發布時間：2023-03-21 17:09:25
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的工業廢水處理論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
［論文摘要］染色廢水屬于典型的難生化降解廢水，如何低成本、高效率的對其處理，且保證出水的穩定達標，一直是許多環境保護工作者的研究目標。本文首先對國內外染色廢水處理的技術和研究方向進行了綜合概述，并對各類工藝進行了比較分析，歸納出一般染色廢水的主要處理工藝技術路線。
一、研究背景和意義
紡織工業是我國的傳統支柱工業之一，也是出口創匯較多的行業之一，目前我國占有15%左右的國際市場份額，是世界上最大的紡織品出口國。經過多年建設，紡織工業基本成為一個門類較齊全、布局較合理、原料和設備基本立足于國內、生產技術達到一定水平的工業部門。產業綜合發展能力不斷增強，已形成棉、毛、絲、麻、化纖、服裝、紡織機械等行業較為完整的系列體系。
紡織工業按加工的原料、產品的品種和產品的加工用途等不同，主要分為上游、中游、下游三類產業，紡織工業的上游產業主要指各類纖維生產和加工，如天然纖維的棉花、羊毛和各類化學纖維等生產領域；中游產業指紡紗、織布、染色等生產領域；下游產業主要指服裝加工等生產領域。
染色行業作為紡織工業中的中游行業，在紡織工業中起到承上啟下的作用，即將各類纖維加工制造的坯布，通過染色和印花工藝生產出各類帶色彩和圖案的織物。在染色業中，棉紡染色業是最大的行業。染色行業作為濕法加工行業，其生產過程中用水量較大，據不完全統計。我國染色廢水排放量約為每天300萬～400萬立方米，染色廠每加工100米織物，產生廢水量3～5立方米。而且，染色廢水成份復雜，含有的多種有機染料難降解，色度深，對環境造成非常嚴重的威脅。
隨著工業化的不斷深入，全球性的環境污染日益破壞著地球生物圈幾億年來形成的生態平衡，并對人類自身的生存環境存在威脅。由于逐漸加重的環境壓力，世界各國紛紛制定嚴格的環保法律、法規和各項有力的措施，我國作為世界大國，對環境保護也越來越重視，并向國際社會全球性環境保護公約作出了自己的承諾。
二、廢水處理方法分類
根據使用技術措施的作用原理和去除對象，廢水處理法可分為物理處理法、化學處理法和生物處理法三類。具體如下：
1.廢水的物理處理法
利用物理作用進行廢水處理，主要目的是分離去除廢水中不溶性的懸浮顆粒物。主要工藝有：
(1)格柵和篩網格柵是一組平行金屬柵條制成的有一定間隔的框架。把它豎直或傾斜放置在廢水渠道上，用來去除廢水里粗大的懸浮物和漂浮物，以免后面裝置堵塞。篩網是穿孔濾板或金屬網制成的過濾設備，用以去除較細小的懸浮物。
(2)沉淀法利用重力作用，使廢水中比水重的固體物質下沉，與廢水分離。主要用于(a)在塵砂池中除去無機砂粒(b)在初見沉淀中去除比水重的懸浮狀有機物(c)在二次沉淀中去除生物處理出水中的生物污泥(d)在混凝工藝以后去除混凝形成的絮狀物(e)在污泥濃縮池中分離污泥中的水分，濃縮污泥。此法簡單易行而且效果好。
(3)氣浮法在廢水中通入空氣，產生細小氣泡，附著在細微顆粒污染物上，形成密度小于水的浮體，上浮到水面。主要用來分離密度與水接近或比水小，靠重力無法沉淀的細微顆粒污染物。
(4)離心分離利用離心作用，使質量不同的懸浮物和水體分離。分離設備有施流分離器和離心機。
2.廢水的化學處理法
(1)酸性廢水的中和處理
酸性廢水處理可以用投藥中和法、天然水體及土壤堿度中和法、堿性廢水和廢渣中和法等。藥劑有石灰乳、苛性鈉、石灰石、大理石、白云石等。他的優點是：可處理任何濃度、任何性質的酸性廢水。廢水中允許有較多的懸浮物，對水質水量的波動適用性強，中和劑利用率高，過程容易調節。缺點：勞動條件差、設備多、投資大、泥渣多且脫水難。天然水體及土壤堿度中和法采用時要慎重，應從長遠利益出發，允許排入水體的酸性廢水量應根據水體或土體的中和能力來確定。
(2)堿性廢水和廢渣中和法
投酸中和法可用藥劑：硫酸、鹽酸、及壓縮二氧化碳(用二氧化碳做中和劑，由于PH值低于6，因此不需要PH值控制裝置)酸性廢水及廢氣中和法如煙道氣中有高達24%的二氧化碳，可用來中和堿性廢水。其優點可把廢水處理與煙道氣除塵結合起來，缺點是處理后的廢水中硫化物、色度和耗氧量均有顯著增加。清洗由污泥消化獲得的沼氣(含25%—35%的二氧化碳氣體)的水也可用于中和堿廢水。
3.生物處理法
利用微生物可以把有機物氧化分解為穩定的無機物的這一功能，經常采用一定人工措施大量繁殖微生物。
(1)好氧生物處理法
應用好氧微生物，在有氧環境下，把廢水中的有機物分解成二氧化碳和水的方法，主要處理工藝有：活性污泥法、生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化等，這種方法處理效率高，應用面廣。
(2)厭氧生物處理法
應用兼性厭氧菌和專性厭氧菌在無氧條件下降解有機污染物，最后生成二氧化碳、甲烷等物質的方法。主要用于有機污泥、高濃度有機工業廢水的處理。如啤酒廠、屠宰廠。
(3)自然生物處理法
應用在自然條件下生長，繁殖的微生物處理廢水的方法。工藝簡單，建設費用和運行成本都比較低，但其凈化功能受自然條件的限制，處理技術有穩定塘和土地處理法。
三、染色污水處理系統的工藝設計
在染色污水處理系統的工藝設計中往往遇到以下問題：(1)工程設計人員大都是僅僅了解廢水水質的情況下，根據自己的工程經驗和直覺進行設計，這樣往往造成工程缺陷，使建成的處理系統處理廢水不能達標排放；(2)在有些設計中，因為對出水的達標要求嚴格，使設計出的工藝建設費用和運行費用偏高；(3)在許多現有的處理系統中，由于所要處理的水質發生改變，原有工藝不能針對目前的水質進行有效的處理。以上的這些都涉及到污水處理系統的優化改造和優化管理運行問題。
如何優化污水處理工藝，降低污水處理成本，提高污水處理效果，對于污水處理有著極其重要的意義。必須指出的是，染色廢水處理系統的優化改造是一個非常錯綜復雜的問題，從目的上它不僅要基于污水水質分析，按照技術和經濟的要求，在條件允許的范圍內，利用各種方法，找出最佳的設計工藝方案，并在設計工況條件下，找出最佳的設施組合和最佳工藝參數，而且還要在污水的成份和水量一定幅度變動的情況下，找出相應的優化運行措施和最少運行成本。而在各染色廢水水質各異、水量大小不一的實際工況下，要求得到一個能嚴格意義上普遍性的染色廢水優化處理系統是不可能的，某一污水處理系統可能對某企業的廢水處理是最優，但它對其他的染色廠可能就并不能做到最優，因此本論文對染色廢水處理系統優化研究只是為提出一個系統優化改造和優化運行的概念和思路，并不是要提出一個能對所有染色廢水有最優處理效果的處理系統。
四、系統工藝改造的總體思路
污水處理廠廢水的水質為含有一定量難生物降解物質和顏色的有機廢水，各染色子行業排放的廢水所含污染物質不同，其相應的治理工藝流程也不同。對染色廢水處理，工程上一般用物化法和生化法或兩種方法相結合的處理方法。物化處理有見效快、水力停留時間短的優勢，但其處理費用高、污泥產量大、污泥處理困難、存在二次污染的隱患。雖然臭氧氧化、活性碳吸附、電解等方法有較好的脫色效果，但它們較高的運行費用卻使廠家無法承受。但前述的幾種方法都具有穩定性好的特點。生物處理因具有處理成本較低，并能大幅度去處有機污染物和一定色度的特性使得染色廢水治理采用生物治理作為主要治理單元己成為共識。但結合園區污水處理廠目前的運行現狀及操作工人素質，為確保污水處理廠處理出水的穩定達標排放，因此改造擴建工藝的設計思想以強化物化處理的原則，以生物處理工藝為重心，盡量提高強化生物處理的作用。鑒于污水處理廠接受的染色廢水綜合性廢水，是典型的難生化降解的有機廢水，水質性質有其特殊性，而且各有關企業生產廢水排放的水質水量的不穩定性，以及污水處理廠的運行成本及運行負荷。因此必須要有針對性的廢水處理工藝，才能達到較好的處理效果。在選擇處理工藝前，應在分析廢水水質及其組成及對廢水所要求的處理程度的基礎上，確定各單元處理方法和改造工藝流程，以驗證改造工藝的有效性。
五、結論
印染生產廢水可生化性差，原污水處理系統又存在著設計、施工不盡合理，管理水平落后等缺陷，從而造成了處理出水污染指標達不到排放標準，運行成本高等后果。染色廢水處理系統的優化改造本身就是一個非常錯綜復雜的問題，而作為集中式染色廢水處理廠的優化就更加困難了。從目的上它不僅要在污水水質分析的基礎上，按照技術和經濟的要求，在條件允許的范圍內，利用各種方法，找出最佳的設計工藝方案。并在設計工況條件下，找出最佳的設施組合和最佳工藝參數，而且，還要在污水的成份和水量大幅度變動的情況下，找出相應的優化運行措施和最少的運行成本。但由于客觀條件的諸多限制，并且各種印染廢水水質各異，水量大小不一的設計情況下，要求得到一個能嚴格意義上普遍性的染色廢水優化方法十分困難，某一污水處理系統可能對某一區域內的廢水處理是最優的，但它對其他的企業可能就并不能做到最優。因此，在加強技術創新和知識創新的同時也要為保護我們僅有的水資源提高人類意識，轉變觀念，為創造一個更好的環境多做努力。
［參考文獻］
關鍵詞：生物脫氮工藝 短程硝化反硝化 同時硝化反硝化 厭氧氨氧化
1.短程硝化反硝化
短程硝化反硝化生物脫氮（shortcut nitrification denitrification）是由荷蘭Delft技術大學開發出來的脫氮新工藝[1-3]。其基本原理是將NH3-N氧化控制在亞硝化階段，然后進行反硝化。反應方程式可表示為：
短程硝化反硝化的生物脫氮途徑與傳統硝化反硝化相比，在處理高濃度有機氮廢水中具有潛在的優勢：⑴短程硝化反硝化生物脫氮比傳統硝化反硝化生物脫氮節省了25%的耗氧量；⑵在反硝化過程中是以有機碳源作為電子供體，短程硝化反硝化僅需傳統硝化反硝化60%的有機碳源，節省了40%的碳源。理論上計算，傳統硝化反硝化C/N為2.86:1，短程硝化反硝化C/N為1.71:1，即較低的C/N下就可以實現短程硝化反硝化反應；⑶縮短了反應歷程，提高了脫氮效率。在好氧過程中短程硝化反硝化生物脫氮比傳統硝化反硝化生物脫氮減少了由NO2－-N氧化為NO3－-N的過程，縮短了總的反應歷程。另外，在短程硝化反硝化過程中由于省去了由NO3－-N到NO2－-N這一轉化過程，反硝化碳源不再為硝酸鹽還原菌優先利用，也不存在硝酸鹽還原酶對亞硝酸鹽還原酶的競爭性抑制，加速了脫氮效率。
2.同時硝化反硝化
同時硝化反硝化（simulataneous nitrification denitrification）工藝，簡單地說，是在同一個反應器中同時實現硝化和反硝化。Munch.Elisabeth V等研究了SBR法中的同時硝化反硝化現象[4。G.Bertanza運用延時曝氣法對廢水處理過程中的同時硝化反硝化現象進行了三年的研究[5]。試驗結果表明：處理系統中的氧化還原電位在120～180mv范圍內（此時DO濃度均在1.5mg/L以下）同時硝化反硝化的處理效果最好，總氮去除率可達到60%～70%。
根據以上可知，同時硝化反硝化現象確實存在于多種廢水處理工藝中。目前大多數學者認為其機理的探討主要從微環境理論、微生物學和生物化學的角度來研究：
⑴從微環境角度來看，由于微生物個體形態非常微小，一般屬μm級，影響生物的生存環境也是微小的。由于微生物種群結構、基質分布、代謝活動和生物化學反應的不均勻性，以及物質傳遞的變化等因素的相互作用，在活性污泥菌膠團和生物膜內部會存在多種多樣的微環境類型。即使在好氧性微環境占主導地位的活性污泥系統中，也常常同時存在少量的微氧、缺氧、厭氧等狀態的微環境。
⑵從生物學和生物化學角度來看，主要有兩種觀點存在：一種是Lloyd等及Robertson和Kuennen提出的好氧反硝化的概念，認為好氧反硝化菌和好氧反硝化酶系的存在導致了這種現象。目前已知的好氧反硝化菌有Pseudoonas、Spp、Alcaligensfaecalis、Thiosphaera、Pantotropha等[6]，這些菌種為好氧反硝化的解釋提供了生物學依據。另一種是Bock等提出的好氧反氨化的概念，即在有氧氣限制的情況下，NH3-N直接轉化為氮氣。
同時硝化反硝化有以下優點[7]：⑴硝化過程中消耗堿度，反硝化過程中產生堿度，這樣同時硝化反硝化能有效地保持反應器中pH值穩定，而且無需添加外碳源，考慮到硝化菌最適pH值范圍很窄，僅為7.15～8.16，因此這一點是很重要的。⑵同時硝化反硝化意味著在同一反應器、相同的操作條件下，硝化和反硝化應能同時進行。如果能夠保證在好氧池中一定效率的反硝化與硝化反應同時進行，那么對于連續運行的同時硝化反硝化工藝污水處理廠，可以省去缺氧池的費用，或至少減少反應池容積。對于僅由一個反應池組成的序批式反應器來講，同時硝化反硝化能夠降低實現完全硝化反硝化所需的時間。同時硝化反硝化系統提供了今后降低投資并簡化生物脫氮技術的可能性。然而，對于同時硝化反硝化的機理還缺乏深入的認識與了解，要使該項技術實用化還有大量研究工作有待完成。
3.厭氧氨氧化
1990年，荷蘭Delft技術大學Kluyver生物技術實驗室開發了ANAMMOX工藝。該工藝的特點是：在厭氧的條件下，以NO3―為電子受體，將NH3-N轉化為氮氣。最近研究表明NO3―是一個關鍵的電子受體。由于這類細菌是自養菌，因此不需要添加有機物來維持反硝化。試驗研究發現:厭氧反應器中NH3-N濃度的降低與NO3―的去除存在一定的比例關系[8]。發生的反應可假定為:
最近研究表明，NO2―也可以作為電子受體進行如下反應：
根據化學熱力學理論，上述反應的ΔG＜0，說明反應可自發進行的。厭氧氨氧化過程的總反應是一個產生能量的反應，從理論上講，可以提供能量供微生物生長。因此，可以假定厭氧反應器中存在微生物，它可以利用NH3-N作為電子供體還原NO3―-N，或者說它可以利用NO3―-N作為電子受體來氧化NH3-N。
從方程式2-17和2-18可以知道，該工藝不需要氧氣和外加碳源，處理低C/N的高濃度NH3-N廢水很有前景的。
4.固定化微生物脫氮技術
固定化微生物技術是指通過化學或物理的方法將游離的細胞或微生物加以固定，使之成為不溶于水但仍具有高的生物活性固定生長體的一項新技術[9]。
固定化微生物技術是20世紀60年代直接從固定化酶技術發展起來的一項新技術，最初主要用于工業微生物的發酵，70年代后期由于水污染問題的日益嚴重，迫切要求開發高效的廢水處理新技術，于是人們開始考慮將固定化微生物技術引入廢水處理領域。該技術可將篩選的優勢菌種或微生物加以固定，從而構成一個高效的廢水處理系統，與傳統的懸浮生物處理法相比較具有處理效率高、穩定性強、產泥量少、無污泥膨脹、固液分離效果好、裝置容積小等優點，在廢水處理，尤其是特種工業廢水處理領域中顯示出廣闊的應用前景。固定化微生物脫氮技術就是利用固定化微生物技術的特點，將硝化菌和反硝化菌固定在一起，以保證反應器的菌體濃度和脫氮性能，成為近10多年來生物脫氮領域研究的熱點之一。國內外學者對硝化菌和反硝化菌單獨固定及固定化細胞的脫氮性能作了詳細的研究，在日本已有將固定化硝化菌用于廢水處理能力11300m3/d的工業裝置[10]。
[1] Jetten M S M et al，Towards a more sustainable municipal wastewater treatment system[J]. Wat Sci Tech，1997，35(9):171-180.
[2] W Verstraete，S Philips.Nitrification-denitrification processes and technologies in new contexts[J]，Environmental pollution，1998，10(2):717-726;
[3] 馮葉成，王建龍，錢易，生物脫氮新工藝研究進展[J]，微生物學通報， 2001，28(4): 88-91；
[4] Munch ，Elisabeth V， Simultaneous nitrification and denitrification in bench-scale sequencing batch reactors[J]， Water Research，1996，30(2):227-284；
[5] G.Bertanza，Simultaneous nitrification-denitrifiction technique in extended aeration plants:pilot and real scale experiences[J]， Water Science and Technology， 1997， 35(6):53-61；
[6] Robertson LA，Van Niel EWJ，Torremams，Rob AM，Kuenen JG，Simultanseous nitrification and denitrification in aerobic chemostat of Thiosphaera pantotropha[J]，Appl Environ Nicrobiol， 1988， 54(1):12-18，28;
[7] 李叢娜，呂錫武，稻森悠平，，同步硝化反硝化脫氮研究[J]， 給水排水， 2001，27(1):22-25；
[8] 白莉，楊云龍，生物脫氮新技術[J]，科技研討，2003，13(7):101-102；
[9] 楊麒了，李小明，曾光明，謝珊，劉精今，固定化微生物脫氮技術[J]， 環境污染治理技術與設備， 2002.10，Vol.3 No.10 :58-60;
關鍵詞：聚合氯化鋁 絮凝劑 處理生活污水 技術論證
一、 背景和意義
1997年1月20日， 聯合國發出了淡水資源短缺的警報：“缺水問題將嚴重制約下世紀的經濟和社會發展，并可能導致國家間的沖突”。這份題為《對世界淡水資源的全面評估》的報告指出，目前全世界1／5以上的人口，即12億人面臨“中高度到高度缺水的壓力”。該報告還預測，到2025年，世界人口將激增到83億，全世界將有1／3的人口遭受“中高度到高度缺水的壓力”。
隨著工業的發展和人口急劇增長，淡水緊缺問題已引起世界各國的普遍關注，我國面臨的淡水緊缺問題尤其嚴峻。我國水資源居世界第六位，但人均水量僅為世界人均水量的四分之一，居109位，加之淡水資源的時空分布不均和我國人口分布不均、社會發展不均，造成部分城市淡水資源嚴重緊缺。目前全國有300多個城市缺水，50多個城市嚴重缺水。淡水資源緊缺已嚴重影響這些地區的人民生活和經濟發展，每年造成直接經濟損失數千億元。
進入21世紀，我國人口繼續增長，將達到16億高峰，對土資源的開發將達到臨界狀態，對水的需求也將進一步增加。1993年全國工農業生產和城鄉居民生活用水已達到5250億m3 ，人均用水紡450m3 。根據人口增長，工農業生產發展，如不節約用水，初步估計2030年需增加供水2000～2500億m3 才能滿足各方面的需要。黃、淮、海三流域2010年以后，隨著人口的增加，人均水資源將不足400m3 ，當地水源已無潛力可挖，缺水只有遠距離從長江調水才能得以解決。而長距離調水成本高、投資大、資金籌措困難，并還受到社會和環境等因素制約，工程的實施難度極大。因此，首先需要采用各種高新技術，通過節約用水、利用雨水、污水處理回用、海水利用等途徑，千方百計努力提高工農業用水的效率。
隨著工農業生產的迅速發展和人民生活水平的不斷提高，對水的需求量也越來越大，與此同時，水資源的污染也日趨嚴重，人類可取的水資源正在逐漸減少。我國是水資源貧乏的國家之一，人均水量僅為世界人均水量的1／4，目前國內已有300 多個城市缺水，日缺水量約1000萬立方米以上，嚴重地影響了國內的工業生產和人民生活。工業用水一般占城市用水的70％－80％，節約用水、合理用水的處理 受到各行各業的普遍關注，各種水處理劑的需求量也日益增加。聚鐵、鋁鹽具有絮凝體形成速度快、礬花密實、沉降速度快、對低溫高濁度原水處理效果好、適用水體pH值范圍廣等特性，同時還能去除水中的有機物、懸浮物、重金屬、硫化物及致癌物，無鐵離子的水相轉移，脫色、脫油、除臭、除菌功能顯著，且價格便宜，與其他凈水劑相比，有著很強的市場競爭力，其經濟效益也十分明顯，值得大力推廣應用。
目前我國每年的廢水排放量約365億噸，年處理量僅100億噸，處理率不足 1／3。目前世界水處理市場中，包括聚鐵在內的無機絮凝劑已占有3／4以上的市場份額。我國水處理劑工業雖已具有了一定的規模和水平，但仍遠遠不能滿足大量的工業廢水及民用水處理的要求，與國外先進水平相比還有不小的差距。業內人士預計? 今后幾年國內水處理劑的生產將有較快的發展，年需求量將達到30萬噸左右，其中絮凝劑的需求量為18萬噸。
二、 關鍵技術和預期水平效益
現代廢水處理方法主要分為物理處理法、化學處理法和生物處理法三類。
物理處理法：通過物理作用分離、回收廢水中不溶解的呈懸浮狀態的污染物(包括油膜和油珠)的廢水處理法。通常采用沉淀、過濾、離心分離、氣浮、蒸發結晶、反滲透等方法。將廢水中懸浮物、膠體物和油類等污染物分離出來，從而使廢水得到初步凈化。
化學處理法：通過化學反應和傳質作用來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態的污染物或將其轉化為無害物質的廢水處理法。通常采用方法有：中和、混凝、氧化還原、萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換以及電滲透等方法。
生物處理法：通過微生物的代謝作用，使廢水溶液、膠體以及微細懸浮狀態的有機物、有毒物等污染物質，轉化為穩定、無害的物質的廢水處理方法。生物處理法又分為需氧處理和厭氧處理兩種方法。需氧處理法目前常用的有活性污泥法、生物濾池和氧化塘等。厭氧處理法，又名生物還原處理法，主要用于處理高濃度有機廢水和污泥，使用處理設備，主要為消化池等。與物理、化學方法相比較，生物法具有運行費用低、處理效果好的特點。但生物法存在著處理時間相對較長、廢水中含有有毒物質存在時難以使用等缺陷。生物學家和工程技術人員正不斷努力，通過改良微生物菌種、改良處理工藝等手段提高生物處理的效果。
通過各種手段對廢水進行處理后再排放可減少污染，但徹底消除污染的方法是不產生污染物 。科學家們正在不斷努力，一方面，尋找更有效的廢水處理方法，消除污染物；另一方面，研制設計出新的清潔生產工藝，減少污染物的產生。
下面我們來著重談談化學處理法中的絮凝法：
強化絮凝過程需要提高兩方面的技術：
（一）、發展新型高效能絮凝劑
（二）、發展高效絮凝反應器，技術上取得新的突破。
同時做到相互協同發展，進而將這兩方面優勢有機地結合起來，建立新型絮凝工藝技術系統，從整體上改進水處理絮凝過程的質量和面貌。
在研究開發新型高效絮凝劑方面
無機高分子絮凝劑（IPF）
無機高分子絮凝劑（IPF）無疑是當前研究的重點。由于它比傳統絮凝劑具有適應性強、無毒、可成倍提高效能且相對價廉等優點，因而近年已得到廣泛重視，正逐步發展成為混凝過程的主流藥劑。其中，聚合氯化鋁是當前工業生產技術最成熟、效能最高、應用最為廣泛的無機高分子絮凝劑品種。同時，以聚合氯化鋁產品作為基本原料，還可衍生制備出多種系列的適合于不同水質處理狀況的復合型無機高分子絮凝劑。如聚合鋁鐵、聚合硅鋁以及有機復合型絮凝劑。
盡管大量的混凝實踐證明聚合鋁絮凝劑比傳統鋁鹽凝聚劑的混凝效能提高2~3倍。但對于這類新型藥劑為何會突出地高效尚缺乏全面深入的科學驗證和理論診斷，一般的認識和處理方法尚停留在沿用傳統凝聚劑的概念或主觀推斷，尚缺少直接的實驗驗證。實際上，在聚合鋁應用基礎方面，從形態分布及其轉化規律，聚合反應控制參數及其制備條件，投加后的形態轉化及其穩定性，高效凝聚絮凝機理及效能，以及應用工藝技術等諸多方面，均有別于傳統凝聚劑，這些問題只有經過全面系統深入地研究，才能夠得到較確切的解答，同時促進這類新型藥劑的進一步提高并擴展其應用范圍。
基于上述原因，我們就以現代化學及絮凝理論為基礎，追蹤當前國際研究發展動向，同時結合實際生產工藝及水處理實踐，從混凝理論的發展，聚合鋁水解形態轉化及其分布特征，絮凝形態穩定性及電動特性，以及高效凝聚絮凝效能，作用機理與絮凝動力學，聚合鋁高效絮凝應用實踐等多方面進行了全面深入、系統地研究，為深入揭示聚合水解－聚合反應過程及形態轉化規律，闡明聚合鋁水解聚合形態與凝聚作用機理及絮凝動力學的相互關系，建立定量聚合鋁的表面吸附沉淀模式提供科學理論研究的基礎。同時也為進一步改進聚合鋁產品質量，提高凝聚劑絮凝效能，拓寬應用范圍提供必要的應用基礎理論研究依據。最終為推動和發展我國無機高分子絮凝劑的基礎應用理論研究，提高工業化生產技術水平及其應用實踐作出貢獻。
有機高分子絮凝劑
高分子絮凝劑種類
目前應用于水處理中的高分子凝劑，為分子量由數萬至數百萬的高分子水溶性有機聚合物。有機高分子絮凝劑具有在顆粒間形成更大的絮體及由此產生的巨大表面吸附作用。因而，近年來國內外在研究和應用方面都進展得很快。絮凝劑的種類很多，按其來源可分為天然和人工合成的兩大類。
天然高分子絮凝劑
淀粉、單寧、纖維素、藻朊酸鈉、古爾膠、動物膠和白明膠等等。天然高分子絮凝劑可經過各種化學改性以適應不同的需要，如淀粉可改性為糊精、苛化淀粉、含磷酸鹽－CH2OPO（CH）2和含胺基－CH2CH2NH2的淀粉等。一般來說天然高分子絮凝劑價格低廉，但分子量較低且不穩定，使用時用量高，效果不佳且排放時有可能產生BOD等問題。所以，除考慮到毒性而使用人工合成的高分子絮凝劑。其中用得最為廣泛的要屬分子量為300萬以上的聚丙烯酰胺及其衍生物。實踐證明，不同的高分子絮凝劑，對不同的水質處理效果相差很大，其最佳效果的用量幅度很小，超過一定范圍，反而會形成復穩。
高聚合度的水溶性有機高分子聚合物或共聚物的分子中，含有許多能與膠粒和細徽懸浮物顆粒表面上某些點位起作用的活性基團，分子量在數十萬至數百萬。根據聚合物單體上活性基團在水中的離解情況，按官能團分類可分為非離子型、陰離子型和陽離子型三類。表1是許多高分子絮凝劑的主要官能團。
國內外常用的具有代表性的高分子絮凝劑有：非離子型－聚丙烯酰胺（簡寫為PAM，分子量在150萬－900萬，商品濃度一般為8%）、聚氧化乙烯；陰離子型－聚丙烯酸（PAA）、聚甲基丙烯酸水解聚丙烯酰胺（HPAM）、聚磺基苯乙烯；陽離子型－丁基溴聚乙烯吡、聚二丙烯二甲基胺（PDADMA）。用量一般為廢水量的百萬分之一至百萬分之二。
當絮凝劑為離子型，且其電性與膠粒表面電荷相反時，絮凝劑就考慮到降低ξ電位和吸附橋連的雙重作用，絮凝效果就特別顯著；而當其點性與膠粒表面電荷相同時，則要求雙方的電荷都不太強。為要充分發揮絮凝劑的吸附橋連作用，應使它的長鏈生長到最大限度，同時讓可離解的基團達到最大的離解度且得到充分的暴露，以便產生更多的帶電部位，并與微粒有更多的碰撞機會，結果絮凝效果可提高數倍。
表1：高分子絮凝劑的主要官能團
非離子型官能團 ——OH 羥 基
——CN 腈
——CONH2 酰 胺
陽 離 子 官 能 團 ——NH2 伯 胺
——NH—R 仲 胺
——N—RR 叔 胺
R——N—RR 季 胺
陽離子型官能團 ——COOH 羧 酸
——SO3H 磺 酸
——OSO3H 硫酸脂
當然，絮凝劑的選擇及使用量要根據廢水的具體性質而定，總的原則是所用的絮凝劑必須價廉、易得、高效、使用量少。生成的絮凝物易沉降分離。使用無機絮凝劑時要注意其適用的pH值范圍，一般在投加無機鹽絮凝劑后再添加pH調節劑。對高分子絮凝劑，為了充分發揮其在水中的化學架橋作用，應選用能在水中均勻分散、溶解，具有吸附活性基因的高分子化合物、水容性高分子化合物。為了使其在水中處于較大的分散狀態，一般先用純水或軟水溶解配成一定濃度的溶液，然后再加到待處理的廢水中去。因為這些高分子化合物往往會受到水質的影響。使分子的擴散和離子基的離解受到抑制，處理效果下降。
在絮凝反應器方面
目前處于主流的反應器有：隔板反應池、渦流式反應池、機械攪拌反應池、靜態混合器、文丘里管道混合器、機械加速澄清池、固定絮凝器等等。為了使膠體脫穩和絮體顆粒增大密實，并降低能耗、藥耗，就需要對絮凝設備結構構造進行深入研究，開發出新型高效的絮凝設備。根據渦流理論設計的多極渦流管式混合器和通過一系列格網以增加水流紊動度來提高絮凝效果的豎流往復折流式絮凝反應器便是其中效果較好的兩種絮凝設備。
三．應用情況和開發利用前景
絮凝過程既是最古老的水質凈化處理方法，又是當今眾多水處理工藝技術中應用最廣泛、最普通的單元操作工藝技術。絮凝過程作為眾多處理工藝流程中不可缺少的前置關鍵環節，其效果的好壞往往決定后續工藝流程的運行工況、最終出水質量和成本費用，因此，它始終是水處理工程中重要的研究開發領域。我國現有近百余家絮凝劑生產廠，年總產量約30萬噸，但大多為粗放型小規模的鄉鎮企業。企業多、產值低，工藝技術落后、高能耗、重污染、低品位是目前我國無機高分子絮凝劑生產存在的普遍而突出的問題。
高效復合型絮凝劑是在原有無機高分子絮凝劑基礎上創新發展的新型品種，具有價廉、高效、多功能，反應速度快，凝絮顆粒密實、沉降快等特性。比傳統產品具有顯著除濁、脫氮除磷以及油，COD和BOD等作用功能。在當前飲用水微污染物凈化處理工藝，城鎮污水強化絮凝工藝，納污河流整治以及工業廢水凈化處理過程中都將得到廣泛應用。因此，國內外市場應用前景十分看好。社會環境效益與經濟效益十分可觀。
目前市場上流行的絮凝劑主要有：季胺鹽型陽離子高分子化合物、ZBH-502 聚合氯化鋁(PAC)、ZBH- 凈水王系列高效復合混凝劑、ZBH-聚硅酸系列混凝劑、ZBH-聚丙烯酰胺系列絮凝劑、ZBH-201絮凝脫色劑、ZBH-202 季銨型絮凝劑、ZBH-203 除油絮凝劑（油水分離劑）、二氯異氰脲酸鈉、HB-901 殺菌滅藻劑、HB-902 固體活性溴殺菌滅藻劑、HS-916清洗劑系列、高效陽離子有機高分絮凝劑JY-02、多功能復合型絮凝劑JYF系列、Polyelectrolyte(DMCTH)、陽離子高分子絮凝劑JC-48XX系列、陽離子絮凝劑 HYC—601、乳液型E-HYM陽離子絮凝劑、陰離子絮凝劑HY─3、陽離子絮凝劑HYM、聚合硫酸鐵(PFS)等等。
四、影響絮凝效果的因素
絮凝劑對膠體分散系的混凝過程，實質上是絮凝劑-溶劑、絮凝劑-膠體、膠體-溶劑這三種關系綜合作用的結果。為了提高絮凝效果，就必須根據廢水中膠體和細微懸浮物的性質和濃度，正確地控制絮凝過程的工藝條件。影響絮凝的因素很多，現歸納如下：
1、水溫 絮凝劑的水解與溫度有關，一般說來，水溫20~30℃為宜。每當溫度升高10℃時，水解速度增加1倍。溫度尤其對鋁鹽的絮凝效果影響較大，當水溫低于5℃時，鋁鹽的水解速度極慢，作用顯著降低。溫度在10~15℃下，生成Al（OH）3絮團是無定形，松散不易沉降，水溫低，水的耗滯系數大，阻力增加，碰撞次數減少，影響絮凝效果。這時可投加高分子助凝劑以改善處理效果，或用氣浮法代替沉淀法作為后續處理過程。而當溫度升高時，絮團比較緊密，易于沉降。
2、pH值 鋁、鐵鹽絮凝劑水解產物中主要起絮凝作用的是多核多羥基陽絡離子的電性中和作用和吸附橋連作用，其次是氫氧化物沉淀的卷帶網捕作用。如用鋁、鐵鹽處理廢水時，水解反應式為：
MeA + H2O ===== MeOH + H+ + A—
Me+ + H2O ===== MeOH + H+
其中，Me+代表絮凝劑中的陽離子；A—代表絮凝劑中的陰離子。由水解方程式可知，水解進行結果使溶液pH值降低。若原水堿度不足，要中和新增加的H+離子時，應投入堿類藥劑以提高堿度。一般投入助凝劑，如加入石灰或蘇打（約20mg/L，以CaO計）。是典型的兩性化合物
在酸性溶液中 Al（OH）3 + 3H+ ==== Al3+ + 3H2O
在堿性溶液中 Al（OH）3 + OH— ==== AlO2 + 2H2O
當PH
當4
當6
當PH>8時，呈[Al(OH)4]、[Al8(OH)26]2—等鋁的離子。
所以溶液最適宜的pH值為6.4~7.8。鐵鹽絮凝時pH值在5~7范圍內，Fe(OH)3絮團可以迅速形成，最佳的pH值為6.0~6.4；但有的資料指出以pH值9~11為佳。
（3）混凝劑的種類及用量 混凝劑品種的選擇除了考慮來源、成本等因素外，還應該考慮以下問題：當水循環使用時，混凝劑不應帶入對生產有害的物質；絮凝劑的用量取決于膠體的濃度、電性正負和電荷數量以及絮凝過程的pH值。各種絮凝的最佳用量范圍是互不相同的。
無機鹽絮凝劑的用量與作用離子的電荷有關。例如，使帶負電膠體脫穩所需的Na+、Ca2+和Al3+的用量大體成1：10－2：10－3的比例。使膠體絮凝的絮凝劑用量范圍隨膠體濃度的增大而變寬，隨絮凝劑分子量的增大而變窄。高分子絮凝劑，使膠體絮凝和再穩的計量要比鋁鐵鹽低得多，在使用高分子絮凝劑時尤其要十分注意使用量。
（4）攪拌強度和時間
絮凝工藝過程包括混合、反應和分離三個階段。混合階段的基本要求是使藥劑迅速而均勻地擴散到廢水中，并形成微絮凝，因而攪拌強度要大，但時間要短。在反應階段則要求水流有適當的速度梯度，既要為微絮凝的成長創造良好的碰撞機會，又要防止已形成的絮凝體被打碎，因而攪拌強度要比混合階段小，但時間要比較長。上述兩個階段的攪拌強度和時間要求，由它們各處的速度梯度G或速度梯度與停留時間乘積GT值來體現。一般水處理中，混合階段的G值約為500~1000s—1，混合時間為10~30s，一般不超過2min;在反應階段，G值約為10~100s－1，停留時間一般為15~30min，GT值在104~105范圍內，主要是使水中微粒凝聚成礬花并增大而沉淀（或上浮）的過程。在廢水處理中，攪拌強度和時間應取低限值。
（5）水樣
對不同水樣，由于廢水中的萬分不同，同一種絮凝劑的處理效果可能會相差很大。
（6）助凝劑
有時當單用絮凝劑不能取得較好的效果時，可以投加某種稱為助凝劑的輔助藥劑來調節、改善絮凝條件，提高處理效果。助凝劑主要起以下幾方面的作用：
① 通過投加酸性或堿性物質來調整pH值。
② 通過投加活化硅膠、骨膠、PAM等改善絮凝體結構，利用高分子助凝劑的吸附架橋作用以增強絮凝體的密實性和沉降性能。
③ 通過投加氯、臭氧等氧化劑，在采用FeSO4是，可將Fe2+氧化Fe3+為，當廢水中有機物過高時，也可使其氧化分解，破壞其干擾或使膠體脫穩，以提高絮凝效果。
常見的助凝劑有PAM、活化硅膠、骨膠、海藻酸鈉、氯氣、氧化鈣、活性炭等。
五、聚合鋁水處理領域應用概況
在水處理工程領域中，聚合氯化鋁絮凝劑在國內外的需求量日益激增，尤其在給水處理中已逐漸取代傳統的凝聚劑而成為主流絮凝劑。大量的應用實踐證明，使用聚合氯化率替代傳統的鐵、鋁鹽混凝劑，可明顯提高水廠的凈化效能、降低處理成本、改善出水水質。其主要優點表現在：
（一）、優良的凝聚除濁脫色和去除腐殖質的效果及較廣泛的使用pH范圍
聚合氯化鋁不僅具有強烈的凝聚除濁效果，而且也具有明顯脫色及去除腐殖質的效果。在相同處理條件下達到最佳絮凝作用，聚合鋁所需劑量比傳統鋁鹽要減少2/3之多。在相同劑量條件下，使用聚合鋁能夠獲得比傳統鋁鹽更低的殘余濁度，因而可以以較低劑量得到相同的處理結果。此外，聚合鋁使用的pH范圍比傳統鋁鹽要寬的多。
（二）、良好的低溫混凝處理效能及沉降效能 一般在低溫水（
（三）、較低的殘留鋁含量 聚合鋁處理后水中的殘留鋁含量十分低，傳統硫酸鋁處理水中的殘留鋁含量一般為150~255μg/L，而聚合鋁處理水質中的殘留鋁含量只有40~55μg/L。
（四）、操作簡便 采用聚合鋁鹽處理時操作過程相對傳統的處理方法要簡便得多。
主要參考文獻
1 朱亦仁編著.環境污染治理技術.北京:中國環境科學出版社，2002
2 丁忠浩編著.有機廢水處理技術及應用.北京:化學工業出版社，2002
3 湯鴻霄，錢易，文湘華等著.水體顆粒物和難降解有機物的特性與控制技術原理，上卷.北京:中國環境科學出版社，2000
4 楊岳平，徐新華，劉傳富編.廢水處理工程及實例分析.北京:化學工業出版社，2003
5 高廷耀，顧國維主編.水污染控制工程(第二版)，下冊.北京:高等教育出版社，1999
6 欒兆坤.混凝、過濾理論研究發展與應用實踐——聚合氯化鋁在微絮凝—深床直接過濾工藝中的凈水效能及作用機制.第一屆澳門環境與城市發展研討會特邀報告論文集，1999
7 常青，傅金鎰，酈兆龍編著.絮凝原理.蘭州：蘭州大學出版社，1993
中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
1. 緒論 1
1.1 二氧化氯的性質 1
1.2 印染廢水處理的方法 1
1.3 二氧化氯的脫色機理 2
1.4 二氧化氯的制備方法 2
1.5 二氧化氯的應用概況 2
1.6 二氧化氯在印染廢水處理中應用 3
2. 實驗部分 5
2.1 實驗試劑與玻璃儀器 5
2.1.1 主要原料和試劑 5
2.1.2 主要儀器 5
2.2 實驗步驟 5
2.2.1 用亞氯酸鈉自氧化法制備二氧化氯 5
2.2.2 用丙二酸法測定二氧化氯總含量 5
2.2.3 模擬廢水 6
3. 結果與討論 7
3.1 標準曲線的繪制 7
3.1.1 波長掃描選定最大波長 7
3.1.2 濃度與吸光度關系曲線 7
3.2 單因素考察 8
3.2.1 反應溫度對染料脫色效果的影響 8
3.2.2 轉速對染料脫色效果的影響 9
3.2.3 ClO2投加量對染料脫色效果的影響 10
3.2.4 pH值對染料脫色效果的影響 11
3.2.5 染料起始濃度對脫色效果的影響 12
3.2.6 反應時間對染料脫色效果的影響 13
3.3 脫色率與時間的關系擬合 14
3.4 染料與二氧化氯反應的摩爾比推算 15
4．總結與展望 16
致謝 17
參考文獻 18
1 緒論
1.1 二氧化氯的性質
ClO2在常溫下為黃綠色或橘黃色氣體，當溶液中濃度14～17mg/L時氣味明顯[1],具有氯和臭氧的特殊刺激臭味，毒性與氯氣相似。在20℃、大氣壓力下,水中二氧化氯的質量濃度為70mg/L。二氧化氯氣體在室溫條件下可壓縮為液態,密度為2.4kg/L,沸點10.9℃,熔點-59℃。在水中的溶解度很大，約為Cl2的5倍 ，ClO2分子結構外層存在一個未成對電子———活潑自由基,具有很強的氧化作用，二氧化氯的還原能力（0.95V）比氯氣（1.95V）低的多，但它的氧化能力卻比 氯氣高的多[2]，其氧化能力約為Cl2的2.63倍。其氣體在高于-40℃時不穩定、易爆炸,所以需要在使用現場生產。二氧化氯暴露于光線下或接觸有機物時,溫度上升就會爆炸。二氧化氯壓縮為液態,輕微的環境變化就會導致爆炸。工業上,二氧化氯運輸通過混合空氣以保持二氧化氯濃度在8%～12%。在黑暗中,二氧化氯溶液可保存幾個月。
1.2 印染廢水處理的方法
王九思[3]用ClO2氧化與活性炭吸附相結合的方法處理染色廢水,與單獨用ClO2氧化或活性炭吸附處理相比,CODCr去除率和脫色率均有較大提高。
金朝暉,柴英濤,李鐵龍,曹驥,莊源益[4]從受污染土壤中篩選出具有廣譜脫色的優勢菌17株,并進一步擴大染料范圍,篩選出3株對偶氮、蒽醌、三苯甲烷染料均有較好脫色效果的優勢菌株。3株菌分別為青霉屬菌和頭孢霉屬(菌)的真菌;以染料配水為例,探討了pH值、溫度、碳源、氮源因素對菌株脫色的影響;并進行了實際廢水的脫色實驗,結果表明該菌在pH值5-9,溫度18-37℃的區間內,且外加葡萄糖提供0.15%碳源時對染料廢水的脫色率可達70%。因此對處理染料污染廢水具有較好的應用前景。
王代芝，揭武[5]用三氯化鋁改性的膨潤土對酸性紅的吸附作用，結果表明此改性方法能夠明顯改善膨潤土在水中的沉降與過濾性能，大大提高了膨潤土對酸性紅的吸附能力。當吸附劑的用量為20g/L時，對濃度為460mg/L酸性紅溶液的去除率可達98.6％，吸附量為22.68mg/g。
華彬,陸永生,唐春燕,卞華松,胡龍興[6]以酸性紅B染料模擬廢水為對象,考察了廢水濃度、pH、超聲時間、NaCl投加量及曝氣等因素對其超聲降解效率的影響。實驗結果表明:酸性紅B降解率與超聲時間基本上成線性關系;初始濃度高,降解率大;pH值大,降解率減小;當溶液中NaCl投加量從0增加到1mg/L,降解率從43%增加到近90%;再增加溶液中NaCl的濃度,對其降解率影響不大;水浴溫度升高,酸性紅B降解率增大;曝氣及H2O2 投加量對其降解率的影響不大。
吳堅，扎西[7]采用Fenton試劑處理酸性玫瑰紅B染料廢水,考察了FeSO4投加量、H2O2 投加量、pH值和反應時間對處理效果的影響,研究了原水的氧化還原電位的變化規律,評價了它的可生化性結果表明,最佳pH值為3, FeSO4的適宜投加量為8mmol/L, H2O2 最佳投加量為50mmol/L,此時COD去除率和脫色率分別為77.1%和92.8%,處理后該染料廢水的可生化性大大提高。
1.3 二氧化氯的脫色機理
ClO2處理印染廢水主要是氧化破壞染料的發色基團和助色基團，達到顯著的脫色效果。在一定條件下，二氧化氯可與DPD(N，N一二乙基對苯二胺)、甲酚紅(鄰甲酚磺酞)、氯酚紅(二氯磺酞)、酸性靛藍(5，5一靛藍二磺酸鹽或靛藍三磺鹽)、麗絲胺綠B(芳甲烷染料)、羅丹明B(四乙基羅丹明)和亞甲藍等顯色劑發生脫色反應。酸性靛藍在pH<4時，可以與氧化劑二氧化氯發生斷鍵反應，而生成穩定化合物靛紅C8H5NO2。二氧化氯除與酸性靛藍等染料發生反應外，還與許多直接染料和活性染料反應，而使染料褪色。利用二氧化氯的這一性質，可將二氧化氯用于處理印染廢水。目前，利用二氧化氯來處理印染廢水已得到一定的進展，尤其在脫色方面去除率高，因而是具有廣闊的推廣應用前景的[8]。
1.4 二氧化氯的制備方法
本實驗采用亞氯酸鈉自氧化法：在酸性介質中,亞氯酸鈉發生自氧化還原反應生成二氧化氯。反應式為:
5NaClO2 + 4HCl = 4ClO2 + 5NaCl + 2H2O
該方法的特點是一次性投資少,操作工藝簡便,易于控制。不足之處是反應速度慢,酸量大,產生的廢酸多。如果是在鹽酸介質中反應,產品混合物中會有一定量的鹽酸。
1.5 應用概況
制成的穩定性二氧化氯作為一種多功能化工產品，自上個世紀和年代就逐步在紙漿和紡織品漂白、消毒及自來水凈化、工業廢物處理等行業得到應用，尤其是經ClO2消毒后反應物基本無毒。二氧化氯作為一種強氧化劑,由于其在消毒殺菌、防腐除臭、保鮮及環境污染處理等方面的獨特功能已受到國內外有關專家的廣泛關注。80年代中期,美國農業部(USDA)和美國環保局(USEDA)確認ClO2可作為食品消毒劑和飲水殺菌劑 [9]。最近,世界衛生組織(WHO)認為該物質完全無致癌,而推薦為安全消毒物質中的A1級產品。目前,越來越多的國家已把ClO2用作飲用水的消毒劑,并對ClO2在醫療衛生、水產品加工、果蔬保鮮及環境污水處理等方面進行廣泛的應用研究。
ClO2的研究和應用在我國始于20世紀80年代，生產規模上與國外相比都有一定差距，但是目前發展迅速，已有多家廠家生產，應用領域也很廣泛，主要有飲用水處理、廢水處理、殺菌滅藻、醫療衛生、造紙工業、油田解堵等幾個方面。ClO2作為滅菌消毒氧化劑，具有很好的效果，明顯優于常用的Cl2，且具安全可靠、無環保問題等優點，因此，它的應用勢必愈來愈廣，在我 國的應用亦有廣闊的前景。
1.6 二氧化氯在印染廢水處理中的應用
王福祥[10]等人曾在南京市大廠區麒麟華洋印染公司進行試驗，通過用二氧化氯處理印染廢水，脫色率和COD去除率分別達到97.5％和80.3％，處理后的廢水指標完全符合國家排放標準。
林大建[11]利用二氧化氯作為強氧化劑對漂染廢水中的有機物進行氧化分解，試驗結果表明：對COD的去除率>78％，對色度的去除率>95％，水的循環利用率可達72％。
鄧麗[12]等人利用C102進行印染廢水脫色的試驗結果表明：兩種活性染料(活性艷紅X一3B、活性艷紅K一2BP)的模擬廢水均極易被C102 氧化脫色，當染料與二氧化氯的摩爾比為1：0.24時，兩種活性染料的脫色率均可超過90％ ；在二氧化氯的量足夠時，脫色率與染料的初始濃度基本上沒有關系；活性艷紅-3B的脫色率隨pH的變化增幅較小，而活性艷紅K-2BP的脫色率隨pH的變化增幅很大，pH在7～10這一范圍脫色率最高；二氧化氯與染料之間的反應速度較快，反應15min可基本完成；溫度對活性艷紅X一3B影響不大，但對活性艷紅K一2BP的脫色反應有較大的影響。
于德爽[13] 根據某精細化工有限公司染料廢水處理的生產性實驗研究，提出了采用二氧化氯氧化去除染料廢水中苯胺類物質的方法。運行結果表明：當污水中苯胺濃度≥50mg/L時，容易引起活性污泥中毒；當污水中苯胺濃度50mg/L時，采用二氧化氯氧化法可以使出水苯胺濃度降至2mg/L以下，去除率達到95％左右。
李益林[14]用二氧化氯直接氧化處理含疏水性染料的印染廢水(COD360mg/L、色度256倍)，經PE精密過濾器過濾，出水水質為COD64mg／L、色度4倍 。某純棉色織布廠廢水，含有硫化、還原、分散染料，pH=8～12，色度=256倍，COD=360 mg/L；每噸廢水中投加25g C102 ，接觸反應30分鐘，采用水射氣混合，再經PE過濾器精密過濾，出水COD降到64mg/L，色度為4倍。
趙茂俊[15]等人利用自制高純二氧化氯對兩種常用且結構具有代表性的活性艷紅K-2G和分散藍2BLN染料，進行氧化脫色研究，作了溫度、pH值、二氧化氯用量等條件試驗，并用實際印染廢水進行了實驗，取得了良好的效果。在室溫時，t=5～7分鐘，pH值偏堿性條件下，單一染料溶液及混合染料溶液的脫色率均達到90％以上，實際印染廢水的脫色也在90％左右。pH值、溫度和C102 用量等多種因素對脫色率均有一定的影響：pH值越高，染料脫色率越高。C102 用量存在一最佳值，與活性艷紅K-2G及分散藍2BLN染料的最佳摩爾比分別為40及20左右。C102 耗量隨染料起始濃度的增大而增加(脫色率相同時)。
張春輝[16]等使用二氧化氯對染料和印染廢水脫色進行了研究，結果表明：二氧化氯對其有很好的脫色效果，當原水COD為1592 mg/L、色度為781倍的廢水在不調節pH 的情況下(原水pH=7.6)，經75mg/L劑量二氧化氯處理4h后，COD去除率為68.4％，色度去除率可達94％以上，水樣幾乎無色。試驗還發現，pH值對C102 的氧化脫色影響較大，在酸性條件下有很好的脫色效果。印染廢水多為堿性，直接用C102進行脫色是不利的，需先調節廢水的pH值。這是將二氧化氯用于脫色時必須考慮到的不利因素[17]。
2 實驗部分
2.1 實驗試劑與玻璃儀器
2.1.1 主要原料和試劑
(1)亞氯酸鈉
A.R.
(6)硫代硫酸鈉
A.R.
(2)淀粉
A.R.
(7)丙二酸 A.R.
(3)鹽酸
A.R.
(8)重鉻酸鉀
A.R.
(4)硫酸
A.R.
(9)酸性紅
工業品
(5)碘化鉀
A.R.
2.1.2 主要儀器
(1)可見分光光度計(上海光譜儀器有限公司 722E型)
(2)恒溫水浴缸（上海精密實驗設備有限公司 DK-S24型）
(3)恒速攪拌器（上海申勝生物技術有限公司 S212-40型）
(4)二氧化氯發生裝置(實驗室自搭)
(5)電子天平（北京塞多利斯儀器系統有限公司 BS124S型）
2.2 實驗步驟
2.2.1 用亞氯酸鈉自氧化法制備二氧化氯
(1)打開恒溫水浴調至250C;
(2)待水溫穩定后，將裝有反應液的三口燒瓶浸入水浴鍋，同時打開空氣壓縮機控制0.14m3/h的氣體流量，反應開始;
(3)觀察反應過程中物料顏色的變化，反應30分鐘，結束反應;
(4)關閉水浴鍋和壓縮機，整理實驗臺面，將設備等恢復原狀。
2.2.2 用丙二酸法測定二氧化氯總含量
2.2.2.1試劑配制
(1)2mol/L硫酸 取11mL98%濃硫酸加入到89mL水中置于試劑瓶中;
(2)10%碘化鉀 10g碘化鉀加入100mL水中置于棕色瓶中避光保存于冰箱中，若顔色變黃需重新配制;
(3)0.5%淀粉 取0.5g淀粉置于100mL水中煮沸，冷卻后置于棕色瓶中避光保存;
(4)10% 丙二酸 10g丙二酸加無離子水溶解成100mL;
(5)0.1mol/L硫代硫酸鈉溶液 取1000mL蒸餾水加入0.1g碳酸鈉，煮沸，稱取24.80g硫代硫酸鈉置于該沸水中，冷卻放置于棕色瓶中，避光保存1-2周;
(6)標定0.1mol/L硫代硫酸鈉標準溶液 在碘量瓶中移取一定量重鉻酸鉀標準液加入10%碘化鉀4mL及1.5mL的2mol/L硫酸，塞好玻璃塞，搖勻，于暗處置放10min。用上述配制的0.1mol/L硫代硫酸鈉溶液滴定。經滴定計算得硫代硫酸鈉標準溶液的濃度為0.111mol/L。
2.2.2.2測定
取二氧化氯液10.0mL，置于含100mL無離子水的碘量瓶中，加10% 丙二酸溶液2mL，搖勻。靜置反應2min后，加2mol/L硫酸10mL，10%碘化鉀溶液10mL后加蒸餾水數滴于碘量瓶蓋緣，置暗處5min。打開蓋，讓蓋緣蒸餾水流入瓶內。用硫代硫酸鈉標準溶液（裝入滴定管中）滴定游離碘，邊滴邊搖勻。待溶液呈淡黃色時加入0.5%淀粉溶液10滴，溶液立即變藍色。繼續滴定至藍色消失，記錄用去的硫代硫酸鈉溶液總量。重復測3次，取3次平均值進行以下計算 。
由于1mol/L硫代硫酸鈉標準溶液1mL相當于13.49mg二氧化氯，故可按下式計算二氧化氯含量[12]：
二氧化氯含量(mg/L)=(M*V*13.49/W)*1000
其中：M-------硫代硫酸鈉標準溶液的濃度mg/L;
V-------硫代硫酸鈉標準溶液在滴定中用去的毫升數mL;
W-------碘量瓶中所含二氧化氯樣液毫升數mL（溶液10mL），蓋上蓋并振搖混勻。
2.2.3 模擬廢水
印染車間排出的廢水通常濃度在100 mg/L左右，現在用酸性紅染料配制模擬廢水，用電子天平稱取1.000g酸性紅染料，加水溶解稀釋到1L。做實驗時取樣體積為10.00mL的配制好的溶液,投加一定量的二氧化氯溶液,保持二氧化氯溶液的過量,使二氧化氯和酸性紅染料 摩爾比為4：1，再加水稀釋到100mL,使酸性紅染料濃度為100.0 mg/L（模擬廢水）。
3 實驗結果與討論
3.1 標準曲線的繪制
3.1.1 波長掃描選定最大波峰
取配制好的1000.0mg/L酸性紅染料的溶液取出10mL，加去離子水配成100mL，配制成100mg/L(模擬廢水)，用分光光度計在不同波長下進行測量，得到以下的最佳波長曲線，結果見圖1：
圖1 最佳波長曲線
從上圖可以看出,波長在496nm時，吸光度達到最大值，即最大吸收峰，以此作為測定波長。
3.1.2 濃度與吸光度關系曲線
取配制好的1000mg/L酸性紅染料的溶液，然后分別取出10mL、8mL、5mL、4mL、3mL、2mL、1mL，各加去離子水配成100mL，分別用分光光度計在496nm進行測量，得到以下的濃度標準曲線，結果見圖2：
圖2 酸性紅染料的標準曲線
在以下單因素考察實驗中，將吸光度代入上面方程y = 94.474x中，算出反應后酸性紅的濃度y，再根據y1=y總-y算出反應的酸性紅的量y1，最后根據脫色率= y1/ y總*100%，從而計算出脫色率。
3.2 單因素考察
3.2.1 反應溫度對染料脫色效果的影響
溫度是影響反應效果的因素之一,從印染車間排出的廢水通常具有較高的溫度。酸性紅染料的模擬廢水的濃度為100 mg/L ,取樣體積為10mL的配制好的溶液,投加一定量的二氧化氯溶液,保持二氧化氯溶液的過量,使二氧化氯和酸性紅染料摩爾比為4：1，但要讓總溶液的量保持在100mL以內,然后加水讓溶液的體積保持在100mL,這樣就保持了染料和二氧化氯的濃度的一致性。在相同的因素前提下,考察不同的溫度二氧化氯對酸性紅溶液的脫色效果的差異。因此,考察以下幾個溫度點,確定溫度這個單因素的存在,是否對二氧化氯脫色效果有影響.以下是考察15℃,20℃,25℃,30℃,35℃五個溫度點時,反應結束后馬上取樣，然后用分光光度計測定吸光度，最后通過酸性紅染料的標準曲線計算脫色率。
在25℃時，沒有經過鼓泡除去剩余的二氧化氯，用分光光度計測定吸光度，其吸光度為0.054，而經過鼓泡后其吸光度為0.045，所以每次反應結束后先進行鼓泡，再用分光光度計測定其吸光度。二氧化氯對酸性紅染料在不同的溫度條件下的脫色能力的大小差異，結果見圖3：
圖3 溫度對染料脫色率的影響
從上圖可以看出,二氧化氯對酸性紅溶液進行脫色時,溫度對其脫色能力的影響并不是非常大,脫色的能力都在95%左右。但是25℃時的溫度效果較其它四個來說要略好一些,因此,從圖表來看,溫度升高時脫色率略有升高,但是以25℃時的溫度為分界線,大于25℃時脫色率反而下降。可能的原因是由于溫度升高,二氧化氯的活性升高,使轉化率提高,但是溫度過高,又使二氧化氯有些揮發出來,造成了二氧化氯溶液濃度的下降。這樣使得脫色率又有點下降。因此,選取25℃的溫度為最佳的單因素之一。
3.2.2 轉速對染料脫色效果的影響
在二氧化氯與酸性紅染料溶液反應時,由于存在一個混合接觸的過程,它們的溶液濃度雖然不變,但是,理論上來說,在混合反應時,加快混合時的速率,可以提高反應的速率。因此,對于攪拌速率來說,應該是越快越好。同理,我們在保持溫度,pH,起始料液等各因素保持不變的前提下,來考察不同的攪拌速率是否對二氧化氯的脫色效果有影響，使轉速分別控制在100r/min,150r/min,250r/min,300 r/min,350r/min, 考察攪拌速度對染料脫色效果的影響。反應結束后馬上取樣，鼓泡除去剩余沒有反應的二氧化氯，然后用分光光度計測定吸光度，最后通過酸性紅染料的標準曲線計算脫色率，結果見圖4：
圖4 攪拌速度對染料脫色率的影響
從上圖可以看出,二氧化氯對酸性紅溶液進行脫色時,攪拌速率對其脫色能力基本上沒有影響,在不同的攪拌速率下,整個曲線圖基本上在同一水平線上。這說明體系是均相，可能是因為二氧化氯參與的脫色反應不需要這樣大的攪拌速率,可能是靜止的溶液下,就能快速地反應完全,但不排除由于10min的反應時間已經大大超過了二氧化氯對酸性紅溶液脫色所需要的時間,使得所有的反應液都能夠完全的反應,因而轉化率差不多一樣。因此,先取這個反應的攪拌速率為250r/min,作為最佳的反應攪拌速率,等接下來的實驗再來考證反應時間的影響。
3.2.3 CLO2投加量對染料脫色率的影響
在反應溫度25℃，不加酸堿和反應時間10min，轉速250r/min不變的情況下，移取10mL配制好的1000mg/L酸性紅染料的溶液,加二氧化氯溶液，使加二氧化氯和酸性紅染料摩爾分別為5：1、4：1、3：1、2：1、1：1，但要讓總溶液的量保持在100mL以內,然后加水讓溶液的體積保持在100mL,這樣就保持了染料和濃度的一致性。 在相同的因素前提下,考察CLO2投加量對染料脫色效果的差異。 反應結束后馬上取樣，鼓泡除去剩余沒有反應的二氧化氯，然后用分光光度計測定吸光度，最后通過酸性紅染料的標準曲線計算脫色率，結果見圖5：
圖5 CLO2投加量對染料脫色率的影響
由圖5可以看出 ,酸性紅染料（模擬廢水）脫色率隨二氧化氯的量的增加而逐漸升高。較低投量時,脫色率的升高幅度較大 ,當投量增加到一定程度后（3：1）脫色率變化趨于平緩，基本上脫色率保持不變。隨著二氧化氯投加量的增加 ,模擬廢水中的活性染料的濃度減少,脫色率升高，在摩爾比3：1時脫色率就達到95%，這說明二氧化氯對酸性紅染料的氧化作用很強。這與其它的方法處理活性染料效果較差形成對比 ,體現了二氧化氯的優越性。由此可見，二氧化氯作為氧化劑染料是有很強的脫色能力的,并且脫色能力也都隨著二氧化氯的投加量增加而增強。
3.2.4 pH值對染料脫色率的影響
移取10mL配置好的1000mg/L酸性紅染料的溶液,加二氧化氯溶液，使二氧化氯和酸性紅染料的摩爾比為4：1，加水稀釋保持溶液總體積100mL，在反應溫度25℃,轉速250r/min,反應時間10min的條件下，加鹽酸或氫氧化鈉使pH值分別為4、6、7、8、10、12，考察pH值對染料脫色率的影響，酸性紅染料的pH值為6，反應結束后馬上取樣，鼓泡除去剩余沒有反應的二氧化氯，然后用分光光度計測定吸光度，最后通過酸性紅染料的標準曲線計算脫色率，得以下曲線，結果見圖6：
圖6 pH值對染料脫色率的影響
由圖6可見,酸性紅染料模擬廢水經ClO2氧化后,脫色率在酸性條件下,pH值對染料脫色率影響不大，和在不加酸堿情況下，脫色率一樣都在95%左右，pH=6時脫色率達到最大。隨著pH值的逐漸增大，脫色率逐漸減小，當pH=12時，脫色率就降到了82.7%，所 以pH值對染料脫色率有影響，特別是在堿性條件下。原因可能是二氧化氯和氫氧化鈉反應轉化為次氯酸根離子，氧化能力減弱，從而使脫色率降低。
3.2.5染料初始濃度對脫色率的影響
在反應溫度25℃、不加酸堿和反應時間10min，轉速250r/min，加二氧化氯溶液不變的情況下，分別移取20mL、10mL、8mL、5mL、3mL配置好的1000mg/L酸性紅染料的溶液，加水稀釋保持溶液總體積100mL，使酸性紅染料濃度分別為200mg/L、100mg/L、80mg/L、50mg/L、30mg/L。在相同的因素前提下,考察染料起始濃度對脫色率的影響。反應結束后馬上取樣，鼓泡除去剩余沒有反應的二氧化氯，然后用分光光度計測定吸光度，最后通過酸性紅染料的標準曲線計算脫色率，結果見圖7：
圖7 染料起始濃度對脫色率的影響
從上圖可以看出,在起始料液濃度發生改變時,二氧化氯對濃度低的溶液的脫色能力要稍微差一些,而對于濃度比較高的溶液的脫色能力相差不多,很接近.可能是濃度低的時候,由于吸光度要小,所造成的誤差影響較大。總的來說，脫色率的波動不是非常大,可見,二氧化氯的脫色能力還是很強的。
3.2.6反應時間對染料脫色效果的影響
移取10mL配置好的1000mg/L酸性紅染料的溶液,加二氧化氯溶液，使二氧化氯和酸性紅染料的摩爾比為4：1，加水稀釋保持溶液總體積100mL，在反應溫度25℃,轉速250r/min, 反應時間分別為1、2、3、5、8、10、20min,考察反應時間對脫色率的影響,反應結束后馬上取樣，鼓泡除去剩余沒有反應的二氧化氯，然后用分光光度計測定吸光度，最后通過酸性紅染料的標準曲線計算脫色率，結果如圖8：
圖8反應時間對染料脫色率的影響
從圖8可以看出，酸性紅染料（模擬廢水）在反應5min前,隨反應時間的增加,脫色率迅速增加,說明反應速度很快,幾乎瞬間完成,反應5min后,脫色率幾乎不再隨時間的增加而增加,這說明反應已接近反應完全。酸性紅染料隨時間的推移脫色率逐漸升高,當反應10min時,脫色率達到95.8%,反應10min后,反應基本完全,染料殘余量幾乎不再減少 ,脫色率曲線也基本不再上升。
反應時間及由此確立的停留時間是影響脫色進行的狀況及實際工程設計時影響反應池規模、造價和凈化效果的一項重要因素。若廢水在池中停留足夠長的時間 ,則可達到較好的脫色效果,但如果時間過長就會使池中停留的廢水量及池的規模增加。
3.3 脫色率與時間的關系擬合
根據公式At=A0e-kt即㏑At=㏑A0-kt，再通過時間和吸光度的關系作圖，結果如圖9：
圖9 ㏑At和時間t的關系
從圖9可以看出，關聯系數k=0.2087，R=0.98，成線性關系，脫色率與時間的關系符合At=A0e-kt。
3.4 染料與二氧化氯反應的摩爾比推算
移取10mL配置好的1000mg/L酸性紅染料的溶液,加二氧化氯溶液，使二氧化氯和酸性紅染料的摩爾比為4：1，加水稀釋保持溶液總體積100mL，保持反應溫度25℃,轉速250r/min,反應時間10min，反應結束后馬上取樣，然后用分光光度計測定吸光度，其吸光度為0.045，最后通過酸性紅染料的標準曲線計算脫色率，其脫色率為95.479 %，剩余酸性紅染料的質量M=1000mg/L*10mL*95.479 %=9.5479mg，酸性紅染料的分子式為C17H10CLF3N3NaO4S,分子量468,反應掉酸性紅染料0.0204mmol。用丙二酸法測定剩余二氧化氯的含量，用去硫代硫酸鈉1.68mL, 二氧化氯含量(mg/L)=(1.68*0.111*13.49/100)
*1000=25.156 mg/L, 剩余二氧化氯質量=25.156 mg/L*100/1000=2.5156mg，反應掉二氧化氯的質量=16.1119mL*440.730mg/L-2.5156mg=7.1010mg-2.5156mg=4.5854 mg=0.0679 mmol。空白實驗證明酸性紅染料對丙二酸法測定剩余二氧化氯的含量沒有影響，酸性紅染料與二氧化氯反應的摩爾比為0.0204：0.0679=1：3.328。
4 總結與展望
通過上述的實驗，我們以多組實驗數據為依據，確定了二氧化氯對酸性紅染料脫色的較佳條件：反應溫度25℃，反應時間10min，轉速250r/min，pH=6，酸性紅染料與二氧化氯反應的摩爾比為1：3。
經過近一個學期的努力，論文終于接近了尾聲。在整個過程中學到了很多的東西，特別是在解決實際問題方面，讓我了解了整個的程序和方法。在實驗中也遇到過困難，但是只有在堅持下去的情況下我們才能得出正確的結論從而達到更高的高度。實驗過程也讓我認識到了理論的重要性,根據實際情況來解決。我們大家都覺得從中成長了許多，提高了許多，并且也知道了一點科研工作的嚴謹治學態度和知道了探索過程的艱辛不易。
二氧化氯產業已是國際公認的綠色朝陽產業，應用領域和消費量還將大規模拓展，其技術的發展趨勢是低耗節能、高效高純、低副產物的系列生產工藝和針對各個行業而開發的使用便捷、應用成熟的下游產品的應用。就目前而言，穩定性二氧化氯和二氧化氯發生器等系列產品，投資少、見效快，不僅能有效地發揮其本身的特性，還可推動相關產業的繁榮和發展。
二氧化氯在我國剛剛起步，有理由相信，在不久的將來，二氧化氯會成為我們生產和生活中必不可少的日常用品，等待我們的是一個美麗的、前景廣闊的市場和明天。
我國與工業發達國家相比，由于生產成本偏高，環境保護法規還不健全而限制了它的廣泛使用及開發。因此加強穩定性二氧化氯產品的開發、推動二氧化氯在我國的廣泛應用，前景十分廣闊。相信隨著穩定性二氧化氯制備技術的成熟以及人類對自身健康和生存環境的日益關心，將可實現穩定性二氧化氯的低成本、大規模生產，進而可開發一系列新的應用領域，造福于社會、造福于人民。
二氧化氯分子由一個氯原子和兩個氧原子組成,氯原子以兩個配位鍵與兩個氧原子結合,其最外電子層上還存在著一個不成對的自由電子,為活潑性自由基,具有很強的氧化作用。二氧化氯不僅能將酚類物質氧化去除，而且不會造成氯化產物—雙聯氯酚，也不會引起臭味。到目前為止，開展二氧化氯處理工業廢水方面的研究不多，二氧化氯作為一種強氧化劑，隨著其制造成本的下降及其產生量的增大，在工業廢水處理中將會得到越來越廣泛的應用。
致 謝
四年的大學生活就這樣隨著畢業論文的完成而結束了，感謝浙江科技學院所有教過我的和我所熟悉的老師的諄諄教誨，特別是生化學院的老師們的教導將使我終生受益。由衷感謝諸愛士老師，在他的孜孜不倦的指導之下使我順利完成了畢業課題。諸老師嚴謹的科學態度使我受益良多，還有在實驗過程中給我的諄諄 教誨，以及在四年大年生活中對我關心和照顧，在此衷心感謝您！還有和我同做一組實驗的同學，也給了我很多幫助，在這里一并謝過。
參考文獻
[1] 陳循軍，崔英德，郭彪. 二氧化氯的性質、制備及應用[J]. 廣州化工，2002，（2）：11-15.
[2] Sidari III, Frank P. Van Briesen, Jeanne. Evaluation of a Chlorine Dioxide Secondary Disinfection System[J].Water Engineering & Management，2002，（149）：29-34.
[3]王九思.ClO2氧化-活性炭吸附法處理染色廢水的試驗研究[J]. 環境科學，2000,21(4):83-86.
[4]金朝暉,柴英濤,李鐵龍,曹驥,莊源益.3株真菌對活性艷藍KN2R的脫色條件[J].環境科學，2000,20(3):13-16.
[5]王代芝，揭武. AL3＋改性膨潤土處理酸性紅印染廢水[J]. 中國非金屬礦工業導刊， 2005,16（5）：12-15.
[6]華彬,陸永生,唐春燕,卞華松,胡龍興.超聲技術降解酸性紅B廢水[J].
環境科學,2001,17(3):22-24.
[7]吳堅，扎西. Fenton試劑處理酸性玫瑰紅B的研究[J].環境科學,2000,21(3):93-96.
[8]相會強 .二氧化氯在印染廢水處理中的應用[J].工業水處理，2002，20(1)：12—27.
[9] 路凱，陳亞妍，李士英，黃承武. 二氧化氯特性及其飲水消毒的優缺點[J]. 國外醫學衛生學分冊，2000，27（6）：364-367.
[10]王福祥，包訓祥，劉子仁．二氧化氯在印染廢水處理中的應用[J]. 環境導報 ，1998，（6）：17—19 .
[11]林大建．二氧化氯在處理漂染廢水中的應用[J].中國給水排水,2002,18(10)：83.
[12]鄧麗，黃君禮，趙振業．二氧化氯對有機染料脫色效果的研究[J]．化工標準 •計量 •質量，2001,(9)：31—36.
[13]于德爽，彭永臻，李梅．二氧化氯氧化法去除染料廢水中苯胺類物質的生產性實驗研究[J].哈爾濱商業大學學報，2001，17(3)：19—21 .
[14]李益林．用二氧化氯直接處理印染廢水的試驗[J].環境導報，1995，（4）：16—18 .
[15]李益林，張長壽，蘇靜．混凝--二氧化氯組合法處理印染廢水 [J].工業水處理，1999，19(2)：32—34 .
關鍵詞：環境工程專業型碩士教學改革強化實踐
“全日制專業型碩士”也叫“工程碩士”，旨在重點培養具有工程創新研究能力，高端應用型人才和工程管理人才。工程碩士專業學位的設立突破了我國研究生培養中單一型的培養模式，解決了學術型碩士專業技能太差，工程研究能力弱，只強調學術研究能力的問題，是推進研究生培養產學研合作的有效途徑之一。
內蒙古大學環境與資源學院于2009年9月開始招收首批環境工程專業碩士，在頭兩年的課程學習中，暴露出一些值得重視的問題：如課程設置與培養目標不盡相符；課程設置偏重理論研究，“本科化”色彩比較濃重，課程內容與本科階段大量重復，在學習難度上也與本科差距不大；前沿性知識比重偏低。特別是水污染控制工程課程所授內容絕大多數都是學術型碩士課程的沿用，缺少體現工程碩士特點所應有的工程性、應用性和前沿性。水污染控制工程作為環境工程專業碩士開設的專業學位課，具有多學科交叉性、實踐性、時代性和前沿性等多個方面都很突出的特點，其課程涉及知識面較寬，是實踐性很強的學科。加強該門課程的實踐教學環節，使之成為一個更加完善的教學體系，已經成為各高校全日制專業型碩士教育的一個重要課題。為了突出環境工程專業型碩士的培養特色，筆者介紹了該課程區別于本科生階段及學術型碩士的教學內容改革與實踐。
一、以往教學中存在的問題
1.課程定位模糊
目前對水污染控制工程課程的地位、作用以及與其他課程之間的相互關系缺乏系統分析，各課程之間不能有機結合，部分課程教學內容重復。水污染控制工程的教學不是由一門課程來完成的，而是具有實踐性、綜合性、多學科性等特征。它以數學、物理學、無機化學、有機化學及物理化學等課程為基礎，以環境儀器分析、環境監測、環境質量評價及水污染控制系統規劃等課程為輔助，再輔以實驗、實習、設計等一系列實踐性教學環節而組成的課程體系來完成。水污染控制是整個課程體系的總目標。
2.教學內容陳舊
在以往的講授中，水污染控制課程內容與本科階段大量重復，在難度上也與本科差距不大，前沿性知識比重較低，缺少體現工程碩士特點所應有的工程性、應用性和前沿性。對于學過該門課程的學生來說，這不僅浪費了大量寶貴的學習時間，而且也會使很多學生失去進一步學習的興趣。老師們很少將自己所研究的項目、課題融會貫通到教學內容中去，致使學生們難以了解該課程最新的前沿進展。
3.教學方法單一
目前，課堂教學仍以注入式為主，學生參與互動較少，其主體地位沒有得到充分發揮。個別時候，要求學生做一些課堂發言，但因老師要求不嚴，學生大多敷衍應付，所準備內容簡單泛泛，沒能起到激發學生興趣、開啟學生思路、鍛煉學生能力的目的。另外，除課堂教學以外，單獨的專題與討論開設較少，沒有激發出學生自主學習的熱情。
4.實驗不足、實踐脫節
因環境與資源學院是我校近年來才組建的新學院，實驗室仍處于建設及逐步完善的階段。因此在實驗教學環節方面比較薄弱，絕大多數實驗仍停留在以演示型為主，開放性和研究型的實驗條件還不具備。實踐環節仍停留在帶領學生進行走馬觀花式的認知實習為主。因實習基地有限，生產實習未能全面開展。學生畢業論文選題也多與學術型研究生類似，較多集中在理論與科學方面的研究，沒有突出工程實踐的特色。
二、教學內容的改革與建設
1.明確課程定位，調整培養目標
進一步明確水污染控制工程課程的核心地位，將其作為環境工程專業型碩士課程體系的總目標之一來看待。在教學計劃的制訂中，大綱、教材的編寫中，各教學環節的實踐中，都要圍繞總目標確定各自的分目標，并使其達到整個課程體系的最優化。具體來說，該課程體系應分為三個層次，第一層次是專業基礎課程，包括無機化學、分析化學、物理化學和有機化學。第二層次是技術基礎課程，包括環境監測、環境微生物學、化工原理、流體力學、水泵與水泵站、給排水管道工程。第三層次是專業課程，包括水污染控制工程、工業廢水處理、水污染控制工程課程設計等。從教學安排上，應先進行系統的專業基礎課的培養，然后是技術基礎課程的鋪墊，最后是專業課程的安排。在總課時少的情況下，要根據各課程的作用和地位，與其他課程有機銜接，將重復的教學內容進行壓縮整編。在培養目標方面，應明確以工程應用型人才培養為目標，除使學生具備應有的理論基礎，掌握基本的工作方法外，著重培養學生具備獲取和更新知識的能力，分析和解決實際問題的能力。
2.更新教學內容，拓展學生知識面
研究生教育比大學本科高一個層次，教學不能僅局限于某一本教科書，設置的課程內容一定要體現高、深、新的特點。高即起點和要求要高，課程內容與本科相比應有明顯的知識臺階。深即對問題的討論要求深入，對本專業的課程應引領學生盡快到達學科發展的最前沿。新即課程內容要新，要包括新技術、新方法、新成果及有重大應用價值的內容。另外，要求教師一定要將自己所研究的項目、課題中的科研思路和研究成果融會貫通到教學內容中去，使學生們及時了解該課程最新的前沿進展，拓展學生的知識面。
3.創新教學方法，提高學生的學習熱情
在新的教學實踐中，教師講授基本理論的時間應該只占總課時的1/3，其余時間可以增設專題與討論。一般可以將專題與討論的題目圈定在水處理的典型案例分析之中（如養殖廢水、含重金屬廢水、造紙廢水、含油廢水、制藥工業廢水等處理工藝設計和設備選型方面），同時鼓勵學生將討論的主題與自身的研究課題相結合，爭取使每位學生在課堂上進行演講、發言并接受老師和全體學生的提問。這種從原來的教師單向灌輸式教學向以學生為中心的互動式教學的轉變，激發了學生自主學習的熱情。積極采用先進的教學技術，完善《水污染控制工程》多媒體教學課件，并配合工藝動畫和構筑物實例詳細照片，增強教學的生動性和直觀性，加深學生對各水處理工藝和構筑物的理解。積極探索雙語教學，除中文教材以外，還選用部分英文教材作為教學參考書，如（1）“Water Supply and Pollution Control，8th edition，W.Viessman.Jr&M.J.Hammer et.（2）“Industrial Water Pollution control”，3rd edition， W.W. Eckenfelder。同時在課堂教學中給出主要專業術語的英文單詞，爭取在專業詞匯表述和一般表述上與國際接軌。
4.完善實驗條件，加強實踐環節
工程碩士大多具有多年的實踐工作經驗，他們是帶著工作中的問題和發展需要來學習的，迫切需要補充和更新必需的理論、技術手段及應用、發展前沿、實用工具、行業相關學科等方面的知識，需要提高獲取和處理信息、分析和解決實際問題、不斷創新、協調溝通和組織管理、參與社會活動等能力，以適應現代工程發展的要求。因此，加強實踐環節是滿足這一要求的唯一途徑。
教學實驗是所有實踐環節的基礎。包括演示性實驗、驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗等。在專業型碩士的培養過程中，實驗內容應有別于本科生的實驗，我們將實驗與學生所做的專題結合起來，對專題中遇到的問題通過有效的實驗設計來進一步驗證或解決，通過這種辦法可以加深學生對索引文獻或別人研究成果的理解，培養學生動手和解決實際問題的能力。目前，內蒙古大學環境與資源學院正在建設和完善“環境科學”與“環境工程”兩個學科的實驗室，在近期內便可基本滿足水污染控制工程課程的實驗要求。
在學生的畢業論文方面，從原來的注重科學理論研究轉向與更多地與工程實踐相結合，從工程實踐所遇到的具體問題中提煉研究題目，發揮學生解決實際問題的能力。在培養機制上，實行雙導師制，即校內導師理論指導與校外導師（多為工廠或公司高級管理技術人員）實踐指導相結合的模式，這樣可以充分發揮高校老師的理論優勢與校外導師的實踐優勢。
在工程實踐方面，加強與公司、企業、研究所、污水處理廠等單位的合作，共建實踐教學基地，充分利用社會資源，建立穩定的校外工程訓練中心，為學生提供良好的實踐機會和條件。積極引導學生參加教師的科研工作，如讓學生參與教師的煤化工廢水膜處理、MBR反應器處理生活污水及回用等研究工作，使學生深刻認識如何將所學知識應用到工程實踐中，解決具體問題，改善課堂教學效果。
參考文獻：
[1]王宜明.建立水污染控制工程課程教學體系的實踐.有色金屬高教研究.1992，4：25-27
[2]程潔紅，孔峰，高永，陳嫻.水污染控制工程課程體系的教學改革與應用型本科人才培養的探討.江蘇技術師范學院學報.2011，17（4）：79-81
[3]孫治榮，王淑瑩，彭永臻.改革教學內容，提高研究生課程水污染控制工程的教學質量.中國現代教育裝備.2009，14：47-48
【Abstract】In this paper， taking Xiangjiang river basin as the research object， the main ecological problems of the basin are systematically combed. Through the analysis， we found that there are still some ecological problems existing in Xiangjiang river basin， such as serious heavy metal pollution， wetland destruction and serious water pollution and pollution control debts， and some suggestions are put forward， such as increasing the intensity of heavy metal pollution remediation， carrying out wetland ecological management， optimizing and upgrading industrial structure， and improving wastewater treatment methods.
【關鍵詞】湘江流域；水污染；生態治理
【Keywords】 Xiangjiang river basin； water pollution； ecological management
【中圖分類號】X321 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）06-0054-02
1 引言
湘江作為我國長江的重要一級支流，其流域在湖南境內貫穿了永州、郴州、婁底、衡陽、株洲、湘潭、長沙以及岳陽城市，對湖南省的經濟社會發展和產業結構調整起到了至關重要的作用，是湖南省經濟社會發展的核心地區。然而近年來由于傳統的粗放型發展模式尚未得到徹底轉變，流域內人口膨脹和工業的迅速發展導致了重金屬污染和濕地退化的問題愈加的嚴重，歷史遺留下來的治理設施欠賬問題和廢水污染問題對生態壞境造成了嚴重的破壞，流域的可持續發展受到了嚴峻的考驗[1]。
在新的經濟發展形勢和政策機遇下，湘江流域迎來了新的開發轉折點。2013年，面對湘江流域新的發展要求，湖南省政府提出，要將湘江的環境保護與科學開發列為省政府的“一號重點工程”，并做到“新賬不能再欠，老賬努力去還”。2015年年底，湖南省財政廳根據《湘江流域生態補償（水質水量獎罰）暫行辦法》，對相關縣市開出首張湘江生態補償“罰單”，這一舉措引發社會強烈關注。2016年湖南省出臺了《長沙市湘江流域水污染條例》，此后湘江流域水質持續好轉。基于此背景，本文著重分析了目前湘江流域內的主要生態問題，并結合當前政策為有關部門和機構提供相關建議，以此來推動湘江流域生態發展[2]。
2 湘江流域生態發展存在的主要問題
2.1 河道重金屬污染嚴重
湘江流域的河道底泥重金屬污染累積性問題嚴重，這就導致流域內的危機有許多是潛在性。湘江干支流長期以來重金屬污染排放嚴重，導致河道底泥均有不同程度超標。根據污染程度，從小到大依次為鉻、鉛、砷、汞、鎘，其中鎘以超標425倍為最高。在干流的中游、支流集中采選區以及河灣、河道交匯口、集中排污口等為污染物的主要聚集地，郴州三十六灣、婁底錫礦山、衡陽水口山等采選集中區為重點。各干流水系尾砂進入河道，導致底泥積聚在一處，給當地居民飲水安全造成重大威脅。
2.2 濕地保護形勢嚴峻
湘江流域濕地形勢嚴峻，生態系統破壞嚴重，濕地面積逐漸減少，濕地生態呈現萎縮的態勢，濕地的萎縮也會引起生態多樣性的減少，野生生物數量下降，竦叵低扯暈廴疚锏那謇砉δ芤菜嬤下降。流域河道周邊圍湖造田現象嚴重，湖泊面積的減少導致了河流蓄水能力差，雨季容易爆發洪水。旱季無水可用，對周圍生態平衡造成不良影響，同時水域變小、降雨量減少，引發的干旱問題將對局部氣候造成影響。
2.3 污染治理欠賬多
流域地區內有著諸如食品加工業、金屬制造業、建材業等老牌主導產業，這些行業里許多都是有著數十年歷史的國企企業和私有企業，由于管理制度的不健全，政府部門不夠重視，導致了歷史遺留問題多，主要表現為：設備陳舊，治理理念有待革新、原材料及水資源利用率低、治理設施欠賬多等，不僅達不到國家制定的排放標準，而且應對污染的措施也十分缺乏。
2.4 水污染問題嚴重
湘江流域水污染源主要包括三部分：工業污染源、生活污染源和農業面源。其中，工業污染源主要包括各個市的工業企業生產廢水排放，據2014年環境統計年報，湘江流域工業廢水中汞占全國排放總量的21.8%、鎘占全國排放總量的38.5%、鉛占全國排放總量的30.0%、砷占全國排放總量的32.7%。湘江流域排放生活污水11.19億噸，占全省的68.97%；排放COD39.79萬噸，占全省總排放量的44.48%[3]。在農業面源污染主要是化肥和農藥施用過度所致。湘江流域每年施用的農藥5萬噸左右，化肥310萬噸左右，每年經雨水沖洗帶入徑流，輾轉流入湘江的農藥、化肥量分別為700噸和2.2萬噸左右。隨著未來林業和養殖業的發展，其中森林污染和畜禽養殖污染程度也將不斷上升。
3 湘江流域生態治理對策
3.1 加大河流重金屬污染的整治力度
加強對受污染河道的綜合治理和生態修復，結合河道內障礙的清除、截斷污染源、治理污染、清理淤泥、增加堤防建設等，同時加強對湘江的美化，消除城市內河段的黑臭現象，對于市區內污染水質的現象予以懲罰，逐步提高湘江整體水質和生態服務功能。規劃好湘江流域重金屬污染底泥河段的淤泥清理工作，重點進行治理的重金屬污染底泥區域河段有：株洲清水塘工業區、湘潭竹埠港、岳塘工業區、衡陽水口山、臨武縣香花嶺三十六灣、北湖區新田嶺礦區、汝城縣小垣礦區、蘇仙區柿竹園瑪瑙山礦等，使流域下游地區市民的飲用水安全問題得到解決。
3.2 開展濕地生態治理
省政府針對于“一號重點工程”湘江保護與治理工作已經展開了退耕還林、還濕試點工作，通過植樹造林、濕地修復、攔截農業面源污染，吸納和降解土壤重金屬污染，凈化湘江水質，立足于長遠，大力發展防護林為凈化水源保持水土，發展環境保護林為凈化空氣和釋氧排炭以及發展景觀游憩林以提升視覺審美效果和提供旅游觀光場。
3.3 產業結構優化升級
淘汰掉落后的產業，將不符合的產業、沒有經審批以及存在重大環境安全隱患污染企業視情況予以關閉，對于沒有按期完成淘汰任務的企業，地方政府要依法予以清除，做到從源頭開始治理污染嚴重企業，對于政府政策支持的項目，應加大力度發展，所有新增污染物排放量必須經過政府的嚴格審核，再針對不同企業、區域進行等量削減予以平衡[4]。
3.4 完善廢水處理方式
完善廢水的處理，其中，對工業企業產生的外排污染廢水在其車間排口必須達到政策要求以及國家和地方的標準，進行深化治理，要求控制工業固體廢物的露天存放，私自S意堆砌的應進行整改，含重金屬的廢渣要采取因地制宜的策略，因事制宜。
對于城市生活產生的廢水方面，應當完善城鎮基礎設施建設，生活污水要進行三級處理，對廢水進行循環利用，農村普及好農業清潔化生產技術，建立生態農業、有機農業；為了有效解決農業禽畜類產生的水污染，政府要加強畜禽養殖廢物的綜合治理，采用創新工藝來實現養殖廢物的綜合利用。對于具有相當規模以上畜禽養殖企業，其產生的廢物可以采用循環利用的方式，實現污染“零”排放；對規模以下的畜禽養殖企業的廢物，可以采取人工處理的措施，將其使用于農田或林地中，從而實現達標排放。
4 結語
湘江作為我國長江的重要一級支流，其流域在湖南境內貫穿了永州、郴州、婁底、衡陽、株洲、湘潭、長沙以及岳陽城市，對湖南省的經濟社會發展和產業結構調整起到了至關重要的作用，是湖南省經濟社會發展的核心地區[5]。然而近年來由于傳統的粗放型發展模式尚未得到徹底轉變，流域內人口膨脹和工業的迅速發展導致了重金屬污染和濕地退化的問題愈加嚴重，流域的可持續發展受到了嚴峻的考驗。在新的經濟發展形勢和政策機遇下，湘江流域迎來了新的開發轉折點。近年來隨著工業的快速發展、城市圈的擴大、沿江兩岸礦產資源的開發、湘江水污染日趨嚴重，相關部門采取了一些措施，也取得了一定的成效。
【參考文獻】
【1】（賈衛列.生態文明建設概論[M].北京：中央編譯出版社，2013.
【2】秦大河.中國人口資源環境與可持續發展[M].北京：新華出版社，2002.
【3】張帆.環境與自然資源經濟學[M].上海：上海人民出版社，1998.
論文關鍵詞：城市，水資源，保護與利用，污染，可持續發展
0 引言
水是人類賴以生存和發展的資源，人類文明的起源也可稱為流域文明。歷史悠久的國家和民族都是在母親河的哺育下發展起來的，同時水也是城市發展的重要制約因素。我國是一個缺水的國家，2004年度中國科學院在《中國水問題的出路》中指出：“水問題將成為我國21世紀的經濟發展最突出的重大問題”。
筆者參與了《安寧市城市總體規劃》和《中國太平奧林匹克體育小鎮控制性詳細規劃》（該小鎮為安寧市太平鎮新區）的市政工程規劃設計工作，以下就以云南省安寧市為例，分析我國城市水資源利用的現狀與存在問題，并對目前行之有效的解決途徑進行歸納總結，目的在于通過從個別到一般的方法，使讀者對中國城市水問題有一個清晰的全方位的了解和認識。
1 安寧市給水工程規劃簡述
安寧市地處滇中高原，滇池的西部，昆明市的西郊，距昆明市中心區32公里。地形呈東南高、西北低，有三個山間盆地，其余均為山區、半山區。市域面積1301平方公里，其中城市建成區主要由兩個街道辦事處組成，市域常住人口為31.75萬人。
1.1 安寧市水資源概況
安寧是一個低緯度高海拔的地區，雨量集中在夏秋兩季，春冬少雨，屬貧水地區，年平均降雨量881.6毫米。年平均徑流深207.9毫米，年平均徑流量2.63億立方米。由于安寧市位于金沙江和紅河水系的分水嶺地區，水資源相對較少，人均水資源量僅為云南省的五分之一，資源型缺水明顯。
安寧市的河流屬金沙江水系和紅河水系。境內主要河流有螳螂川、馬料河、沙河、祿脿河、鳴矣河和邵九河等，并有現狀與擬建水庫若干宗，具體見圖1。其中螳螂川發源于云南滇池，除邵九河屬紅河水系外，其余河流均匯入螳螂川后流入金沙江。按各河流產水模數折算，可得入境水量約為5.39億立方米。
安寧市境內有12個地下富水地區，潛水和承壓埋藏較淺，深度一般在70～100m。補給條件好，容易更新，具有較好的開采條件。天然補給量7482萬立方米/年，現開采能力為2244萬立方米/年。泉水55個點，年涌水量1860萬立方米。
由于安寧市地域布局特殊性，在整個區域形成幾大獨立的排水體系。各片區的排水由生活污水、工業廢水和雨水構成。排水體制為雨污合流制，主要采用分散排水的方式。生活污水基本未經過任何處理即排入附近水體。工業廢水量較大的企業均自備有水處理設施，廢水處理達標后排放水體或重復利用。其余較小企業工業廢水基本未經過處理就排入水體。排水的主要受納水體為螳螂川及其支流，由于大量的工業廢水和生活污水的排入，水體受到較大污染，水質較差。
螳螂川入境河段水質劣于Ⅴ類，主要超標項目為CODMn、氨氮；鳴矣河上游水質為Ⅰ類，匯入螳螂川前通仙橋斷面為Ⅱ類。馬料河支流上游龍房壩水庫水質為Ⅲ類，匯入螳螂川前大黃塘斷面也為Ⅲ類；祿脿河源頭入境口水質為Ⅱ類，匯入螳螂川前青龍鎮斷面也為Ⅱ類。車木河水庫、上村箐水庫、黑螞箐水庫、普達箐水庫水質均為Ⅰ類；張家壩水庫水質為Ⅱ類；月字莊水庫、明朗水庫為Ⅲ類。據相關地下水評價結果表明，地下水水質良好，不存在大面積污染的跡象。
1.2 安寧市水資源利用狀況
安寧市域修建了大量的水利工程及設施。至2004年，蓄水工程總庫容12923萬立方米，工程設計供水能力8554萬立方米；引水工程40件，設計供水能力3983萬立方米；提水工程238站（含工業提水和地下水），設計供水能力7818萬立方米；水利工程總設計供水能力為20355萬立方米，實際供水量為17372萬立方米。作為集中供水水源地的水庫主要有車木河水庫等。安寧城市有備用水源一處，在車木河水庫供水發生意外的情況下應急啟用。
安寧市現有自來水廠1座，目前建成一期，處理能力為4萬立方米/天，二期建成后處理能力可達到8萬立方米/天。水廠凈化水工藝采用常規處理的“絮凝——沉淀——過濾——消毒”工藝。
安寧市現狀市政供水區主要為安寧主城區，分別采用不同方式供給用戶。大部分采用重力流方式供給，但對地表高程相對較大的地區，則將處理后的水加壓送到凈化廠附近高位水池，再供給用戶。
安寧城市給水管網多沿道路敷設，老區管網為環網、支網相結合，管材多為普通鑄鐵管，敷設時間較早，使用年限長，銹蝕嚴重。新區管網為近期建設，基本已連接成環，管材為球墨鑄鐵管和PE給水管。
1.3 安寧市給水工程規劃內容
根據《城市給水工程規劃規范》，并結合安寧市實際供水情況以及安寧市可開發水資源情況，至規劃期末，市域常住人口達到75萬人，確定遠期用水量為22.50～26.25萬立方米/天。
規劃建議提高全市人民的節水意識，努力發展節水工業和節水農業，提倡使用節水器具。對現有管網進行檢修維護，供水不暢的輸配水管道應進行疏通或更新，以解決跑、冒、滴、漏和二次污染等問題，水質應符合現行國家標準《生活飲用水衛生標準GB5749-2006》的規定，從水質、水量和水壓方面保證居民和企業的用水安全。提高城市污水收集率和處理率，保護水生態環境。規劃設立車木河、王家灘、箐門口等水源保護區，嚴格遵守國家法律法規，并制定相關地方法律法規，保護水源地生態環境。規劃保留并擴建安寧市自來水廠，并規劃新建三座城市自來水廠，具體見圖2。同時大力提倡使用再生水，提高工業用水重復使用率，并采取工程措施，充分利用雨水，在降低對城鎮排水管網壓力的同時，減少市政供水的需求量。
在國家和地方政策法規允許的前提下，政府應鼓勵距離集中供水設施較遠的工業水用戶，從工業用地附近水源取水自行處理，滿足自身用水需求。對集鎮現狀供水設施予以保留，并加強管理。規劃保留現狀較大的農業引水設施，不考慮新增農業灌溉水源，堅持近水近用的原則，從農業區附近引水滿足灌溉需水要求。集鎮供水問題分為三個層次：第一個是“飲水解困”，解決有水喝的問題；第二個是“飲水安全”，解決水量、水質問題，提供清潔飲用水；第三個是“飲水方便”，解決飲水方便的問題。各鎮及農村建設較分散，自來水廠統一供水存在較大的難度，規劃建議分散供水，采用自備水源供水。根據現有的水廠的實際情況，采用停、并、擴相結合的策略，逐步完善各個鎮的供水能力。結合村鎮的開發建設，對水源地實施強有力的保護，要絕對保證水源的安全。
2 中國城市水資源及利用存在主要問題
通過對安寧市水資源和利用情況的分析，并結合中國城市水資源現狀及利用情況，可以總結得出其中存在以下幾個問題：
2.1 水資源匱乏，人均占用量嚴重不足
中國大陸年平均降水深648毫米，而全球陸地平均降水深為834毫米，亞洲為740毫米，中國的年平均降水明顯低于世界和亞洲年平均值。
我國多年平均水資源量為2.8萬億立方米，人均水資源占有量為2200立方米，僅為世界人均平均占用量的1/4，且有逐年下降的趨勢，而安寧市人均水資源占用量不足1000立方米。按照國際一般標準，人均水資源占有量少于1700立方米即為用水緊張國家。
2.2 基礎設施薄弱，城市供水能力不足
到2002年底，全國城市供水生產能力為2.35億立方米／天，供水管道總長度31.26萬公里，城市年供水總量466.46億立方米。其中生產用水208.56億立方米，生活用水257.90億立方米（包括公共服務和消防用水）。供需比為1.35：1，城市供水普及率：72.3%（2000年為96.7%，2002年統計口徑改為按城市總人口，之前按城市非農業人口，故2002年普及率下降），人均日生活用水量213升／人·日。1998年至2001年共完成城市供水固定資產投資619.45億，相應增加日供水能力2335萬立方米／天，增加供水管道73，750多公里。
隨著城市的發展，市政供水的不足也越來越顯現出來，已經成為制約城市發展的重要因素。
2.3 水資源浪費嚴重，利用效率低下
城市生活和工農業用水都存在大量的浪費，由于管理不善，工程配套差和工藝技術落后，城市管網和衛生設施的漏水很普遍，是城市生活用水中浪費最大的一項。據統計，美國城市管網漏水量平均達每人每天60升，占全部用水量的10~15%。北京漏水量占總用水量的10~40%，甚至可達70%。工業用水從水源取用的水量遠遠超過其實際耗水量。農村大水漫灌，利用率很低，而且渠道滲漏很大，不僅浪費水資源，而且引起土壤的次生鹽漬化和潛育化，降低土壤質量。由于國民的水危機意識和節水意識淡薄，在城市的發展和產業結構的調整中仍然沿用著“以需定供”的粗放式用水方式，節水器具普及率和工業水重復利用率均較低，普遍存在著用水浪費現象。
2.4 水污染嚴重，水系功能退化
中國城市現狀大多雨污合流排放，大部分污水沒有經過處理，對水體污染嚴重。由于污水直接排放，部分排水渠又采用明渠排水，周圍環境也受到嚴重污染。現狀排水干渠設計標準偏低，管渠斷面偏小，水力條件差，排水渠道容易淤積。在部分排水明渠段，建筑工地泥沙、垃圾直接排入，對管渠造成嚴重堵塞，漬水嚴重。雨水排除系統不完善，下大雨時雨水不能順利排除，容易形成內澇。
安寧市的眾多河流尤其是螳螂川的水質受到了嚴重污染項目管理論文，使用價值不斷下降。在我國的主要江、河、湖等水域，如長江、黃河、淮河、海河、遼河、松花江、第二松花江、黃浦江、沱江、巢湖、滇池和太湖等，或已檢測出數百種有機物，或被報道已經受到嚴重的有機物污染。在被檢測出的有機物中一些有毒污染物含量超過了地面水質標準，有些是致癌、致畸和致突變有機污染物。近年來，我國有關部門在水源保護方面作了許多工作，但是，由于各種條件的制約，全國水源污染仍呈發展趨勢，有90%以上的城市水域污染嚴重，近50%的重點城鎮水源水質不符合飲用水源的水質標準。
總之，水源污染在我國已經是普遍存在，有機物正在悄悄地污染著我們的周圍環境，以至對我們的生存環境構成了嚴重威脅，這方面現已成為一項急迫需要解決的問題。
3 城市水問題解決途徑
3.1 發展節水經濟，增強全民節水意識
樹立全民節水社會意識，建立節水型社會經濟模式。充分運用新技術、新方法和新理論，節約水資源，提高水資源的利用率。通過節水和產業結構調整，建立節水型社會經濟運行模式，促進社會經濟和水資源的可持續發展。
在城市規劃中應采取以下措施，一是在缺水城市如安寧市，調整產業結構及用地結構，限制大耗水工業的發展，提倡實行節水工程與企業新、擴、改工程同時設計、同時施工、同時投產，全面提高工業重復用水率；二是對與城市供水存在一定矛盾的上游農業區應積極發展節水農業，包括調整種植結構、產業結構使之與資源條件相匹配并推行節水灌溉、為下游城市提供豐裕的水資源環境；三是在城市用水規模預測中把工業節水指標考慮進去，將軟指標變成硬指標。城市規劃從各階段到具體項目實施，確定其用水量規模是首要內容，規模預測是否符合發展趨勢和實際需要，將對水資源的合理利用、工程總體布局、實施步驟和工程費用產生重大影響，因而合理確定用水量規模十分重要。
3.2 加強水資源的統一管理與調控，制定相應的法律法規
在規劃中要根據水文水力關系及環境容量，根據《飲水水源地保護區劃分技術規范》劃分出城市水源的一級、二級保護區以及準保護區，并按照《飲用水源保護區污染防治管理規定》，提出有關治理現有污染源、清除排污口的方法和措施。流域性的水污染問題，應通過城市規劃提請上級政府部門會同有關城鎮予以綜合管治。
加強法制建設，制定和完善相應的法律、法規，依法保護水資源的合理利用。同時成立權威的統一綜合管理部門，實行水資源的一體化管理、優化配置和高效可持續利用。
政府管理在加大資金投入，提高設施水平和能力的同時，國家和各級地方政府建設和有關行政主管部門，不斷加強對城市供排水行業的管理，制定相應的法規、方針、政策和標準，提高行業管理水平，推進技術進步，實行改革，擴大開放和對外交流與合作，有力地促進了城市供排水事業的發展。
2000年9月，國務院召開了全國城市供水節水和水污染防治工作會議，這是建國以來第一次以國務院名義召開全國性會議解決城市水問題，充分體現了水在國民經濟發展中的重要地位，同時也進一步體現了國家對城市水問題的高度重視。會后，國務院頒發了〔2000〕36號文件，即《國務院關于加強城市供水節水和水污染防治工作的通知》，對解決今后一個時期的城市水問題提出了一系列的方針政策和目標，這也是今后中國城市供排水行業發展的一個重要指導性文件。
3.3 提高污水收集率和處理率，保護水生態和水環境
在第三屆國際水務研討會，建設部副部長仇保興所做演講《近期我國城鎮水務發展若干重大機遇》，明確闡釋了城鎮污水處理所面臨的良好社會環境和機遇，國家將對城鎮污水處理從法律、資金、技術等方面給予大力支持。根據相關資料，到2010年，我國設市城市和縣城所在的建制鎮均應規劃建設污水集中處理設施，全國設市城市的污水處理率不低于70%。其中，省會以上城市要平均達到80%，地級市平均達到60%，縣級市平均達到50%，缺水城市再生水利用率達到20%以上。截污、治污要從源頭抓起，要通過政治、經濟、法律、行政等手段多管齊下，實施長效管理。強化城市排水設施建設，并結合流域特點，更科學合理地規劃、建設排水系統，采用先進的技術和工藝流程。制定城市排水發展規劃，應遠近結合，以近期為主。像類似于安寧這樣的缺水地區城市，應積極推行凈化污水再生回用，要顯著提高城市公共排水及污水處理在城市水環境綜合治理中的功能。
3.4 積極開發利用新水源，保持水資源可持續發展
對類似于安寧這樣缺水的城市，單純考慮取用本區內淡水資源遠遠不夠，應對大量過境水、再生水等水資源進行有效利用。
3.4.1 開發新的淡水資源
城市積極主動地開發水源，不僅符合水資源開發的趨勢和規律，而且往往還與水利部門的開發計劃不謀而合。由于取用過境水所具有的多功能性及其影響面的廣泛性，因此在考慮對城市供水效能予以論證外，還應認真仔細地進行環境影響評價工作。協調處理好城市供水與防洪、發電、航運、灌溉、旅游、養殖等各方面的關系，有主有次，綜合平衡，趨利避害，實現國民經濟各部門間的全面發展，共同繁榮。
城市建設的進行和城市的發展，使得區域內雨水徑流系數大大增加，雨水肆意排放，這不僅對城市排水系統造成了沖擊，而且浪費了大量的淡水資源。隨著水源匱乏的日益顯現，必須對雨水進行充分有效地利用。對于貧水城市，利用雨水緩解城市水資源緊張的做法，更有其巨大的現實意義。雨水利用產業在許多發達國家已經普遍開展，并取得了顯著的經濟效益，同時也大大緩解了城市防洪排澇的壓力。雨水利用的普遍做法，是充分利用城市建筑的屋頂、道路、庭院等收集雨水，用于沖廁所、洗車、澆灌綠地或回補地下水。雨水利用系統的流程見圖3。
隨著城市的開發建設，應同時上馬雨水利用工程。根據較成熟的實例分析，地塊自身收集的雨水量完全可以滿足沖廁、洗車、澆綠地和消防用水的需求。分散的雨水利用開發方式，在實際建設過程中靈活機動、便于操作，減少了給水工程投資。
3.4.2 再生水回用
再生水也稱為中水，就是將人們在生活和生產中用過的優質雜排水(不含糞便和廚房排水)、雜排水(不含糞便污水)以及生活污(廢)水經集流再生處理后回用，充當地面清潔、澆花、洗車、空調冷卻、沖洗便器、消防等不與人體直接接觸的雜用水。
近年來再生水開發與回用技術得到了迅速發展，在美國、日本、印度、英國等國家(尤以日本為突出)得到了廣泛的應用。在我國，這一技術已受到各級政府及有關部門重視并對建筑再生水回用做了大量理論研究和實踐工作，與再生水工程相關的國家規范《污水再生利用工程設計規范》、《建筑中水設計規范》、《城市污水再生利用分類》等也及時由相關部門頒布實施，在全國許多城市如深圳、北京、青島、天津、太原等開展了再生水工程的運行。再生水系統的流程圖見圖4。
再生水工程的優點有：一方面，污水是一種穩定可靠的水源。污水資源化利用是實現城市水資源可持續利用的一條重要途徑。只要城市在用水，就有水源，城市污水量穩定，易于收集，不受旱澇影響。另一方面，發展污水處理再生水回用具有不可替代的環境效益和社會效益。
再生水處理也存在短期內難以避免的缺點，其一，目前，我國再生水回用的工程建設主要依靠政府投資，缺少動力；其二，我國再生水使用技術還不是很完善，再生水處理費用及維修費用較高，另外我國水價一直處于較低水平，使得再生水使用與自來水使用在經濟上相比缺少優勢；其三，我國再生水工程的運行還處于初級階段，對再生水運行管理及處理技術等都還不成熟。
污水資源化已經越來越引起社會的普遍重視，有關再生水的標準規范已經頒布實施，搞好再生水回用，對水資源多次開發，對于促進城市經濟的持續、健康、快速發展具有重大的戰略意義。
3.4.3 海水利用
海水對沿海城市而言，不失為一種穩定可靠的水源。一般而言，海水有以下兩種應用方式：一是以海水淡化水作為城鎮居民用水的重要水源；二是在重點行業（如電力、化工、石化等行業）大力推廣直接利用海水作為原水，替代淡水作為工業冷卻用水。
開發利用海水資源，對緩解我國缺水形勢所具有的戰略意義，在我國尚未引起足夠重視。海水直接利用的用水量很大，對緩解沿海工業城市缺水起著重要作用。據統計，沿海城市用水總量的80%以上是工業用水，而工業用水的80%以上是工業冷卻水。
目前，發達國家沿海城市中的電力、冶金、化工、石油、煤炭、建材、食品等工業，以海水做冷卻水已達90%以上。我國的大連、青島、天津、上海等沿海城市企業也已開始用海水冷卻、沖洗、印染、化鹽了，但還遠不及發達國家。利用海水沖廁，我國香港特區已有近40年的歷史，而我國沿海缺水城市中，還沒有一個城市利用海水沖廁。
海水作工業冷卻水，目前國內外都仍以直流冷卻為主，且主要用于濱海火電、核電、化工和冶金等企業。海水直流冷卻技術具有深海取水溫度低、冷卻效果好和系統運行管理簡單等優點；但也存在取水量大、工程一次性投資大、排污量大和海體污染明顯等問題。海水循環冷卻技術在國外已有應用實例，最大的海水循環量達22000立方米/時，在我國尚處于研究階段，千噸級示范工程正在進行中。
根據目前海水利用的特點和我國擁有的技術水平，可以預言在不遠的將來，無論是海水淡化，還是海水作為工業冷卻水，從生產成本和生產技術的角度應該都不成問題。
通過對過境水、雨水、再生水、海水等多種水源的綜合開發利用，可以有效地減輕城市取水工程的壓力，這對城市的供水安全有積極的意義。
4 結語
隨著城市化進程的加快，城市發展中所面臨的“水資源緊缺、水環境惡化、水災害加劇”等問題日益嚴重。在面對這些問題時，我們應該樹立科學的發展觀，認真分析問題產生的根源，并提出針對性的解決方案，把增強全民節水意識、水資源保護與利用、水污染的治理和開發利用新水源結合起來，作為現代城市建設與發展的一項重要內容，實現城市的可持續發展。
參考文獻
1董光器.城市總體規劃.東南大學出版社，2003年3月第一版
2楊光明，孫長林.中國水安全問題及其策略研究.災害學，2008年6月第23卷第2期
關鍵詞：卓越工程師；給水排水專業
中圖分類號：G619.21 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）12-0082-03
一、引言
為適應我國工業化發展進程，培養和造就創新能力強、適應我國經濟社會發展需要的工程技術人才，2009年教育部開始實施“卓越工程師教育培養計劃”。同濟大學是第一批參與試點的高校，環境科學與工程學院（以下簡稱我院）給水排水專業是第一批試點專業。為適應改革的需要，我院給水排水專業在本科人才的培養上進行了大膽的創新，在課程體系上形成了鮮明的工程特點，產學研結合緊密，積極開展復合型、創新性人才培養，在人才模式方面也進行了探索。
二、專業背景簡介
（一）歷史沿革
我院給水排水專業成立于1952年，并于當年招收第一屆上下水道專業本科和專科生，1957年開始招收研究生，1981年獲準國內第一批“市政工程”碩士學位授予權和“市政工程”博士學位授予權，并于1983年開始招收第一批博士研究生。1985年獲準建立國內首批“市政工程”博士后流動站。1988年成立環境工程學院，于1998年改名為環境科學與工程學院，2004年首批通過全國高等學校給水排水工程專業（本科）評估，2007年成為國家二級重點學科。
（二）師資
承擔給水排水專業本科核心課程教學任務的主要是市政工程系的22位老師，其中教授9人，副教授8人，講師5人，均有博士學位，具有扎實的專業基礎和進取及敬業的品質。其中兩位老師分別于2009年、2011獲得學校青年教師講課競賽的二等獎和一等獎，一位老師獲得2011年學校本科生學科競賽“優秀指導教師”。
專業基礎課的大部分教學任務由我院環境工程系和環境科學系的相關教學團隊承擔，化學類、力學類教學任務分由學校化學系、航空和航天力學和土木工程等學院承擔。
（三）學科方向
經過半個多世紀的發展，給水排水專業已形成了在國內外具有影響力的水資源與給水排水工程設計運行最優化、水處理理論與技術方向（含建筑給水排水及消防技術）、污水和廢水處理理論與技術三個學科方向，是我國水處理工程問題的重要研究基地和水處理設備的研究開發中心之一。
三、特色培養模式
（一）培養目標和課程體系
結合學校人才培養要求，即培養面向未來國家發展需要，適應未來科技進步，德智體全面發展，知識、能力、人格協調統一，知識面寬、基礎厚重、素質高、能力強、具有國際視野和領導意識，有理想抱負、有社會責任感和職業操守的高級專門人才和拔尖創新人才。給水排水專業提出的培養目標是，掌握城市水系統良性循環，水安全技術專業基礎理論和專業知識，獲得專業工程師基本能力訓練，有水資源開發利用、水的輸配、處理、收集與再生利用等領域，勝任規劃、設計、管理、施工、咨詢、教育和研究開發等方面的技術與管理工作，具有持續學習能力、開拓創新能力的創新型市政工程學科高級工程技術人才。
在這目標下設置的課程體系，包括自然科學（數學、物理學、化學、生物學等）、人文與社會科學（哲學、社會學、法學、文學、藝術、心理學、軍事學、思想道德等）、經濟管理（經濟學、管理學）、工具性知識（英語、計算機應用、文獻檢索、科技寫作等）、專業核心知識（結構力學、水力學、工程力學、環境微生物學、水質工程學、建筑給水排水工程、工業廢水污染防治、水資源規劃與管理、水工程施工、環境監測、給水排水工程儀表與控制等）與社會發展和相關領域的科學知識（職業和行業的生產、設計、研究與開發的法律法規和規范、本專業的前沿發展現狀和趨勢等）。
通過四年的培養和訓練，使學生具備發現和解決給水排水工程問題的能力，給水排水工程技術研發、設計、管理及系統思維和開拓創新的能力。
（二）課程建設
1.卓越課程。根據《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》，為落實同濟大學“十二五”人才培養規劃，學校依托“985工程”三期建設項目，組織實施本科卓越課程（專業核心課程改革）行動計劃。經學院（系）推薦申報，學校組織專家評審，共有150門專業核心課程立項為同濟大學本科卓越課程（專業核心課）。給水排水專業的《建筑給水排水工程》、《水質工程學（上）》、《給水排水管道工程》、《環境微生物學》于2011年被立項為本科卓越課程，參與課程教學方式、教學手段、教學內容的改革與建設，同時接受學校的教學監督，進行課程自查、學生評教、督導檢查等，以檢查改革的實施及落實情況，對教學效果進行多維或多系統的評價，以提高課程的教學質量。
卓越課程所使用的教材為國家十一五規劃教材，為嚴煦世、劉遂慶的《給水排水管網系統》、范瑾初、金兆豐的《水質工程》、李樹平、劉遂慶的《城市排水管渠系統》等。編者均為學院具有豐富工程經驗的、資深的給水排水專家、教授。通過教學過程，實現了理論傳授和實踐展示，使學生更能理解后續實踐教學內容。
與課程相對應的是一系列的課程設計，如《建筑給排水課程設計》、《給水處理課程設計》、《污水處理課程設計》、《給水管網課程設計》、《排水管網課程設計》、周群英、王士芬的《環境工程微生物學》和章非娟、徐竟成的《環境工程實驗》等，使學生在理論學習的基礎上接受動手能力的訓練，理論充分聯系實際，強化所學。
2.實踐課程。
（1）實驗教學。依托我院的國家級實驗教學示范中心，《環境監測實驗》、《環境微生物學實驗》、《水處理實驗技術》等實驗教學任務都由該示范中心承擔。實驗示范中心規范的管理、科學的內容選擇和設計、嚴謹的教學態度，很好地保證了給水排水專業本科生的實驗教學質量。
（2）校企聯合培養。創立高校和企業聯合培養機制，落實教學安排。為了加強校企聯系，我院與知名企業簽訂“卓越工程師教育培養計劃”聯合培養協議，如上海市城市建設投資開發總公司，中國海誠工程科技股份有限公司、珠海水務集團有限公司，并成為國家第一批工程實踐教育中心建設單位，其他協作單位還有吉博力（上海）貿易有限公司、同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司環境工程設計研究分院等，以落實認識實習、畢業實習及畢業設計等實踐教學內容，提高學生對工程、設計、規劃的認知。
2012年，我院首次聘請15名工程實踐經歷豐富的企業工程師為校外導師，傳授企業的先進技術和先進企業文化，深入開展工程實踐活動，參與企業技術創新和工程研究與開發，培養學生的職業精神和職業道德。
參與畢業設計的學生要求一人一題。2012年，由學院外聘導師或校外企業指導教師合作帶畢業設計的學生多達15人，占總畢業設計人數的近20%，使受訓的學生能真正了解實際工作對專業知識和能力的要求。
（3）創新實驗。我院2004年起，通過《環境科技創新實驗》課程與本科生創新能力培養整合起來，規定本科生在第六學期初，由學院集中動員、系里組織，根據學生自愿選擇的原則，進入教師的課題組和實驗室，觀摩老師的科研活動，進行為期一年的專業學習和訓練，最后完成課題實習報告，使學生能近距離與專業教師接觸，無論在科學研究思維方面還是動手能力上得到切實的鍛練，受到學生普遍的歡迎。在試行二年后，該課程即納入培養計劃，作為每個在校生的必修課程，成為學生創新能力培養的一個重要環節。
（三）質量保證
同濟大學對所入選的卓越工程師教育培養計劃的專業有相應的政策傾斜和管理措施，對入選計劃的專業在國際交流上予以優先考慮，增加研究生的錄取名額，在畢業設計的優良率上，提高了5%，對核心課程可以申請立項成為卓越課程加以重點建設。同時參與學校每個學期的質量監督和評估，以檢查培養方案、教學大綱的落實和執行情況，分析研究實施過程中出現的新問題，研究共性問題，提出政策建議。
對培養方案要求開設的所有課程，由學校本科教學質量管理辦公室進行一學期一次的教學質量檢查，由學生參與全部課程的評價，校、院二級領導和督導不定期聽課，學生畢業前還須對所有課程進行問卷調查，以監測課程的教學質量和完善培養體系。
（四）管理措施
為了保證學生的質量，實現專業培養目標，學院還建立了一系列保障措施。
專業培養計劃每四年進行一次修訂。修訂前廣泛聽取學生、教師和企業的意見反饋，由系提出修訂意見或方案，經學院教務指導委員會討論審核后定稿，報學校審批，以確保課程體系與培養目標的一致性，并能適應社會需要。
教學過程是實現培養目標的又一重要環節。除學校常規的教學監督外，學院和系領導不定期地對課程的教學方法、教學手段和教學效果進行課堂檢查。對教學效果好的，尤其是在學校每年舉行的青年教師講課競賽中獲獎的教師，在全院大會上進行表揚，并鼓勵青年教師前去觀摩學習；對所呈現的問題予以交流，以逐步提升教學質量。
青年教師都擁有很高的學歷，其中有些人是畢業后就來學校工作的，他們的工程經驗需要得到提高。為豐富他們的知識結構，學院決定由黨委書記領銜，對如何提升青年教師的工程能力和水平進行研討，然后制定相應的政策，與相關企業簽訂青年教師的培養協議，每年選派若干名高學歷的青年教師帶薪、全職到協議單位進修，保證他們在企業的學習時間、質量及經濟收入。同時，學院每年舉行青年教師講課競賽，由師生公認的資深教授現場點評，共同探討教學教法。通過這些措施，任課教師在知識結構和教學水平上都得到全面的發展。
學生是實現培養目標的主體。學生成績優異、綜合能力強的，可以被推薦保送免試研究生或出國交流，有機會獲得學校、學院和企業設立的各類獎學金，優先獲得推薦給用人單位的機會。每個班級都配備了經驗豐富、負責任的教師擔任班主任，全面負責學生的管理工作。每二周一次班會課，對學生的學習和思想動態進行了解，發現問題及時解決。學院對班主任進行工作量補貼。
四、卓越人才培養
（一）生源
我院生源質量較好，近幾年來入學新生高考分數超過生源地重點本科分數線50分以上的均達到83%。這些學生大都畢業于當地的重點高中，其中很多同學在高中階段也獲得了眾多獎項，如2011級學生高中階段獲得國家級比賽名次的有11人共獲獎13項，占到11級總人數的8.4%。
我院實行環境科學類招生，2010年以后，將原來大類學習時間由一年半改為一年，旨在強化專業學習和指導。大類分專業（給水排水、環境工程、環境科學）由學生自主選擇，各專業人數歷年保持基本穩定，給水排水專業學生人數略多。
（二）畢業情況
四年的培養和訓練，學生的知識得到擴展，能力得到提高。07級給水排水工程五位同學獲得“立升杯”全國高校給水排水專業本科生優秀畢業設計（論文）獎。
給水排水專業近五年共畢業338人，僅有5人沒有取得畢業資格，畢業率達98.5%。
給水排水專業的就業情況歷年較好，但隨著社會和個體需求的多樣化，就業的去向也呈多元發展的趨勢，由原來的以直接就業占優、少量出國的狀況，逐漸改變為以直接工作、考研和出國齊頭并進的態勢，在2012年，出國人數占優，也有畢業生進行自主創業。近三年來的就業形勢見圖1。
（三）國際交流
同濟大學進入21世紀后，以本科國際合作辦學為重要特色的國際化戰略步入快車道。我院先后與美國波特蘭大學和伊利諾伊大學香檳分校、澳大利亞莫納什大學、法國多芬大學和圖盧茲國立科學應用研究院等簽訂了學生交流的合作協議。項目有短期、中期、3+2和雙學位等種類，交流人數逐年上升。自2008年開展國際交流項目以來，給水排水專業出國交流學生已有11人，占學院總交流學生人數的30%。這對于培養具有國際視野、能知曉國際規則、能夠參與國際競爭的高級專門人才和拔尖創新人才起到了很好的作用。
五、結語
卓越工程師教育培養計劃正在實施過程中，培養的方式方法有待于進一步的研究和完善，學生成長的規律也有待于繼續探索，尤其是結合“90后”青年人的個性特點及成長成才規律。另外，培養的學生是否能切實滿足社會需要，還有待于社會、企業的檢驗。
