固废课程教学实验实题化设计探究

固废课程教学实验实题化设计探究

[摘要]为了提高学生的团队合作精神,独立操作实验能力,综合分析问题的素质,在《固体废物处理与处置工程》课程教学实验设计中,结合教师的科研实施实题化教学,充分体现石油特色,把12个学时的实验课分为有机结合的4个实验,以石油污染的土壤为样品,开展4个项目的实验,提高学生解决实际问题的能力和团队合作精神,经过4期的实践,证明达到了预期的目的。

[关键词]固体废物处理与处置工程;教学实验;设计;团队合作;综合实验能力

1固体废物课程教学实验

《固体废物处理与处置工程》是我校环境工程专业的必修课程,课程总学时52学时,其中理论课40学时,实验课12学时。为了锻炼学生的综合实验能力、解决问题的能力和团队合作精神,把12个学时的实验课分为有机结合的4个实验,充分体现我校的石油特色,以石油污染的土壤为样品,开展四个项目的实验,以提高学生的动手能力,团队合作精神,整体观等素质的培养,实现了教学实验实题化[1]。

2实验项目的设计

为了锻炼学生的综合实验能力,把12个学时分为有机结合的4个实验,充分体现我校的石油特色,以石油污染的土壤为样品,考察影响石油污染土壤中石油降解率与土壤中的细菌总数、有机质、全氮的相互关系,实验项目及学时分配见表1。

3实验分组与实施

3.1实验分组。为了锻炼每一个同学的实验动手操作能力,实验中进行了分组实验,每次进行一个大组的实验,一个大组6~7人,石油烃的测定由于工作量大,2人一组,全氮的测定受仪器的限制,2人一组,以提高大家的团队合作精神。有机质和细菌总数的测定1人一组,鉴于土壤样品的不均匀性,每个样品测定三个平行样。4个实验分布在4周完成,因此,对于每个同学是在4周内完成了4个项目的实验,而每周的试验样品是有前后的逻辑关系的,即每次大家做的是同一个样品的不同项目,而每周的样品是同一石油污染的土壤,在经过不同时间处理后的样品。实验分组与实施见表2。

3.2实验记录表。为了使实验进行的更加顺利,同学们要提前预习,并写出预习报告,实验开始前,老师根据实验的情况对同学们进行提问,检查预习的情况,说明注意事项,提供学生实验记录表。

3.3试验样品的性质。试验样品的初始数据由实验老师预作提供,具体见表3。

3.4石油烃降解率的计算方法。通过降解前后石油烃含量计算出石油烃降解率,计算公式见公式(1)。%100010ccc(1)式中:c1—降解后土壤中的石油烃含量,%;c0—降解前土壤中的石油烃含量,%。

4实验结果与讨论

对于石油污染的土壤,首先需要关注的就是石油烃含量的变化,那么石油烃的降解和什么有关呢?通过实验结果大家会一目了然。

4.1土壤石油烃降解率的变化。根据各组测得的不同时间的土壤中的石油烃含量,计算石油烃降解率见图1。由图1可以看出,石油烃降解率随着时间的增加有所增加,经过24天的生物处理,石油烃降解率达到23.69%,为什么石油烃会降解呢?有哪些因素引起的呢?可以分析一下其他的实验数据。

4.2土壤中细菌总数的变化。各组测得的不同时间的土壤中细菌总数,结果见图2。由图2可知,随着时间的进行土壤中的细菌总数呈上升的趋势,由初始的5.65×106CFU/g,经过24天的生物处理,上升到2.52×107CFU/g。说明在生物处理的过程中,微生物逐渐适应了土壤环境,微生物数量有了不同程度的增长,正是这些增长的微生物降解了石油烃,提高了石油烃的降解率。

4.3土壤中有机质的变化。各组测得的不同时间的土壤中的有机质含量,结果见图3。由图3可知,随着时间的进行土壤中的有机质含量有所下降,由初始的79.13g/kg,经过24天的生物处理,下降到64.65g/kg,微生物在生长的同时还吃掉了一部分有机质,使有机质的含量也下降了。

4.4土壤全氮的变化。各组测得的不同时间的土壤中的全氮含量,结果见图4。由图4可知,随着时间的进行土壤中的全氮含量有所下降,由初始的0.68%,经过24天的生物处理,下降到0.59%。这与课程上学到的理论知识也是符合的,微生物的生长需要一定的氮源。

5结语

通过4个相对独立又紧密联系的教学实验,加深了同学们对石油污染土壤生物处理的理解和掌握,真正理解了生物处理的内涵,以有机物为底物,通过自身繁殖,达到清除污染物的目标,既锻炼了大家的实验操作能力,又加深了对理论课的理解,通过实验总结还锻炼了大家全面分析问题的能力。

作者:张秀霞 顾莹莹 耿春香 张庆冬 孙娟 王永强 赵朝成 单位:中国石油大学(华东)化学工程学院