水处理生物学论文大全11篇
时间：2023-03-22 17:38:36绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇水处理生物学论文范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。
篇（1）
摘 要：目前，高效低耗去除水中氮磷污染物是国内外广泛关注的环境问题，污水反硝化脱氮除磷技术则是当前的研究热点。本论文针对反硝化脱氮除磷技术的核心——反硝化除磷菌的微生物学性能进行了研究，以深入理解反硝化除磷现象，也由此才能充分利用其优越性来提高和优化生物脱氮除磷效率和工艺。
到目前为止，国内外学者普遍关注反硝化除磷工艺的试验及影响因素，但对反硝化除磷脱氮微生物及其种属的研究较少，尚处于起步阶段，而针对反硝化除磷菌种在生理生态方面的特性研究则更少。本论文针对反硝化脱氮除磷技术的核心——反硝化除磷菌开展微生物学研究，更进一步理解反硝化除磷现象，提高生物脱氮除磷效率。
1.反硝化脱氮除磷的微生物机理 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生态工程介绍
1.1生态工程
生态工程以复杂的社会——经济——自然复合生态系统为对象,遵循应用生态系统中物种共生、物质再生循环及结构与功能协调等原则,以整体调控为手段,以人与自然的协调关系为基础,以高效和谐为方向,为人类社会及自然环境双受益和资源环境可持续发展设计的具有物质多层分级利用、良性循环的生产工艺体系。以期同步取得生态环境效益、经济效益和社会效益[1]。
1.2生态工程原理
生态工程涉及生态学、生物学、工程学、环境科学、经济和社会等领域,原理众多。我国学者(马世骏1986、颜京松1986、Ma&Yan1989,Yanetal1992)在系统生态学理论的基础上,对生态工程的原理作了精辟论述和提炼。把生态工程原理总结为整体、协调、自生、再生循环等基本原理。孙铁珩,周启星等[2]提出污水生态工程是指运用生态学原理,采用工程学手段,把污水有控制地投配到土地上,利用土壤-植物-微生物复合系统的物理、化学等特征对污水中的水、肥资源加以回收利用,对污水中可降解污染物进行净化的工艺技术,是污水治理与水资源利用相结合的方法。
2主要生态工程污水处理技术
2.1污水土地处理系统
污水土地处理系统是一种污水处理的生态工程技术,其原理是通过农田、林地、苇地等土壤--植物系统的生物、化学、物理等固定与降解,对污水中的污染物实现净化并对污水及氮、磷等资源加以利用[3]。根据处理目标、处理对象的不同,将污水土地处理系统分为慢速渗滤(SR)、快速渗滤(RI)、地表漫流(OF)、湿地处理(WL)和地下渗滤(UG)五种主要工艺类型[4]。
土地处理系统造价低,处理效果佳,其工程造价及运行费用仅为传统工艺的10%~50%。其中污水湿地生态处理系统又称人工湿地,目前研究最为深入、应用最广泛。通过人工湿地生态工程进行水污染控制不仅可以使污水中的水得以再生利用,还能使污水中的有机物、N、P、K等营养物得到利用。整个系统呈自然式良性循环,构成了具有自适应、自净化能力的水陆生态系统。该系统管理简单,稳定后几乎不需要人的参与,物耗、能耗低,效率高。生态系统中的植物群体不需要另行施肥与灌溉,还兼有美化环境的功能,这种生态净化方法实现了水环境可持续发展[5]。
以人工湿地处理系统为例,土地生态处理系统对污水的净化机理如下:系统中的填料(介质)具有巨大的比表面积,易形成生物膜,污水流经颗粒表面时,其中的污染物质通过沉淀、过滤、吸附作用被截留[6]。
2.2污水生态塘处理系统
生态塘系统是以太阳能为初始能源,通过在塘中种植水生作物,进行水产和水禽养殖,建立人工生态系统,,通过天然的生化自净作用,在自然条件下完成污水的生物处理[7]。有机物质在生态塘处理系统中得到降解,释放出的营养物进入了复杂的食物链中,产生的水生作物、水产都可以被收获。生态塘处理系统能够有效地处理生活污水及一些有机工业废水,对有机物和病原体有很好的去除效果,具有投资少、运行费用低、运行管理简单的优点。但该系统占地面积大、易出现短流、温度较高时易散发臭气和孳生蚊虫、对氮磷的去除效果不稳定。近年来,我国生态塘污水处理工艺研究侧重在两个方面[8]:筛选、培育高效水生净化植物;组合曝气、水生植物、水产养殖多个生物处理单元的综合功能,营建生化一体化水生动植物复合生态体系,是污水处理与资源利用的完美结合,构建了一个完整的生态系统和良好的内部良性循环系统。
2.3蚯蚓微生物滤池系统
蚯蚓生态滤池是滤床中建立的人工生态系统,由滤床填料、蚯蚓及布水系统等组成。系统利用蚯蚓和微生物的协同作用对污水中含有的各种形态污染物质进行处理和转化。蚯蚓可对污水和污泥进行吸收和分解,清扫滤床,防止堵塞[9]。蚯蚓粪便可以滤除污染物,提高处理效率。蚯蚓的存在可作为家禽饲料。污水中的生物膜污泥微生物通过食物链最终被有效地转化为蚯蚓的增长及其排泄物,而蚯蚓的机体及其排泄物又可成为他微生物的分解利用对象,从而进行新一轮的生态循环。3生态污水新型处理技术
如利用土壤毛细管浸润扩散原理,研制成功的地下毛细渗滤系统(theundergroundcapillaryseepagesystem,UCSS)[11]。地下毛细渗滤系统(UCSS)的中心部分是地下毛细渗滤槽,它通过土壤过滤和微生物降解来去除污水中的污染物。在一定程度上解决了常规土地净化污水处理系统占地面积和运行费用问题,还可回收污水和营养物质(包括氮、磷和钾)用于植物生长。
活机器(livingmachine)系统是加拿大出生的海洋生物学家约翰·托德(JohnTodd)发明的,是利用太阳能以及利用由多种多样直接或间接从太阳获得能量的生物组成生态系统,将水产养殖与人工湿地结合起来并封闭在温室里,以创造一个高效的污水处理过程[12],包含了沉淀、过滤、净化、吸收、挥发、硝化和反硝化、厌氧和好氧分解过程,在获得高标准水质的同时避免了自然处理系统占地大、滞留期长、寒冷气候处理效果欠佳等弊端。
结语
污水生态处理技术基本上不涉及化学能的投入和化学品的消耗。根据国情,我国的污水治理必须走生态处理技术的道路[13]。
参考文献
[1]钦佩,安树青,颜京松.生态工程学.南京大学出版社[M],1997.
[2]孙铁珩,周启星,张凯松.污水生态处理技术体系及应用[J].水资源保护,2002,3:6-9.
[3]钱文敏,陆轶峰,普红平,张斌.分散生活污水的土地处理综析[J].云南环境科学.2005,24(4):40-43.
[4]杨文涛,刘春平,文红艳.浅谈污水土地处理系统[J].土壤通报,2007,38(2):394-397.
[5]程璞,李多松,张雁秋.城市小区分散式生态污水处理[J].能源环境保护.2004,18(6):4-10.
[6]郑洁敏,牛天新,宋亮.污水生态处理技术概述[J].杭州农业科技,2008(2):26-28.
[7]黄梅,李小兵.我国生态塘污水处理工艺的研究与应用[J].企业技术开发.2004,23(12):19-21.
[8]种云霄,胡洪营,钱易.大型水生植物在水污染治理中的应用研究进展[J].环境污染治理技术与设备.2003,(4):36-40.
[9]朱继红,宋碧玉,王启中,邹鹏,刘琳.新型污水生态工程处理技术[J].污染防治技术.2003,16(4):107-110.
[10]杨键,杨健,娄山杰.一种新型环境友好污水处理工艺--蚯蚓生态滤池[J].国资源综合利用.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
中图分类号：U664.9+2文献标识码：A 文章编号：
到目前为止，国内外学者普遍关注反硝化除磷工艺的试验及影响因素，但对反硝化除磷脱氮微生物及其种属的研究较少，尚处于起步阶段，而针对反硝化除磷菌种在生理生态方面的特性研究则更少。本论文针对反硝化脱氮除磷技术的核心——反硝化除磷菌开展微生物学研究，更进一步理解反硝化除磷现象，提高生物脱氮除磷效率。
1 反硝化脱氮除磷的微生物机理[1]
在反硝化除磷理论提出以前，设计除磷工艺时大多都要尽量避免硝酸盐进入到厌氧反应器或者厌氧阶段中。因为若存在硝酸盐，反硝化菌会在厌氧条件下优先利用污水中的有机物，使反硝化菌和除磷菌产生对碳源的竞争，影响磷的厌氧释放，进一步影响到后续的好氧吸磷。许多学者的研究成果表明，在厌氧段缺少外碳源情况下，若存在NO2--N或者NO3--N，也同样会有吸磷现象的发生。微生物利用内碳源，如PHA等，作为碳源和能量来进行过量吸磷，并将其以聚磷的形式贮存于微生物体内，这一过程与好氧吸磷所不同的是采用的电子受体为NO2--N或NO3--N，而不是氧。
2 反硝化脱氮除磷的微生物研究进展
2.1 Acinetobacter[2]
最先从聚磷污泥中分离出除磷菌种的是Fuhs 和chen，经鉴定确认分离出来的菌种具有较高的除磷能力，属于γ-Proteobacteria中的Acinetobacter。另外，许多研究人员采用各种各样不同的培养基从试验模型和水厂中成功分离并培养了菌种，在这些菌种中大多数经鉴定后表明它们都属于Acinetobacter spp.。因此，Acinetobacter菌种曾一度被认为是强化生物除磷系统中主要的除磷菌。在此后的很长一段时间内，在生物强化除磷系统中关于微生物学方面的研究中这一研究结论基本上占主宰地位。
Buchan利用纯培养分离技术研究分析了几个除磷效果良好的试验装置及污水厂的曝气活性污泥，试验结果表明Acinetobacter是优势菌。然后，Lotter和Bayly等学者也都在除磷活性污泥中检测到了大量属于Acinetobacter的菌种。
但是，也有学者，如Cloete等，研究结果表明Acinetobacter只占到微生物总量的1～10%，属于数量较少的菌属。而Pseudomonas和Aerodomonas却是生物除磷系统中的优势菌属。Hiraishi等将生物除磷工艺与非除磷工艺中的活性污泥微生物组成进行了比较，发现在这2中工艺中Acinetobacter 都不是优势菌属，在A/O工艺生物除磷的活性污泥中，Acinetobacter仅仅只占到系统内全部微生物的1%。朱怀兰等也通过对除磷系统中微生物的分离发现Pseudomonas 是生物除磷系统中的优势菌种。
大量的研究关注于已分离出来的Acinetobacter菌种的分类。有许多研究表明大多数菌种属于Acinetobacter junii，Acinetobacter lwoffii，也有许多以前从未被描述过的Acinetobacter spp.菌种得到确认。然而，还是有大量的是不能被鉴定出的。
由此可知，污水生物除磷活性污泥中优势菌属并不是Acinetobacter，其它种属微生物在除磷方面所表现出来的能力也是不容忽视的。进一步的研究还表明Aerodomonas能过量摄取外界环境中的磷酸盐并形成胞内聚磷酸盐物质，而Pseudomonas则与传统PAOs的特性相同，在厌氧条件下进行释磷，在好氧条件下则过量吸磷，同时累积聚磷酸盐。
2.2 其它微生物属种[3]
有学者从污水处理厂中分离得到很少的菌株，经鉴定并不属于Acinetobacter spp.。2002年，罗宁等分离了A2N/ASBR双污泥反应器的活性污泥中的微生物，发现起到反硝化脱氮除磷作用的主要存在于莫拉氏菌属、假单胞菌属、肠杆菌科细菌和气单胞菌属，它们占到了细菌总数的66.6%。其中，假单胞菌属的含量最高，占全部菌株的22.9%；莫拉氏菌属和肠杆菌科含量次之，各占到15.6%；气单胞菌属和不动杆菌属含量排第三，各占到12.5%；但是，不动杆菌主要是在好氧条件下起除磷的作用，而没有反硝化脱氮的功能。除此以外，活性污泥系统中还存在着共占约全部菌株20.8%的肠球菌属、链球菌属、葡萄球菌、微球菌属等等。
3 结论
目前国内外对于反硝化除磷的研究大多停留在物理方面，也即从宏观环境理论的角度来对反硝化脱氮除磷的机理和影响因素进行探讨。却并没有对其有效菌群——反硝化除磷菌进行深入地研究。因此，从微生物学的角度开展对反硝化除磷菌的筛选和应用方面的研究，探讨其脱氮除磷机理及其最佳生长条件，反硝化除磷现象才能真正的被理解，也由此才能充分利用其优越性来提高和优化生物脱氮除磷效率和工艺。
参考文献
[1] Tsuneda S., Ohno T., Soejima K. Simultaneous nitrogen and phosphorus removal using denitrifying phosphate-accumulating organisms in a sequencing batch reactor[J]. Biochemical Engineering Journal, 2006, 27: 191-196.
[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）
环境工程微生物学作为一门边缘学科，它要求学生要将理论与工程实践紧密结合，是一门实践性很强的课程。掌握必要的环境工程微生物学实验技能对于理解和认识环境工程微生物学有关理论，从事环境工程相关研究工作具有重要意义。现代大学教育的目标是培养学时创新意识和能力，将以知识为核心的观念转变为以创新为核心，从强调传授知识到知识与能力并重，培养应用型人才。因此，大量的课程实验成为巩固和加深学生对基本知识和基本技能掌握与理解的必然要求。然而，传统环境工程微生物实验课中，各部分实验项目相对独立，连贯性不强，且内容重复较多，学生在有限的课堂教学中难以系统地把握微生物学实验操作，不利于实现对培养学生的环境工程微生物操作技能和综合素养。面对近年来各种实验课堂教学学时都存在压缩趋势，如何在实验教学过程中综合设计、合理调整、突出重点显得非常关键。因此，我们可以根据实际需求和条件，适当调整实验内容，将原有各相对独立的实验项目按照器皿包扎、配制、消毒，菌株划线分纯、计数、转种、保存，革兰氏染色、菌落观察及菌体特征显微观察等系统串联在一起，形成一个综合性实验。通过该综合实验短期而系统的锻炼，让学生掌握4种以上实验项目的实验技能。
这不仅优化实验教学内容，能够让学生在有限实验教学学时内掌握几种关键的微生物学基础操作技术，而且使他们对环境工程领域所涉及的微生物学研究途径有一个完整认识。结合自身特色，设计综合性实验。如自建的污水处理厂，环境工程专业实验室位于污水厂办公楼内，极大程度上方便了相关实验课的开展。结合此特点，我们提出了“污水生物处理过程中微生物的简单分析”的综合性实验。
一、综合实验教学方案设计
污水生物处理主要是指利用微生物的新陈代谢作用，分解转化污水中的污染物，达到净化水质的目的。生物处理是目前污水处理最有效、最经济的方法之一。污水处理过程中微生物种类繁多，采用传统技术方法和镜检来分纯、计数、观察其中的优势菌株，对比其与进水和出水中主要菌株的差异，有助于了解污水生物处理过程中微生物的生长情况，巩固基本操作技术。长期对不同阶段、环境下污水处理中优势菌株观察，可以有助于正确判断污水处理运行情况。综合性实验“污水生物处理过程中微生物的简单分析”是在综合实验准备环节、细菌计数、划线分纯、形态观察等操作的基础之上，完成对污水中微生物的划线分纯培养、斜面接种、菌落计数(平板涂布法、倾倒法及显微镜直接计数法相比较)、菌落观察、菌体观察(革兰氏染色及镜检)等系列分析工作。通过对污水分离菌的菌落和菌体形态观察，初步判定大致所分主要菌株类型。结合本组的实验结果，了解所选污水处理的不同阶段微生物生长情况。在学习对污水处理过程中微生物生长情况简单分析的方法的同时，强化了学生的微生物基础操作能力。
二、实验教学内容实施
让学生掌握微生物基础操作，并尝试判断污水处理的前、中、后不同阶段细菌生长情况。实验前，先统一以PPT形式讲授整个实验流程及各部分须注意事项，然后开始分组实验。
(1)实验准备环节:配制固体基础培养基和0．85%生理盐水，并分装固体培养基———6支试管(每支5mL)做斜面，剩余装入锥形瓶中;另外，制作试管、锥形瓶的棉塞，并对试管、锥形瓶、培养皿、移液管进行包扎;然后对以上所有实验用品进行高压灭菌。取出后放入无菌操作台中，并用紫外灭菌。用无菌锥形瓶分别取进水、处理中、出水水样，备用。
(2)细菌计数:计数之前首先对所取水样进行梯度稀释，然后按照平板涂布法、倾倒法及用血球计数板直接计数法分别进行计数，尽量让学生了解并掌握三种计数方法的特点与差异，以便今后根据实际情况选择合适计数方法。
(3)划线分纯:取原水样进行平板划线，根据微生物菌落特征分别选取分散开的不同菌落进行再次划线后继续培养，直到获得多个不同菌株。此部分工作由于每次划线培养都需要1天时间，因此若要多次划线分纯，则需学生在课后继续“自助”进行该实验，直到获得纯菌株为止。最后，在已准备好的固体斜面上接种所得已分纯菌株，培养24小时后取出，4℃下保存。
(4)形态观察:取出前一天培养的平板，对细菌的菌落形态和菌体形态分别进行观察。其中菌落形态是观察培养皿内不同菌落形态，初步分析自己分离微生物的种类，并和其他同学的实验结果进行对比，大致判断污水处理不同阶段微生物的差异。菌体形态则是分别挑取具有不同特征的菌落，按照已掌握革兰氏染色方法进行染色，镜检观察。实验过程中，学会具体操作技能是根本，而对实验结果的分析判定同样重要。因此要求学生做详细记录，以便根据所属小组的实验结果分析所取水样中细菌情况。可根据各个实验部分设计不同图表方便学生记录，如表1就是用于实验污水中细菌计数结果记录用表。要求学生根据实验结果，分析所属小组分离出了那些常见菌，以及结合自己实验，判断污水处理过程中有没有哪些菌在不同阶段都存在?如果存在，有哪些?
三、“指导+自助”实验教学模式探讨
采用“指导+自助”实验教学模式，实现课上指导、课下自助。指导老师在课堂上有重点地讲授实验操作技能，学生除课堂学习外，根据自己喜好，或重复练习课堂所学实验操作，或自己设计实验进行分析，也可以参与教师的科研项目进行更深入的锻炼与提高。这种方式不仅是对环境工程微生物课堂实验教学学时有限的弥补，更是对实验教学学时、内容的拓展与延伸，能够充分提高本科实验室教学资源的利用效率，发挥本科实验室教学资源的功能，让学生可以充分利用课余时间熟练实验操作，巩固所学实验知识，增强自主创新技能。在学生自助实验学习过程中，实验室指导老师也可以根据学生个人情况适当安排和指导。可以根据已学“污水生物处理过程中微生物的简单分析”实验进行延展分析，如设计活性污泥法处理污水过程中的“革兰氏阳性与阴性细菌比例情况分析”、“污水处理中最常见菌体的确定与分纯”、“接触池投加药物量与杀菌效果的关系”等实验，促进学生培养自己的创新性思维。#p#分页标题#e#
四、实施效果总结
(一)集中讲授效果
实验课在理论课结束后集中两天授课，改变了实验教学依附于理论教学的从属地位，既保证了与理论课的衔接，使实验在理论的指引下按其本身的规律和系统进行，又能系统、合理安排实验教学内容，使实验内容连续、有序进行。不仅使学生操作起来认真，更重要的是结合实际、系统讲授使得环境工程微生物学实验课程更有意义。尽管课时有限，但六年来的实验教学探讨发现，95%的学生在实验学习过程中有良好表现，并对这种集中式综合设计实验表示非常满意。
(二)学生评价结果
篇（5）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（a）-0212-02
随着我国经济发展和政府对环境保护的重视，21世纪，环境保护的意识越来越被国民所接受，政府也正在加大对环境治理的力度。社会对环境专业人才的需求也持续增长，环境工程专业人才的需求和环境保护产业的兴起，又促进环境工程专业的发展。这对于环境工程专业来说既是机遇，也是挑战。环境工程专业人才也将面临严峻的人才市场的竞争。环境工程是一个实践性与工程性很强的学科，从根本上说，环境工程学科的主要任务是运用工程手段防止、控制和解决有关环境污染的问题，涉及到供水处理厂、污水处理厂、各种除尘设备与装置、垃圾处理场等的规划、工程设计、运行管理等，要求培养学生具有一定的工程实践能力、运行管理能力、动手能力和一些基本技能。
长期以来在环境工程专业实验教学过程中，重理论轻实践的思想根深蒂固，这导致了环境工程的教学上出现了一定的误区。
1 传统实验教学问题的分析
在传统的环境专业教学中，实验课基本作为理论教学的附属品，一般只开设验证性或者操作性的实验，教师以及学生无法对这些内容简单、容易掌握的实验课引起重视。而且实验教学并没有很紧密的联系环境工程实践，学生难以将所学的知识以及概念系统化。传统环境工程实验有一下几个特点。
（1）现有实验内容单一，测定方法过于陈旧，落后于社会的发展，已不能满足环境保护的需要。而实验类型的单一化，导致学生对上实验课缺乏兴趣，学生对问题的观察能力、分析能力和解决能力得不到锻炼，没有帮助学生掌握环境工程知识，更无从谈起学生创新、创造力的锻炼。
（2）实验教学内容和手段相对陈旧，且落后于理论教学，实验教材已经大大滞后于社会的发展，大部分实验教材很早就编著，并没有及时更新，甚至某些已经被淘汰的实验方案仍在使用。这些情况使环境工程教学远离现实情况，对现代社会的人才培养产生滞后影响。
（3）实验安排缺乏整体性及系统性，环境保护研究发展越来越快，环保的标准被不断更新，然而实验教学中仍在使用配置较低、落后甚至老化的仪器设备，已经大不要所要求的测定结果的准确性和精度。
2 创新实验教学方法
2.1 调整实验课程安排
传统的环境工程试验包括环境监测实验、环境微生物学实验、水污染控制实验和大气、噪声控制实验等，这些试验均依托于理论课程，我们先对这些实验内容进行整合，设立以环境监测实验和环境微生物实验内容为主的环境工程专业实验和以水处理实验、固废处理处置实验和大气控制实验内容为主环境工程专业实验，使之成为独立的实验课程。
以环境监测实验和环境微生物实验内容为主的环境工程专业实验的内容各有侧重。在学生完成规定学时学习外，在开放性实验中，设立两个专业实验的选修实验。环境工程专业实验的选修实验侧重大型仪器的分析和使用，例如：气相色谱、高效液相色谱、紫外分光光度仪、原子吸收光谱仪等。环境工程专业实验的选修实验侧重水处理工程实验、水处理工程综合实验和化工原理实验。这样可以保证学生根据兴趣爱好和专业方向选修实验课程。
2.2 增加综合性专业实验
除了安排传统的综合性专业实验外，充分利用湖南城市学院和益阳市周边资源，在环境工程专业实验中开设南洞庭湖水质监测综合实验，校园及周围地下水水质监测综合实验，长张高速公路（长沙至张家界益阳段）空气质量与噪声监测综合实验。此类实验的开设，不仅使专业实验充分与实际生产生活相结合，而且让学生充分认识到所开实验的实际应用意义，加深了对各项环境指标的认识和理解。
3 建立新实验教学体系
3.1 采用开放式实习模式
任课教师将学生分成多个实习小组（ 每组2～4名成员），确定1名组长，然后根据监测对象及监测项目选择药品、仪器等设备，分别为各个小组制订计划，明确各小组的监测对象、监测项目、采样位置、时间安排及分析方法；也可以预约实验，即根据学生自己的时间和掌握实验的程度，分批完成实验。以小组为单位分发玻璃仪器、试剂药品，实习期间仪器室及实验室全天开放，以电厂废水处理为例，要求学生自己动手配制污水，对污水进行一级处理、二级处理、深度处理后，还要进一步去除水中多余的阳离子和阴离子。在整个过程中，学生要对每步的处理效果进行分析比对，并检测最终的处理结果。一星期内各小组完成实习项目。实习完成后，全班所有小组集中进行交流讨论实习中存在的问题和收获，每个学生提交一份实习报告。实验教师也可以对学生做单独指导，这样也有助于学生对知识的理解和掌握。采用这种教学模式需要注意的是，对大型精密仪器要进行定期培训，帮助学生掌握现代化的分析、测试手段，提高学生的科研能力。
3.2 毕业论文与工程项目相结合
取消综述性研究的毕业论文，规定撰写的论文要有一定的工程研究背景，以工程性实验或综合性实验为基础。学生的毕业（设计）论文可以采用教师自己主持或参与的工程项目和科研项目作为基础，也可以聘请环保公司或者是环保局的工程技术人员做毕业（设计）论文指导教师，把毕业论文与工程项目及实验挂钩，使学生更投入、更有针对性地进行实验研究，从而提高毕业（设计）论文的质量。
4 结语
通过对环境工程实验教学的改革，实验教学内容、方法与手段都获得了改进，实验条件也获得了改善，湖南城市学院环境工程专业本科生在科学研究中试验设计、试验组织、数据进行分析和处理、实验结果分析等方面得到了全面训练，学生的综合素质以及综合解决问题的能力和创新能力都得到很大提高，
参考文献
[1] 安小六，邹小红.加强实验队伍建设增强高校实验室软实力[J].西南师范大学学报：自然科学版，2010，35（1）：229-232.
篇（6）
1课堂教学联系实践
环境工程专业所涉及的知识面非常广泛，理论性强。对于理论知识的讲解通常是通过课堂教学实现的。但是，环境工程又是一门应用性很强的学科，如果对实际情况缺乏了解，不仅会影响学生对知识的应用能力，反过来还会影响学生对理论知识的理解。因此，将课堂教学与实践相结合显得尤为重要。
1.1通过多种教学方式加深学生对理论知识和实践的认知
环境工程专业的许多理论知识与实践有着密不可分的关系，在课堂教学的时候可以综合利用多种教学方式尤其是现代化的教学手段增加学生对实践的认识，进而加强对理论知识的理解。如在讲解厌氧活性污泥处理有机废水时，可利用农产品加工有机废水生物处理的影像资料加强学生对整个过程的理解，废水为什么要经过调节池和热交换器，了解工艺中的核心厌氧活性污泥反应器的构造，以便于理解微生物降解有机物的生理生化反应机理，了解三相分离器的结构和工作原理等一系列问题，让学生在短时间内对整个反应体系有较明确的认识，使学生不到现场即能了解到工程状况并分析实际工程中可能出现的问题，并让学生思考可以怎样改进工艺提高处理效率。又如在讲授AutoCAD时，可与环境工程的实例进行结合，如绘制曝气池的平面图、曝气管路布置图、曝气头和搅拌机等设备图，这样不仅让学生学会AutoCAD的基本绘制，又可加深学生对专业知识的理解，并直接为课程设计打下坚实的基础，提高专业技能。
1.2课堂讲学与课程设计挂钩
课程设计一般需要综合专业知识，一些课程设计安排在某一学期，与专业过程分开，但这时很多专业课程的知识已被淡忘，课程设计不能很好地利用和巩固理论知识。因此，如果将课堂讲学与课程设计挂钩，有机结合，理解将更为深入。因此，我们将水污染控制工程课程设计、大气污染控制工程课程设计等课程设计与相应专业课安排在同一个学期，将面向工程的课程设计融于专业课程中，这样就可以及时地利用专业知识。首先由教师根据教学内容及案例为学生提供多个选题，然后学生根据兴趣选择题目。借助已学知识查阅资料、设计和计算，并绘出相应的设计图纸。这样可以提高学生的积极性，将学到的理论知识及时地与实际应用结合起来，不仅可以使学生对课堂知识有更深刻的理解，更提高了学生的实践能力。
2开展综合性实验
我校环境工程课程设置中安排了多项专业实验，如水污染控制工程实验、大气污染控制工程实验、固体废弃物控制工程实验、环境监测实验和环境微生物学实验，各专业实验均附属于相应的理论课程。上述专业实验多为验证性实验，综合性实验和设计性实验很少。比如环境微生物学实验中，微生物形态和结构观察、微生物的分离与纯化等都是简单的验证性实验，且培养基配制和灭菌消毒等都是由实验老师完成的。这样使得学生在预处理环节得不到充分锻炼，造成与实际脱节，既不利于学生的能力培养，也不利于创新思维的培养。因此，有必要开展综合性实验和设计性实验,提高学生动手能力、分析问题和解决问题的能力。例如，环境微生物实验中，可以由专业教师给出开发性题目如环境因素对微生物生长的影响等，然后由学生组成实验小组，查找资料确定实验方案。在整个过程中，学生的实验技能可以得到加强，比如培养基的配制、灭菌消毒、微生物接种、显微镜观察等，并且学生解决问题的能力也可以加强，比如实验过程中出现杂菌可能由哪些因素引起，如何防止等。通过综合性实验，学生对实验的理解较为系统且动手能力大大加强，为以后再深造或是走向工作岗位打下基础。
3实习教学体系
实习是贯彻理论联系实际教育方针,培养适应社会要求的专业人才的重要实践教学环节,实习可提高学生分析问题、解决问题、学以致用和适应社会的能力[2]。我校环境工程在实习时间安排上，为1周认知实习、2周生产实习、4周毕业实习，已基本满足环境工程实习时间要求。
3.1认知实习
设在专业课之前，使学生对所学专业有一个初步的了解和感性的认识。我校的认知实习安排在大二的第一学期，在大多数的专业课程开设之前。做好认知实习可为以后专业课程的学习做好准备。认知实习时间短，并且大多以参观为主，经常会出现学生草草参观，参观过程中提不出实质问题，参观后又容易忘记的现象，对以后的专业课教学无太大辅助作用。为了避免这些情况，使认知实习发挥最大的作用，要做好参观前、参观中及参观后的工作。以参观生活污水处理厂为例，在参观前，要引导学生做好充分的准备，如工艺流程、工作原理、设备情况、实际运行时可能出现的问题，尽量做到有备而来，目的明确。在参观过程中，鼓励学生提问并耐心解答。结合参观前的准备，学生可对整个污水处理过程有较为深刻的认识和理解。参观后，要及时督促学生完成实习报告，巩固所学知识。这样为以后的专业课程学习打下一定的基础，达到认知实习的目的。
3.2生产实习
生产实习是本科教学计划中非常重要的实践性教学环节，目的是使学生了解和掌握已经学过的专业基本知识，巩固课程内容，培养学生理论联系实际能力[3]。目前生产实习中存在许多问题，比如实习单位接纳大量学生实习有困难，学生实习影响单位的正常工作，一些实习单位出于安全问题不欢迎学生到单位实习，或者学生在单位里的实际动手机会少。因此，需尽量多联系长期合作的实习单位，生产实习的实习经费也有待提高。另外，还可以采取学生分组实习，避免短时间内实习人数太多而影响单位的正常工作。让学生深入生产第一线，与实际相结合，提高实践能力。#p#分页标题#e#
3.3毕业实习
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自从1914年Aldern和Lockett首次发明利用活性污泥处理污水技术的方法以来，由于其经济、高效及可靠的优点得到广泛的应用，并在此基础上衍生出一系列工艺，如A/O法、A2/O法、AB法、氧化沟及SBR法等。但无论是哪一种方法，其中活性污泥的沉降性能好坏直接影响到出水水质，在实际运行过程这些工艺都会发生污泥膨胀。因此，污泥膨胀已成为活性污泥法处理污水亟待解决的问题之一。
1.污泥膨胀理论
由于某种原因，活性污泥质量变轻、体积膨大、沉降性能恶化，造成二沉池中泥水分离效果差，污泥随出水流失，影响出水水质，从而破坏工艺正常运行的现象称为污泥膨胀。根据其诱因可以分为丝状菌异常增殖导致的丝状菌膨胀和因黏性物质大量产生积累导致的非丝状菌膨胀。
1.1 丝状菌污泥膨胀
目前可辨识的丝状污泥膨胀絮体有两种类型:①长丝状菌从絮体中伸出,将各个絮体连接,形成丝状菌和絮体网;②具有更开放(或扩散) 的结构,由细菌沿丝状菌凝聚,形成细长的絮体。目前在膨胀污泥中发现的丝状菌有三十余种，常出现的有：微丝菌、0092 型、0961 型、软发菌、浮游球衣菌、发硫菌等。事实上，所有污泥膨胀现象都是由多种有机体的过度繁殖造成的。
现在主要有下面几种假设解释丝状菌污泥膨胀现象：（1）表面积/容积假说：当微生物处于基质浓度限制时，表面积大的丝状菌比表面积小的絮凝体菌胶团微生物更易获取底物中的营养物质和氧，因而丝状菌占优势，导致丝状菌污泥膨胀。（2）积累-再生假说:认为基质被微生物利用要经过细胞内积累、储存和代谢3个阶段。当微生物处于溶解氧限制时，菌胶团积累的大量有机基质得不到氧化，而丝状菌需要的氧较少，完成积累—再生的循环快，所以再生较快，易形成丝状菌污泥膨胀。（3）选择性理论:以Monod方程为理论基础。当有机物底物的浓度较低时，丝状菌的生长速率较大，占优势；反之，有机物底物浓度较高时，菌胶团细菌生长的速率较大，占优势。另外，Palm认为该理论对于溶解氧对菌胶团和丝状菌的生长速率影响同样适用。（4）饥饿假说：进一步将丝状菌分为两类：第一类是具有高基质亲和力、生长缓慢的耐饥饿的丝状菌；第二类是对溶解氧有较高的亲和力、对饥饿高度敏感的快速生长的丝状菌。在低基质浓度下，第一类丝状菌生长占优势；在高基质低溶解氧情况下，第二类丝状菌生长占优势；只有基质浓度适中，溶解氧不是限制因素时，菌胶团细菌才占优势。（5）广义Monod方程：进一步提出有机物、溶解氧、营养物及微量物质和环境因素都可以成为控制丝状菌和菌胶团生长的因素。广义Monod方程在一定程度上很好地统一了污泥膨胀的理论。
1.2 非丝状菌污泥膨胀
主要发生在水温较低而污泥负荷较高时。由于污泥负荷高，细菌吸取了大量的营养物质，但低温下代谢速度慢，所以在微生物表面积贮大量的高黏性多糖类物质，此类物质具有很强亲水性，所以使活性污泥表面附着水大大增加，导致污泥的SVI 值升高，形成污泥膨胀。
2.污泥膨胀的影响因素
2.1 污水性质
2.1.1营养物质
进水有机底物浓度低，丝状菌的生长占优势，易导致污泥膨胀；有机底物浓度太高，DO受限制，同样容易导致污泥丝状膨胀。Wagnet 研究发现，丝状菌对N、P等营养物质有较强的亲和力,在该类营养物质浓度较低的情况下对其有累积能力，Sawyer通过试验确定N和P的最少需要量是BOD:N=32:1和BOD:P=150:1。
2.1.2 pH值和温度
适宜菌胶团生长的pH值范围是6.5~8.5，当pH值低于6.5时，有利于真菌的繁殖。Daigger等人的研究表明，低温有利于丝状菌的生长，这也是大多数活性污泥在冬季会产生污泥膨胀的原因之一。
2.1.3早期消化
污水在预处理区停留时间过长，易发生消化反应,生成H2S，当H2S浓度超过1~2mg/L时易引起硫丝菌的过量增殖，从而导致污泥膨胀。
2.2 运行条件
2.2.1 污泥负荷
由于丝状菌比菌胶团细菌有更大的比表面积，在低负荷下具有更强的捕食能力，更容易生长繁殖。Pipes发现污泥负荷在BOD5/MLSS为0.25~0.45 kg/ kg·d-1范围内才不易引发污泥膨胀。
2.2.2 溶解氧浓度
一般认为，由于丝状菌比菌胶团细菌有更高的溶解氧亲合力和忍耐力，因此在低氧条件下丝状菌比菌胶团细菌有更强的竞争力，因此在溶解氧浓度低的情况下易造成污泥膨胀。但Benefield等人的试验表明DO在8~9mg/L之间也会发生污泥膨胀。Palm等人在研究中找到了对应F/M值下的“安全溶解氧浓度值”，这一研究结果表明，只要DO成为限制，在任何负荷下都能发生膨胀，同样在任何DO的条件下，只要负荷足够高也可能发生膨胀。
2.2.3 工艺方法
不同的工艺方法对污泥膨胀现象的影响也不同。完全混合的工艺方法比传统的推流式处理方法更易发生污泥膨胀；而间歇运行的曝气池最不易发生污泥膨胀；不设初沉池的活性污泥法不易发生污泥膨胀；叶轮式机械曝气较鼓风曝气易发生污泥膨胀等。
3.污泥膨胀的防治方法
由于产生膨胀的原因不同，因此在防治污泥膨胀时，可按膨胀类型、诱因与性质采取相应的措施加以消除。论文参考网。目前主要有以下几种防治和消除污泥膨胀的方法：（1）投药处理：投加能杀灭丝状菌的药剂如氯、臭氧、过氧化氢等。对已产生大量球衣菌属的活性污泥，用浓度为50 mg/L 的硫酸铜，保持5 mg/L的残留浓度，能够抑制球衣菌属的繁殖。论文参考网。（2）改善、提高活性污泥的絮凝、沉降性：在曝气池的入口处投加硫酸铝、三氯化铁、粘土、消石灰、生污泥、高分子混凝剂等絮凝剂提高污泥絮凝能力。（3）避免高黏性膨胀：通过加大回流污泥量，降低高黏性膨胀的致因物质—多糖类物质，另外可考虑改变水温，水温在15℃以下易发生高黏性膨胀，丝状菌膨胀则多发生在20 ℃以上。保证BOD:N:P=100:5:1的要求，当失去营养平衡时，往往会发生高黏性膨胀。论文参考网。（4）防治H2S积累：采取预曝气，吹脱硫化氢等有害气体，防止形成厌氧状态，避免贝代硫菌的增殖。另外可降低污泥在二沉池内停留时间，防止形成厌氧状态。（5）调整污泥负荷：运行经验表明，如果污泥负荷超过0.35 kg BOD/kg MLSS·d，易发生丝状菌性污泥膨胀。
4.结论
泥膨胀现象是自活性污泥法问世以来一直困扰人们的难题。由于原因复杂，没有一种解释适用于所有膨胀现象，因此只能结合不同的水质和运行条件，做出有针对性的解释和采取有效的控制措施。随着活性污泥法进一步发展，对污泥膨胀的研究必将进一步深入。
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中图分类号：U664文献标识码： A
随着社会与经济的越来越快发展，生态环保已经成为越来越重要的话题。生态环保关系到每一个人的生活，影响非常的大。而在生态环保中，最大的问题是水资源污染的问题，随着工业等各种产业生产的需要，有的未经过检测合格就擅自将污水排入河流或是水系里，导致自然水体被破坏，水污染越来越严重，而水污染严重影响着人们的生活。为了改变这一现状，很多地方开始进行污水处理，但是传统的污水治理方法成本太高，难以实行，取得的效果也不是很好，所以本文从生态环保角度出发，提出基于生态环保的污水处理技术。
一、污水致力传统技术与污水生态处理技术简介
污水处理技术有传统的方法和生态处理技术。传统的污水处理技术就是利用物理、化学等原理作用对污水进行净化，物理方法就是利用物理特性将有害物质进行吸收，化学方法就是利用物质之间的化学反应将有害物质反映或是转化为无害物质。而这两种方法都不易实现，能源消耗非常大，而且在技术维护方面难度也比较大，成本比较高，难以进行有力的推广。这也是很多企业冒着违规的风险将污水直接排出的原因。
生态环保的污水处理技术，就是利用生物原理将污水有目的、有控制性的投入到一定的生态系统中，利用这个生态系统中的土壤、动物、植物、微生物等多种资源的符合作用，将污水中的超标物质和有害物质进行利用吸收，使污水中的有害物质进行降解，最后达标的过程。这一过程也可以用循环再生来形容。生态环保的污水处理技术处理污水的最大好处就是操作简单、投资较小、无副污染物出现，同时还可以达到整体优化的效果。
二、污水生态处理技术遵循的原理
1.循环再生原理
生物学中的循环再生原理，指的就是利用生态系统中的生物成分，将非生物成分合成新物质，然后又降解的过程，在这一过程中，通过生成和降解的循环，使整个生态系统保持平衡。在污水生态处理技术方面，也是利用循环再生的原理，将污水排入特定的生态系统，使污水中的非生物组分参与到这个循环再生的过程，加大了循环再生过程的进程和速度。
2.和谐共存原理
和谐共存原理指的是在生态系统中，所有生物与非生物之间的最稳定状态就是和谐共存，如果做不到和谐共存，那么其中一方就会被一方毁坏，直到达到平衡为止。所以在污水处理的过程中，污水引入到一个特定系统中，引起系统的不平衡，这个系统里面的生物就会将污水里面的非生物稀释或是降解，最后达到平衡状态，做到和谐共存。
3.整体优化原理
使用生态学的方法对污水进行处理是一个简单的过程，但是在这个处理过程中，包括很多环节，譬如说污水源控制、修复生态系统的选择、污水布水公艺选择、再生水的利用等等，这些环节都是必不可少的，而且对污水处理整个过程来说非常重要，不能单独的进行考虑。所以，应该将这些环节作为一个整体来考虑，对这个整体进行优化，最后达到使用污水生态处理技术处理污水的同时又对污水中的资源加以利用，变废为宝，达到整体优化的目的。
4.区域分异原理在进行污水生态处理技术上，必须要考虑到地区差异。因为每个地区的生态系统都会因为当地的特殊环境而不一样，所以在考虑应用这种那个方法的时候就必须考虑到这个因素，不能盲目的进行，导致污水生态学处理技术作用不明显。考虑到地区差异，就必须因地制宜，选择不同的修复植物、布水公艺、管理方法等进行管理和运用。并且在开始利用使用污水生态处理技术的时候，应先进行小范围的实验，在取得成功后，在开始大规模的使用这种方法。这样污水生态处理技术的成功率才会比较高。
三、污水生态处理技术的主要方法
污水处理技术主要是应用生态系统天然的资源，来将污水中的污染物质转移或是转化为其他物质，达到消除或是降低水中污染物中的作用。这种方法费用低还能达到整体优化的目的。目前，我国主要采取土地处理系统、蚯蚓滤池处理系统、生态塘处理系统三种方法来进行污水处理，并取得了显著的效果。
1.土地污水处理系统
土地污水处理系统就是利用土地―植物系统的自我调控能力以及生物作用对污水进行处理，从而改善污水的水质，在处理污水的同时植物和土地可以吸收污水中的富营养和水分，从而土地更加肥沃，植物生产的更快，更好。这样在进行污水处理的同时也能带来植物的更好发展，一举两得，实现废水最大化的利用，变废为宝。污水土地处理系统有很多种类型，常见的包括慢速渗透处理系统，还有与之相对的快速渗透系统，地表漫流处理系统以及地下渗透处理系统。使用土地污水处理系统的这几种方法来净化污水，其使用的原理是沉淀、过滤、挥发、生物氧化、土壤吸附、光解等，这几种都是最原始的处理污水的原理，包括物理原理和化学原理。这几种处理方法都可以使污水处理到达标水平，可以直接灌溉或是作为景观水使用。
2.蚯蚓滤池处理系统
蚯蚓滤池处理是人工制造的生态系统，就是将蚯蚓引入常规的滤池内构成。蚯蚓滤池处理系统是利用蚯蚓的消化分解作用以及过滤作用而达到处理污水的目的，所以蚯蚓滤池一般分为三层。第一层为蚯蚓分解层，这一层就是利用蚯蚓的消化分解以及上下钻动的特性来达到分解污水中污染物的过程。这一作用原理就是蚯蚓吃食污染物，和体内的细菌进行反应，排除，蚯蚓粪便的细菌进入环境中后使得有机物的数量增多，杀死微生物，达到处理污染物的效果。第二层是补充层，第三层是承托层。第二层和第三层的最主要作用是过滤作用，使得蚯蚓处理过的污水进一步的过滤。污水从蚯蚓滤池的上部进入，经过处理后的水从下部排出。蚯蚓滤池的整个处理污水的过程操作简单、成本比较低，污水处理效果好，可以方便推广使用。
3.生态塘处理系统
生态塘污水处理系统也是应用较多的生态污水处理技术。主要原理就是将污水引入人工制造的一个生态系统中，这个生态系统包括水产和水禽类生物。生态池塘通过太阳能的光合作用以及各种食物链原理将污水中的有机物进行分解或是转化，然后再通过食物链作用将物质一层一层的转移，使用这种方式将污水净化。这个方法之所以使用较多并且效果不错就是因为采用这种方法，污水得到净化的同时，水生植物和生物等也得到了食物，可以进行回收。这种污水处理方法不仅维护方便、成本低，更大的好处是可以获得经济效益。
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活动课是生物课堂教学的延伸，是提高学生素质的重要手段，是集知识体、思维链、能力键、与再生力（学会学习的能力）为一体的重要课程。生物活动课服从与生物教育目标，又必须渗透下列各项具体目标：
（1）培养动手操作能力；（2）培养观察力、注意力、记忆力、思维能力和创造能力；（3）培养合作、竞争意识；（4）培养关心集体、团结互助的社会公德意识；（5）培养自尊、自信、自立、自强的优秀品质；（6）培养自学能力及资料检索处理能力；（7）激发学习生物学兴趣，培养学习生物学情感。
一、高中生物活动课应遵循的原则
为了更好地根据生物活动课特点开展活动，须遵循以下原则：（1）生物活动课与学科课程内容互补原则。（2）全面发展与个性培养相统一原则。（3）自主性和主导性相结合原则。（4）规定性与创造性相结合的原则。（5）实效性和因地制宜原则。（6）趣味性和多样性原则。
二、高中生物活动课现状透视
近几年，活动课程的设置受到教育部门及部分学校的重视，但目前许多师范学校生物活动课不同程度偏离活动课的构建原则，存在以下不容忽视的问题。
1、组织上的自发性。生物活动课虽然强调自愿参加，但总要依赖与一定的组织形式，以保证活动课的正常开展。目前，部分师范学校生物活动课仍处于自发状态，无牵头的组织者、无组织发展的有关程序、无严格的组织纪律、无检查评估的组织部门。这样的自发组织是不稳定、不长久的。
2、内容上的随意性。活动课内容应根据学科的培养目标，考虑到和教材的衔接，体现有序性。而有些学校或生物教师在安排的内容上随心所欲，没有通盘考虑课程体系，又没有精心设计活动方案，也不参照相应的活动课教材，使活动具有很大的盲目性，收不到实效。
3、形式上的单调性目前部分师范学校开展生物活动课时，忽视了学生的兴趣、爱好的差异，搞简单的一刀切、大呼隆的群众性活动，没有指定有专长的教师作指导。久而久之，把本来有兴趣的学生培养成无兴趣的人，抑制了学生个性的发展，有特长的学生得不到及时发现和接受相应的培养。
4、开展活动的不经常性。由于活动经费、活动场地设施、活动时间等诸多因素的限制，生物活动课开展的不够正常，前后脱节，缺乏连续性、递进性。
三、高中生物活动课实施策略
针对开展生物活动课存在的问题，以生物活动课构建原则为指导，结合学科特点，反复实践，总结以下活动方式和操作形式。
1、健全的组织结构。开展生物活动课必须由教务处、教研室主任、班主任组成的健全管理系统。聘请有专长的生物教师任指导，选拔对生物学有兴趣的学生组成活动集体。制定明确的活动计划，包括活动课题、内容、目的、要求、时间、参加人数、活动形式等，做到有的放矢。并从实际情况出发，因地制宜设计每一个活动方案，既能使学生在活动中学到技能还能在一定程度上使教育为当地的经济建设服务。
2、根据学科特点和实际设计活动方案。活动课是学生在教师指导下的一种科技活动，优秀的活动方案是学生活动成功的重要前提。在活动中教师应创造条件，引导学生参与一些活动方案的设计，倡导参与意识，把握好学生参与的契机；体现自主性和主导性原则。
3、构建丰富多样的高中生物活动内容。（1）参观考察。结合当地的实际，组织学生参观养殖厂、工艺厂、水族馆珍稀蝴蝶展、海洋生物标本展，参观市污水处理厂、市环境检测中心；组织学生看科普电影和录像；考察循环水的利用情况。参观考察过程中请有关技术人员现场讲解，参观后组织学生谈收获、写体会，教师作总结。
（2）实验探究。根据学校现有的 实验条件，开展一定的实验活动：也可以根据日常生活中发现有意义的课题，在教师的指导下进行实验，让学生独立思考，主动探究，亲自实践，动手操作，敢于创造。
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可持续发展路线的实施，增加了我国各级政府对环境保护的认识和治理力度。城市污水处理，作为一个城市发展程度的重要标志，其实施效果已经成为了评价城市发展程度的重要指标。城市污水处理的效果不仅仅关系到城市所在地周边的环境保护，更关系到下游城市人们的身体健康以及经济发展。加快城市污水处理建设，加快城市污水处理新技术的应用，促进城市和谐发展以及可持续发展路线的实施，是目前我国城市污水处理相关部门的首要任务。
1.我国城市污水处理现状分析
目前我国城市污水处理的面临着重要的考验，现有污水处理系统已经不能满足日益增加的城市污水量。而工业废水、日常生活排放污水在城市内部的流向对流经城市的河流以及浅层地下水也都有着不同程度的污染。这也使得我国多数城市水源受到污染，加大了城市生活用水处理的费用，加剧了我国城市废水污染程度。近年来为了加快我国可持续发展战略目标的实施、促进我国水资源优化、保护环境，我国很多城市已经开始了对城市内污水流向的治理，减少污水在城市内流向对浅层地下水的污染。同时大力应用新的废水处理技术，加快污水处理建设，为我国可持续发展路线的实施打下坚实的基础。
2.城市污水处理新技术分析
2.1曝气生物滤池技术分析
曝气生物滤池是一种经过改良的新一代上向流曝气生物滤池。它既可以用于污水的二级处理，也可以用于处理出水需要回用等其它要求的污水深度处理，并且能够达到很高的排放水质标准。由于曝气生物滤池工艺将滤池和生化反应器结合起来，因此不再需要沉淀池；占地面积小，是常规工艺的1/4～1/5，节省大量征地和地基处理费用；池容小，土建工程量比其它工艺少20％～40％；全部模块化结构，改扩建容易，工期短；上部出水为清水，滤头不易堵塞，检修和更换容易。无需放空滤池中滤料；可对厂区进行全封闭，无臭味污染，视觉和景观效果好；不需要单独的反冲冼水和反冲洗水泵，降低了设备投资和运行费用；穿孔管曝气，节省设备投资和维护费，效率高。而膜式曝气头通常在运行两年后开始丧失其效率；自动化程度高，操作人员少；低温运行稳定，受温度影响很小；由于其具有连续的物理过滤能力，一旦生物反应发生问题，滤池仍可去除绝大部分的悬浮物；而且仅需要几天即可恢复生物处理能力，而活性污泥法需要几个星期才能恢复；由于其具有的众多有点，我国已经在2002年在广东南海新建了一座设计流量为50000m3/d的新型曝气生物滤池污水处理厂，从近6年的处理运行情况来看，运行稳定，处理效果好，是投资较少的一种新技术应用典型。
2.2天然有机化学污水处理技术的分析
天然有机化学在污水处理方面的优势已经被人们认可，也使得其在污水处理中的发展前景越来越好。化学混凝与生物法共同作用污水处理法已经成为了天然有机化学污水处理发展的新方向。该工艺能有效去除水中的颗粒物、磷和氮，使出水水质达到一定的水平。有些国家把化学混凝法加生物处理作为主要的处理方法对城市生活污水进行处理，如挪威、瑞典、丹麦，其70%的污水都用混凝法+生物处理。其它一些国家如美国和香港用一种叫做化学强化一级处理法，该法比化学混凝法需要的混凝剂量更少，但足以去除大部分磷同时大大加快沉降速度。
世界上最常用的混凝剂为铝盐和铁盐，也有一定数量的有机聚合物作混凝剂或助凝剂。水和污水中的污染物去除是通过已知的机械原理即破坏胶体的稳定性而混凝，或者是化学药剂与固体水解产物共同沉降来完成。混凝法的效率是受混凝剂的物理及化学特性、进水及工艺条件等因素的影响。
污水处理无疑是要花钱的。问题是要找到一种不仅投资少而且长期运行费用低的最经济最有效的方法。根据欧洲污水处理经验，要去除95%的BOD和90%以上的磷并且脱除85%氮，则化学强化一级处理+生物处理是最经济有效的。化学处理法特别是在工业污水比例大、污水水质日/年变化大时更显其最经济有效。在快速发展的工业化城市，企业排放的污染物会影响甚至破坏传统的生物处理过程，而化学处理法在这方面具有许多的先进性，能处理很多不同的污水，能承受很大的冲击负荷。对实际污水处理工程而言，首先用化学法进行污水处理研究，不仅能承受冲击负荷，将污水处理到一定的程度，还可以了解污水的组成和变化情况，为较易受污水冲击负荷、毒性物质影响的生物处理提供保护。种种优势预示了天然有机化学污水处理的良好发展前景。
2.3污水生物处理方法分析
生物污水处理是用生物学的方法处理污水的总称，是现代污水处理应用中最广泛的方法之一。主要借助微生物的分解作用把污水中有机物转化为简单的无机物，使污水得到净化。按对氧气需求情况可分为厌氧生物处理和好氧生物处理两大类。厌氧生物处理系利用厌氧微生物把有机物转化为有机酸，甲烷菌再把有机酸分解为甲烷、二氧化碳和氢等，如厌氧塘、化粪池、污泥的厌气消化和厌氧生物反应器等。好氧生物处理系采用机械曝气或自然曝气（如藻类光合作用产氧等）为污水中好氧微生物提供活动能源，促进好氧微生物的分解活动，使污水得到净化，如活性污泥、生物滤池、生物转盘、污水灌溉、氧化塘的功能。污水生物处理效果好，费用低，技术较简单，应用比较简单。当简单的沉淀和化学处理不能保证达到足够的净化程度时，就要用生物的方法作进一步处理。生物处理中要特别注意掌握净化污水的微生物的基本特点，满足其要求条件；污水中BOD与COD比值要大于0.3。温度影响较大，冬季一般效果较差。
3.加快分流制排水管网的推进，促进污水处理的实施
我国原有城市排水管网多位合流制排水管网，其是通过在城市中铺设一套排水管网用来排泄污水和径流雨水。这样的排水管网导致后期在进行污水处理时加大了处理量，增加了污水处理费用。而目前较为先进的分流制排水管网，是在城市中设两套独立的排水管网，分别排泄污水和径流雨水。这就使得在后期进行污水处理过程中，可以不对径流雨水进行处理，只针对污水进行处理，大大降低了污水处理费用。铺设分流制排水管网的费用与合流制排水管网污水处理费用相比，分流制虽然一次性投入较大，但是综合比较可以发现，其在管网运行多年后，总体费用只占合流制管网污水处理的42.7％。因此，加快我国老城区合流制管网改革，在建设新城区时积极采用分流制排水管网设计是污水处理发展的必然方向。
结论
城市污水处理新技术的不断涌现，为城市污水处理提供了更过的选择空间。同时也使得我国污水处理技术正在向着国际化的标准迈进。通过新技术的应用及人们对日常生活中无磷清洁用品的广泛使用，减少有害污水的产生，为我国环境保护打下坚实的基础。
参考文献
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篇（11）
氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans):是生物湿法冶金过程主要的浸矿菌种。这种菌系短杆菌,很小,0.3～0.5×1.0-2.0um,圆钝末端,以单个、双个或几个成短链状存在。是一种化能自养菌,专性好氧,嗜酸性,广泛生活在金属硫化矿和煤矿的酸性矿坑水中。最适生长温度25℃～30℃。生长在pH1.4～6.0之间,最适pH2.0～2.5。T.f以氧化亚铁、元素硫以及还原态的硫化合物等来获得生命过程所需的能量,以空气中的二氧化碳为碳源,以氨或铵盐为氮源。有鞭毛,能快速游动,革兰氏染色阴性。在9K固体培养基上呈红棕色菌落,近杆形[5]。
2氧化亚铁硫杆菌的氧化机理
自20世纪60年代以来,因为它们具有特殊的生物学功能,吸引了许多学者对T.f和T.t的生理特性进行了研究。许多研究表明,T.t利用单质硫的能力比T.f强,但T.t不能利用硫酸亚铁。Wong和Henry对氧化硫酸亚铁的机理进行了详细的研究,指出能将亚铁氧化成三价铁,三价铁会与硫酸根离子发生反应产生铁矾沉淀,同时产生硫酸而引起pH的下降:
4FeSO4+02+2H2SO42Fe2(SO4)3+2H2O
(1)
6Fe3++4SO42-+12H2O2HFe3(SO4)2(OH)6 +10H+(2)
Templellvl和Leathen等人研究发现氧化亚铁硫杆菌能将矿物中的硫化矿物氧化为硫酸和硫酸盐。Bryne等对T.f氧化硫化矿物的机制进行了详细的研究。并提出了一些常见矿物的主要反应机理,如黄铁矿和黄铜矿:
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微生物分子生态学研究的一般方法和原理
微生物分子生态学是分子生态学的重要组成部分,是分子生物学、微生物生态学、微生物生理学与遗传学相互结合而产生的一门边缘学科。从目前的发展状况来看,当前的主要研究领域有:采用分子生物学技术研究不同自然环境中微生物的种类组成和群落结构以及它们的数量动态；环境因子对微生物基因表达的影响:自然条件下微生物之间遗传物质的转移:微生物与高等生物相互作用的分子机制,包括共生关系的建立、病原微生物的致病机制等。因此,微生物分子生态学是利用现代分子生物学的基础理论与技术,在分子水平上,研究微生物与其生态环境间相互关系的一门新兴学科。
3.1 一般研究方法
(1)平板涂布分离。
(2)显微镜观察:普通光镜、相差显微镜、透射电镜、扫描电镜。
(3)MPN法,即最大或然值计数法,是平板涂布分离法的一种,但由于广泛应用,被单独作为微生物研究的一种技术。
(4)活菌计数法,常见的用哑咙橙染色,活菌死菌颜色不一样。
3.2 分子研究方法
(1)纯种分离,G+C测定、16SrDNA, ISR测序、比对。
(2)变性梯度凝胶电泳(DGGE),通用引物PCR扩增同样长度的基因,常为16S的一段(300bp～400bp),割胶纯化、克隆测序,比对变性梯度凝胶电泳((DGGE)技术以土壤微生物群体的基因组DNA为研究对象,通过比较不同土壤中各种微生物的16SrRNA基因信息来了解微生物的多样性。
(3)FISH荧光原位杂交,设计不同荧光染料标记的特异探针,检测不同分类界元水平的细菌,可在细胞水平或者核酸水平与目标菌种杂交,在表面荧光显微镜或者CLSM(共聚焦激光扫描显微镜)下监测。
(4)TRFLP,末端限制性长度多态性。
(5)ARDREA.RISA。
(6)流式细胞仪计数。
(7)Real-time实时荧光定量PCR监测技术。
(8)克隆转化法:通用引物扩增从水样、土样中提取得总DNA,获得全长的16S rDNA序列,随机克隆入载体,转化到大肠杆菌,挑取阳性菌落,用不同的限制酶酶切检测不同的克隆,测序、比对。
(9)DNA芯片技术,主要用来研究微生物的功能基因组学。
4本论文的立论依据
AMD的pH通常很低,严重的地方可达pH2.0,富含SO42-离子和Fe3+离子,易浸出废矿石中的有毒元素,如铅、砷、铬、铜等以及氰化物,对矿业生产、生态环境造成严重危害,所以就AMD的研究越来越重要。我国自1959年以来,对微生物处理污水的技术的研究已取得了一定的成果,但重点放在污水菌种的保藏的研究方面,而且就整体情况而言与国外相比要差的远,在污水处理微生物生物学方面的研究相对于前者明显滞后。不仅设备、工艺落后,更主要的是对微生物本身没有作进一步的研究,缺乏对菌种生物学性状较为全面的认识,譬如菌种的生理、生化性状以及分类地位的了解,缺乏对菌种分子水平上的认识及其在污水处理过程中菌种所参与的机理等的研究,因而也就不能很好的指导生产实践。从目前发表的一些较为零碎的文献及几本专著看出,在酸性污水中细菌的研究方面,生物领域的科技工作非常薄弱,主要是一些污水治理方面的专业人员在从事相关研究。
目前,我国对浸矿细菌的资源开发工作做的远远不够,根据国内外文献报道,用于处理酸性污水的细菌有氧化硫硫杆菌(A.Thiooxidans)和氧化亚铁硫杆菌((Acidithiobacillus ferrooxidans);钩端螺菌(Leptospirillum)、中等嗜高温菌,如文献报道的硫化杆菌属(Sulfobacillus),如热氧化硫化杆菌(Sulfobacillus thermosuidooxidan)以及一些未确定分类位置的细菌、嗜酸嗜高温古细菌等。就细菌遗传多样性、系统学研究工作来说,目前国内发表的文献主要集中在放线菌、根瘤菌、嗜盐碱的古菌方面,对硫杆菌其他浸矿细菌的多样性及系统发育工作而言,国内尚见较为系统的报道。因此,对硫杆菌及其它浸矿细菌的多样性研究就很有必要。
(1)硫杆菌(Thiobacillus)及其它嗜酸菌分子系统学研究目标及意义。
在地球表面广泛分布有元素硫及其金属化合物而形成的许多特殊环境,如硫铁矿、地表及海底的含硫热泉等。近年来,由于各国微生物学家对极端环境条件中的微生物资源的研究开发成为一个热点,使得硫铁矿、含硫热泉等酸性条件中的微生物多样性的研究取得了较快的进展,发现了许多生理生化性状特殊的细菌,其中有些归属于硫杆菌,有些目前还未确定其系统位置。分子生物学技术在含硫的酸性环境微生物系统学、生态学研究中的广泛应用,不仅发现了许多常规技术不能发现的新细菌,也对这些细菌的分类及系统学地位的确定提供了有力的手段,同时对一些已知细菌的分类及系统位置进行了修订,使得传统意义上的硫杆菌分类更趋合理,尽量可以建立一个亚利士多德所谓的接近于自然的分类体系。对氧化亚铁硫杆菌系统学地位的确定不仅具有重要的理论意义,对指导细菌浸矿等生产实践中优良菌株的选择也具有直接的应用价值。我国地域广阔,各种含硫的矿产资源及自然生态环境非常多样化,蕴含着非常丰富的代谢硫的细菌资源,而倍受国外微生物学家的关注,因此加大这些细菌资源的开发和研究力度,将为这些细菌的生产应用实践奠定理论基础。本课题研究的目标之一就是大量开发我国不同酸矿环境中的微生物资源,尤其是一些硫氧化细菌及其这些细菌的分子系统学的研究。
(2)不同环境中嗜酸菌的遗传多样性研究及其意义。
由于Acidithiobacillusferrooxidans,A.thiooxidans,A.caldus, Leptospirillumferroo xidans这几种细菌能够氧化亚铁、还原性的金属硫化矿,目前被广泛应用于微生物湿法冶金、煤和天然气脱硫、酸性矿区的生态恢复治理、污水处理等技术,使得这些细菌成为微生物学家研究的热点之一。但是由于硫矿的化学组成不同与含硫酸性环境在地球上的生态分布与多样性极其复杂,使得这类细菌同一种不同菌株的生理生化性状表现出显著的不同,形成了表型差异明显不同的菌株,同时造成这些细菌不同菌株的遗传组成差异显著,即所谓的遗传多样性,利用分子生物学技术研究这些细菌的遗传差异,不仅有助于筛选、鉴定出性状明显不同、在浸矿实践中针对不同化学组成的矿体表现高效的菌株,反过来也可以从物种进化上阐明不同环境造成的选择压对细菌进化的作用以及细菌对环境的适应性,进一步对表型差异悬殊、介于相似种之间的菌株的系统学地位重新进行研究修订,并且有助于阐明自然界广泛分布的许多代谢硫、铁有关的细菌的起源及进化关系。目前,虽然微生物冶金基础研究被列为国家973重点基础发展计划,但我国在浸矿细菌的生物学基础研究方面所作的工作几为空白,对这些细菌的多样性有待进一步研究挖掘。从世界各地大量采集分离纯化菌株,进一步阐明这些细菌的分子系统学及进化关系,从遗传多样性的角度选择优良菌株,为应用于生产实践提供理论基础。
由于我国生态环境多样性非常丰富,存在各种各样的富含金属及硫化合物的生态环境,因此有可能分离到生理及遗传差异明显的不同菌种,存在非常丰富的种以上水平和种下水平的多样性。但到目前为止,国内对嗜酸细菌物种多样性和遗传多样性的研究几乎为空白,基于此这两个细菌多样性的研究是本课题的主要目标之一。
5前景展望
在研究的基础上,进行微生物优势群落的生理生化分析和限制多态性分析,可继续进行矿区酸性污水微生物类群多样性的研究,进而研究矿区酸性污水微生物类群的结构和分布的特异性,进而确定这些菌株分类学和系统发育学地位。由于条件有限,本研究许多方法、步骤还有待改进和完善(比如在提取污泥中细菌的方法上我们有待改进),在未分离和测序的种群中,还蕴藏着丰富的微生物资源,需要进行进一步的研究。随着工业污水微生物资源研究理论的发展和研究技术的完善,人们必定从工业污水微生物中获得瞩目成果,更好地为人们的生产生活服务。
参考文献
[1] 布坎南R E,吉本斯 N E(中国科学院微生物研究所译).伯杰细菌鉴定手册(第8版)[M].北京:北京科学出版社,1981:636～637.
[2] Zheng SM (郑士民),Yan WM (颜望明).Autotrophic Bacterium.Beijing (北京):Beijing Science Press(北京科学出版社),1983:56～60.
