水力學實驗報告范文

導語：如何才能寫好一篇水力學實驗報告，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

在深入學習實踐科學發展觀活動中，我們把“強化基礎地位，建設民生水利，推動科學發展”作為學習實踐活動的主題，以開展“水利基礎設施建設集中突破年”活動為載體，精心組織，合理安排，扎實開展學習實踐活動，學習調研階段各項工作深入推進，水利重點工作進展良好，切實做到了“兩不誤，兩促進，兩提高”。

按照縣委的安排部署和學習實踐活動第一階段工作總體要求，近期，我們組織局領導班子成員深入基層，深入群眾，通過座談討論，個別走訪等形式，就建設民生水利，推進科學發展進行了專題調研，廣泛聽取了廣大基層干部群眾的意見和建議，現結合實際，就建設民生水利，推進科學發展作簡單的探討。

一、全縣水資源及水利工程建設基本概況

我縣屬于內陸地區，區位上處在黃土高原溝壑地帶，氣候為半干旱半濕潤類型，年平均降雨量為599毫米，年蒸發量1403.3毫米，是降雨量的2.3倍，縣境內僅有達溪河、黑河兩條主要河流，水資源十分短缺。全縣水資源總量為2.25億立方米，其中入境水1.17億立方米，自產水為1.08億立方米，人均占有量998.4立方米,耕地畝均占有量276.6立方米。按水資源總量、現有人口及全縣耕地總面積計算，分別是全國的0.8%、43%、18%全省的7%、86% 51%和全市的13.4%、89%96.5%。至20__年底，全縣共建有各類水利工程163處，其中：人飲工程136處，灌溉工程19處（含兩河灌區），防洪工程6處，水庫6座，建成集雨水窖32381眼，新增補灌面積44071畝，發展有效灌溉面積49909畝。人飲工程通村率90%，解決了17.7萬人6.4萬頭畜的飲水困難，全縣累計完成自來水入戶3.3萬戶，入戶率達到了63%。在主要河道修筑防洪堤13.11公里，保護耕地20__公頃，保護人口1.3萬人。全縣還有10%以的村沒有水利工程， 近40%的農戶沒有通上自來水。水資源短缺、水利基礎設施薄弱成為制約全縣經濟社會發展的瓶頸。

二、目前存在的主要困難和問題

在調研中我們發現，目前我縣水利工作還存在著基礎薄弱、管理滯后、工程老化失修、服務體系不健全等困難和問題，與科學發展的要求、與人民群眾的期望、與全縣經濟社會發展的形勢還很不適應。主要表現在：一是我縣水利基礎設施建設歷史欠賬較大，隨著經濟社會發展對水的需求日益增長，工程型缺水矛盾更加突出。二是農村飲水不安全問題十分突出。至20__年底，全縣農村人口中尚有4.34萬人存在飲水不安全問題，占農村總人口數的19.6%。三是水利工程老化失修嚴重，綜合利用效率低。縣城及幾條河流的河堤建設滯后；縣域內六座水庫及部分農村人畜飲水工程均建于70年代，工程老化失修嚴重，防汛隱患突出；灌溉設施不全，渠系淤積嚴重，渠系水利用系數低，灌溉得不到保障。( r1 |3，！ p’ f, z+ v* d3 p四是水環境惡化的趨勢未得到有效遏制。目前，全縣仍有大量的工業廢水和城鎮生活污水未經處理直接排入水域中，其中相當一部分進入了農村地區，造成地下水和地表水污染，這種狀況直接威脅著廣大農民的飲水安全。五是管理機制不適應水利發展要求。從調研情況來看，造成水利工程老化失修、效益衰減等問題，既有資金短缺的原因，也有機制上的根源。目前，大部分農村水利工程尤其是小型水利工程管理主體不明確，尚未形成一套良性的運行管理機制，水利工程的投入補償機制未形成，工程水費收取困難，當前推行的農民用水戶協會建設管理由于工程設施落后、思想認識不夠等原因，也遇到了較大困難，造成工程日常管理維護經費短缺，水利工程使用周期縮短。五是基層水利工程管理不到位，導致農村人畜飲水工程供水不正常、供水秩序差，直接影響了農村群眾正常的生產生活用水。六是水政執法還不到位。群眾的節水意識、水法制意識還比較淡薄，人為破壞水利工程的現象時有發生，亂打井、亂取水、亂采砂的問題仍然存在，依法治水、依法管水的局面還沒有完全打開。

三、解決水利發展突出問題的基本構想

按照建設民生水利，推動科學發展的總體要求，在深入調研，廣泛聽取各方面意見建議的基礎上，我們提出了今后幾年水利工作的總體思路和奮斗目標。

總體思路是：樹立“一個理念”，突出“一個主題”，抓好“四個重點”。即：樹立項目支撐，基礎先行，改善民生，人水和諧的發展理念；突出建設民生水利、推動科學發展這個主題；主攻以支撐水利事業可持續發展為重點的項目建設，以水利基礎設施建設為重點的民生改善工程，以完善體制機制，提升管理服務水平為重點的水利管理，以創建資源節約型、環境友好型社會為重點的節水型社會建設四個重點。

總體目標是：著力構建“六大體系”，切實抓好“六個關鍵”，努力推進“五個轉變”。“六大體系”：一是防洪保安體系。加快流域綜合治理，提高防洪、排澇保障能力，形成較為完備的防洪體系。二是全縣農村安全飲水保障體系。積極爭取完成4.34萬人飲水安全工程建設任務，讓城鄉居民喝上安全水、放心水。三是農田灌溉體系。通過對中小型灌區全面更新改造，加快小型農田水利建設，全縣農田有效灌溉面積和旱澇保收面積恢復到歷史最好水平，保障糧食安全。四是城鄉統籌協調發展的水資源水環境保障體系。對縣境內的達溪河、黑河兩條主要河流進行全面治理，依法保護水源，加強水資源配置，建立節水型社會。五是誠信健康的水利管理體系。建立健全完備的水利管理制度，使水利工程管理上臺階、上水平，有效提高農村飲水保障率、及時率。六是高效的涉水事務社會管理和公共服務體系。建設一支依法行政、作風過硬、技術優良、攻堅克難的水利建設和管理隊伍。“六個關鍵”：把維護人民群眾的根本利益作為水利發展的出發點和落腳點；把實現人水和諧作為水利發展的核心理念；把水資源配置、節約和保護作為水利發展的工作重心；把統籌兼顧作為水利事業發展的根本方法；把因地制宜、分類指導作為深化水利發展的重要措施；把堅持改革創新作為推進水利發展的不竭動力。“五個轉變”: 在管理理念上，要加快從供水管理向需水管理轉變；在規劃思路上，要加快從無序規劃向有序規劃、合理規劃轉變，把水資源合理開發利用和節約保護相結合，站在全縣水利科學發展的高度，科學謀劃，合理規劃；在保障措施上，要加快從治

理為主向預防為主轉變；在用水模式上，要加快從粗放利用向高效利用轉變，積極探索節水型社會建設的模式與途徑，大力推廣運用節水型器具，倡導文明的生產和消費方式，逐步形成節約用水的行為規范和社會風尚；在管理手段上，要加快從行政管理向綜合管理轉變，積極培育和發展農民用水者協會，鼓勵群眾參與水利管理、水價制定、水權轉讓等決策。四、實現水利科學發展的工作重點

建設民生水利，推動科學發展，就是要切實破解水利發展難題，實現水利可持續發展，不斷滿足人民群眾和生態環境建設對水的需求，以水利事業的可持續發展促進全縣經濟社會又好又快發展。當前，要破解這些發展難題，就得從以下幾個方面下功夫：

第一、爭上項目，破解資金難題，在科學興水上集中突破。當前，水利工作既面臨著難得的發展機遇，也面臨著嚴峻的挑戰。就我縣而言，水資源短缺、水利基礎設施建設薄弱，農村群眾飲水不安全等問題亟待我們去解決，而目前國家出臺拉動內需的投資政策，加大對水利的投資，為我們提供了難得的機遇，我們一定要搶抓機遇，爭上項目，重點圍繞解決農村群眾飲水安全、灌區續建設配套、水庫除險加固、中小河流治理等方面積極論證，多方爭取，確保到二0__年解決全縣4.34萬人飲水不安全問題，完成1座小（一）型和5座小（二）型水庫除險加固任務，在08年完成達溪河灌區改造任務的基礎上，爭取在20__年完成橫渠灌區續建配套任務，最大程度地發揮兩河灌區的灌溉能力，提高農業生產效益。

篇2

關鍵詞：明渠流；實驗裝置；創新性實驗；實驗平臺；旋轉式；水槽

中圖分類號：G642.423 文獻標志碼：A 文章編號：16721683（2015）05100803

Development and application of comprehensive experiment platform for rotatable open channel flow

RONG Guiwen，YUAN Yue，XIAO Baiqing，XU Guangquan

（College of Earth and Environment，Anhui University of Science and Technology，Huainan 232001，China）

Abstract：In order to cultivate the innovative ability of college students and overcome the disadvantages in the experiment device of single open channel flow，such as simple experiment content，occupation of large area，and high cost，a comprehensive experiment platform for rotatable open channel flow was developed based on the conventional hydraulic experiment apparatus and basic principle of fluid flow.The experiment platform used the rotatable method to integrate different open channel flow experiments，which can meet the demand of conducting various conventional open channel flow experiments in the same platform，and the demand of modern teaching including the comprehensive，designed，and innovative training plans.The platform has the advantages of perfect design，complete function，and convenient reestablishment，which is of important significance for the cultivation of innovative talents with water conservancy major.

Key words：open channel flow；experiment device；innovative experiment；experiment platform；rotatable mode；flume

天然河道、人工渠道以及水流未充滿全斷面的管道中的水流都屬于明渠流[1]，明渠流是水力學研究的重要內容。水力學實驗在水力學學科發展中占有很重要的地位，是整個水力學理論教學不可替代的環節[23]。然而目前高等學校的水力學實驗教學仍存在諸多與現代高等教育理念不相適應之處，例如實驗平臺不完善、功能單一，一個實驗裝置只能滿足一類實驗需要，實驗多為演示性、驗證性實驗，缺乏新意，很難激發學生自主學習與創新的興趣，不利于培養學生的創新意識和創新能力[4]。同時，現有的明渠流實驗裝置存在設備體積大、占用實驗室面積多、成本高的不足，致使配置的實驗裝置臺套數都較少，尤其是高校擴招后，傳統的明渠實驗裝置難以滿足實驗教學和創新能力培養的需要，嚴重影響工科高校水力學的實驗教學和創新驅動[5]。

本文在研究傳統水力學實驗裝置和流體運動基本原理的基礎上，采用旋轉方式創造性地將多種水力學明渠試驗集為一身，自主研發了一套旋轉式明渠流綜合實驗平臺。該實驗平臺能夠滿足學生在同一實驗平臺上進行多種常規水力學和流體力學實驗的需求，能夠滿足高校創新創業訓練計劃等現代教學的要求。

1 綜合實驗平臺

1.1 實驗平臺設計思路

長期以來，受傳統觀念等方面的限制，水力學實驗大多以單一的驗證性實驗為主，綜合設計性實驗幾乎沒有，實驗教學缺乏靈活性[6]。為了促進高等學校轉變教育思想觀念，改革人才培養模式，強化創新創業能力訓練，增強高校學生的創新能力和在創新基礎上的創業能力，培養適應創新型國家建設需要的高水平創新人才，高校要高度重視大學生創新創業訓練計劃對推動人才培養模式改革的重要意義，重視大學生創新創業訓練計劃實施的條件建設[7]。本文設計了一種旋轉式明渠流綜合實驗平臺，將傳統的多種實驗明渠水槽和回水槽通過旋轉軸和弧形固定翼連接構成平臺的旋轉明渠系統，旋轉軸通過兩端支架支撐，旋轉明渠系統主體為四個對稱的旋轉明渠水槽和四個對稱的旋轉明渠回水槽，旋轉明渠回水槽設置在槽底與旋轉軸之間。同時，綜合實驗平臺設計有水箱和固定明渠系統。裝置的特殊設計能夠實現了在一個水箱、一個固定明渠系統和一個旋轉明渠系統組成的實驗平臺上開展多種明渠流實驗的目的，不僅節約水泵和水箱，而且節省實驗占地面積和空間，符合我國資源節約型社會建設要求。

1.2 實驗平臺結構

旋轉式明渠流綜合實驗平臺由水箱、固定明渠系統和旋轉明渠系統三部分組成，見圖1。

1旋轉明渠水槽；2明渠水槽底床；3水槽固定翼；4明渠回水槽進口；4明渠回水槽出口（三角量水堰）；5旋轉軸；6升降閥；7支架；8水泵；9壓力管道；10刻度尺；11儲水箱；12消能罩；13溢水回流管；14溢水過渡箱；15支架；16螺紋桿；17擋板滑動槽；18有機玻璃擋板；19穩水箱（源頭）；20梯形水流出口；21固定明渠水槽；22水槽銜接縫（卡槽）；23活動水位測針；24測針滑動架。

圖1 實驗平臺結構立體圖

Fig.1 Stereogram of experiment platform

水箱為兩層、三箱結構，包括下層的儲水箱、上層的穩水箱和溢流箱，在儲水箱靠近固定明渠水槽一側的壁面上設有三角量水堰，三角量水堰與固定明渠回水槽出水口連通，在穩水箱靠近固定明渠水槽一側的壁面上設有梯形出水口，儲水箱和穩水箱通過壓力管連通，壓力管上設有抽水泵，儲水箱和溢流箱通過溢水回流孔連通，穩水箱和溢流箱之間通過在擋板活動槽中活動的溢流板分隔，明渠中的流量通過旋轉螺紋桿調節溢流板高度來控制。

固定明渠系統位于水箱和旋轉明渠水槽之間，由固定明渠水槽、固定明渠回水槽構成，固定明渠水槽位于固定明渠回水槽正上方，固定明渠水槽截面為梯形，固定明渠回水槽截面為弧形，固定明渠水槽的進水口一端連接固定在穩水箱的梯形出水口，固定明渠回水槽出水口與儲水箱上的三角量水堰連通。

旋轉明渠系統主體為四個對稱的旋轉明渠水槽和四個對稱的旋轉明渠回水槽。如圖2所示，相鄰的明渠水槽和明渠回水槽之間通過30°弧形固定翼和旋轉軸連接，旋轉明渠回水槽設置在槽底與旋轉軸之間，旋轉軸兩端通過支架支撐。明渠水槽和明渠回水槽之間是明渠試驗水槽底床，每個明渠水槽的槽底末端均設置有許多出水孔，出水孔與明渠回水槽進口相通，在明渠水槽和明渠回水槽右端設有擋水板。在旋轉明渠系統靠近固定明渠系統的一端設有用于密封銜接的橡皮圈和卡扣。旋轉明渠系統每次旋轉90°后，其中一個旋轉明渠水槽恰好與固定明渠水槽完全吻合，明渠通過橡皮圈和卡扣密封銜接后連接為一個整體，相應的回水槽也連接為一整體，并與水箱相通組成一個可循環系統。旋轉明渠水槽底坡可調節1°～5°，不同的旋轉明渠水槽中設置不同類型的水工建筑物。旋轉明渠上的活動水位測針用來測量明渠中的水位。通過儲水箱外壁的刻度尺讀數和三角量水堰流公式[8]計算明渠水流流量。

圖2 旋轉明渠橫截面

Fig.2 Cross section of rotatable open channel

1.3 實驗平臺功能

1.3.1 開展常規明渠流實驗

利用該綜合實驗平臺提供的水箱、固定明渠系統和旋轉明渠系統，學生在此實驗平臺上進行簡單改裝，即可完成常規性明渠流實驗和測量實驗[5，911]。

在水力學中，把頂部溢流的泄水建筑物稱為堰，過堰的水流，當沒有受到閘門控制時為堰流。堰流的特點是水流的上方為僅受重力作用而降落的連續變化的光滑曲面，水流的下方受到堰體型的控制。堰流的過流能力與堰的體型有很大的關系，不同體型的堰，其堰上水流的形態也不同。在某一條旋轉明渠水槽中分批設置不同體型的薄壁堰、實用堰和寬頂堰，能夠開展矩形薄壁堰流實驗、三角形薄壁堰流實驗、曲線型實用堰流實驗、折線型實用堰流實驗、寬頂堰流實驗以及寬頂堰的堰頂水深實驗。

在水利工程中，為控制過堰流量，常在堰頂安裝閘門，當過堰的水流受到閘門控制時為閘孔出流。閘孔出流的特點是水流上方受閘門控制形成不連續變化的曲面，水流下方受到堰體型的控制。影響閘孔過流能力的主要因素不僅有堰的體型，還有閘門的型式和控制方式。為了觀察閘孔出流現象，可以在另一條旋轉明渠水槽中分批設置平板閘門和弧形閘門，開展平板閘門流量實驗、弧形閘門流量實驗。

圓柱繞流問題是研究流體繞物體流動的典型水動力學問題。通過實驗測量實際流體繞圓柱流動時的表面壓強分布規律，能夠更好地幫助學生理解圓柱繞流中的前后駐點、最小壓強點、壓強系數特征，觀察圓柱后部發生的流動分離現象。在第三條旋轉明渠水槽中設置不同數量、不同布局的圓柱，可以開展圓柱繞流實驗。

水躍和水跌是明渠非均勻流中常見的急流與緩流過度的急變流。當明渠中的水流由急流過渡到緩流時，會產生一種水面突然躍起、劇烈旋滾的水躍現象，常發生于泄水建筑物的下游；當處于緩流狀態的明渠水流遇到陡坡或突然擴大的渠道斷面時，水面會迅速降落產生一種由緩流向急流過渡的水跌現象。在第四條旋轉明渠水槽設置潛壩或跌坎，觀察明渠的水躍和水跌現象。

1.3.2 開展設計性明渠流實驗

實驗設計訓練是培養學生創新精神、創新能力和創新思維的有效手段，該綜合實驗平臺具有開展水力學相關的設計性、創新性明渠流實驗的功能。如，在旋轉明渠系統中，布置模型沙進行泥沙推移（跳躍、滾動、滑動）運動和懸移運動等觀察實驗和量測實驗[12]，設置丁壩、順壩或鎖壩開展水工整治建筑物附近流場、自由水面變化和紊動現象等觀察實驗[13]，布置水草開展植被水流運動特性實驗[14，15]，增加消能工開展底流消能、挑流消能和面流消能等消能演示實驗[16]，修改溢流堰剖面形狀開展壩體優化等探索性實驗，在明渠水槽中布置彎道開展彎道水流運動綜合實驗 [17]。學生通過自行設計、改造和加工模型，能夠激發自身的主動性、積極性和創造性，能夠從自身所長與興趣出發，積極參與實驗實踐活動，在探索、研究、創新的實踐訓練過程中，提出自己的觀點與見解。

2 實驗平臺使用模式與實踐

2.1 實驗平臺使用模式

在綜合實驗平臺的使用過程中，堅持“開放式、啟發式”實驗模式，最大限度地發揮學生的主動性、能動性和創造性，促進學生主動探索性學習，提高學生的學習興趣。實驗平臺的使用模式可歸納如下。（1）使用前，教師提出實驗目的和要求，學生自行擬定實驗方案、設計實驗思路。這一階段注重培養學生的獨立思考能力和創新設計能力。（2）使用中，學生獨立摸索實驗平臺水箱、固定明渠系統和旋轉明渠系統各組成部件的功能和使用方法，根據擬定的實驗方案、實驗思路親自動手實施，必要時，允許學生自己制作、改裝相應的部件進行探索性實驗。這一階段注重培養學生的動手能力和實踐能力。（3） 使用后，學生獨立從實驗數據和實驗現象中分析相關實驗的水動力特性，查閱國內外相關實驗資料，撰寫實驗報告，并做實驗成果匯報。這一階段注重培養學生的分析能力和表達能力。對有創新性的實驗成果，教師鼓勵和指導學生撰寫學術論文，在學術刊物上發表或在學術會議上交流。

2.2 實驗平臺應用實踐

綜合實驗平臺建成以來，先后開展了一系列的綜合性、設計性和創新性實驗研究，取得了非常理想的教學成果。許多師生在此實驗平臺上進行了“曲線型實用堰剖面設計實驗”、“折線型實用堰剖面設計實驗”、“平板閘門流量實驗”、“弧形閘門流量實驗”和“明渠水躍和水跌實驗”等自主創新性實驗，完成了多篇畢業設計和畢業論文。目前，學生正在該實驗平臺上進行智能化操作的探索研究。

3 結語

本文介紹了由水箱、固定明渠系統和旋轉明渠系統組成的旋轉式明渠流綜合實驗平臺，通過旋轉和對接方式將不同的明渠水槽及相應的明渠回水槽與同一個固定明渠系統貫通，實現了僅在一個水箱、一個水泵提供水源的前提下進行一系列明渠水流自主創新設計實驗研究的目的，克服了傳統明渠流實驗裝置功能單一、占地面積大、建設成本高等缺點，為水力學傳統基礎實驗教學向綜合設計性實驗教學轉變提供了新思路。具有系統靈活、改造方便、水資源節約、功能強大和適應性強等特點，有重要的實用價值及推廣應用前景。

參考文獻（References）：

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[7] 教育部.關于做好“本科教學工程”國家級大學生創新創業訓練計劃實施工作”的通知[EB].教高函[2012]5號.（The Ministry of Education.The Notice about the Implementation of College Students Innovation and Enterprise Training Plan on "Undergraduate Teaching Project"[EB].Teach High Letter [2012]No.5.（in Chinese））

[8] 李煒.水力計算手冊[M].中國水利水電出版社，2006.（LI Wei.Hydraulic Calculation Handbooks[M].China Water Conservancy And Hydropower Press，2006.（in Chinese））

篇3

關鍵詞: 化學需氧量；生化處理；序批式活性污泥法；折流式厭氧反應器

0 引言

中海石油（中國）有限公司湛江分公司潿洲終端處理廠于1998年8月正式建成投產，是中海油湛江分公司第一個自營綜合性油氣處理終端。潿洲終端廠原有的電解法污水處理工藝在除油、脫硫、懸浮物等方面有較好的處理效果，曾一度滿足了小排量污水COD（化學需氧量）處理的要求。但是舊的COD電解處理方法存在處理量少（日處理量80立方米左右）、維修工作量大、維修成本高、操作不方便等缺陷。隨著油氣田不斷地勘探開發生產和油田綜合含水的上升，生產污水量也逐年增加（2005年已達1000立方米），原來的COD電解處理工藝已滿足不了實際生產的需要，對污水處理系統進行擴容和尋求新的處理技術勢在必行。

1 終端污水特性的試驗研究

污水生物處理技術是利用污水中的細菌、真菌以及原生動物、后生動物等微生物的作用，分解污水中的污染物，從而實現污水凈化。按照污水生物處理的條件，又可分為：厭氧生物處理和好氧生物處理兩種。

中海油湛江分公司與桂林工學院于2002年7月22日簽定了關于“潿洲終端處理廠污水CODCr環保達標研究”的合同。桂林工學院資源與環境工程系隨后成立了研究項目組，并根據合同的要求立即開展工作。經過多次采集潿洲終端處理廠污水，分析化驗、在實驗室完成了多項實驗后，又在現場開展了兩個多星期的試驗。為獲得更加全面、準確的資料，研究項目組于2004年先后3次采集潿洲終端處理廠污水，系統研究了溫度和厭氧處理時間對污水處理效果的影響。研究表明：

（1）潿洲終端處理廠污水COD為150～400mg/L，并具有鹽度高，含硫化物高，水質水量均變化較大的特點。

（2）污水中BOD/CODcr的比值為0.38，具較好的可生化性，通過對微生物的馴化，可 以用生化法處理污水。但單一的厭氧生化處理和好氧生化處理均不能達標。而厭氧—好氧聯合處理后的出水CODcr為15～85mg/L，完全可以實現CODcr達標。

（3）化學混凝可去除20%的COD，化學混凝—活性碳吸附聯合處理可去除44%的COD，但處理后的出水均不能達標。

（4）在30-50度的范圍內，溫度對厭氧處理效果無明顯影響。

2 污水處理技術方案的對比研究

厭氧+好氧組合工藝目前廣泛的應用于中高濃度、難降級的有機廢水。目前國內外厭氧反應器應用的主要類型有厭氧濾池（AF）、升流式厭氧污泥床反應器（UASB）、厭氧折流板反應器（ABR）、厭氧顆粒污泥膨脹床反應器（EGSB）等。好氧反應器主要有接觸氧化池、SBR反應器、氧化溝。曝氣生物濾池等。鑒于本設計的水質水量特征，設計初步確定兩個處理方案，并通過實驗運行，評價其處理效果。

（1）方案一：UASB＋SBR組合工藝處理含油廢水

UASB反應器和SBR反應器串連運行。升流式厭氧污泥床反應器是荷蘭的Lettinga教授研究開發的一種高效厭氧生物處理反應器，其上部設置氣、固、液三相分離器，下部為污泥懸浮層區和污泥床區，廢水用泵連續或脈沖由反應器底部均勻進入污泥床區，與厭氧顆粒污泥充分接觸反應，有機物被厭氧微生物分解成沼氣。液體、氣體與固體形成混合液流上升至裝配式三相分離器，使三者很好地分離，顆粒污泥回流到污泥床內，沼氣通過導管流入沼氣柜，處理過的水由出水槽排走。反應過程約80％以上的有機物被轉化為沼氣，完成廢水處理過程

序批式活性污泥法（簡稱為SBR工藝）是近年來引起國內外廣泛重視、研究和應用日趨增多的好氧生化工藝之一。其工作核心是SBR反應池，該池集水質均化、初次沉淀、生物降解、二次沉淀等功能于一體，整個工藝簡潔，運行操作可通過自動控制裝置完成，管理簡單，投資省。

SBR工藝的序批式包含兩層含義：一是運行操作在空間上按序列、間歇的方式進行，由于污水大都是連續或半連續排放，處理系統中至少需要兩個或多個反應器交替運行，因此，從總體上污水是按順序依次進入每個反應器，而各反應器相互協調作為一個有機的整體完成污水凈化功能，但對每一個反應器則是間歇進水和排水；二是每個反應器的運行操作分階段、按時間順序進行，典型的SBR工藝的一個完整的運行周期由五個階段組成，即進水階段、反應階段、沉淀階段、排水階段和閑置階段，從第一次進水開始到第二次進水開始稱為一個工作周期。

進水階段是反應池在短時間內接納需要處理的污水，同時起到調節和均質的作用，此階段可曝氣或不曝氣。反應階段是停止進水后的生化反應過程，根據需要可在好氧和缺氧條件下進行，也可兩種條件下交替進行，但一般以好氧為主。沉淀階段停止曝氣，進行泥水分離。經過一定時間的沉淀，進入排水階段，利用排水裝置將上清液排出反應池。排水結束到第二次進水的時間間隔為閑置階段，這一階段曝氣或不曝氣均可，此時通常不進水，而是通過內源呼吸作用使微生物的代謝速度和吸附能力得到恢復，為下一個周期創造良好的初始條件。在每一個運行周期內，各階段的運行參數都可以根據污水水質和出水指標進行調整，并且可根據實際情況省去其中的某一階段，還可以把反應期與進水期合并，或在進水階段同時曝氣等，系統的運行方式十分靈活。

（2）方案二：ABR＋SBR組合工藝處理含油廢水。

厭氧擋板式反應器和SBR反應器串連運行。折流式厭氧反應器（Anaerobic Baffled Reactor）是Bachman和McCarty等人于1982年前后提出的一種新型高效厭氧反應器。厭氧擋板式反應器內部垂直于水流方向設多塊擋板來保持反應器內較高的污泥濃度以減少水力停留時間。擋板把反應器分為若干個上向流室和下向流室。上向流室比較寬，便于污泥聚集，下向流室比較窄，通往上向流的導板下部邊緣處加 60°的導流板，便于將水送至上向流室的中心，使泥水充分混合保持較高的污泥濃度。當污水COD濃度高時，為避免出現揮發性有機酸濃度過高，減少緩沖劑的投加量和減少反應器前端形成的細菌膠質的生長，處理后的水進行回流，使進水COD稀釋至大約5～10g/L，當污水COD濃度較低時，不需進行回流

雖然在構造上ABR可以看作是多個UASB反應器的簡單串聯，但工藝上與單個UASB有顯著不同。UASB可近似地看作是一種完全混合式反應器，而ABR則更接近于推流式工藝。與Lettinga提出的SMPA[1]工藝對比，可以發現ABR幾乎完美地實現了該工藝的思路要點。首先，擋板構造在反應器內形成幾個獨立的反應室，在每個反應室內馴化培養出與該處的環境條件相適應的微生物群落。例如ABR用以處理葡萄糖為基質的廢水時，第一格反應室經過一段時間的馴化，將形成以酸化菌為主的高效酸化反應區，葡萄糖在此轉化為低級脂肪酸（VFA），而其后續反應室將先后完成各類VFA到甲烷的轉化。通過熱力學分析可知，細菌對丙酸和丁酸降解只有在環境H2分壓較低的情況下才能進行[2]，而有機物酸化階段是H2的主要來源，產甲烷階段幾乎不產生H2。與單個UASB中酸化和產甲烷過程融合進行不同，ABR反應器有獨立分隔的酸化反應室，酸化過程產生的H2以產氣形式先行排除，因此有利于后續產甲烷階段中丙酸和丁酸的代謝過程在較低的H2分壓環境下順利進行，避免了丙酸、丁酸過度積累所產生的抑制作用。由此可以看出，在ABR各個反應室中的微生物相是隨流程逐級遞變的，遞變的規律與底物降解過程協調一致，從而確保相應的微生物相擁有最佳的工作活性。其次，同傳統好氧工藝相比，厭氧反應器的一個不足之處是系統出水水質較差，通常需要經過后續處理才能達標排放。而ABR的推流式特性可確保系統擁有更優的出水水質，同時反應器的運行也更加穩定，對沖擊負荷以及進水中的有毒物質具有更好的緩沖適應能力。值得指出的是，ABR推流式特點也有其不利的一面，在同等的總負荷條件下與單級的UASB相比，ABR反應器的第一格不得不承受遠大于平均負荷的局部負荷。以擁有五格反應室的ABR為例，其第一格的局部負荷為其系統平均負荷的5倍，如何降低局部負荷過載的不利影響還有待于深入探討。

ABR的工藝特性與其水力特性緊密相關。對于ABR的水力學特性，A.Grobicki、D.C.Stuckey和天津大學的郭靜[3]研究表明：ABR反應器在沒有回流和攪拌的條件下，混合效果良好，死區百分率低。反應死區可以分為生物死區和水力死區，生物死區來源于污泥所占的體積以及污泥對水力條件的改變；水力死區則可通過改善反應器構造設計而減小。在單個反應室內，水力特性接近于完全混合式，而從整體效果上看，則近似于推流式。由于ABR的水力特性較復雜，二者均未能就其流態提出一個較好的數學模型。其水力死區的計算借用了化學反應工程中反應器的流態模型，其合理性尚待進一步考證。

關于ABR的工藝特性研究，最早是由A.Bachman和P.L.McCarty等人所做。ABR反應器運行時污泥床層（常為顆粒污泥）處于流化狀態，廢水中基質的降解和微生物代謝產物的排除均須經由顆粒污泥表面通過擴散作用完成。試驗中ABR的負荷可高達36gCOD/L。此外W.P.Barber和D.C.Stuckey[4]研究了ABR的啟動特性，結果表明，固定進水基質濃度而逐步縮短HRT的啟動方式優于固定HRT而逐漸增大進水基質濃度的啟動方式。另外，ABR對水力負荷沖擊響應迅速但恢復卻快于濃度負荷沖擊。在高水力負荷條件下，反應器內的短流現象是造成污泥流失的主要原因。A.Grobicki和D.C.Stuckey[5]研究了以葡萄糖為基質的ABR在穩定狀態和沖擊負荷情況下的運行特性，系統分析了酸化過程以及甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等中間產物在不同運行狀態下沿流程的分布積累狀況。與其它反應器在沖擊負荷條件下不同的是，ABR中甲酸并非是很重要的電子受體。此外，無論是在水力或是在濃度負荷沖擊下，ABR均表現出良好的穩定性能，因此有可能適用于工業廢水處理。

（3）方案比選。

根據潿州終端處理廠污水平流式厭氧處理實驗報告，UASB+SBR聯合處理含油廢水實驗結果，ABR+SBR聯合處理實驗結果

對比UASB+SBR組合工藝、ABR+SBR組合工藝處理含油廢水實驗結果，從工藝的運行管理，處理效果、耐沖擊負荷等方面對兩個方案進行比較。比選方案的主要區別在厭氧處理反應器的選擇上，兩種不同厭氧反應器比較如下：

①構筑物結構：UASB池體結構較復雜，其三相分離器對設計要求較高，且單反應器存在明顯的床體水流溝流的現象；ABR反應器采用多格室結構代替單室反應器結構，無專用的氣固液分離系統，結構簡單。

②反應啟動時間：UASB污泥馴化期40天以上，不宜間歇運行，污泥床破壞后重新啟動困難；ABR污泥馴化期在20天左右，各隔室的微生物隨流程逐級遞變，可間歇運行。

②設計、運行管理：UASB的三相分離器對設計和運行的要求較高，處理低濃度污水時，有機物濃度低，產氣量少，污泥間無良好的間隙性，有機物和污泥的傳質作用較差，處理效率受到一定限制，且為使UASB布水均勻，反應需設攪拌器使泥水充分接觸，這在實際工程中較難控制。ABR不需要專門的布水系統，也不需要設置專用三相分離器，其運行管理簡單。

④成本及運行費用：根據有關資料顯示，在處理相同負荷的有機廢水，UASB與ABR相比，一次性成本和常年運行費用均較高。

綜合以上分析研究成果及現場試驗，雖然實驗結果說明UASB+SBR組合工藝、ABR+SBR組合工藝都能有效地處理本設計含油廢水，但厭氧段宜采用處理原理和效果相似，且運行管理方便的ABR反應器。最后確定了處理的最佳方案為：原水調節池厭氧生化好氧生化沉淀（過濾）出水。其中，反應體系中，厭氧生化處理采用了平流式厭氧處理法。

3 污水生化處理系統工藝原理

根據潿州終端處理廠污水處理小試、中試報告，污水通過采用化學混凝法處理、好氧處理、厭氧+好氧組合工藝對比實驗確定污水處理以生物處理技術為主體，采用“厭氧+好氧＋過濾”工藝，污水首先進入厭氧池進行厭氧處理，厭氧池設計采用“折流板式厭氧反應器”（ABR），該反應器的設計水力停留時間為36小時，原污水利用厭氧微生物（主要是厭氧菌）將廢水中的可溶性的高分子有機物和不溶性有機物降解為低分子的有機酸、醇及二氧化碳、氨、硫化氫等氣體，并放出細菌生長、活動所需的能量。污水中的有機物得到降解的同時廢水的可生化性得到改善，COD去除率為20%～30%。厭氧出水再泵入“序批式生物反應器”（SBR）內進行好氧生化處理，SBR設計的運行周期為12h（進水1h，曝氣8h，沉淀2h，排水1h）。剩余污泥進入濃縮池濃縮處理后經過脫水處理后將泥餅外運填埋處理。SBR處理出水通過潷水裝置排入過濾池，經過濾池的濾料層后截留了SBR池出水中可能殘留的懸浮顆粒。過濾池處理后出水經儲水池后達標排放

（1） 本工藝采用生化（ABR+SBR）組合工藝對污水進行處理。污水進入厭氧池進行厭氧處理，再泵入SBR池內好氧生化處理，污泥回流至厭氧反應池，多余污泥進入濃縮池濃縮處理后經過脫水處理后將泥餅外運填埋處理。處理后出水經貯水池后達標排放。

（2）工藝采用了處理技術工藝成熟，所設各構筑物的功能明確，組合合理，處理過程中運行穩定，操作簡單，便于管理，通過各構筑物的綜合處理，相關指標可達到國家污水綜合排放的一級標準。

（3）SBR反應池特點：SBR反應池設置多個反應池，其運行操作在空間上按序列、間歇的方式進行，污水采用連續處理排放；反應池運行靈活，在一個運行周期內，各階段的運行參數都可以根據污水水質和出水指標進行調整。

（4）ABR反應池特點：采用多格室結構代替單室反應器結構，無專用的氣固液分離系統，結構簡單；不需要專門的布水系統，也不需要設置專用三相分離器，其運行管理簡單；反應啟動時間，ABR污泥馴化期在50天左右，各隔室的微生物隨流程逐級遞變，可間歇運行。

（5）成本及運行費用：根據有關資料顯示，在處理相同負荷的含油有機廢水，SBR＋ABR工藝，一次性成本和常年運行費用均較低。

4 污水處理效果分析

潿洲終端污水處理項目于2005年8月1日正式開工建造，2006年4月28日全面竣工投用，采用的“厭氧 + 好氧 ＋ 過濾” 處理含油污水工藝，是集各成熟、高效處理單元的合理組合，經過三年時間的運行證明，本污水處理流程耐沖擊負荷、操作簡便、運行穩定。同舊的污水處理裝置相比較，污水處理量滿足了現場的實際需要，節約了大量的電力資源、減輕了操作難度、減少了大量的設備維修和維修成本。經當地環境監測站的多次監測結果表明，經過生化處理后的污水水質達到設計排放標準，符合國家一級排放標準的指標要求。

參考文獻

[1]Grobicki A，Stuckey D C.Hydrodynamic Characteristics of the Anaerobic Baffled Reactor.1991.

[2]Perter N Hobson，Andrew D Wheatley.Anaerobic Digestion—Modern Theory and Practice.1994.

[3]郭靜，李清雪，馬華年等.ABR反應器的性能及水力特性研究中國給水排水，1997.

篇4

[關鍵詞]環境監測 教學體系 教學優化

環境監測是環境質量評價的基礎、環境工程治理效果判定的手段、環境規劃與管理的工具，環境監測是環境科學的一個重要分支學科。因此，環境監測課程是環境科學專業重要的專業基礎課或專業課，是構成諸多后續課程的基礎性支撐平臺之一[1]。通過該課程的學習，使學生掌握環境監測的方法，環境監測的質量保證體系，為學生畢業后到環境管理等部門從事環境規劃與管理、環境監測、評價和環境治理等工作打下基礎。因此，在環境監測課程教學過程中， 努力構建 “ 理論 ― 實踐” 一體化的課程教學優化體系。

一、注重教材建設，整合優化理論教學內容

1.選好教材

教材作為教師與學生之間教與學的橋梁， 是體現教學內容的知識載體[3]。選擇具有系統、完整的知識體系和反映本學科領域最新成就的優秀教材， 是確保教學質量的關鍵和基礎。目前出版的適合高等教育的“環境監測”教材有：奚旦立主編的《環境監測》（第四版）[4]、吳忠標主編的《環境監測》（第四版）[5]和陳玲主編的《環境監測》（第五版）[6]。通過比較各教材內容與優勢，結合我校環境科學專業培養目標與要求，選取奚旦立等編寫的《環境監測》（第四版）作為教材，該教材能全面的反映環境監測的基本理論與監測技術的現狀和發展趨勢，充分體現了國內外環境監測的新成果，克服了以前教材知識的滯后性，為教學質量的提高奠定了基礎，是環境類專業教材優選對象。

由于不同的教材其內容的側重點不同，學生學習興趣也不盡相同，我們在指定教材的同時，為學生指定多種側重點不同的參考用書，如《水和廢水監測分析方法》[7]《空氣和廢氣監測分析方法》[8]等， 使監測方法根據監測對象不同而更加具體和詳細，教學內容更為充實，使學生在系統學習中獲得了新知識，拓寬了視野[9]。

2.整合優化理論教學內容

《環境監測》課程是由“污染源監測”、“區域環境質量監測”、“環境監測質量保證”三個學習模塊組合而成。在教學內容上，筆者采取“匯”、“增”、“刪”、“解”措施對教學內容進行整合優化。“匯”是在把握教材的基礎上，將教學內容融匯為以下幾個部分：6大監測（包括水質監測、大氣監測、噪聲監測、土壤監測、固體廢棄物監測、生物監測，其中水質監測、大氣監測、噪聲監測為主導監測）；環境監測系 統分析方法與技術；環境監測的質量保證。“增”是增加必要的新知識新內容，主要增加了近年來監測新方法、新技術和新標準以及結合西寧實際監測案例設計，培養學生的綜合分析能力。“刪”即刪除一些相同的測定步驟及陳舊的監測方法。“解”是將經過“匯”、“增”、“刪”后的教學內容再分解為“教學部分”和“自學部分”，突出重點與難點。通過不斷調整、更新教學內容， 逐步形成自己獨具特色的教學體系和教學藝術，保證學生掌握環境監測課程的主要知識點和基礎理論。

二、改革教學方法

在教學方法上，以充分調動學生學習積極性和參與性為目的，強調理論教學與實踐教學并重，重視在實踐教學中培養學生的實踐能力和創新能力。教學組織形式具體包括課堂教學、課堂討論、課程作業、實踐教學等方式。

1.采用“學中做，做中學，邊做邊學”的教學方法[1]，實施以能力建設為目標，以學生為主體，教師為主導的“引導法”教學，輔以講練結合法，漸進式教學等多種教學方法，生動教學過程，提高學生的學習效果。如實驗“大氣中二氧化硫的測定”，我們嘗試讓學生先做實驗， 讓學生先熟悉儀器結構和采樣測定的具體操作，實驗完畢后再由教師講解實驗原理、儀器結構等理論知識，這樣加深了學生的理解，收到了較好的教學效果。

2.運用多媒體，采用課件方式進行課堂直觀教學。環境監測課程內容中涉及很多監測儀器的構造、監測點位的布設、在線監測等具體而抽象的問題，通過多媒體教學既可彌補實驗室儀器的不足，還利于擴大信息量和拓展知識面，增加教學的形象性、動態性、直觀性，從而提高教學效果[9]。改進教學手段是本課程建設的一個重點，是變抽象枯燥為生動形象直觀的主要途徑。從2003級環境科學專業開始，教研室開始自制幻燈片（PPT），同時結合多媒體影象加強學生對教學內容的理解，教學中根據教學內容組織學生觀看、討論，既活躍了課堂氣氛，開拓了學生思維，又極大地提高了教學信息量和教學效果。

3.在教學中應用信息技術手段。在開發及應用現代教育技術方面，我們給予了高度重視。在教學過程中較好地應用了網絡和計算機輔助教學等現代教育技術。《環境監測》課程上網資料包括教學大綱、電子教案、課件、實驗指導、習題集等教學資料，同時準備開設網上答疑、課程資料下載等欄目，這些都為學生提供了多種可供選擇的學習方式。教學資源上網將很好地解決學生課前預習、課后復習、自學、以及由于課堂信息量大給學生做筆記帶來一定困難（可以下載打印后作為筆記底稿）等問題，并有助于形成教學過程和課程建設自我完善、自我管理、健康發展的機制。

通過上述教學方法改革，環境監測課程取得較好的教學效果，在學生和教師中獲得了一致好評。

三、加強實踐教學

環境監測是一門實踐性很強的課程，實驗教學占了較高的比例。為切實提高學生實驗能力，我校環境監測實驗教學安排16學時，共開設8個實驗項目。在實驗教學過程中， 我們經過近幾年的教學實踐，構筑了“3+1”的實踐教學體系，即“綜合性大實驗為主、強化綜合性、設計性實驗、基礎實驗為輔，外加科研訓練”的實驗體系，并建立了合理的實驗管理體系， 形成了該課程實驗教學的特色。

1.注重基本實驗技能訓練

針對學生動手能力比較薄弱，我校在基礎性實驗教學中做了積極的探索。在做實驗前，要求學生提前預習實驗內容；在實驗過程中，老師不再單純地講實驗原理、目的、方法，而主要講實驗步驟、關鍵環節及實驗中注意事項；實驗前在教師監督與指導下，適當時讓學生自己動手配制一部分藥品溶液；而對一些環境監測分析儀器的使用，都是讓學生自己熟悉使用原理和操作步驟。學生通過這一系列的實驗訓練，大大提高了學生的基本實驗技能。

2.增開綜合性、設計性實驗

以往課程實驗內容多以驗證性和示范性實驗內容為主，學生的興趣及主觀能動性不能充分調動，造成教學資源的浪費。開設綜合性、設計性實驗是培養學生綜合能力和科研素質的重要途徑[11]。我校環境類專業開設的綜合性、設計性實驗內容豐富，內容涵蓋地表水、生活垃圾、大氣等的監測及污染處理方法等諸多領域，根據學生的興趣及愛好選擇部分內容，學生與教師對實驗內容進行討論和修改后制定初步的實驗方案，按照“以學生為主、教師指導為輔”的原則， 對學生實驗進行引導，以發揮學生的創造力及主觀能動性。在開展“湟水河北川河水質動態監測”時，讓學生充分預習實驗指導書，查閱有關資料，寫出實驗操作程序、實驗材料及預期實驗結果的預習報告。教師認真批閱修改預習報告后，讓學生進行實驗前的全部準備工作。指導教師在實驗過程中不過分干擾學生的實驗過程，而只對學生的實驗進行引導。實驗結束后， 各組學生宣講實驗報告并回答其他同學提出的相關問題，這樣既增加了實際操作鍛煉的機會，又使學生進一步了解實驗原理、方法和步驟，做到心中有數，實驗效率提高。通過綜合性大實驗，使學生得到現代環境監測操作的全程訓練、熟悉各個測定環境的操作，鞏固課堂所學的理論知識和技術。

3.發揮綜合性大實驗的作用

綜合性大實驗是課程實驗的提高環節， 具有一定的自主性、設計性及連貫性[10]。根據教學經驗， 我們把實驗安排貼近于生產實際， 實驗內容前后聯系。我校在2011年大綱修訂中增加了為期4周的《環境監測與污染處理綜合性大實驗》，內容涉及到當地地表水、校園垃圾、校園空氣的監測及污染處理方法，這些實驗包括從實驗方案、樣品采集、分析方法的確定、實驗試劑的準備、樣品的測定、數據處理和質量保證的全部過程，將實驗課題交給學生，講明要求，讓他們查閱有關資料，選擇控制的指標和合適的實驗方法，獨立設計出實驗方案，然后在教師的指導下形成可行的實驗方案，獨立完成實驗任務。在此過程中，學生變被動為主動，培養了他們獨立分析問題、解決問題的能力，達到了理論聯系實際、學以致用的目的。

4.建立合理的實驗管理體系

建立合理的實驗管理體系是保證實驗實施、完成教學任務的重要環節。為此， 我們制定了系統的實驗教學計劃，基礎實驗與理論課同步開設，理論課程結束后， 集中時間安排綜合大實驗，通過連貫性的實驗教學安排，學生在實驗技能方面能得到系統的訓練。實施靈活的實驗考核辦法， 使教師能夠及時地發現學生在實驗中出現的問題，并及時給予糾正或和學生一起進行分析與解釋[2]。

四、加強實習教學環節

《環境監測》是一門實踐性和應用性很強的課程，是環保部門一項基礎性、常規性的工作，需要理論與實踐的密切聯系。通過實習活動，可以縮短學生在校學習與行業實踐的距離。我校環境類專業在《環境監測》課程教學中與為期五周的生產實習緊密結合，增加了實踐教學在教學計劃中的比重，通過優化組合實習教學手段完成了教學任務，達到了教學目的。

1.進入環境監測站，進行實際監測工作

通過組織學生到青海省環境監測站、西寧市環境監測站、青海水環境監測中心、青海省漁業環境監測站等部門進行實際監測工作，使學生接觸到環境監測部門的具體運作情況，對開展環境監測的實際工作有了更多的感性認識。在各個實習單位，學生能接觸到學校實驗室沒有的儀器設備及在線監測系統。例如：在線COD監測設備、大氣連續自動監測系統、原子吸收系統等， 達到了理論與實踐的緊密結合。

2.參觀污水處理廠與自來水廠

通過組織學生到西寧市鵬瑤污水處理廠、西寧市第二污水處理廠、西寧市第三污水處理廠和西寧市自來水有限責任公司等相關監測部門進行實地參觀學習，可使學生了解污水廠和自來水廠必須監測控制的水質指標以及如何開展監測工作，增強了對行業監測部門工作的感性認識，同時也提高了學習該課程的自覺性和主動性。參觀結束，教師對參觀內容進行概括性講授，引導學生把感性知識提升到理性認識。

[參考文獻]

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