前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的污水處理探究報告主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
關鍵詞:市政污水處理;配套工程;項目管理;模式
市政的污水處理工程一項重要的服務社會,造福人民的工程,是公共設施建設重要的組成部分。當今社會,環境污染與水體污染猶如洪水猛獸般向人類襲來,如何進行污水處理就顯得尤為重要,我們需要一個好的污水管理模式,為人們的生產和生活用水提供可靠的保障,如何減緩廢水產量的增加是一項偉大的工程,建立健全城市凈化污水系統任重而道遠,是進行城市建設的關鍵組成部分,所以分析市政的污水處理管理模式,是平衡各方面利益的一個焦點內容。
一、市政污水處理配套工程的相關分析
近年來,市政污水處理配套工程的建設以及運營正在逐步的推進與完善當中,與其相關的市政污水處理配套工程的項目管理也得到了極大程度的應用。對于市政污水處理工程來說,往往只專注于研究污水處理的相關技術,而潛意識的將污水處理配套工程施工及相關運行中所出現的一系列問題進行了忽略。究其原因,出現這種局面的主要問題在于投資項目中的小型個體,這些小型個體在污水處理配套工程建設中,為著各自的利益,疏于管理,只求結果。但從總體上來說,我們不得不承認,污水處理配套工程是市政工程非常重要的一部分,因而對需要對市政污水處理配套工程的項目管理的系統性與整體性開展深入的分析。
首先,我們需要在時間維度上進行分析。我們知道,每個項目都有生命周期。市政污水處理配套工程項目的生命周期是衡量這項工程成敗的關鍵,其重要性不言而喻。一般情況下,項目的生命周期主要分為四個階段,這四個階段是:了解工程項目的概念、開發,掌握工程實施的具體過程以及工程項目的驗收,這四個階段構成了工程項目的完整生命周期。所謂工程項目的概念階段主要是在承接工程后,在了解相關文件的基礎上,實施相應考察,對工程有個整體的感知,調查相關市場需求以及工程的先進技術結合項目經濟的合理性,形成報告等待審批;工程項目的開發階段是指在概念階段的基礎上,對項目所涉及的領域進行明確,組建專業的項目管理團隊,對項目進行最系統、全面的調查,確定項目的施工方案;掌握工程實施的具體過程階段指的是明確相關工程施工管理機制,明確質量控制中各項標準和機構成員的質量責任制。建立工程的鼓勵機制、監督管理機制、信息溝通機制等,對項目中的各項工作進行落實,同時通過有效機制杜絕各項目管理部門發生推諉、扯皮現象,使工程項目能夠有效地實施;工程項目的驗收階段是指施工單位對項目工程進行系統的性能測試、質量效果評估后,對施工項目所涉及的外部設施組織相關單位進行驗收,并將資料進行整理。對于市政污水處理配套工程項目的整體實施,工程管理人員必須對污水處理建設工程的生命周期有一個科學的把握,重視四個不同階段的不同管理方法,積極推進項目的進程。
在對污水處理配套工程的項目管理模式進行分析時,我們不單只是對其生命周期進行一個合理地把控便能解決問題的,我們還需要從只是維度方面對其進行一個準確,有效的分析。針對污水治理項目知識維度的特殊性,即復用性特別強。因此在時間的維度分析基礎上,需要從項目的特點、背景、利益等方面進行詳細的分析與有效的論證。市政水污染處理配套工程具有一下特點:系統性,目標性以及一次性。其中一次性指的是項目建設過程中要目標單一且明確,不能存在重復性的任務。系統性則指的是一個項目必須具備反復循環的生命周期。利益關系指的是一個項目必須有相關利益者的直接參與,使相關利益者在各個環節中都能感覺到自己的重要性,所以在項目的具體實施過程中需要參照項目的實際完成情況及影響成度,對項目的結果和目標施進行控制。對于一個污水治理項目管理團隊來說,需要對各利益者的相關權益進行明確、科學的分析下,對項目的實際需求進行認真的思考,綜合各種因素劃分等級,并提出策略和方案,與相關的利益者進行溝通,仔細認真的聽取他們語言的關鍵點,盡可能多的將他們所提出的內容都羅列到項目管理計劃當中,最終達到相關利益者在目標,經費,需求,范圍等各個方面都滿意的程度,如此這般不斷地擴充、完善項目管理計劃。
除了以上提到的時間維度分析以及知識維度分析,我們還需要分析項目管理模式的保障維度。目保障維度它是一種方式,一種用于排除影響污水處理的方式,主要包括工程工期延誤所造成的污水處理受影響,質量失控所造成的污水處理受影響等。在這個排除過程中,我們需要對范圍進行管理,對進度進行管理,對資源費用進行管理,對質量進行管理。工程項目管理中的范圍管理是指在招標、投標實施后確定的項目施工的工藝和用材用料等。而進度管理是指根據施工項目的具體結構,確定土建工程施工單位的工作進程,根據各部門的工作量確定工作人員的分配,對施工項目的整體分配做到合理部署。在分解工作結構、了解項目進度計劃后,對工程項目具體的人員、材料需求進行科學的規劃和分配。同時需要結合施工的人力資源的成本,以及施工的進度和預算,繪制一份完整的人力成本累計曲線,我們將其稱之為進度管理。
簡而言之,污水處理配套工程項目管理模式的關鍵所在是項目的精細化管理,只有做到施工項目的精益化管理,才能在項目的施工中占據主導的地位,最高效的保證項目管理的完整性與創新性,我們上訴的這些管理分析,能夠目標明確地,用最短的時間,在最大的程度上解覺污水處理配套工程中所遇到的一系列實際問題。
二、市政污水處理項目管理模式的應用
市政污水項目的管理模式,對改善當地社區的生態環境,造福居民,服務社會起著積極的作用,在配套污水處理工程建設期間,雖然會出現一些問題影響工程的推進,但是,在經過上述的各種分析后,我們都能快速的找出解決辦法,諸如建設過程中出現的選址問題等等都可以很快的進行在準確的調整。但是,在整個污水處理配套設施的項目管理模式應用中,我們還是不能掉以輕心,畢竟這樣一個浩大的工程總會出現一些考慮不到的突發因素,為此,我們必須充分做好防范措施,預警機制。時刻將范圍管理,變更管理以及溝通管理進度管理作為重點的實時監測對象。為了保證該管理模式在實際工作中的有效性,我們有必要針對項目管理模式實施相應的一些保障,我們需要重視團隊的組件,在項目管理保障中,我們可以制定相關的計劃對應表,對項目的整體性進行全面的把關。當施工條件不具備或者存在多次變更現象時,出現了工期長期延遲并且影響項目驗收以及維護的問題時,項目管理者可以引進例會制度加強項目利益相關者之間的溝通管理,周期性的交流問題,現況發展問題,增加各個施工方的責任緊張感,提高項目的優先級,一般這樣的會議內容大致包括以下幾個方面:1.建立例會制度,確立時間 ,地點以及主要的參與人員和議程情況;2.明確會議目的,相互進行信息溝通,預防項目變更可能造成的諸多影響,放棄一些無意義的會議,高效、集中的解決施工過程中遇到的問題;3.提前會議的通知,廣泛征求一件,集中討論,由核心人員進行決策;4.需要做到會前就相關資料,節約時間用以解決主要矛盾;5.在會議的末尾,進行會議內容提煉與總結,重申工作重點,形成會議紀要,督促檢查現場實際完成情況。在竣工管理方面,我們也應建立健全驗收標準和驗收流程,規范污水配套項目過程中的變更管理過程,建立項目里程碑,進行記錄試運行報告,詳細運行記錄文檔等管理工作。大致包括以下幾方面內容:1.按照合同與相關法律法規的要求,確定竣工驗收步驟,文檔表格內容;2.結合施工過程中的了解情況,對項目目前的額完成程度和產品質量范圍進行核實,形成詳細的竣工驗收報告單;3.作為市政的污水處理配套工程,其驗收工作的隱蔽性要做好,項目管理者必須明確隱蔽工程的驗收要求,及時會同監理單位進行驗收。
三、結語
綜上所述,市政水污染處理配套工程項目管理是進行全面管理的關鍵途徑,合理的運用各項項目管理模式,能夠有效的解決質量失控、工期延誤等一系列問題,為市政水污染處理配套工程的標準化,系統化奠定一定的基礎,切實的保障了社區日常生產生活的正常運行。在實際的工作中,項目的規模可能比較小,項目的管理不受重視,但是即使是這樣,項目管理者也應該把每一次的管理活動都認真對待,作為一次理論聯系實際的演練,在工作中逐漸豐富和優化項目管理框架,為日后的項目管理積累經驗。
參考文獻:
[1]趙亮.針對市政污水處理配套工程的項目管理模式探究[J].節能環保,2016(10).
本活動的首要目的是使青少年科技教育活動從課內走向課外,從校內走向校外;從單一的學校教師指導轉向教師、家長及專業技術人員等具有相關專業知識的社會人士合作指導;從學校獨立操作完成轉向尋求有關部門、學校的協作共同完成;從個別少數學生的參與轉向面向全體學生,培養并提高全體學生的科學素養;從各校獨自為陣轉向由教育行政部門統一安排,將培養學生的科學素養作為教育的一個基本任務;從少數學生有限范圍的獨立活動轉向跨班級、跨年級的合作互助活動,實現資源共享。其次,初步探索一條科技教育的有效途徑,為有關部門對科技教育的科學決策提供理論及實踐依據。再次,新課程改革中地方課程和校本課程的設置,為科技教育提供了極好的機會,將科技教育設置為地方課程或校本課程,使科技教育從“業余課外活動”正式成為“正規的校內教學”,充分利用課堂教學這個制高點,結合校內社會實踐活動,將科技教育滲透到學生的日常活動和學習中去,逐步培養學生的科技創新精神。
二、活動的具體內容
本活動是在銀川景博學校的學科月活動“水――生命之源”
活動的基礎上,結合校本課程《社會實踐活動和科學探究》的開展,以九年級學生為主要對象逐步組織進行。具體內容是污水處理廠的實地參觀和實踐,讓學生了解凈水設備使用及親眼目睹污水的凈化過程,并親手操作。希望通過這次活動能增強學生的環保意識,體會到水資源的來之不易和生產、生活中節約用水的重要性,從而在生活中時刻把節約用水放在心上。再通過自己日常生活的表現,帶動身邊的同學和朋友。此活動還能增進學生對環境保護方面的興趣,也讓學生之間有更多的接觸和了解。
三、活動步驟
活動第一階段:
1.我向校領導匯報此次活動的目的和意義,爭取校領導對活動的資金、人力、場地等的支持。同時,積極主動聯系史、地、生、政各學科教師,共同參與這個活動。
2.我和物理、化學、生物各學科教師分別從各自的專業出發,利用有效的網絡資源及參考書籍事先對污水處理進行系統的學習和了解,組建一支合格的社會實踐活動教師團隊。
3.利用校本課程,對學生進行集體培訓和講解,明確活動目標和方法及分配任務,培養學生的社會實踐和科技探究能力。
4.利用課堂教學時間,讓各學科教師對學生宣講此次活動的目的和意義,調動學生參與社會實踐活動的積極性。
這一階段在2015年9月結束。
活動第二階段:
1.組織學生到水洞溝進行實地考察,考察前團隊開會討論此次活動的具體操作:①九年級7個班分為物理組、化學組、生物組,并為每個組分配了學科指導教師。②考慮到人數過多不利于活動開展的有效性,從各班分別挑選10名學生作為代表到污水處理廠進行實地考察。③確定活動時間、活動路線及活動過程。
2.參與實地考察的學生在活動前對各小組要研究的內容進行資料調查,初步了解污水處理的相關知識。
3.各小組指導教師在實地考察前寫出各學科活動預案。
這一階段在2015年10月結束。
活動第三階段:
1.學生寫出本次活動的感悟,并以幻燈片的方式在課堂上向全班學生展示、講解。
2.活動中要求各教師和學生認真考察過程、捕捉信息收集資料,活動結束后,在學校總結的基礎上,寫出該活動的總結報告。
這一階段在2015年11月結束。
活動第四階段:
充分利用“全國青少年科技創新大賽”這個活動來檢驗本次活動的成果,在此期間積極組織教師和學生修改和完善自己的作品,展示自己的科技創新成果。
這一階段在2016年1月結束。
四、本活動的具體結果
1.參加的所有學生都得到不同程度的科技創新素養的培養,他們都具有強烈的社會實踐活動和科學探究的意識和一定的社會實踐活動和科學探究能力。
2.教師科技教育業務得到提高,每人至少承擔并完成一個以上項目的指導任務。
3.總結出一條進行中學科技教育的新方法,在有關部門的支持下,將活動成果向更大的范圍推廣。
五、預計本活動方案對學生具有以下教育作用
1.通過完整的活動,學生學習到系統的社會實踐活動理論和科學探究方法,初步掌握創造發明和科學探究的原理、方法和
步驟。
2.通過系統學習和具體的實踐活動,使學生具有強烈的社會實踐活動和科學探究意識,這是本活動必須達到的目的。對于初中學生來說,社會實踐活動和科學探究意識的培養比社會實踐活動和科學探究能力的培養更為重要。因為能力要經過長期的不斷積累才能慢慢提高,不是初中階段就全部能完成的工作,可是意識是能夠在初中階段就培養起來的。
3.通過參加本次實踐活動,學生的社會實踐活動和科學探究能力得到很大提高,達到了預期的目的。
六、_展這一方案的優勢
1.本活動得到了寧夏回族自治區環保廳、寧夏回族自治區知識產權局、寧夏銀川市科協等有關部門的大力支持,使活動的開展在專業技術指導、宣傳等方面有了保障,解決了學校教師知識的局限性等問題。同時與這些單位的協作,能引起社會對青少年科技教育的關注,使全社會都來關心青少年的成長。
2.本人從2011年就從事青少年科技教育工作,針對初中學生的學習特點,主要從社會實踐活動和科學探究方面培養學生的科學素養和創新精神,積累了一些相關經驗。
七、活動方案對青少年科技教育發展的作用和貢獻
1.通過活動的開展,使科技教育活動從過去的課外業余活動走進教室,作為一門課程來實施,提高科技教育的質量。
2.通過系統的培養,學生科學素養會得到大面積、大幅度的
提高。
3.通過大面積地開展活動,使全體學生都得到培養,能轉變以往只有極少數學生得到培養的局面。
4.通過與協作單位的協作,能夠引起社會對青少年科技教育活動的關注,使全社會都來關心青少年的成長。同時彌補學校在有關專業知識方面的局限。
5.通過專家和協作單位專業技術人員的指導,特別是青少年對專家的崇拜心理,學生可以從他們身上學習到嚴謹的科學態度和科學思考問題的方法,并能學到許多在學校學不到的知識。
6.通過活動還可以培養出一支優秀的科技教師隊伍。目前科技教師嚴重不足,讓更多的教師投身到科技教育中來,是提高科技教育教師隊伍質量的一個好辦法。
7.該活動結束后,其成功經驗可供有關部門參考,推廣使用。
八、開展這一活動得到的各種資源
1.銀川景博學校學科月活動“水――生命之源”課題研究成果;
2.各學科的教學人員及實驗教學設備;
關鍵詞:能源生成和回收 有機碳 沼氣 熱能 地下熱能 垃圾(廢水)
1引言
氣候變化對水務部門提出了在其運作中優化能源使用和減少溫室氣體排放的挑戰。產水和處理水中能源計量的例子增長迅速。全球水研究聯合會提出了水產業中能源效率最佳做法的綱要。在荷蘭,飲用水公司用基準問題測試他們的能源消耗和能源有效的生產技術和優化供水管網。廢水處理行業在2008年決定參與和荷蘭政府的關于能源效率的長期協議,這項協議旨在在接下來的十二年里實現能源效率提高30%的目標。降低能源使用的措施,例如氣泡曝氣和通風控制系統,正在新的廢水處理工廠中成為普遍的實踐。
為了降低水務部門的碳排放量,對于能源效率措施的關注是十分需要的。然而,由于需要更先進的和能源密集型處理來執行要求和質量標準來適應氣候變化是可以預見的,因而更重要的提高十分有必要
在水務部門,現在的環境政策產生了需要提高污水質量但與此同時在水處理的實施中降低能源消耗的悖論[1].城市廢水處理指示等立法使得歐盟的污水處理廠產生了額外的除氮和除磷活動。針對于下水道溢流的有針對性的活動也產生了更多廢水涌向污水處理廠,更增加了能源消耗。水框架指令旨在實現所有水環境的好的生態水平和消除由于危險物質產生的污染。對于激素和藥渣的消除可能需要在飲用水生產和污水處理廠在不遠的將來使用很先進的能源密集型處理過程的條款。hoibye等人[2]估計co2排放從額外的處理步驟中會增加0.12e/m3來執行水框架指令(增加大概10%)。
除此,氣候變化本身也會引起飲用水生產中高的能源消耗。干旱,暴雨,海水侵入地下水鹽化,例如,將會降低水資源的可得性和質量。替代資源(含鹽地下水,廢水)的可能使用將會需要能源深度處理過程。
很明顯,能源優化還不夠。將來需要在整個的水循環中使用一個新的綜合的方法。我們需要將水這種可再生能源視為碳能源和熱的載體的新概念。這篇文章定量地綜述了在家庭水循環中能量回收和產生對于減緩氣候變化的可能。
2. 水務部門的能源使用和碳排放
飲用水的生產和供給,污水的運輸,,廢水的處理需要能量來抽氣,充氣等。在表1,看到了德國公共水務部門的能量消耗(數據來源于frijins等人)[4].飲用水的生產和供給平均使用的能源是
0.5 kWh/m3 ,對于廢水處理,是人均消耗26.6kwh。
產能
用電
天然氣
產生沼氣
TJ/ya
MJ/每單元
飲用水
789
395
3550
4.5 MJ/m3
地下水
1928
212
1910
1 MJ/m3
廢水處理
1928
583
30.2
77.4
8150
4.2 MJ/m3 (334 MJ/p.e.)
溫自來水
2000
2770
105,700
14,580 MJ/house
a :一次能源:1kwh=9.0mj 1Nm3 天然氣=31.65MJ, 1Nm3 沼氣=5MJ (TJ=106 MJ) b估計基于用電加熱自來水的百分比
圖1荷蘭水循環中的碳排放貢獻率(不包括住宅溫水使用)
因此,荷蘭的水產業部門中的總的一次能源消耗是13600TJ/y. 廢水處理系統中來自污泥消化的沼氣產生的能量也被包含。不包括污泥最終處理的能源需求(焚化和干燥)。也不包括使用化學物質的間接能源需求。
在房子里溫暖自來水的能源需求是整個水生產和處理能源需求的八倍:對于荷蘭來說大概是105,700tj/y。這大概相當于每年750萬噸的co2.
在水產部門的總能源消耗帶來的全球變暖的潛在影響是每年934,800噸co2。能源使用占據了水務部門碳排放量的56%(見圖1)。另外的對于碳排放貢獻比較大的就是過程排放(甲烷和氮氣)和間接排放(化學品和機構使用的能源)。總的來說,荷蘭的公共水務部門的碳排放據估計是167萬噸co2每年,或者是生活用水中co2為1.5kg每立方米[4]。當與荷蘭的總的碳排放比較(每年21200萬噸co2)和其他產業比如工業或者交通行業比較,水務部門的碳排放是很小的。過程排放中ch4和n2o的突出貢獻強調了考慮措施來降低排放的重要性(firjin等人觀點[4]).在這篇論文中,主要關注在能源使用和從水中獲取能源的可能性。
3. 作為能源載體的水
水和廢水,或者最好叫做資源水,由于包含水,營養物和能量因而有價值。表2展示了水作為能量載體的例子的總體概述。在這篇論文,我們恰當地討論了下述案例,水有很高的能源產生,回收和儲存的潛能。
?? 有機碳:通過沼氣產生的化學生物能源的回收
熱能(廢水中的熱能回收)
地表熱能能(地下水作為可持續的能源來源)
在接下來的部分,我們展示了廢水中化學能和熱能的的潛力。理論上最大化潛能和實際上真實的潛能都將被探討到。
4. 化學能源回收
廢水富含有機物因而是碳能源的載體。在現在的實踐中,這種能源只是被部分回收。與此同時,通常的活化污泥處理工廠通風時會消耗大量能源。在氧化過程中,cod中的化學能源作為新陳代謝耗費的能量被損失了。一部分能量在污水消化過程被回收。在荷蘭的許多污泥處理設備,污泥消化是非常常見的實踐,在2006年生產了9500nm3沼氣(或者2215tj的潛在價值)這些沼氣在一個多功能的熱量和能量系統轉化成電能(143 MW h)和熱能(用來加熱消化反應器)。有預處理和污泥消化的廢水處理工廠較之沒有污泥消化的工廠的一般凈能源消耗減少40%。
使用厭氧處理的系統可以回收更多的能源。直接厭氧處理的主要問題是污水太過稀釋不能達到最優消化,在適宜溫度下,產生大量甲烷(高達40%[7])溶解在污水中。這些溶解的甲烷最終導致了氣候變化。實際上,不受控制的的厭氧處理系統比方說化糞池,下水道,咸水湖,或者未處理的廢水,釋放大量的ch4排放[8].合理控制的厭氧處理和污水消化,使得甲烷泄漏最小化同時優化沼氣的使用,顯著地減少了溫室氣體排放。沼氣使用不僅減少了ch4排放也考慮到化石能源產生co2的減少,而這部分化石能源在其他方面十分需要。
表格2水作為能源載體的例子
能源類型
描述
應用
有機碳
廢水處理廠生產的污泥可以被消化,也就是說產生沼氣或者焚化
污泥消化是常見的實踐。最大化的集中有機碳,高效沼氣轉換,聯合消化污泥。在這篇文章中會深入探討。
熱能
房子里的熱水流向下水道花了下水道,可以回收
熱能
熱回收在房屋主要應用在新型住宅區。熱回收在廢水處理廠才剛剛出現。在這篇文章中會深入探討。
熱下熱能
地下儲存的熱能用于運輸制冷和低溫加熱與熱泵相結合。有開放(含水層ATES)和封閉(鉆孔BTES)熱
能量存儲系統
增長迅速,大多數ATES工程是在大型建筑比較常見。
地表熱能
深層地下的熱能用于加熱。
技術在增長,但是仍處于初級階段。
水力發電
水電是由通過重力作用下降的水力發電產生的。
在全世界都有大型水電系統在運行。
潮汐能
潮汐能是一種將潮汐的能量轉換成電能的水力發電,。
只在歐洲法國有一個大型的潮汐發電站。
動能
在大規模的水力管理系統中,小型水電或微型發電機系統可以從水流中回收動能。
只有一些例子,應用于水庫和污水排放口。
藻類
廢水可以通過生物量生產的藻類來分解。
池塘和光合反應器中的藻類種植正在被用來研究作為生物能源來源。
生物電
為生物燃料電腦吃使用細菌作為催化劑來氧化有機物質和無機物質來產生電流。
只有關于從廢水中生產生物電的研究
滲透性
藍色能源。來通過混合不同鹽濃度的水流獲取能源有巨大的潛力。這種鹽度差能源在淡水流流入海中的地方可以實現。通過這種方式,可以由反向電滲析生成電力。
全球范圍內河流流向大海產生的理化能源潛能據估計為2.5TW.實驗表明河流有產生每立方米1.2MJ的能源潛能。荷蘭的Afsluitdijk 設想建立一個中等規模的藍色能源工廠。
氫能
從水中獲取氫,需要通過電解獲取能源。
H 2只是一種能量載體,最好是通過例如風力渦輪機等可再生技術生產。通過暗發酵技術,H 2可以從廢水污泥中生產出來。
4.1廢水中有機碳的潛在能源價值
甲烷的生產是由廢水中可降解有機部分 (BOD和COD)數量決定的。影響CH 4生產的因素包括度、pH值、保留時間,產甲烷菌和硫酸鹽還原菌之間的競爭,毒物(如O 2),和廢水的類型和處理程度[8]。
化學計量學中對于甲烷生成表明,從厭氧系統中有機物去除獲取的CH4最大值為:每千克有機物中有0.14kgCH4.厭氧處理中的甲烷生產是每千克有機物去除中有0.35Nm3甲烷。整個的有機部分都被假設轉換成甲烷。甲烷的熱值是35.9 MJ/Nm 3(沼氣含有65%的甲烷,熱值為21-25MJ/Nm 3)。因此,一千克有機物移除中最大能源潛能是每立方米污水有0.35 Nm 3甲烷。
在荷蘭的市政廢水中從有機碳獲取的理論上的每年能源值潛能為11900TJ(大概946000噸的有機物去除產生192800萬M3)。前提假設為廢水中的所有有機物去除被回收為沼氣。因為有機物中只有80%可以被轉化為甲烷,所以真實的最大能源潛能為9400TJ;能源回收是目前污泥消化能源潛能(2215 TJ/y)的四倍。很明顯,為了獲得這種潛能需要污泥消化中最大化的有機物轉化,污泥消化中最大化的甲烷生產,最大化的能量轉化和沼氣的利用。我們現在致力于旨在實現從有機碳能源中最大化回收的處理設計。
4.2最大化碳能源回收
格林菲爾德和巴斯滕[9]分析了不同廢水處理場景下的能源需要。他們的結論
厭氧消化是最小化能源的關鍵。進一步的,為了最小化能源使用,污水廠運營
應該旨在最小化內部加熱(對于污泥消化),最大化固體消化,固體分離和最大化
活性污泥生產(通常通過減少污泥齡實現)。
廢水中碳能源的回收可以通過厭氧轉化將有機碳轉化為沼氣來實現最大化
這可以通過以下途徑實現:
高濃度和最大化污泥消化
源分離和厭氧處理。
如果進一步通過廚房研磨機添加在分散系統的廚房垃圾,或者來補充碳源,或添加在有污泥消化的集中系統的公共固體有機垃圾來補充碳源,一個純能源生產的水循環是可行的而且事實上已經被論證。下文討論了上述兩種方式
4.3 高濃度和最大化污泥消化
這一概念包含實現最大化污泥生產第一階段。溶解的有機物被轉化為懸浮體之后被當作污泥去除,需要最小化曝氣。污泥中的有機物被消化來生產甲烷獲取能源。(或被晾干和焚化)。
有一些可用的方法實現碳的富集:比方說沉降,篩分,生物絮凝,A/B過程。這些富集技術的一個缺點就是它們仍需消耗大量的能源。通過探索消耗更少的能源來收集污泥的技術可以實現更進一步的改善。正滲透【10】和動態過濾比較有發展前景【11】。
Verstraete等人[7]討論幾種提高富集的過程,如動態砂過濾、溶氣浮選法、膜過濾和生物吸附。他們在厭氧消化和最大化礦質營養再利用之后基于提高廢水的富集方法提出了一個廢物轉換為能源的策略。提高富集之后,通過UF/RO,淡水可以被回收,能源通過厭氧消化也被回收,營養物質通過壓濾也可以回收。Verstraete等人預計這種新型設計的總成本和傳統的厭氧處理成本差不多,而傳統的厭氧處理再利用很少或者沒有。
顯然,這些在消化中最大化有機物的努力應當與更可持續的氮的去除一致。不僅銨鹽的氧化需要能源,硝化作用中的氮的去除也需要有機物。還有,廢水中富氮的數量通過最大化污泥消化會增長,這種傳統的處理會消耗大量的能源。厭氧氨氧化系統,投合了一種高效能源科技來從蒸煮器中去除廢水中的高氮。厭氧氨氧化厚的部分硝化反應在不同條件下比傳統的系統進行曝氣需要少大概60-85%的能源。【12】
在2009年,四個水利董事會為廢水處理廠首創了一個項目。其理念是使用可用的技術,一個廢水處理廠通過在污泥消化中從廢水中最大化化學能源回收,可以實現能源平衡。這將會需要改進的預處理,一個能源更高效的燃氣機,對于廢水污泥中去除氮的分開處理(厭氧氨氧化)。廢水處理廠生產能源可以通過使用燃料電池和污泥預處理變得可行(CAMBI)。在將來,通過超臨界的氣化,這個項目預見了在污泥中可以生產大量能源。
4.4源分離和厭氧處理
基于尿和廢水分開收集的心得衛生理念的引入十分有前景。事實上,這種理念是對于提高有機物富集的一種分散化的方法。這些系統中的能源更為平衡【13】,因為沖洗和運輸用了更少的水,在廢水處理工廠氧化需要更少的有機物和營養物質,廢水也因此被消化。一旦減少水的使用,每戶家庭每年的廢水系統可以得到38kg CO2。廚房垃圾的混合消化將會進一步增加能源獲取。除此,營養物質也會被回收。
通過真空廁所單獨收集的污水需要一個非常少量的水,因為只需要最少的沖洗。這種廢水通過UASB化糞池來消化和凈化的。在UASB化糞池中,厭氧處理是這些所謂的DESAR(分散的環境衛生和再利用)的核心技術。在2300個居民的廢水和廚房垃圾通過UASB反應器在25攝氏度條件下進行消化的實驗中,揭示凈發電65700千瓦時(千卡)/ y(相當于8200NM3天然氣,80% CH 4)加上60450千瓦時(電量)/ y[14]。系統能夠將大約40%的有機物轉化為沼氣。甚至在次優的條件,也能生產足夠的沼氣滿足反應堆的能量需求(加熱)和真空廁所安裝的能量需求,而且還有多余的能量。除了廚房垃圾至少使得沼氣產量翻倍。相比傳統的衛生環境,這個新的衛生理念相當于每人每年達200 MJ的總節能[15]
在荷蘭的Sneek對32家有黑色灰色廢水應用分開收集的租賃房屋試點,顯示通過集中廢水的處理來實現凈能源生產是確實可行的。很明顯,這些心得衛生理念的引入需要對于個人住宅水平的明顯改進,結果取決于大規模接受和履行。當前,在Sneek,已經將試點推廣到232家新型住房。
4.5聯合消化
緊接著在現場系統中廚房垃圾的聯合消化,在廢水處理廠中的聯合消化也可以引起能源的自我高效運行,甚至產生次優的能源生產。有機廢物的消化和厭氧污泥穩定的過程很相似,在廢水處理廠中現存的兩種廢料成分的處理很吸引人。在德國的Grevesmuhlen的廢水處理廠,撇脂槽中污泥的聯合消化實現了天然氣產量的增加三倍,導致了工廠中運行的內燃機消耗的電力為原來的113%【16】。在Netherlands,也獲取了大量的關于聯合消化的經驗。更易獲取的可轉換有機物質,比方說餐館植物油的篩留物,被聯合消化,限制了污泥殘留的數量。盡管很有吸引力,我們必須意識到對于依賴有機廢料的其他過程(堆制肥料,直接沼氣生產),可用的沼氣會更少。
4.6足夠的沼氣轉化和優化沼氣使用
為了加快消化和增強沼氣的生產,要使用許多的預處理。預處理旨在分解污泥細胞,因此將游記材料溶解在生物可降解的揮發性懸浮顆粒中。使用例如像熱水解一樣的預處理(CAMBI),沼氣產量據報道會增長150%【17】。熱預處理需要使用一些沼氣來輸入熱量。
現在沼氣發動機的一般電效率是35%。在熱電聯產系統生產的熱量只有一部分被廢水處理廠使用,余熱未被使用,經常是能源很快地被冷卻或者釋放。通過安裝電效率超過40%的熱電聯產系統可以更好地實現沼氣的能源潛能,通過辦公室和家庭使用中央供暖系統可以充分使用余熱。如果供需一致,熱電效率可以達到80%到90%。荷蘭的Apeldoorn最近正在居住社區(2500間房子)使用污泥消化器將余熱用來進行中央供暖。
作為一種選擇,沼氣可以在綠色氣體網絡中被運送到可以轉化沼氣,產生比在廢水處理廠效率更高的電能和熱能的產業。沼氣不是在CHP中轉化為電能和熱能,沼氣還可以被轉化為綠色氣體和補充天然氣網。比方說,Beverwijk的污水處理廠的從污泥消化中產生的綠色氣體(每年產量650000nm3)能夠供給350個家庭來進行取暖和做飯。沼氣使用潛能的豐富和強化只有去除CO2,水蒸氣,和污染物后才能實現。
4.7. 爛泥焚燒
污泥焚燒(使用干污泥發電)也是一種能源再生方法。荷蘭每年脫水污泥量是1.6萬噸(22% DS)。約一半的污泥焚燒,三分之一是熱干燥(CO焚燒發電廠或水泥爐)和其他生物干燥。進行干燥的熱過程動力來自從相鄰的部分產業多余熱量。這些過程的能量效率主要取決于脫水和干燥步驟。
理論上,直接焚燒時,100%的碳能量可用。廢水中有機碳的潛在能量可以從水中有機物的燃燒中獲得。
C6H12O6 + 6O2 +6CO2 + 6H2O DHc - -2,808 kj/mol
在荷蘭從污水處理廠的污泥有機質(約210000噸)理論上可以得到4100 TJ / Y。蒸發污泥的含水量所需的能量約為2900焦耳/ Y。因此,污泥焚燒的實際最大潛力1200 TJ / Y [ 18 ]。這種假設所有的污泥燃燒效率為100%。在實踐中,在荷蘭污泥焚燒爐可能源充足,但他們此刻只產生自我需求電力的11--12%。
從一個能源的角度來看,無論是污泥消化還是焚燒,取決于具體的和當地的條件(處理系統和可用的污泥干燥和混合焚燒方法)。消化污泥約有30-40%低熱值。最節能的方法是使用過量的熱量,然后在一個水泥爐或電廠的共同焚燒污泥間接熱干污泥(19)。在在荷蘭,含有預沉淀污水處理廠和無污泥消化組合中,凈能量可以達到9 MJ /m2[ 19 ],或240TJ/ Y。
5. 熱能回收與儲存
為洗浴、洗衣、清潔、做飯等目的,在家庭中,大量的能量被加熱到水里。在荷蘭的家庭約23%的天然氣需求用于加熱水。為暖水加熱所需的能量所占的比例可能增加。當我們搬到更高性能的建筑物時,加熱水需要的熱量成為能源需求的主要部分。如今,現在已經建造的房屋只有750立方米的天然氣,每年用于天然氣的使用,因此,加熱水的能量占天然氣的使用可能達到了50%。考慮到荷蘭的政策,進一步降低能源性能系數的新房子,建筑部門已經朝著實施暖水保護[ 20 ]。
在荷蘭,平均385立方米/年的天然氣是供與家庭對水加熱。這類似于一個695公斤CO2e / Y每戶全球變暖潛能,這比國內總水循環的全球變暖潛力大四倍。因此,暖水保護是減少家庭溫室氣體排放的重要措施。從表1的能源消耗數據可以看出,當熱水使用減少13%,就可以彌補水工業部門的能源使用總量。例如,洗澡時使用節水設備不僅降低了用水量達每年10立方米,而且還節省了45立方米天然氣。總共,這就節省了95公斤CO2e每家庭[ 4年]。低溫洗衣粉的發展,將進一步減少使用溫水的量。
5.1.從廢水余熱回收
熱水仍排入下水道系統,使生活污水成為熱載體。約60%的荷蘭家庭熱飲用水達到設定溫度。例如,水淋浴加熱至38℃和洗衣用水是加熱到40-60 C [ 21 ]。廢水離開房子的溫度在一天中是變化的,平均27攝氏度[ 22 ]。因此,荷蘭家庭廢水的理論最大含熱量是21.3 MJ /每戶每天,在荷蘭有7.2萬戶家庭,國內廢水總理論熱量達到56000 TJ / Y。僅回收其中25%的熱量將相當于水工業部門總能源使用量。
回收這種廢水中的余熱有幾種方案。家庭用水中的熱量是可以回收,從下水道,或在污水處理廠。在家里大部分的熱量可以分散回收。
Meggers and Leibundgut [23] 為家用暖水熱量的直接熱回收提出了一個新的理念。該系統包括一個熱回收罐,接受來自淋浴/浴缸和洗衣機的熱廢水。換熱器提供的熱量,將回收的熱量加熱到足以產生新的熱水的熱泵。因此,這將致使直接再生熱水供應變得可能,通過廢水熱回收。這一概念是一個低火用建筑系統的研究結果。
從淋浴熱回收熱量,目前正在應用在荷蘭的一些新住房。淋浴換熱器節省約30-40%用于淋浴的天然氣。即每戶每年約50立方米天然氣。理論上,一個類似的熱量可以從沉溫暖的自來水獲得,但這樣的熱交換系統在荷蘭尚未應用。荷蘭家庭暖水熱量回收的實際最大估計量估可能達到140立方米天然氣每年每戶[ 22 ]或32000焦耳/ Y。
相比于室內的熱回收措施,在下水道或污水處理廠熱回收相對容易做到。在下水道中,可以安裝熱交換器以回收熱能,并用于鄰近的社區或辦公大樓的加熱。在蘇黎世和漢堡,這已經實際運用到了房地產中。然而,從下水道系統和降低廢水中回收熱量,溫度可能會嚴重影響污水處理過程的效率,特別是對于硝化過程[ 24 ]。由于在較低的溫度下,溶氧所需能量較少,溫度的影響是有限的。對污水處理廠熱回收和產生的溫度效應需要進一步的研究。
5.2.地表水和飲用水熱回收
由于氣候變化,地表水的溫度不斷升高。利用淺層地表水作為一個集熱器,可以進行熱回收。同樣的目的可能利用寒冷的地表水總達到,特別是深水湖泊。在一個換熱器,冷從湖水被轉移到建筑物致冷卻網中水。在阿姆斯特丹辦公室把來自湖里的水冷卻,從而減少20 千噸 CO2ep/年,與在每個辦公樓[單獨的冷卻機比較 25 ]。
飲用水分配系統中的部分熱量也可以回收。在相對溫暖的年份(例如,在荷蘭的2003年),地表水吸收的熱量溫度可達25攝氏度,甚至更高。荷蘭計劃正在開發使用飲用水中的這些熱量[ 21 ]。
5.3.地下熱能儲存
水也可以是一個重要的可再生能源,即作為地下蓄能(季節性蓄能)。所儲存的地下熱能用于室內冷卻和低溫加熱,并與熱泵相結合。存在開放(含水層機臺)和封閉(即孔)的熱能量存儲系統。在荷蘭,季節性儲能正在以可見的速度增長。
一個吸引力的發展方向就是,把含水層儲能系統與地表水飲用水和下水道系統中的熱相組合。格里夫等人。[ 26 ]指出,含水層儲能系統把夏季地表水集熱,可以滿足供給的一個新的住宅區總的熱量需求。
目前,地下熱能儲存的使用量每年超過10%的速度增長。該系統在荷蘭的應用點已超過1000個,而鉆孔儲能系統的應用點側超過250000個。2007年,季節性儲能量達804兆瓦,鉆孔儲能量達306兆瓦,就相當于節約了723兆焦耳能量的化石燃料,也就是減少了49千噸二氧化碳。在經濟高速增長的情況,荷蘭擁有許多新民居建筑,季節性儲能量估計最大可達到15000-30000 兆焦 / Y每年[ 27 ]。
強烈證據表明,該系統的承受能力目前是不切實際的,有以下幾個原因,如交換系統,在地下水體能量損耗和保持冷/熱平衡的難操作性。然而,在控制氣候,有益的存儲和如太陽能等可持續能源如太陽和其他能源產能過剩方面,季節性儲能視為一個有益選擇。
6. 結論
本文提出了從水中熱量回收和再生的一種定量的論述。主要研究結果總結如圖2。圖表明:一方面飲用水的生產,污水的處理需要消耗能量,另一方面潛在的熱能量回收有事巨大的(主要來自用戶用水產生的熱量和余熱)。
荷蘭水務部門的能源來源有:
* 污泥消化:目前污泥消化每年產生95000000立方米沼氣。城市污水中的有機碳類理論最大差能達11900 TJ / Y,但實際最大潛力9400 TJ / Y,因為只有80%的COD(化學需氧量)可以被轉換為甲烷。通過有機碳濃度和最大化污泥消化或源分離、厭氧處理,碳能源的回收率可最大化。接下來最大化轉換COD為污泥的來消化,最大污泥消化產甲烷量和沼氣最大能量轉換和利用,這就要求廢水中的碳能全部發揮出來。
* 污泥焚燒:污泥中有機物的直接焚燒的理論最大產能4100 TJ / Y。污泥焚燒的實際最大潛力1200 TJ / Y,因為蒸發污泥中的水需要大量的能量。在實踐中,污泥焚燒爐可以產生能源但仍然不能自給自足。
* 熱回收:生活污水平均溫度為27℃,相當于理論最大能量56000 兆焦耳/年。通過保溫和熱回收,水循環中的大量的能量可以被保存和回收。已有的淋浴換熱器可以節省30-40%天然氣。室內熱回收系統的實際最大潛力估計為32000焦耳/年。此外,地表水和飲用水中的熱與冷也可以回收。
* 地下蓄能:一個有潛力的發展方向就是由蓄能發電,這方面的應用發展迅速。在荷蘭實際的最大潛力估計為15000-30000 TJ / Y。
顯然,所描述的最大能量回收和發電僅僅是理論估計,例如完全回收和能量轉換。盡管,理論潛力是巨大的,但是事實上這已經超過了飲用水的生產和廢水處理的總能量消耗。但是本文中的舉出例子表明,能源的部分回收是可以實現的,而進一步優化也是符合實際的。在我們看來,一個能源的自然水循環是可行的,這需要利用現有的技術,結合目前的努力提高潛在化學能和熱能回收的效率。通過地下熱能儲存來發電,可以使水部門生產能源。同風能風能和太陽能相比,水的一個特定的優勢在于它是一個穩定可持續獲得的資源能源。
減緩氣候變化需要新的概念,以水作為能量的載體。一個集成的能量回收方法是必需的。事實上,一個完整的水循環的綜合方法是必要的,綜合考慮可持續性問題,最終水質,但也可靠性,風險和成本。特別是在城市基礎設施,水,廢物,營養和能源循環,投資時上述之間是相互聯系的。
參考文獻:
[1]Zakkour PD, Gaterell MR, Griffin P, Gochin RJ, Lester JN,自來水公司開發一種新型可持續的能源戰略,第一部分,回顧英國立法框架。J環境管理2002;66(2):105 - 14。
[2]Hoibye L, Clauson-Kaas J, Wenzel H, Larsen H, Jacobsen B, Dalgaard O.先進的污水處理技術的可持續性評估,水科學技術58 2008;(5):963 - 8。
[3] Zwolsman GJJ, van den Berg GA, Frijns J. 荷蘭飲用水生產的自適應策略 In: van den Hoven Th, Kazner C, 編輯.TECHNEAU:從源頭到水龍頭的安全飲用水, 技術發展水平與視角。倫敦:IWA出版,2009年版。405 - 18頁。
[4] Frijns J, Mulder M, Roorda J. 荷蘭水務部門的氣候足跡和緩解措施In: Smith J, Howe C, Henderson J,編輯. 氣候變化和水,基于國際視角的緩和和適應,倫敦和美國自來水協會,丹佛:IWA出版,2009年版。73 -80頁
[5] Post JW, Hamelers HVM, Buisman CJN. 利用反向電滲析系統從鹽水和淡水的可控混合回收能源,環境科學與技術,2008年版,42(15):5785-90.
[6] Fernandes BS, Peixoto G, R Albrecht F, Saavedra del Aguila NK, Zaiat M.從不同的廢水中制備生物產氫的潛能,源可持續發展2010;14(2):143-8.
[7] Verstraete W, Van de Caveye P, Diamantis V. 最大化使用家庭廢水產生的資源,物資源技術2009;100(23):5537-45.
[8] El-Fadel M, Massoud M.廢水管理中的甲烷排放,nviron Pollut 2001;114(2):177-85.
[9] Greenfield PF, Batstone DJ. Anaerobic digestion: 基于甲烷生產和使用的溫室氣體緩解政策研究,水資源科學技術2005;52(1-2):39-47.
[10] Cornelissen ER, Harmsen D, de Korte KF, Ruiken CJ, Qin JJ, Oo H, 等人,在活性污泥中的膜污染和正向滲透膜的過程性能.膜科學2008;319(1-2):158-68.
[11] Liu H, Yang C, Pu W, Zhang J. 在動態膜生物反應器中動態膜的形成機制和結構,化學工程, 2009;148(2-3):290-5.
[12] Wett B.解決實現廢水改造中新出現的問題,科學技術; l 2006;53(12):121-8.
[13] Roorda JH, Koetse E, Kunst J, Buunen-van Bergen A, Mels A, Bisschops I, 等人,發達世界的的現代衛生環境:新地區的一個例子,發表在IWA衛生挑戰會議議程, IWA, Wageningen; 19-20
2008年五月
[14] Meulman B, Zeeman G, Buisman CNJ. 試點內集中廢水的處理:選擇和挑戰,發表在IWA衛生挑戰會議議程, IWA, Wageningen; 19-20, 2008.年五月
[15] Zeeman G, Kujawa K, de Mes T, Hernandez L, de Graaff M, Abu-Ghunmi L.
從源分類,家庭垃圾(廢水)中利用厭氧處理的核心技術回收能源,營養物質和水 水資源科學技術2008;57(8):1207-12.
[16] Schwarzenbeck N, Bomball E, Pfeiffer W. 一個關于廢水處理廠可否為發電站的案例研究,科學技術 2008;57(10):1555-61.
[17] Appels J, Baeyens J, Degrève J, Dewil R.活性污泥中厭氧消化的原則和潛能 能源消耗科學,008;34(6):755-81.
[18] Korving L. Slib = Energie? (Sludge = Energy?). In: De
Afvalwaterzuivering als Energiefabriek, Waternetwerk會議議程2009年2月13
【9] STOWA, Slibketenstudie - Onderzoek naar de Energie - en Kostenaspecten in
de Water - en Slibketen (污泥循環研究-基于水的能源和成本角度的研究-污泥循環
). STOWA報告005-26, STOWA,Utrecht; 2005.
[20] Nederlof MM, Frijns J. 建筑環境中的水使用零影響,imman J, Ravesloot C, Rovers R, 編輯. 建筑和建筑環境的零影響.阿姆斯特丹: 技術出版社; 2010. p. 199-208.
[21] Blokker EJM, van Osch AM, Hogeveen R, Mudde C. 飲用水中的熱能和整個城市的成本效益分析,表在國際水周議程,阿姆斯特丹; 31 October-4 November 2011年10月4號到11月30號
[22] SenterNovem, Watergebruik in Woningen en Warmteterugwinning uit
Huishoudelijk Afvalwater (家庭水使用和從家庭廢水中回收熱能). TU Delft and Cauberg Huygen, SenterNovem,Utrecht報告2006.
[23] Meggers F, Leibundgut H.用蒸氣泵在分散高溫環境下回收廢水中熱能和能源,源建筑2011;43(4):879-86.
[24] Wanner O, Panagiotidis V, Clavadetscher P, Siegrist H. Effect of heat recovery
from raw wastewater on nitrification and nitrogen removal in activated sludge
plants. Water Res 2005;39(19):4725-34.
[25] Hoek van der JP. 水循環中的能源:實現氣候中和的有前景的化合物,實踐技術2011;6(2). [26] Graaf de R, van de Ven F, Miltenburg I, van Ee B, van de Winkel L, van Wijk G.
探究使用城市水系統作為可持續能源來源的技術及經濟的可行性熱能科學 2008;12(4):35-50.
[27] Bonte M, van den Berg G, Boukes H, Dammers P, Jennekens O, van de Moot N.
Hoe Combineren we Drinkwater met Bodemenergiesystemen? (我們如何將飲用水與地下熱能儲備結合?). BTO 報告09.030, KWR 水循環研究協會,尼沃海恩; 2009.
為了改變教育的現狀,我省從2010年開始新一輪基礎教育課程改革,旨在構建符合素質教育要求的新課程體系.經過教育工作者共同的探索,一些讓人耳目一新的教學模式應運而生,比較有代表性的有合作學習、小組學習、研究性學習等.筆者有幸作為新課改教學的實踐者,對開展研究性學習進行了一些嘗試,也有了一些收獲.
本文就如何開展研究性學習談點感想.
一、研究性學習的含義
研究性學習是以學生獨立或合作探究活動為主的學習過程,它主要是讓學生通過親身體驗進行學習,培養學生的創新精神和實踐能力.它強調了學生學習的自主性和探索性,強調了學習的實踐性和學生個性發展的重要性,能讓學生從中學會學習、學會交往和相互合作,養成科學態度,培養創新精神,掌握基本的科學研究方法,提高綜合運用所學知識解決實際問題的能力.
傳統的教學注重于學習者外在的知識、技能的掌握,轉變為注重于學習者在學習過程中內在思維和情感的自我體驗;傳統的教學中學生被動、單向、固定學習,轉變為學生在社會和網絡相結合的環境中主動、發散、交互學習.
在這一轉變過程中,教師由學習過程中顯性的決策者、主角,轉變為學習過程中隱性的參與者、配角,其教學功能逐漸得到淡化,而學習者將成為學習活動的真正主人.
二、研究性學習的一般步驟
1.準備階段.問題準備、心理準備.
2.實施階段.確定研究課題、制定計劃、準備研究材料、收集資料.進行實驗,獲取數據,處理信息資料和數據,提出觀點或對假設進行證實.
3.總結階段.撰寫報告,匯報研究過程和結果,對研究過程和結果進行評價.
三、課題的選擇
指導學生選好研究課題是成功的關鍵.課題的來源主要有:
1.生產和生活.運用化學學科知識,解決生產和生活中的實際問題.
2.教材.如課本中“交流與討論”等欄目,都是引導學生進行研究性學習的好素材.
3.信息渠道.通過查閱資料、上網等了解到的知識與學科知識相結合.
例如,2007年5、6月間, 江蘇太湖爆發藍藻污染,造成無錫全城自來水污染,請你通過走訪市水處理、環保等部門,收集并測定周圍河流的水和pH等方法,對我市近期水情況作一調查,并寫出調查報告.
四、教學實例
以普通初中課程標準實驗教科書(蘇教版下冊)第112頁中的“活動與探究”欄目為例,談談開展研究性學習的一般步驟.
這個課題的題目是:通過查閱資料,了解目前水體的污染狀況,歸納整理你查閱到的信息,并與同學交流討論,如何處理污水.請在你與同學討論的方法中,選擇一種最佳的處理方案,并簡要說明理由.
該課題緊密結合教材知識,聯系生活實際,要求學生進行一些調查研究,并提出自己的看法.在指導時,我們根據本課題的實際情況,引導學生參照課題實施一般步驟制定出了本課題實施方案.
1.確定課題名稱:污水處理最佳方案.
2.明確實施本課題的目的和意義(學生完成).
3.制定本課題實施步驟和內容.(1)調查研究.將全班學生分成若干研究小組,預先設計好調查表,確定需調查的項目.(2)查閱資料、走訪專家.讓學生上網或去圖書館查閱有關資料,遇到疑難問題時可走訪有關專家或教師.(3)記錄有關數據和現象.在查閱資料的過程中,記錄數據、現象,必要時可設計實驗進行驗證,比較各種方案.(4)處理和分析數據,并得出結論.通過前階段的調查和資料的積累,學生進行分析、比較和討論,得出自己認為的最佳方案.
關鍵詞: 探究教學 生物課外活動 科學探究能力
在現代科學技術的發展潮流面前,理科教學正在發生革命性的變化。縱觀二十世紀八十年代以來生物教學的改革,盡管提法不同,名稱各異,但其指導思想可以說就是“探究教學”。探究教學是指在教師的引導下,學生主動參與到發現問題、尋找答案的過程中,以培養學生解決問題能力為目的的教學活動。通過探究教學過程,教師應教會學生如何學習,如何獲得知識和信息,掌握科學的探究方法。而科學探究是尋求問題解釋,解決過程,其價值在于創新,通過豐富和發展理論對未知世界進行解釋或預測。生物課外活動注重科學性、實踐性和趣味性,是培養學生智力、能力的一種重要途徑。學生通過課外活動可以對所觀察到的現象進行探究,用已知的和發展的科學原理尋求解釋,使觀察具有意義,建立基礎的科學知識,培養初步的科學探究能力。本文以指導學生對本縣的“浐溪水質調查與綜合治理設想”課題探究為例,探索在生物課外活動中如何培養學生的科學探究能力。
1.根據課題目標,制訂探究計劃
1.1確定探究問題。
探究教學的主要目的是使學生通過經歷探究知識或問題的過程掌握科學的思維方法,培養解決問題的能力。在課外活動過程中,教師根據活動目標,尋找與活動內容密切相關的、可以激發學生興趣的課題,創設情境,明確告訴學生要調查研究的領域。浐溪是本縣的母親河,學生非常熟悉。通過鄉土地理的學習,學生都清楚浐溪的今昔變化,教師通過講述它目前的狀況:“水質受到污染,影響周邊生物的生存,影響溪邊公園的景致,政府對治理浐溪的決心。”學生立即表現出濃厚的興趣,并紛紛表示要為治理浐溪貢獻自己的力量,這樣學生的積極性就被很好地調動了起來。
1.2制訂探究計劃。
教師引導學生就探究的內容進行討論,讓學生發現并提出問題。問題是多種多樣的,教師應引導學生集中于一或兩個問題進行重點研究,并指導學生自己制定實施目標和內容,發揮學生在課題探究中的主體作用。圍繞治理浐溪這一課題,學生在分組討論提出許多建議:“大家行動起來義務到浐溪撿垃圾。”“對水質進行測定,制訂治理方案,恢復浐溪生態環境。”“英國人治理泰晤士河取得很大成功,我們可以學習他們先進的經驗。”這樣通過學生討論和教師總結,三項探究內容(探究不同水質對植物根生長影響,探究溪邊公園生態環境的保護,探究對浐溪污染的綜合治理)就產生了。教師再根據學生的實際能力狀況,將學生分成三組,確定探究內容。最后各組學生分別制訂各自的實施計劃。
2.選擇科學探究方法,培養勇于探索的精神
2.1選擇科學探究方法。
選擇科學的探究方法,是課題探究取得成功的基礎,科學探究不是讓學生“讀”“記”科學,而是動手“做”科學。大量安排實驗活動是為了誘導學生探究問題。如第一組學生進行水質測定時,教師告知學生分別采集同一河段漲潮時和退潮時的水樣,以保證水樣的代表性。探究內容可以是簡單的理化測定,也可以是對不同生物生長的探究實驗。學生在教師的指導下,各自準備實驗材料開展實驗,告訴學生實驗材料的選擇一定要有代表性和一定的數量,實驗結論才有普遍性。在實驗過程中,教師指導學生排除外界環境對調查對象的干擾,教給學生正確的觀察和測量方法,實驗后指導學生設計記錄表格,進行觀察和記錄。學生通過觀察獲得大量信息,在觀察中產生問題,用不同方式做記錄,以便保存與交流,在測量比較中學會一整套實驗操作的方法和技能,通過思考得出結論,并計劃下一步行動,在解答問題中增長知識和才干。通過以上探究常規方法的指導,學生初步掌握了科學探究的方法,也為今后的學習和工作打下了基礎。
2.2不怕挫折,勇于探索。
鼓勵學生進行探究性實驗,一項實驗往往要經過多次失敗,不斷總結經驗和教訓后方能取得成功,如第一組學生在做不同水質條件對植物根生長的影響時,發現原來的實驗材料——蠶豆和小麥根的生長較易受非調查因素的影響,實驗現象不夠明顯。于是他們調整選擇了其他種類的材料進行了反復實驗,最后通過對比和篩選,發現鱗莖類植物生根現象顯著,這樣通過課題的探究,培養了學生不怕挫折、勇于探索的精神。
3.督促學生按計劃進行,及時研究挫折和新發現
3.1按計劃探究。
在研究內容和方法確定后,教師應督促學生按計劃進行課題探究。如實驗的學生分工,定期檢查學生的調查結果,及時解決學生在探究過程中發現的問題,召開課題探究交流會等。在教師的引導下,學生的主觀能動性被調動起來,興奮點被觸發,好奇心得到鼓勵。他們不僅獨立地操作、思考,而且集體分析討論。他們不僅按計劃實施研究調查,而且走訪了環保局、污水處理廠等單位,向有關專家請教,有的還去圖書館查閱了許多有關的專業書籍。
3.2不斷修改實施內容。
對于課題探究中出現的困難和新發現,教師應及時引導學生不斷修改探究計劃和實施內容,如針對第三組學生的調查結果“目前河岸邊各種污染源密布,市民的環保意識還普遍不高”,及時修正了實施內容,經過詳細調查,提出了對浐溪進行綜合治理的設想。“指出浐溪不僅是建立污水處理廠的問題,更重要的是需要加強各職能部門,各位市民的環保意識”。學生還設計了一些在目前條件下切實可行的方案,其中“將計算機應用到污水處理程序”受到有關專家的好評。
4.引導學生對課題的實施過程進行自我評價
4.1得出結論。
引導學生對調查結果進行整理、歸納,通過對浐溪水質的測定和動、植物生長實驗,教師引導學生運用簡單的生物統計方法,統計調查記錄,分析整理數據,綜合歸納概括出有關規律性的結論。
4.2指導寫論文。
指導學生進行論文撰寫,論文成形后對文章中的錯誤數據、觀點、語句等,及時給予指正,保證論文的科學性,體現探究的目標、方法、步驟和結論。
4.3評價研究結果。
組織學生進行論文答辯和交流,要求學生對課題研究的各方面有深刻的了解,要有較強的口頭表達能力和臨場應變能力,為了在論文答辯中取得好成績,學生準備了大量圖表模型,設想了許多可能遇到的提問。最后教師對研究成果進行評價總結。
通過課外活動鍛煉,學生認識到:第一,科學知識不只是觀察到的事物的簡單報告,科學知識還是由原始材料緩慢地、試驗性地積累而成的知識體系。第二,收集到的原始資料產生于有計劃的觀察和實驗。第三,實驗和觀察的計劃是根據問題而制訂的,問題又產生于我們對先前的知識的總結所得來的概念。第四,總結性概念要受到問題解決的效果的檢驗,并通過檢驗不斷地得到修正和更新。
總之,探究教學的目的是培養學生探究未知世界的積極態度,認識到學習不再是為取得好分數而受到父母或老師的表揚,應來源于對學習本身的興趣。探究過程有獨立的操作、思考,也有集體的分析討論,這樣既給予學生獨立思考、自我鉆研、自我決策、自我負責的機會,又在討論中形成對旁人觀點的容忍態度,樹立尊重科學事實的態度,以及依事實批判地思考的態度。這種既尊重個性發展,又重視集體合作的探究活動對學生的身心健康及日后工作都有極其重要的意義。
參考文獻:
[1]劉恩山.生物學教育研究方法與案例.北京:高等教育出版社,2004.
[2]王偉慶.生物教學中實施探究教學.生物學教學,2002.
關鍵詞: 實踐活動; 水污染; 自然與社會
中圖分類號: G634.8 文獻標識碼: A 文章編號: 1009-8631(2012)08-0162-01
一、活動意義
此次調查活動根據義務教育教科書第四章《生命之源——水》第一節《我們的水資源》而設置,是課堂教學的延伸和補充,它幫助學生實現理論和實踐的結合。為深化課堂所學內容提供條件,為鍛煉學生的心理品質提供機遇,同時鍛煉學生的社會實踐能力,讓學生更好的了解自然與社會。
二、活動背景
漢中2327學校位于陜西省漢中市漢臺區鋪鎮。鋪鎮位于漢中盆地中央,距漢中市區9公里,全鎮共轄36個村、1個社區居委會,總面積42平方公里,總人口5.2萬人。鎮域內地勢平坦,土地肥沃,水資源充沛。漢江從境內流過,境內水庫眾多,溝渠密布,農業基礎良好,是漢中糧油作物優質豐產地之一。同時,鎮域內企業眾多,工業發達,尤其是中航系統漢航集團多家企業位于鋪鎮,漢中市新建的鋪鎮工業園區也位于境內漢江北岸。這就給傳統的農業為主的地域經濟帶來了一定的沖擊,尤其是企業生產排放的廢水對農業生產的影響較大。漢中市2327學校的前身是中航系統漢航集團的一所子弟學校,學生大多都是企業職工子弟,部分非子弟也多是鋪鎮本地生源,對鋪鎮的水資源分布及其污染顯示出濃厚的興趣。基于此,我決定因勢利導,組織初三(3)班的學生開展一次以《學校周邊水污染調查》為主題的調查實踐活動。
三、活動主題及目標
經過師生共同討論,結合教材內容和本地實際,我們確定本次活動的主題是:學校周邊水污染的主要途徑和水污染的防治方法。本次活動的目標是讓學生初步了解水污染的主要途徑及防治方法,了解水污染的危害,學習相關的化學知識。過程與方法為:初步了解社會實踐活動調查的方式,如問卷法、文獻法、訪問法、觀察法、抽樣調查法等,并能運用到實踐活動中去。通過調查研究、社會實踐、主題報告等科學探究活動,培養學生收集、處理信息的探究能力和社會實踐能力。
四、活動過程
(一)活動準備階段。按照任務確定研究小組,明確分工。把學生分成兩個小組,確定小組長,并明確成員的分工。第一小組調查學校周邊水污染的主要途徑,第二小組調查水污染的防治方法。(見表1)
(二)制定活動計劃。在教師的引導下,班長總管,組長負責,組員協作,制定本組的活動計劃,并由班長負責協調各小組的工作,形成最終活動計劃。(見表2)
(三)活動技能的培訓。采訪技巧:語言要親切,有禮貌,能打動人;事先準備好要采訪的問題,問題要有代表性、針對性;記錄要迅速;要迅速整理記錄,形成初步報告。觀察的要求:注意細小地方,從小處著眼;要有代表性。安全問題:聽從組長的安排,統一行動,不得單獨行動;學習道路安全知識,遵守道路交通規則;在池塘、河流邊,注意防落水。
(四)實施階段。在相關準備工作就緒后,教師利用課外活動時間,組織學生按照事先設定好的調查目標,走出校門,進行實地考察研究。同學們在學校周邊尋找污染源,發現后及時記錄,并初步整理數據。雖然學生們每天上學都從水庫、河流、溝渠邊經過,但從來沒有這么認真的去接觸和研究,所以感觸很大,印象深刻。
(五)分析階段。在老師的指導下,同學們分組討論,對采集的數據進行分析,整理,形成初步的調查報告。
(六)展示階段。以小組為單位,經過精心總結,寫出調研成果;然后各小組在全班進行成果展示交流。最后形成最終的調查報告,在學校用展板的形式展示三天。
五、活動結論
(一)水污染的主要途徑。通過本次調查實踐活動,學校周邊引起水污染的主要途徑有如下三種:
工業污染源:我校周圍工廠較多,比較大的企業有中航系統的一個電測儀器廠、一個電子儀器廠,機械工業部的一個精密機械工具公司、一個大型數控機床制造基地,還有漢中本地的一個橡膠廠等。此外,還有眾多私營機械加工工廠,這些工廠生產過程中排出的工業廢水的污染較嚴重。農業污染源:鋪鎮是漢中的糧油作物優質豐產地之一,當地有悠久的種植水稻歷史,農業經濟所占比重較大。農業生產過程中大量使用的農藥、化肥、除草劑等化學藥品在使用過程中,除一部分附著于農作物上,大部分殘留在土壤和漂浮在大氣中,通過降雨和地面徑流的沖刷而進入地表水和地下水中,造成污染。生活污染源:鋪鎮內由于工廠眾多,非農業人口比較密集。人們生活中常用的各類洗滌劑、生活污水、垃圾、人畜糞便等不經處理,直接排放到水體中,也造成了水和土壤的污染。
(二)水污染的防治方法。通過實地考察和查閱資料,我們認為防治水污染的方法有以下幾種:
工業上:采用新技術減少污染、提高工業用水的利用率、同時把產生的廢液、廢渣、廢氣綜合處理后,達到排放標準再排放。農業上:發展生態農業、合理使用高效低毒的化肥和農藥、提倡使用農家肥。除此之外,充分利用漢中豐富的秸稈等農業資源,進行粉碎還田,用作綠色生態的有機肥,不僅可以部分消除農業污染源,還可以避免因焚燒秸稈導致的空氣污染和對航班、公路交通等造成的影響。生活中:進行水的循環使用,盡量減少生活污水的總量。同時政府要建立污水處理廠,對居民生活污水進行處理,達到排放標準后才能進入水體。
關鍵案例是GAO(美國政府責任審計署)案例研究方法中最常用的類型,它是一種對特定的對象進行考察的方法。最常見的應用是對受到特定關注的事件進行的考察,比如美國三里島核泄漏事件,這樣的災難事件很特殊也很罕見,可能很多年才會出現一次。因此這樣的案例幾乎沒有得出普遍結論的推廣意義,我們依然要對這些案例進行考察,對其進行全面深入的分析,挖掘事件的前因后果,為建立預防機制提供參考,以防范此類事件再次發生。
另一種可能的情況是在研究一個有普遍意義的問題時,我們可以通過考察一個實例來推斷整體情況。例如,在2009年,美國審計署對于SDVOSB項目(針對為殘疾退伍軍人所擁有的公司提供聯邦合同的項目)中是否存在欺詐和貪污進行調查。在這個案例中檢查了該項目中是否存在貪污現象,以及是否存在對貪污的有效控制。
關鍵案例這種方法特別適合用來回答所研究案例的因果關系,在對特定對象的背景環境因素進行充分考慮的基礎上,我們可以得到一個公正、全面的結論,保證質量的同時增強時效性。但是在這種方法下研究的實例同時是一個孤立的因果關系,它在泛化推廣上存在較大的缺陷,容易使信息使用者產生疑惑,是否案例中所敘述的實例在其他情況、其他地方也存在。因此在使用這種方法的時候需要注意對樣本和證據過度泛化的問題,通常還需要增加其他樣本或者使用與其他方法相結合來達到推斷總體的要求。
例證型
例證型案例研究是一種描述性的方法,它主要解決“什么”以及“為什么”的問題,不同于關鍵案例,例證型可能會使用一個或幾個有聯系的案例,來向知之甚少的讀者展示情況是怎樣的。這種案例也可以用作輔助說明,以使情況更加清晰易懂,同時也能為讀者提供一種替代經驗。因此在選擇例證型的案例時,通常需要較典型或具有代表性的,案例數量較少以保證讀者有興趣對一個或幾個案例進行了解,例如在示范課堂上經常使用案例引入的方法。美國審計署有較多例證型案例研究的應用。例如,在1995年,審計署通過一項案例研究調查了1988年至1991年之間關閉的軍事基地的后續處置,通過對選擇的一些樣本點的了解,描述了這些軍事基地被保留、被聯邦政府機構征用或是經改造后轉為民用的幾種不同的情況。例證案例研究也有缺點,被選擇的實例必須準確地反映狀況或者項目,當存在較大的差異性時,難以選擇一個代表性的樣本,當我們不能選擇一個符合需要的樣本點,這種方法就不合適。
探索型
探索型案例研究的作用是為大型的案例研究制訂評價問題、標準、方案和分析戰略,當項目運行、目標和結果存在很大的不確定性時最為有用。探索型實質上是縮小了的案例研究,因此通常在開展大型調查前進行。我們之所以將它作為一種案例研究方法類型獨立出來,是由于其應用的方法和得出的結論區別于其他的類型。在進行探索型案例研究時,每一個重要變量至少要選擇一個樣本點,以使樣本量足夠覆蓋差異性,它的報告結論一般不夠成熟,并且更偏向于研究人員的直覺而非客觀的觀察,通常是對內的或者是更大型報告的一部分。例如,在1985年,NSIAD(美國國家審計總署的國家安全與國際事務司)通過對巴西市場的案例研究考察了出口競爭中出現的問題。研究人員通過對巴西、日本、法國等國進行實地訪問,會見相關政府機構的官員和私人部門的代表,查閱政府官方文件,并且對巴西市場活躍的高科技公司進行系列的問卷調查等方法收集了大量的背景性信息。據此認為巴西市場出口競爭中的關鍵因素主要有以下4項,分別是雙邊貿易條約、對銷貿易、出口融資和遵守貿易相關的行業政策。盡管為了滿足工作要求,NSIAD不需要在后續的研究中考察這些因素在其他國家的可泛化性,但是這項研究成果仍可以在將來滿足相似的測試。
項目實施
審計署經常要面對項目是否實施或項目實施是否有效的問題,對于項目的案例研究有助于考察和展示這些情況。這樣的案例中,法律規章常常是重要的衡量標準,進行這些案例研究對于提供立法靈活性很有幫助,因此項目實施案例通常是描述性、規范性的。項目的案例研究成果適于泛化,如果需要推廣,在研究時通常要求選取多個樣本點。在選擇樣本時根據客戶需要可以選擇典型的、差異的、有代表性、最佳、最差案例。衡量一個項目實施案例研究是否優秀的一個重要方面就是是否投入足夠的人員和時間在現場調查,最終獲取的信息的深度和廣度。因為項目實施研究通常要求多個樣本點,因此要求對研究人員進行培訓和監督,以滿足質量控制要求。高素質的研究人員可以在節約資源的同時將調查問題用簡潔的方法表達出來。
項目效果
項目效果對項目進行調查,深入分析項目成功或失敗的原因,可以對今后實施類似的項目提供借鑒價值。1986年,PEMD(項目評估和方法部門)有一份關于水體質量的報告,調查水質改善項目的有效性及成敗原因。通過對四個城市和地區的水庫進行深入、廣泛的案例研究的基礎上,最終得出匯總結論。這個報告除了通過四個樣本之間的對比來探尋因果關系,同時還做出了排除其他解釋的可能性的努力。
和項目實施案例研究相似,評價問題通常要求泛化,然而對于一個高度差異化的項目,從樣本點獲得的信息不能準確地回答問題時這種方法不適用。有一些方法可以解決這個問題。第一個方法是先在一系列選定的樣本點開展案例研究;然后通過有針對性地審查相關數據、先前的報告或調查來證實案例研究結論。第二個方法是先使用其他方法,在明確特定關鍵因素后,案例研究應在能獲取盡可能多的特定理解性信息的樣本點開展。這兩種方法在對于項目的案例研究中證實起到了良好的作用,值得研究和推廣。
累積型
累積型是一種相對較新的方法,尚未找到GAO在案例研究中找到使用。區別于多樣本點的案例研究,它是將不同時間的案例研究發現綜合起來。累積案例研究既可以追溯到過去,也可以展望將來,這對進行案例研究收集的數據、使用的方法技術以及研究人員的能力有更高的要求。因此,我們可以期待將來成為一種重要的方法,具有良好的前景。
案例研究方法的特點
在美國審計署所運用的各種績效審計方法中,案例研究法有其特殊的作用和不可替代性。現在案例研究方法定義和內容的基礎上總結出以下特點:
(一)注重背景
案例研究是一種研究復雜實例的方法,在了解和回答“發生了什么”、“為什么會發生”問題的時候,背景環境是不可忽略的重要因素,它將實例及其環境作為整體加以廣泛描述和分析。一個優秀的案例研究不可能脫離背景而存在,背景環境是一個案例具有特殊性的基礎,只有在此基礎上才能分析其內在的因果關系,形成最終的報告結果。
(二)選取標準
從案例研究法的類型可以看出,并非所有的審計對象都適用。因此在選擇研究對象時,必須確立一定的標準,案例研究最適合回答“怎么樣”和“為什么”的問題,在探索型案例研究中還可以解決“是什么”的問題。總的來說,以其目的性選取是最合適的標準。具體到每一種類型的案例研究而言,例證通常需要選擇典型或代表性的樣本,以更好地達到說明的目的;前文提過,探索型案例研究選取的樣本需要足夠覆蓋差異性;至于關鍵案例研究,通常是案例需要我們去研究,而不是我們去找到案例;項目實施及項目效果案例研究,通常需要泛化,要求選取多個樣本點,依據不同的情況可以選擇典型的、差異的代表、最佳或最差案例;累積案例研究自然是需要選擇大量案例,覆蓋一個較長的時間段。
(三)使用的方法
從收集信息、證據的方法來看,案例研究法除了需要使用查閱、檢查等常規方法外,它與其他方法的最大區別是案例研究中經常使用直接觀察和參與觀察。調查人員要實地參與調查,要獲得更為可靠的信息,有時甚至需要隱藏身份。例如在進行訪問時,我們使用其他名稱,并不透露真正的身份和目的,在這種情況下獲得的信息可能更為真實。
案例研究的步驟和方法
一個完整的案例研究過程包括:界定研究問題、設計研究方案、收集證據、分析證據、撰寫研究報告五個步驟。現就美國審計署于1986年12月的一份水體質量的報告具體分析:第一步,確定研究問題。這個案例主要對水質改善與污水處理廠之間的關系進行研究。第二步,設計研究方案。研究方案主要包括定義研究對象、形成研究主題、確定樣本選擇數量和范圍等。這是一個針對水質改善項目效果進行研究的案例,在這個案例里,對于過去只關注污水排放量的做法進行了改進,進一步探究污水排放量變化與水質變化之間的關系,從這個層面可以更真實地反映出項目的有效性。為此,此案例一共選擇了四個較有代表性的城市Allentown,Tamaqua,Lansdale和Hamburg分別收集他們的污水排放量、污染物指標和水質的信息,進行分析和對比。第三步,證據收集。案例研究一般采用訪談、觀察和第三方信息等方法收集相關證據資料。由于這里探究的是一種內在的因果關系,涉及到大量的數據的收集,更多地采用的是第三方的信息,例如,審計署從當地的污水處理廠每年編寫的排放監控報告中收集到歷年的水質信息,包括懸浮物、大腸桿菌等污染物以及含氧量、氮的化合物等用來衡量水質改善的各項指標,同時還從其他機構例如EPA,GICS等的文件中引用相關的數據,以此作為分析的基礎。
第四步,證據分析。案例研究常常會收集和產生大量的數據,這些數據需要運用合適的技術對其進行深入的分析,然后才能為使用者所理解。這份水質報告是一個多地域結論整合的案例,使用同一套方法對四個地區進行研究:在EPA(美國環保署)原有的軟件中對所收集的所有數據進行分析,分別回答污染物排放量是否減少、水質是否改善、染物排放量變化與水質改善是否存在某種聯系以及是否存在其他影響水質的原因這四個問題;接著對四個地區的情況進行對比分析,得出一個匯總的結論。第五步,提出結論,撰寫報告。數據分析結果顯示,在污水處理廠更新后四個地區的排放污染物都有所減少,盡管除了Tamaqua其他三個地區的污水排放總量都明顯上升。從水質來看,Allentown和Tamaqua水質有很大的改善,Hamburg只有輕微的改善,而Lansdale的水質沒有發生明顯的變化甚至是變得更差了。因此在最終匯總的報告里,GAO認為水質改善項目在Allentown和Tamaqua是有效的,在Hamburg的效果并不明顯還有待觀測,而在Lansdale沒有起到效果,可能是因為其他地區的污染物投放到該地區導致其水質變差。
然而,案例研究的過程并非是嚴格地按照上述的每一個步驟,它的獨特之處是數據的收集和分析是可以循環交替進行的。在大多數方法中,信息收集之后進行數據分析,然后形成報告。在案例研究中,有一個特殊的程序稱為OTTR,即觀察、思考、測試、修改(observe,think,test,revise),收集到初始的信息后,進行第一階段的觀察活動,了解發生了什么以及為什么會發生,接著在第二階段“思考”階段,說明需要哪些新的信息來證明現在認定的解釋或是排除其他的解釋,然后會引出第三階段“測試”階段,在這個階段,根據前面階段中的說明收集更多信息。最后一個階段要對之前收集的信息和得出的結論進行復核和修改。因此可以看出,數據的分析結果有助于下一階段的計劃,下一階段的觀測又會產生新的信息需求,如此循環往復,直到找到最為合理的解釋和可信的證據。
案例研究方法的缺陷
在使用案例研究方法的時候,也發現了它所具有的一些缺陷,需要采取一些措施去減弱和規避這些缺陷所帶來的影響。
首先是案例研究在泛化時存在一些問題,有時難以對研究結論進行一般性的歸納。因為案例研究所針對的常常是一個或幾個樣本,它的結論不是統計性的而是分析性的,我們使用典型或是具有代表性的樣本點進行案例研究,但泛化的風險仍然是存在的。對于例證型、探索型和關鍵案例來說,如果需要推廣,需要通過和其他方法的結合來獲得,這種情況下,可能需要尋找更多的證據來證明其可靠性。對于其他三種類型,一般來說只要他們在樣本點選取和分析戰略設計時做了充分的考慮,泛化也是可行的。
另外一點是案例研究的結論可能缺乏公正性。產生這個問題原因主要有:1.使用的信息不夠充分;2.當我們采用直接觀察方法時,受研究人員的主觀性影響較大,其公正性和客觀性值得懷疑;3.案例研究的結論沒有一定的標準。一些專家提出,采取以下措施可以避免偏見和確保準確性,即
1.向提供數據的人們提交最終的報告,收集其對于報告的反饋;2.使用多途徑多方法收集數據來進行案例研究;3.通過審計跟蹤或證據鏈技術,同時提高審計人員收集直接證據的能力;4.保證充分的監管。最后是可能消耗大量的時間和人力。大量的人力和時間耗費是案例研究中一個非常現實的問題,尤其是在針對項目進行的案例研究中。在預算有限的情況下,建議在投入一個案例研究之前,首先評估其重要性和必要性,據此來安排案例實施的優先順序;其次是要制定可行的計劃,制定出預算,合理安排時間、資金和人力資源。
案例研究法在我國績效審計中的應用現狀
我國審計署審計長劉家義在2010年的“世界審計組織第六屆效益審計研討會”上表示,到2012年,我國所有的審計項目都將開展績效審計。除了制定績效審計準則和應用指南外,績效審計的方法也是重要的組成部分。根據審計署2008年至2012年審計工作發展規劃,審計署將著力構建績效審計評價及方法體系。目前我國對于績效審計中案例研究方法的理論研究還在起步階段,以審計署為例,審計署審計科研所在承擔審計署2009至2010年度重點研究課題《績效審計指南研究》的過程中,組織編譯了美國和加拿大審計署開發的六種績效審計方法,其中包括案例研究方法。研究和學習美國審計署在績效審計中對案例研究法的應用,能夠為我國績效審計方法體系的完善提供參考和啟示,具有重要的意義。
從實務角度來看,在審計署的對一些重大項目的跟蹤審計中,已經可以初見案例研究方法應用的端倪。以2011年9月對鋼鐵產業調整和振興規劃審計調查跟蹤為例,審計署駐鄭州特派辦的專項審計調查組自2011年6月起對寶鋼集團公司落實國家《鋼鐵產業調整和振興規劃》(以下簡稱《規劃》)的情況開展審計調查。我們可以認為這是一個項目實施的案例研究的應用。關注這個審計項目的主要目標,首先是調查寶鋼集團貫徹《規劃》取得的實際成效,了解對于規劃目標的實現情況、任務完成情況和政策措施的落實情況;然后是調查《規劃》實施過程中有關部門、地區和寶鋼集團采取的具體措施,揭示政策、制度、配套措施落實過程中可能存在的缺陷和不足;最后是分析問題和不足產生的原因,從而為國家以及企業提出相應的對策和建議。從這個目標的制定的確可以看到一些案例研究方法運用的影子,為了了解對我國鋼鐵產業調整和振興規劃的實施情況,選擇了寶鋼集團這個鋼鐵企業中的代表進行跟蹤調查,深入分析其實施過程中的問題和原因,對于推斷其他類似企業的情況具有一定程度的參考價值,同時有助于相關政策的完善。
然而,實際上,目前的績效審計對于這種方法的使用并不明確,淺嘗輒止,也沒有出具過正式的案例研究報告。因此,我國績效審計方法體系的構建之路依然很漫長,需要進行不斷的探索、嘗試。
對我國案例研究方法在績效審計中發展的建議
(一)理論是指導,需要完備績效審計理論體系我國現有的審計準則和指南中尚未涉及案例研究的闡述,建議在以后的修訂中能夠增加相關的內容,對案例研究在績效審計中運用的程序、方法、報告等進行一些規定和建議。目前我國對于績效審計中案例研究方法的理論研究還處于起步階段,屬于績效審計方法體系的一個組成部分,還僅限于介紹外國績效審計的方法,能結合我國實際情況的極少。因此建議審計署及各地方審計機關經常召開相關主題的研討會,并鼓勵專家、學者進行這方面的研究,多撰寫相關的論文,集合各方面的智慧,力求能早日補充完整績效審計方法體系的這一部分,以理論指導審計實務。
(二)人才是關鍵,能夠加強針對案例研究的人員的培養以及這方面的資金配備由于績效審計遠遠比傳統的財務審計復雜,除了需要更為靈活多樣的審計方法,還需要較高的專業技術、較廣的知識領域和更強的綜合分析能力,對審計人員的能力提出了更高的要求。而現有審計人員多數來自于審計、會計等財經類院校,知識結構比較單一。建議逐步調整審計人員結構,在培養財務、審計的相關人員之外,也逐漸開始吸納管理科學、統計學、心理學、社會學、工程、計算機、醫藥學、生物學等等非財經類專業人員進入審計機關,提高審計人員的專業水平和綜合素質,以便能夠應對復雜各異的案例。
(三)技術是核心,需要更新數據收集和分析的方法和技術如前所述,案例研究所應對的是較為復雜的案例,常常需要處理大量的數據,因此能否更快地收集和處理這些數據,關系著這個案例研究質量的好壞,同時也會影響其效率和成本。建議在考慮我國現實國情的前提下,學習和引入國外先進的數據分析處理技術,如使用一些模型和軟件等。
摘要:涪陵龍潭 水利 熟悉 評價
一、龍潭水利工程概況
該工程位于涪陵長江南岸西部,系以農業澆灌為主,兼有城鄉供水、防洪減災和發電綜合效益的中型水利工程。由擬建的桃子溝、黑塘水庫和已成的新橋、八一橋水庫及其相應澆灌渠系工程,調、引水工程,電站工程組成。桃子溝水庫總庫容1262萬m3,大壩為鋼筋砼面板堆石壩,最大壩高63m,澆灌渠道左干渠21.8km,引水流量1.34~1.11m3/s,右干渠31.8km,引水流量0.88~0.41m3/s,設計灌面4.23萬畝。黑塘水庫總庫容1136萬m3,大壩亦為鋼筋砼面板堆石壩,最大壩高48m,澆灌渠道左干渠25.8km,引水流量0.91~0.59m3/s,右干渠25.5km,引水流量2~0.79m3/s,設計灌面6.21萬畝。壩后電站裝機2×160kw,年發電量96萬km·h。調引水工程含輸水隧洞、渡槽、暗渠,全長8.8km(其中馬鞍山隧洞長6.3km),過水流量9.0m3/s。
工程分兩期建設,總工期77個月。一期工程為桃子溝水庫和借水工程,包括桃子溝水庫大壩關鍵、左右干渠及借水工程。工期39個月,二期工程為黑塘水庫大壩關鍵及左右干渠,工期38個月。工程總投資34346萬元。其中一期22089萬元,二期工程12257萬元。工程全部建成后可澆灌農田10.44萬畝(其中新增8.5萬畝),每年向城市供水1860萬m3 ,向鄉鎮供水652萬m3;涪陵城區供水人口12萬人,解決場鎮及農村17.36萬人、10.3萬頭牲口飲水;龍潭鎮防洪標準由不到2年一遇進步到10年一遇。工程綜合經濟指標的經濟內部收益率為14.65%,財務內部收益率為9.5%,年利潤總額為993.33萬元,供水原水價0.97元/m3。
二、龍潭水利工程可調水量和調度運行方式
長江水系的龍潭河八一橋、新橋兩座水庫,據近10年的觀測資料統計,年均泄洪棄水4829萬m3(不包括青煙洞汛期和深夜的限電棄水),主要發生在主汛期5月至8月,次汛期4月、9月、10月。為了達到變廢為利,挖潛節水之目的,擬通過借水工程馬鞍山隧洞等渠系建筑物將部分棄水調進烏江水系的桃子溝水庫加以周轉和囤蓄,以少調八一橋、新橋兩水庫在平水期和枯水期的調蓄水量,從而減少青煙洞梯級發電損失。據多個代表年的逐日棄水過程的水文分析有p=50%、75%、95%的年棄水量為6855萬m3、3060萬m3、1149萬m3,在馬鞍山隧洞引水流量為7 m3/s時,年引用棄水相應為2581萬m3、1256萬m3、586萬m3。桃子溝水庫自身區間集雨面積8.35km2,多年均勻徑流量473萬m3。從而用于桃子溝灌區和主城區供水的年可調水量在p=50%、75%時分別為3023萬m3、1601萬m3。假如再加上p=75%的年份黑塘水庫的富余水量539萬m3,則可調水量在保證率p=75%的年份將增加到2140萬m3。這有限的可調水量優先滿足桃子溝灌區的農業澆灌、人蓄飲水,其次按照量出為進、以供定需的原則兼顧涪陵主城區供水。在主汛期,通過聯通運行的八一橋、新橋水庫限蓄水位,預留一定的調洪庫容,將可能發生或已經發生的泄洪棄水調往桃子溝水庫周轉囤蓄,并直接向涪陵主城區供水,且補充桃子溝灌區因該庫自身來水不足以保灌區人蓄飲水和澆灌的缺額。在平水期及枯水期,利用桃子溝水庫的囤水和少量自身來水,向涪陵主城區供水和解決灌區人畜飲水。按年調水進城1860萬m3考慮,其可能發生的缺額一是由八一橋、新橋水庫補充;二是減少調水進城的水量,加大長江提水保障城市供水。
三、龍潭水利工程是我國新時期治水思路在涪陵的具體實踐和有益嘗試
水利部提出新時期治水思路為摘要:從工程水利向資源水利,傳統水利向現代水利、可持續發展水利轉變,以水資源的可持續利用保障經濟社會的可持續發展。其突出了水資源的戰略地位,涵蓋了現代水利的科學內涵,即人和自然共處,考慮水資源和水環境的承載能力;水利建設要和經濟社會發展相適應;強化水資源的同一治理;搞好水資源治理、開發、利用的同時,要非凡重視水資源的配置、節約、保護,進步水的利用率;充分發揮市場機制功能,科技興水、依法治水,實現水利現代化。龍潭水利工程投資不小,戰線很長,施工難度大,我們全力以赴,促其上馬,正是突出水資源戰略地位的具體體現。其以農業澆灌、防洪減災為本,遠間隔跨流域調水,水量大質優,水價較長江提水價位低0.18~0.34元/m3,也正是強化水資源同一治理,搞好水資源的治理、開發、利用,重視水資源的配置、節約、保護,充分發揮市場機制的很好詮釋。基于此,我們說龍潭水利工程是新時期治水思路在涪陵的具體實踐和有益探索。
四、龍潭水利工程是涪陵經濟社會可持續發展的支撐點
眾所周知,涪陵長江南岸西區東部,座落在長江、烏江兩大水系分水嶺處,且部分處于石灰巖地區,水資源貧乏,是歷來不易解決的旱片死角,從而導致該區域人均收進低、農業結構單一,尤其枯水年,場鎮居民常因缺水爭水打架斗毆,影響社會安寧。而龍潭水利工程其輸水線路正好從分山嶺四周經過,可以分水解決此片農業澆灌及農村人蓄飲水新題目,從而促進農業結構調整和高效農業健康發展。
涪陵主城區長江南岸片區是涪陵區政治、經濟、文化中心,現居住人口23萬人,2010年將達30萬人。目前居民和產業主用長江水,但隨著三峽工程的建成,長江涪陵段在汛期限蓄水位下正好處于庫尾,泥沙淤積加重,水體流速減緩,自凈能力下降。據猜測,其水質在一定時期內將有惡化趨向。經檢測,烏江出口段的水質亦不宜飲用。這無疑對涪陵經濟社會的發展產生極為不利的影響。而龍潭水利工程正好能為涪陵主城區提供質優量大價廉的自然供水水源,可以說它是一個民心工程,是涪陵城區人民的生命工程。
興建龍潭水利工程,在洪水期黑塘水庫可攔蓄龍潭鎮以上洪水,從而使龍潭鎮1.9萬畝田土、2.1萬人口免受洪水之災,將龍潭鎮防洪標準由不到2年一遇進步到10年一遇。且黑塘水庫的壩后電站均勻每年能提供96萬km·h電量,改善壩區四周農村用電狀況。
該工程的興建,將形成一個長藤結瓜的供用水系統。其沿途可接納一系列中小型水利設施的囤蓄水和棄水,從而盤活上億水利存量資產,且可帶動相關產業的發展,形如拉動建筑、建材、運輸產業發展,吸納大量農村勞力務工致富。這無疑是涪陵經濟的又一新的增長點。
五、龍潭水利工程是涪陵水務治理體制改革的助推器
學生在學習本門課程之前,主要學習了數學、物理和基礎化學等課程,專業課程學習尚未展開,所以學生對環境工程專業學習微生物目的缺乏認識,在他們思想上有一種根深蒂固的想法,即解決環境問題必須用化學的方法。同時,環境中存在的微生物是由于其個體微小,用肉眼觀測不到,需要抽象思維去理解,學生容易感覺枯燥乏味,且離日常生活較遠,難以激發學生學習興趣,尤其是基礎理論部分更是如此。針對這種情況,可在相關章節引入專業應用及日常生活實例,使學生有更為形象的認識,以激發學生學習興趣。比如緒論課可聯系生活及專業中的具體實例,強調微生物的無處不在及與人類生活息息相關的特性。同時還要重點介紹微生物在環境污染治理中所發揮的作用,強調學好該門課程是順利學習其他專業課的重要保障,也是今后從事環境工作的必備武器。這樣才能激發學生的學習興趣和對求知的渴望,更好地體會微生物的內涵和重要性。從而變被動學習為主動學習,主動地去學習、探究、發現,好的開端有利于學生對后續內容的學習。可介紹我國2003年由SARS病毒引發“非典”,2009年遍布全球的甲型H1N1流感病毒,近幾年來的流感病毒變種H5N9,及2014年在西非肆虐、沒有任何疫苗和針對性治療方式的埃博拉病毒,由各種病毒引起的禽流感、手足口病等;講到細菌和真菌(霉菌、酵母菌)時,可先聯系微生物對人類有益的一面,如由酵母茵、霉菌等發酵生產的食品,如釀酒、制醋、酸奶、泡菜、醬油、豆瓣、醪糟、豆腐乳等,以及由霉菌或放線菌發酵生產的抗生素,如青霉素、鏈霉素等對人類的巨大貢獻。在介紹細菌的生長曲線時可結合各生長階段在污水生物處理中的應用進行講解。在介紹微生物生態時可結合氧化塘的應用幫助同學理解藻菌共生的關系。同時還可以活性污泥法為例對其中的微生物相關問題進行深入介紹,使學生對微生物原理、工藝特征、運行過程易出現的問題等有全面的了解,從而提高學生解決實際問題的能力。在專業應用介紹的同時可介紹一些食品和衣物的霉爛變質、食品保鮮等生活小常識,讓學生感到,學了這些知識,不僅對專業有用,而且對自己的日常生活、身體健康都有幫助,從而提高學習興趣和主動性。
2教學形式多樣化,調動學習積極性
教學過程中根據所授課程內容采用不同形式。對于基礎性知識的教學,以教師講解為主,適當的留出內容讓學生自己去理解或閱讀有關的參考書,培養自學能力。在講課中,教師要啟發學生積極思維,有些問題要讓學生自己去思考,去尋找答案。在此基礎上,要安排一定的時間,讓學生在課堂上對所提出問題進行討論,由學生討論解答。討論是激發學生思維與創造力的重要手段,學生必須學會在討論中學習。這樣既能加深學生對書本知識的理解,便于培養學生的表達能力、思維能力、辯論能力、分析問題和解決問題的能力。在環境工程微生物學課程中,結合N、P元素在自然界的遷移轉化,以人工濕地為具體實例,讓同學們通過查閱相關文獻,分組講解人工濕地不同處理工藝及各工藝不同反應階段中N、P元素的轉化及涉及的微生物類型。通過這種形式在教師或學生主持下在教師與學生之間或學生與學生之間通過討論、爭論、辯論來學習知識,一方面加深了同學們對相關知識的掌握,另一方面也鍛煉了同學的表達能力,調動了學習積極性。
3不斷完善多媒體,充分利用網絡資源
微生物是肉眼看不見,在顯微鏡下卻呈現出一幅非常生動而有趣的圖象。采用多媒體課件,可大大提高教學效率和效果。增加課堂教學信息量尤其在講解微生物的形態結構和污染處理工藝流程等方面具有傳統教學手段無可比擬的優勢。在授課過程中充分利用計算機網絡收集各種相關資料,如文字、圖片、照片。影像、視頻資料等,以及根據實際教學需要自行攝影、實況錄像等采集資料,以形成傳統教學方法難以實現的微生物形態結構污染代謝原理、污染物處理工藝流程、實驗操作演示等聲像豐富,直觀的多媒體課件,將微生物世界逼真地展現出來把抽象性的闡述性的教學內容轉變為生動形象的感性素材。為學生創設多樣化的學習情境。例如以大腸桿菌T系噬菌體為例講解病毒繁殖過程、革蘭氏染色方法、培養基的制備、活性污泥中生物相觀察、污水生物處理工藝的運行等內容可采用教學錄像、動態仿真系統等現代教育技術,取得很好的教學效果。在授課過程中,講到相關微生物在環境治理的應用時,讓學生利用網絡資源查閱相關資料,以小論文的形式提交作業,這樣即發揮了學生的主觀能動性和創造性又可以使學生了解學科最新研究成果及前沿信息。
4積極組織認識實習,注重理論聯系實際
為加深學生對專業基礎課的學習。可利用課余時間,帶領學生到污水處理廠和固體廢物生物填埋場進行參觀實習,設身處地的深入了解工藝。任課教師也要利用課余時間到垃圾填埋場,城市污水處理廠、工廠企業等了解工程應用情況,找到理論與實踐的結合點。并在教學中用生動的工程實例講述概念。例如,在講解廢水生物處理原理、固體廢棄物的生物處理時穿插大量的工程實例。說明相關理論是怎樣從實際中抽象出來的,又是怎樣回到實際中去解釋或解決問題的。只有找到了理論的應用場合,才能稱真正的理解或掌握了這個理論,培養了學生解決實際問題的能力。在授課過程中將工程實踐中的最新案例及時傳達給學生使之多了解與本專業實際工作環節相關的知識也是有效提高學生興趣性的手段之一。學生感受到所學的知識與實際相關,具有重要的應用價值,才能提高學習的積極性和主動性。
5優化實驗教學內容,培養學生創新能力
環境工程微生物學是一門實踐性很強的學科,實驗是教學的重要環節,其教學時間能否保證,實驗課程結構是否科學,是保證教學效果和質量,培養創新人才,以適應現展對人才需要的關鍵。微生物實驗教學,可培養學生的探索精神和實踐能力。在微生物實驗中要將組織實驗,強化基本技能訓練。根據環境工程微生物學特點,可將相關實驗設計為一個或幾個連續性實驗。通過綜合性實驗(如飲用水中細菌總數及景觀水體中大腸菌群的測定),使學生將學到的實驗基本技能系統地綜合應用到實驗中,并鞏固基本技能。這樣,既能提高學生對實驗的興趣,又能促使他們將所學的理論知識聯系起來,從而加深對微生物的認識,促使學生認真完成好每一個實驗步驟。在實驗過程中,許多基本操作可反復進行,能使學生熟煉掌握基本操作技巧。在講授實驗課時,重點講述實驗成功的關鍵和歷屆同學易出現的問題。另外,我們還布置了實驗設計的大作業(高效多環芳烴降解菌的篩選),培養學生獨立思考和創新能力。在實驗報告完成中,分析與討論部分是很重要的內容,通過對實驗問題和結果的分析、討論,可加強學生對理論知識的理解,大大提高學生分析問題和解決問題的能力。
6結語