）生物活動課與學科課程內容互補原則。（2）全面發展與個性培養相統一原則。（3）自主性和主導性相結合原則。（4）規定性與創造性相結合的原則。（5）實效性和因地制宜原則。（6）趣味性和多樣性原則。
二、高中生物活動課現狀透視
近幾年，活動課程的設置受到教育部門及部分學校的重視，但目前許多師范學校生物活動課不同程度偏離活動課的構建原則，存在以下不容忽視的問題。
1、組織上的自發性。生物活動課雖然強調自愿參加，但總要依賴與一定的組織形式，以保證活動課的正常開展。目前，部分師范學校生物活動課仍處于自發狀態，無牽頭的組織者、無組織發展的有關程序、無嚴格的組織紀律、無檢查評估的組織部門。這樣的自發組織是不穩定、不長久的。
2、內容上的隨意性。活動課內容應根據學科的培養目標，考慮到和教材的銜接，體現有序性。而有些學校或生物教師在安排的內容上隨心所欲，沒有通盤考慮課程體系，又沒有精心設計活動方案，也不參照相應的活動課教材，使活動具有很大的盲目性，收不到實效。
3、形式上的單調性目前部分師范學校開展生物活動課時，忽視了學生的興趣、愛好的差異，搞簡單的一刀切、大呼隆的群眾性活動，沒有指定有專長的教師作指導。久而久之，把本來有興趣的學生培養成無興趣的人，抑制了學生個性的發展，有特長的學生得不到及時發現和接受相應的培養。
4、開展活動的不經常性。由于活動經費、活動場地設施、活動時間等諸多因素的限制，生物活動課開展的不夠正常，前后脫節，缺乏連續性、遞進性。
三、高中生物活動課實施策略
針對開展生物活動課存在的問題，以生物活動課構建原則為指導，結合學科特點，反復實踐，總結以下活動方式和操作形式。
1、健全的組織結構。開展生物活動課必須由教務處、教研室主任、班主任組成的健全管理系統。聘請有專長的生物教師任指導，選拔對生物學有興趣的學生組成活動集體。制定明確的活動計劃，包括活動課題、內容、目的、要求、時間、參加人數、活動形式等，做到有的放矢。并從實際情況出發，因地制宜設計每一個活動方案，既能使學生在活動中學到技能還能在一定程度上使教育為當地的經濟建設服務。
2、根據學科特點和實際設計活動方案。活動課是學生在教師指導下的一種科技活動，優秀的活動方案是學生活動成功的重要前提。在活動中教師應創造條件，引導學生參與一些活動方案的設計，倡導參與意識，把握好學生參與的契機；體現自主性和主導性原則。
3、構建豐富多樣的高中生物活動內容。（1）參觀考察。結合當地的實際，組織學生參觀養殖廠、工藝廠、水族館珍稀蝴蝶展、海洋生物標本展，參觀市污水處理廠、市環境檢測中心；組織學生看科普電影和錄像；考察循環水的利用情況。參觀考察過程中請有關技術人員現場講解，參觀后組織學生談收獲、寫體會，教師作總結。
（2）實驗探究。根據學校現有的 實驗條件，開展一定的實驗活動：也可以根據日常生活中發現有意義的課題，在教師的指導下進行實驗，讓學生獨立思考，主動探究，親自實踐，動手操作，敢于創造。
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可持續發展路線的實施，增加了我國各級政府對環境保護的認識和治理力度。城市污水處理，作為一個城市發展程度的重要標志，其實施效果已經成為了評價城市發展程度的重要指標。城市污水處理的效果不僅僅關系到城市所在地周邊的環境保護，更關系到下游城市人們的身體健康以及經濟發展。加快城市污水處理建設，加快城市污水處理新技術的應用，促進城市和諧發展以及可持續發展路線的實施，是目前我國城市污水處理相關部門的首要任務。
1.我國城市污水處理現狀分析
目前我國城市污水處理的面臨著重要的考驗，現有污水處理系統已經不能滿足日益增加的城市污水量。而工業廢水、日常生活排放污水在城市內部的流向對流經城市的河流以及淺層地下水也都有著不同程度的污染。這也使得我國多數城市水源受到污染，加大了城市生活用水處理的費用，加劇了我國城市廢水污染程度。近年來為了加快我國可持續發展戰略目標的實施、促進我國水資源優化、保護環境，我國很多城市已經開始了對城市內污水流向的治理，減少污水在城市內流向對淺層地下水的污染。同時大力應用新的廢水處理技術，加快污水處理建設，為我國可持續發展路線的實施打下堅實的基礎。
2.城市污水處理新技術分析
2.1曝氣生物濾池技術分析
曝氣生物濾池是一種經過改良的新一代上向流曝氣生物濾池。它既可以用于污水的二級處理，也可以用于處理出水需要回用等其它要求的污水深度處理，并且能夠達到很高的排放水質標準。由于曝氣生物濾池工藝將濾池和生化反應器結合起來，因此不再需要沉淀池；占地面積小，是常規工藝的1/4～1/5，節省大量征地和地基處理費用；池容小，土建工程量比其它工藝少20％～40％；全部模塊化結構，改擴建容易，工期短；上部出水為清水，濾頭不易堵塞，檢修和更換容易。無需放空濾池中濾料；可對廠區進行全封閉，無臭味污染，視覺和景觀效果好；不需要單獨的反沖冼水和反沖洗水泵，降低了設備投資和運行費用；穿孔管曝氣，節省設備投資和維護費，效率高。而膜式曝氣頭通常在運行兩年后開始喪失其效率；自動化程度高，操作人員少；低溫運行穩定，受溫度影響很小；由于其具有連續的物理過濾能力，一旦生物反應發生問題，濾池仍可去除絕大部分的懸浮物；而且僅需要幾天即可恢復生物處理能力，而活性污泥法需要幾個星期才能恢復；由于其具有的眾多有點，我國已經在2002年在廣東南海新建了一座設計流量為50000m3/d的新型曝氣生物濾池污水處理廠，從近6年的處理運行情況來看，運行穩定，處理效果好，是投資較少的一種新技術應用典型。
2.2天然有機化學污水處理技術的分析
天然有機化學在污水處理方面的優勢已經被人們認可，也使得其在污水處理中的發展前景越來越好。化學混凝與生物法共同作用污水處理法已經成為了天然有機化學污水處理發展的新方向。該工藝能有效去除水中的顆粒物、磷和氮，使出水水質達到一定的水平。有些國家把化學混凝法加生物處理作為主要的處理方法對城市生活污水進行處理，如挪威、瑞典、丹麥，其70%的污水都用混凝法+生物處理。其它一些國家如美國和香港用一種叫做化學強化一級處理法，該法比化學混凝法需要的混凝劑量更少，但足以去除大部分磷同時大大加快沉降速度。
世界上最常用的混凝劑為鋁鹽和鐵鹽，也有一定數量的有機聚合物作混凝劑或助凝劑。水和污水中的污染物去除是通過已知的機械原理即破壞膠體的穩定性而混凝，或者是化學藥劑與固體水解產物共同沉降來完成。混凝法的效率是受混凝劑的物理及化學特性、進水及工藝條件等因素的影響。
污水處理無疑是要花錢的。問題是要找到一種不僅投資少而且長期運行費用低的最經濟最有效的方法。根據歐洲污水處理經驗，要去除95%的BOD和90%以上的磷并且脫除85%氮，則化學強化一級處理+生物處理是最經濟有效的。化學處理法特別是在工業污水比例大、污水水質日/年變化大時更顯其最經濟有效。在快速發展的工業化城市，企業排放的污染物會影響甚至破壞傳統的生物處理過程，而化學處理法在這方面具有許多的先進性，能處理很多不同的污水，能承受很大的沖擊負荷。對實際污水處理工程而言，首先用化學法進行污水處理研究，不僅能承受沖擊負荷，將污水處理到一定的程度，還可以了解污水的組成和變化情況，為較易受污水沖擊負荷、毒性物質影響的生物處理提供保護。種種優勢預示了天然有機化學污水處理的良好發展前景。
2.3污水生物處理方法分析
生物污水處理是用生物學的方法處理污水的總稱，是現代污水處理應用中最廣泛的方法之一。主要借助微生物的分解作用把污水中有機物轉化為簡單的無機物，使污水得到凈化。按對氧氣需求情況可分為厭氧生物處理和好氧生物處理兩大類。厭氧生物處理系利用厭氧微生物把有機物轉化為有機酸，甲烷菌再把有機酸分解為甲烷、二氧化碳和氫等，如厭氧塘、化糞池、污泥的厭氣消化和厭氧生物反應器等。好氧生物處理系采用機械曝氣或自然曝氣（如藻類光合作用產氧等）為污水中好氧微生物提供活動能源，促進好氧微生物的分解活動，使污水得到凈化，如活性污泥、生物濾池、生物轉盤、污水灌溉、氧化塘的功能。污水生物處理效果好，費用低，技術較簡單，應用比較簡單。當簡單的沉淀和化學處理不能保證達到足夠的凈化程度時，就要用生物的方法作進一步處理。生物處理中要特別注意掌握凈化污水的微生物的基本特點，滿足其要求條件；污水中BOD與COD比值要大于0.3。溫度影響較大，冬季一般效果較差。
3.加快分流制排水管網的推進，促進污水處理的實施
我國原有城市排水管網多位合流制排水管網，其是通過在城市中鋪設一套排水管網用來排泄污水和徑流雨水。這樣的排水管網導致后期在進行污水處理時加大了處理量，增加了污水處理費用。而目前較為先進的分流制排水管網，是在城市中設兩套獨立的排水管網，分別排泄污水和徑流雨水。這就使得在后期進行污水處理過程中，可以不對徑流雨水進行處理，只針對污水進行處理，大大降低了污水處理費用。鋪設分流制排水管網的費用與合流制排水管網污水處理費用相比，分流制雖然一次性投入較大，但是綜合比較可以發現，其在管網運行多年后，總體費用只占合流制管網污水處理的42.7％。因此，加快我國老城區合流制管網改革，在建設新城區時積極采用分流制排水管網設計是污水處理發展的必然方向。
結論
城市污水處理新技術的不斷涌現，為城市污水處理提供了更過的選擇空間。同時也使得我國污水處理技術正在向著國際化的標準邁進。通過新技術的應用及人們對日常生活中無磷清潔用品的廣泛使用，減少有害污水的產生，為我國環境保護打下堅實的基礎。
參考文獻
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篇（11）
氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillus ferrooxidans):是生物濕法冶金過程主要的浸礦菌種。這種菌系短桿菌,很小,0.3～0.5×1.0-2.0um,圓鈍末端,以單個、雙個或幾個成短鏈狀存在。是一種化能自養菌,專性好氧,嗜酸性,廣泛生活在金屬硫化礦和煤礦的酸性礦坑水中。最適生長溫度25℃～30℃。生長在pH1.4～6.0之間,最適pH2.0～2.5。T.f以氧化亞鐵、元素硫以及還原態的硫化合物等來獲得生命過程所需的能量,以空氣中的二氧化碳為碳源,以氨或銨鹽為氮源。有鞭毛,能快速游動,革蘭氏染色陰性。在9K固體培養基上呈紅棕色菌落,近桿形[5]。
2氧化亞鐵硫桿菌的氧化機理
自20世紀60年代以來,因為它們具有特殊的生物學功能,吸引了許多學者對T.f和T.t的生理特性進行了研究。許多研究表明,T.t利用單質硫的能力比T.f強,但T.t不能利用硫酸亞鐵。Wong和Henry對氧化硫酸亞鐵的機理進行了詳細的研究,指出能將亞鐵氧化成三價鐵,三價鐵會與硫酸根離子發生反應產生鐵礬沉淀,同時產生硫酸而引起pH的下降:
4FeSO4+02+2H2SO42Fe2(SO4)3+2H2O
(1)
6Fe3++4SO42-+12H2O2HFe3(SO4)2(OH)6 +10H+(2)
Templellvl和Leathen等人研究發現氧化亞鐵硫桿菌能將礦物中的硫化礦物氧化為硫酸和硫酸鹽。Bryne等對T.f氧化硫化礦物的機制進行了詳細的研究。并提出了一些常見礦物的主要反應機理,如黃鐵礦和黃銅礦:
2FeS2+702+2H202FeSO4+2H2SO4
(3)
4FeSO4+02+2H2SO42Fe2(SO4)3+2H20
(4)
CuFeS2+402CuS04+FeSO4 (5)
2Cu2S+02+2H2 SO42CuS+2CuSO4+2H20
(6)
CuS+202CuS04(7)
3微生物分子生態學研究的一般方法和原理
微生物分子生態學是分子生態學的重要組成部分,是分子生物學、微生物生態學、微生物生理學與遺傳學相互結合而產生的一門邊緣學科。從目前的發展狀況來看,當前的主要研究領域有:采用分子生物學技術研究不同自然環境中微生物的種類組成和群落結構以及它們的數量動態；環境因子對微生物基因表達的影響:自然條件下微生物之間遺傳物質的轉移:微生物與高等生物相互作用的分子機制,包括共生關系的建立、病原微生物的致病機制等。因此,微生物分子生態學是利用現代分子生物學的基礎理論與技術,在分子水平上,研究微生物與其生態環境間相互關系的一門新興學科。
3.1 一般研究方法
(1)平板涂布分離。
(2)顯微鏡觀察:普通光鏡、相差顯微鏡、透射電鏡、掃描電鏡。
(3)MPN法,即最大或然值計數法,是平板涂布分離法的一種,但由于廣泛應用,被單獨作為微生物研究的一種技術。
(4)活菌計數法,常見的用啞嚨橙染色,活菌死菌顏色不一樣。
3.2 分子研究方法
(1)純種分離,G+C測定、16SrDNA, ISR測序、比對。
(2)變性梯度凝膠電泳(DGGE),通用引物PCR擴增同樣長度的基因,常為16S的一段(300bp～400bp),割膠純化、克隆測序,比對變性梯度凝膠電泳((DGGE)技術以土壤微生物群體的基因組DNA為研究對象,通過比較不同土壤中各種微生物的16SrRNA基因信息來了解微生物的多樣性。
(3)FISH熒光原位雜交,設計不同熒光染料標記的特異探針,檢測不同分類界元水平的細菌,可在細胞水平或者核酸水平與目標菌種雜交,在表面熒光顯微鏡或者CLSM(共聚焦激光掃描顯微鏡)下監測。
(4)TRFLP,末端限制性長度多態性。
(5)ARDREA.RISA。
(6)流式細胞儀計數。
(7)Real-time實時熒光定量PCR監測技術。
(8)克隆轉化法:通用引物擴增從水樣、土樣中提取得總DNA,獲得全長的16S rDNA序列,隨機克隆入載體,轉化到大腸桿菌,挑取陽性菌落,用不同的限制酶酶切檢測不同的克隆,測序、比對。
(9)DNA芯片技術,主要用來研究微生物的功能基因組學。
4本論文的立論依據
AMD的pH通常很低,嚴重的地方可達pH2.0,富含SO42-離子和Fe3+離子,易浸出廢礦石中的有毒元素,如鉛、砷、鉻、銅等以及氰化物,對礦業生產、生態環境造成嚴重危害,所以就AMD的研究越來越重要。我國自1959年以來,對微生物處理污水的技術的研究已取得了一定的成果,但重點放在污水菌種的保藏的研究方面,而且就整體情況而言與國外相比要差的遠,在污水處理微生物生物學方面的研究相對于前者明顯滯后。不僅設備、工藝落后,更主要的是對微生物本身沒有作進一步的研究,缺乏對菌種生物學性狀較為全面的認識,譬如菌種的生理、生化性狀以及分類地位的了解,缺乏對菌種分子水平上的認識及其在污水處理過程中菌種所參與的機理等的研究,因而也就不能很好的指導生產實踐。從目前發表的一些較為零碎的文獻及幾本專著看出,在酸性污水中細菌的研究方面,生物領域的科技工作非常薄弱,主要是一些污水治理方面的專業人員在從事相關研究。
目前,我國對浸礦細菌的資源開發工作做的遠遠不夠,根據國內外文獻報道,用于處理酸性污水的細菌有氧化硫硫桿菌(A.Thiooxidans)和氧化亞鐵硫桿菌((Acidithiobacillus ferrooxidans);鉤端螺菌(Leptospirillum)、中等嗜高溫菌,如文獻報道的硫化桿菌屬(Sulfobacillus),如熱氧化硫化桿菌(Sulfobacillus thermosuidooxidan)以及一些未確定分類位置的細菌、嗜酸嗜高溫古細菌等。就細菌遺傳多樣性、系統學研究工作來說,目前國內發表的文獻主要集中在放線菌、根瘤菌、嗜鹽堿的古菌方面,對硫桿菌其他浸礦細菌的多樣性及系統發育工作而言,國內尚見較為系統的報道。因此,對硫桿菌及其它浸礦細菌的多樣性研究就很有必要。
(1)硫桿菌(Thiobacillus)及其它嗜酸菌分子系統學研究目標及意義。
在地球表面廣泛分布有元素硫及其金屬化合物而形成的許多特殊環境,如硫鐵礦、地表及海底的含硫熱泉等。近年來,由于各國微生物學家對極端環境條件中的微生物資源的研究開發成為一個熱點,使得硫鐵礦、含硫熱泉等酸性條件中的微生物多樣性的研究取得了較快的進展,發現了許多生理生化性狀特殊的細菌,其中有些歸屬于硫桿菌,有些目前還未確定其系統位置。分子生物學技術在含硫的酸性環境微生物系統學、生態學研究中的廣泛應用,不僅發現了許多常規技術不能發現的新細菌,也對這些細菌的分類及系統學地位的確定提供了有力的手段,同時對一些已知細菌的分類及系統位置進行了修訂,使得傳統意義上的硫桿菌分類更趨合理,盡量可以建立一個亞利士多德所謂的接近于自然的分類體系。對氧化亞鐵硫桿菌系統學地位的確定不僅具有重要的理論意義,對指導細菌浸礦等生產實踐中優良菌株的選擇也具有直接的應用價值。我國地域廣闊,各種含硫的礦產資源及自然生態環境非常多樣化,蘊含著非常豐富的代謝硫的細菌資源,而倍受國外微生物學家的關注,因此加大這些細菌資源的開發和研究力度,將為這些細菌的生產應用實踐奠定理論基礎。本課題研究的目標之一就是大量開發我國不同酸礦環境中的微生物資源,尤其是一些硫氧化細菌及其這些細菌的分子系統學的研究。
(2)不同環境中嗜酸菌的遺傳多樣性研究及其意義。
由于Acidithiobacillusferrooxidans,A.thiooxidans,A.caldus, Leptospirillumferroo xidans這幾種細菌能夠氧化亞鐵、還原性的金屬硫化礦,目前被廣泛應用于微生物濕法冶金、煤和天然氣脫硫、酸性礦區的生態恢復治理、污水處理等技術,使得這些細菌成為微生物學家研究的熱點之一。但是由于硫礦的化學組成不同與含硫酸性環境在地球上的生態分布與多樣性極其復雜,使得這類細菌同一種不同菌株的生理生化性狀表現出顯著的不同,形成了表型差異明顯不同的菌株,同時造成這些細菌不同菌株的遺傳組成差異顯著,即所謂的遺傳多樣性,利用分子生物學技術研究這些細菌的遺傳差異,不僅有助于篩選、鑒定出性狀明顯不同、在浸礦實踐中針對不同化學組成的礦體表現高效的菌株,反過來也可以從物種進化上闡明不同環境造成的選擇壓對細菌進化的作用以及細菌對環境的適應性,進一步對表型差異懸殊、介于相似種之間的菌株的系統學地位重新進行研究修訂,并且有助于闡明自然界廣泛分布的許多代謝硫、鐵有關的細菌的起源及進化關系。目前,雖然微生物冶金基礎研究被列為國家973重點基礎發展計劃,但我國在浸礦細菌的生物學基礎研究方面所作的工作幾為空白,對這些細菌的多樣性有待進一步研究挖掘。從世界各地大量采集分離純化菌株,進一步闡明這些細菌的分子系統學及進化關系,從遺傳多樣性的角度選擇優良菌株,為應用于生產實踐提供理論基礎。
由于我國生態環境多樣性非常豐富,存在各種各樣的富含金屬及硫化合物的生態環境,因此有可能分離到生理及遺傳差異明顯的不同菌種,存在非常豐富的種以上水平和種下水平的多樣性。但到目前為止,國內對嗜酸細菌物種多樣性和遺傳多樣性的研究幾乎為空白,基于此這兩個細菌多樣性的研究是本課題的主要目標之一。
5前景展望
在研究的基礎上,進行微生物優勢群落的生理生化分析和限制多態性分析,可繼續進行礦區酸性污水微生物類群多樣性的研究,進而研究礦區酸性污水微生物類群的結構和分布的特異性,進而確定這些菌株分類學和系統發育學地位。由于條件有限,本研究許多方法、步驟還有待改進和完善(比如在提取污泥中細菌的方法上我們有待改進),在未分離和測序的種群中,還蘊藏著豐富的微生物資源,需要進行進一步的研究。隨著工業污水微生物資源研究理論的發展和研究技術的完善,人們必定從工業污水微生物中獲得矚目成果,更好地為人們的生產生活服務。
參考文獻
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