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【關鍵詞】煙氣脫硫;廢水處理;優化;流程
0.前言
目前我國主要一次能源仍為煤炭,而在火力發電中煤炭的消耗量極大,煤的燃燒使煤中的硫元素生成二氧化硫排放到大氣中造成空氣污染 ,若遇水汽還將形成酸雨造成二次污染。
隨著環境保護和可持續發展意識的日益加強 ,對二氧化硫排放的控制日益嚴格。為了適應環保要求,我廠一期工程 (2×600MW)配置的脫硫裝置為濕式石灰石--石膏法脫硫裝置。該系統已分別2008年1月和2008年2月正式投人運行 ,采用濕式石灰石--石膏脫硫裝置具有脫硫效率高 ,吸收利用率高 ,對煤種適應性好,工藝成熟,運行可靠等優點,其缺點就是會產生一定量的脫硫廢水 ,脫硫廢水需要經過處理,達到 《綜合污水排放》的一級標準后方可排放。
1.水源來源及特點
1.1廢水來源
煙氣經引風風機引出電除塵設備后進人脫硫系統。經增壓風機 、換熱器 、吸收塔 、除霧器、換熱器后,潔凈的煙氣進人煙囪排人大氣。
在吸收塔中隨著吸收劑吸收二氧化硫過程的不斷進行,吸收劑有效成分不斷的消耗產生亞硫酸鈣并經強制氧化生成石膏,而且在吸收劑洗滌煙氣時煙氣中的氯化物也逐漸溶解到吸收液中而產生氯離子富集。氯離子濃度過高會降低副產品―石膏的品質。當吸收塔內漿液濃度達到30%時,認為吸收劑基本反應完全,脫硫能力相當弱,吸收塔漿液中氯離子的濃度達到最大允許濃度(20000mg/l左右),這時將吸收塔漿液抽出送至石膏脫水車間用真空皮帶脫水機脫水。在脫水過程中產生的濾液便是脫硫廢水的主要來源。
吸收塔后的除霧器用于去除高溫煙氣經過吸收塔后產生的大量霧氣。除霧器沖洗水循環使用,當除霧器沖洗水水質不能達到工藝要求時 ,也將送至廢水處理站處理。除霧器沖洗水是煙氣脫硫的第三個來源。
1.2廢水水質特點
火電廠石灰石-石膏濕法煙氣脫硫排放廢水的水質、水量與石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝條件、操作管理與用水方式等因素有關。
該廢水有以下特點:
(1)廢水稍偏酸性,PH值一般保持在4-5.5之間。
(2)懸浮物含量很高(石膏顆粒、SiO2),質量分數可達幾萬mg/L。
(3)氟化物、COD和重金屬超標,其中包括我國嚴格限制排放的第1類污染物如 Hg、As、Pb等。
(4)鹽分極高,含大量的Cl-、SiO42-、SiO32-等離子,其中Cl-質量分數可達0.04左右[1],遠大于標準海水 質量分數。
2.我廠工藝流程介紹
我廠脫硫廢水主要通過氧化、中和、絮凝、沉淀等方法來處理,該方法主要包括一下幾個過程。
2.1 COD處理
主要是通過向緩沖池內通入壓縮空氣的方法來降低含量;
2.2重金屬的處理
通過加入Ca(OH)2調節PH值在9.0左右,原因有三,其一PH在排放標準之內;其二這個PH有利于后繼沉淀反應,沉淀部分重金屬,使鋅、銅等大部分重金屬生成氫氧化物沉淀而除去;其三Ca(OH)2與氟離子反應生成CaF2沉淀而除去氟離子,根據有關研究[2],只要加入廢水中的Ca(OH)2質量濃度達到900mg/L,氟離子濃度可降到10mg/L以下,達到排放標準。另外Ca(OH)2與砷反應生成沉淀而除去砷。
另外,Cd、Hg等采用此方法是很難達到排放標準的[2],我們采用投加有機硫TM15的方法給予解決。其主要作用是與Cd、Hg等形成溶解度更低的硫化物沉淀加以除去;具體反應式如下:
2Hg■+2TMT■Hg■TMT■
2.3懸浮物處理
懸浮物處理主要是通過絮凝方法除去,投加混凝劑和助凝劑。
下圖為我廠廢水處理流程:
圖1 系統流程圖
3.運行中出現的問題及解決方案
經過近半年的運行也出現了一些問題,現在把我們遇到的問題和解決方法介紹給大家。
沉淀池進水管堵塞問題:
由于設備投運初期,未及時抽取沉淀池底部污泥而到沉淀池進水槽堵塞。表面現象就是沉淀池進水有一部分未經過沉淀池斜板而是直接從進水槽上部溢流出來,導致出水水質渾濁,濁度升高。處理過程:我們首先啟動板框壓泥機進行抽泥從而降低泥位,希望能夠疏通進水槽,事實上也到位了效果。
為了從根本上解決進水管堵塞問題,我們做了技改。我們在沉淀池進水管底部(圖中2)增加一壓縮空氣管道,用于氣力疏通進水槽。通過我們后期的運行,效果非常的好。
a)改造前 b)改造后
在平時的運行中我們每周抽泥一次,利用板框壓泥機壓成泥餅運出廠外處理。
4.系統流程及工藝的優化
在運行過程我們陸續對系統的流程進行了優化,并收到了很好的效果。
4.1加藥量的調節
由于脫硫廢水懸浮物含量高的特點,我們進行了試驗。我們逐漸減小混凝劑加藥量而助凝劑根據絮凝槽礬花情況適當的調節加藥量,最終我們得出:在不加混凝劑的情況下,單獨調節助凝劑加藥量(約8g/m3)即可形成較大礬花,出水濁度維持在1NTU以下。
4.2板框壓泥機回水的改造
板框壓泥機脫離出來的水(約8m3/h,每次板框壓泥機運行2-3小時,可產生回流水20噸左右)按原來的設計是回流到廢水緩沖池的,這樣的設計導致回流水的二次處理,無論是從節省藥品及降低勞動量還是從節能的角度來看都是嚴重的浪費,從處理流程來看這部分水是經過加藥處理的,故板框壓泥機脫離出來的水是已經合格的水,另外我們經過對水質的化驗也表明水質完全符合排放標準,故我們就將板框壓泥機脫離出來的水直接引到凈水池直接回用。
5.結論
經過近半年運行經驗的積累和我們對系統的優化,我們實現了廢水100%合格處理,鑒于國家對環保要求的提高,我們把處理合格的脫硫廢水引至工業廢水池進行二次處理,處理后的水用于煤場沖洗、除灰等,以到達電廠廢水零排放的目標且避免了二次污染。
【參考文獻】
[1]王小平,蒙照杰.燃煤電廠濕法脫硫中的腐蝕環境和防腐技術[J].中國電力,2000,33(10):68-71.
WANG Xiaoping,MENG Zhaojie.Corrision enviroment and anticorrosion technology of wet FCD process in coal-fired power plant[J].Electric Power,2000,33(10):68-71.
深入挖掘教材中的環保內容和切入點中學生的環境意識是其對環境問題的感覺思維與各種心理過程的總和。中學生的環境教育屬于環境科學的基礎教育,而不是培養環境保護方面的專業人才。其目的是通過課堂教學和課外活動的滲透,幫助學生認識環境,明確環境與發展的辯證關系,了解環境和環境保護的基礎知識,樹立環境思想,培養學生自覺參與環境保護的好習慣。要達到這一目的,我們必須根據學生的年齡、已有的知識和各方面的能力,在不同層次上進行滲透教育,力求做到環境教育系統化、序列化。
如初一年級以植物學為基礎,進行熱愛環境、關心環境的主題教育;初二年級以生態學基本觀點為主要內容,初步進行科學環境觀、資源觀、人口觀的教育;初三年級可結合生理衛生課,了解環境污染的生物因素,進行環境衛生防護、防治污染教育;高中生物教學可從微觀、宏觀兩方面認識生命的共性、本質出發,闡明生物與環境的關系,逐步進行生態平衡、保護自然資源的教育。現行的中學生物教材,在許多章節都有直接或間接的環境保護知識。如植物學中,根系在土壤中的分布涉及水土保持、光合作用涉及綠色植物對人類生存的意義、苔蘚植物是監測空氣污染的指示植物等;在動物學中,蚯蚓對人類的益處、魚類資源的保護、青蛙的捕食、益鳥的保護等都與環境保護有關。高中《生物》中的第七章“生物與環境”更是著重對生態學較為細致的論述。這些都是環境教育的得力滲透點。在教學過程中,要認真挖掘教材,在不同層次和不同深度上列出環境教育的滲透點,并在教學計劃和教案中得到反映。通過以上切入點,結合不同的環境教育內容,適時地在教學過程中加以滲透。這樣不僅提高了學生學習生物學知識的興趣,同時也增強了他們的環保意識。
滲透環境教育的途徑和方法
1.在課堂教學中滲透在課堂教學中,盡可能結合教材中介紹或涉及到的環境保護內容,將環境教育寓于課堂教學之中,這樣才能在長期潛移默化中達到對學生進行環境教育的目的。例如,講森林在保護改善環境中的作用時,要突出生態效益的概念。可給學生列出這樣一組數據:1株50年齡的樹木,1年產生的氧氣價值3.2萬美元,吸收有毒氣體、防止大氣污染價值3.25萬美元,涵養水源價值3.75萬美元,各種生態效益達19.695萬美元,而該樹被砍伐后的木材價值卻只有幾千元,進而介紹我國森林覆蓋率僅12.7%,遠遠低于國際標準30%的要求。而毀林速度卻處于世界前列,聯系我國今年長江全流域性的特大洪水災害,其中最重要的原因就是因為長江上游近年來掠奪式的砍伐樹木,有些縣財政收入的90%來源于木材,昔日的青山綠水,變成荒山禿嶺,水土流失,河床升高,這次特大洪災給國家造成幾千億的損失。與此同時,也介紹日本人愛樹成癖,長期堅持植樹造木,使其森林覆蓋率高達68%,逐步變成森林大國的事實。通過以上事例介紹及對比,可大大激發學生的民族自尊心和植樹造林、綠化祖國的熱情,使學生能從身邊的小事做起:愛護花草樹木,陽臺養花種草,植樹節每人爭栽一棵樹,把愛護、美化我們的環境變成了一種由衷的自覺行為。
又如,在講“飲食衛生”一節時,可引用1988年上海市民食用不潔毛蚶,導致甲肝大流行的事例,使學生認識到:污水、糞便不經處理排入江河、海洋,污染水源,使水生動物帶菌,危害人民健康,導致上海數十萬居民患病,并且在國際上造成不良影響。同時,引導學生聯系近幾年來懷化市每年7月~8月份2號病的流行,給人們造成的心理恐慌和生理病痛,從而使學生更加認識到防止環境污染、保護環境的重要性。
在講青蛙一節時,通過介紹青蛙驚人的捕食能力,使學生自覺做到不捕殺、不食用青蛙,并與捕食青蛙的行為作斗爭;還可組織學生將課堂觀察的實驗用蛙放回大自然,培養他們熱愛自然、保護動物的一片愛心。
2.通過各項課外活動滲透課內打基礎,課外求深化。
根據生物教學實際情況,僅僅通過課堂教學滲透環境教育,其力度是遠遠不夠的,還必須將課堂教學同豐富多彩的課外活動結合起來,對學生實施全面的環境教育。
(1)以課外閱讀為基礎,拓寬學生的環境保護知識。現在中學生的求知范圍已經遠遠超出了教材,教師應充分利用這一點,有針對性地組織學生閱讀一些環境保護方面的書籍、文章,幫助他們認識到環境問題的由來和解決方法,并引導他們把學到的環保知識與課堂學到的生物學知識聯系起來,解釋日常生活中遇到的環境污染問題。從而讓學生更關注我們周圍存在的環境問題,激發學生的求知欲,樹立利用科學保護環境的熱情和信心。
(2)以大自然為課堂,在環境中了解環境,培養學生的環境意識。
教師可利用春游、秋游、夏令營等活動,帶領學生到大自然中去,調動學生的所有感官,去看、去聽、去聞、去觸摸、去勞動、去品嘗……讓學生去感受大自然,從而培養學生對大自然的感情并和大自然建立密切關系,這樣才會使他們用真心去熱愛大自然,去保護大自然。如結合植物課教學,組織學生認識校園、公園中的植物,掌握美化、綠化的植物種類,讓學生在大自然美的熏陶下增長環境科學知識,探究環保知識。
關鍵詞:解決問題;探究;引導;自主
中圖分類號:G633.98 文獻標識碼:B文章編號:1672-1578(2017)03-0115-02
在"問題解決"模式教學中,為了使學生達到多向思維,首先教師要創設具體的情景,引導學生提出探索性和求證性的問題,尋找解決途徑。根據認知心理學,創造力源于基本認知過程的觀點,以及《科學課程標準》提出"科學學習要以探究為核心"等, 探究學習將成為新背景下學習科學的主要方法,應用現成的知識,探究未解決的問題,培養創新精神和意識。
1.問題的類型
根據波利亞"按關鍵事實或未知量進行概括"的思想,我們可以把學生提出的問題大致分為三種:
1.1 一般性問題。對一般性問題一般都能直接在教材中找到答案,或稍加提示就可解決的問題。沒必要浪費更多的時間去想象或創造。對于這類問題,教師可以讓學生自己解決問題。如在講授《光合作用的條件和產物》時,學生對實驗中采用的"銀邊天竺葵"材料比較陌生,教師可在課前為學生準備好材料,讓學生先解決這個問題,再深入地探究光合作用的條件和產物。
1.2 發現型問題。這類問題的提出,有的是已有答案或解決方法,而有的卻沒有。如在探究"影響電磁鐵磁性強弱的因素"實驗中,τ諮生提出的"電流的大小和線圈的匝數會影響電磁鐵的磁性強弱,但電流的方向和導線的粗細會不會影響電磁鐵的磁性強弱呢?"對于這樣的問題,教師可以要求學生自己設計實驗來解決。這些實驗雖然只是一種重復、一種演示;但是,對于學生來說,卻是一種探索和獨立的發現的過程。
1.3 創造型問題。這是一類有新穎觀點、獨特性的且富有意義的問題。例如學習了《空氣污染與保護》的相關知識后提出"該如何治理霧霾現象?我們又能做些什么?"這些問題具有科學創新,適宜學生去探究。
2.學生問題解決能力培養的策略
學生對發現型問題和創造型問題進行嘗試性探究,通過批判性思維,形成獨特見解或創造。那教師在學生進行探究過程中承擔什么角色,如何引導和梳理等等問題。我將結合實例在教學中培養學生問題解決能力的策略、體會介紹如下。
2.1 幫助學生正確理解問題并對問題加以分類、概括。元認知理論認為,解決問題是根據發生的情況進行自我評估并隨時加以調整地動態過程,并不是一個機械過程,沒有固定的程序和方法。學生在試圖解決問題之前,必須正確理解問題。一些學生不能正確解決問題就是因為沒有養成仔細界定問題的習慣,不能準確理解問題表述的語意。教師應引導學生準確的表述自己所提的問題,使其他學生能正確理解,從而教師引導學生對問題進行分類和概括。如在講述《人類活動對生態系統的影響》時,學生在觀看教師創設情景之后,提出了下列問題:
(1)加拿大一枝黃花和水葫蘆為何入侵?是怎么樣入侵的?
(2)加拿大一枝黃花在原產地生活得怎么樣?
(3)外來物種是通過怎樣的途徑入侵的?
(4)水葫蘆泛濫與水污染有關嗎?
(5)有什么措施可以治理外來物種入侵?
(6)生物入侵有什么危害?花多草多更好,怎么就有危害了?
(7)在以后外來物種是該養還是該滅?
這些問題中,問題(1)(3)(4)所包含的更深一些的問題是外來物種為什么能成功入侵;問題(6)是更深層次的問題反應外來物種入侵有什么危害;問題(5)(7)所包含的意思又是外來物種入侵該如何治理。問題(2)屬于一般性問題。教師只要對加拿大一枝黃花的情況稍加介紹,即能解決。這樣加以分類、概括后,學生得到了自己提出來的幾個發現型問題和呈現型問題:外來物種為什么能成功入侵?外來物種入侵有什么危害?如何治理外來物種入侵現象?
2.2 引導學生自主思考,多角度提出假設。波利亞說過,先猜后證--這是發現之道(大多數)。合理地猜想或假設能引導我們走向真理,問題解決是建立在猜想與證明相互結合的基礎上。在課堂教學中,教師可以引導學生積極思考,激發學生的認知系統,把他們從興趣的萌芽狀態引到主動探索新知識階段。同時,教師應鼓勵學生從多角度提出假設。例如對外來物種為什么能成功入侵這個問題,在教師的引導下,學生可以三個大的角度來考慮這個問題:入侵物種的特征、入侵地環境特點、人為因素的影響。一個角度提出多種假設,如從入侵物種的特征:可能是具有強繁殖能力,可能是能產生某種物質抑制本地物種的生長,也可能是缺乏天敵,可能是……
值得注意的是,教師不要過多的評價學生提出的假設,注重數量,以免局限于某一問題的解決。
2.3 學生制定問題解決策略,自主進行嘗試性探究。對學生來說,元認知水平低的,在解題時常采用單一的方法或思路,相反元認知水平高的同學有多種解題方法或思路,并能調整解題方法和思路,還能自主地對解題的過程進行反思。教師根據提出的各種各樣假設,引導學生思考每個假設的意義和可行性。當有多種可行的解決問題方案時,教師要引導學生對假設進行篩選,結合實際情況選擇最佳的假設。制定方案、計劃或方法,即確定問題解決的策略,在教師的引導下,自主進行嘗試性探究。
2.3.1 根據問題的因果和內在關系,引導學生進行推理,得出合理的結論,加深對知識的理解。如在講授《生態系統的穩定性》一節中,提到森林生態系統和沙漠生態系統比較,哪種生態系統自動調節能力強?可以引導學生:自動調節能力的強弱與生態系統的成分和生物種類的關系?在食物網中如果某種生物數量急劇減少后,對其它物種會造成怎樣的影響?
2.3.2 聯系實際,利用典型事例,說明理論知識與現實應用相結合。如自主探究外來物種能成功入侵的原因時。學生可以利用報刊、雜志、科普網站等途徑獲取資料,結合入侵生物的特點,分析找出成功入侵的原因;也可以通過實例的實際情況進行嘗試性探究。如因修建鐵路破壞周圍植被從朝鮮入侵到中國的豚草;如因防檢疫工作上的疏失造成紅火蟻入侵美國南方;如為凈化水源而引進的水葫蘆,對中國多處水域造成危害。學生還可以通過實地考察或觀察標本等方式來分析物種能成功入侵的原因。
2.3.3 根據研究對象的相似性,從熟知對象的屬性推出相似性對象的屬性。如在講授《常見的酸》一節中,對于硫酸的化學性質,可以讓學生結合鹽酸的化學性質,從而得出硫酸的化學性質。
通過解決一系列的問題,學生的思維得以激發,有利于培養學生的自主探究、和自主學習,發揮了學生的主體地位,養成獨立思考和解決問題的習慣,為以后的學習和生活打好基礎。
2.4 問題連鎖,環環相生,引導學生深入探究。根據皮亞杰的認知發展觀,心理發展是在平衡與不平衡的交替中不斷建構和完善其認知結構,實現認知的發展。解決問題的時候,教師可以深入分析問題的本質,把問題推到一般問題,使問題深化,引導和啟發學生發現問題的內在聯系,探索規律。使學生養成提問的習慣,能在不同的階段,提出不同的問題,從而也間接的提高了學生解決問題的能力。
在解決了外來物種入侵的客觀原因后,教師可以進一步引導學生去發現問題,如“人在生物入侵中動機是什么?”“如何治理外來物種入侵?”“想想你能做些什么?”從而加深了對保護生物多樣性理解,培養了學生保護環境的意識,同時也可以把課堂內學到的知識應用到課堂外。
3.培養學生問題解決能力應該注重的幾個方面
3.1 教師應該努力建立民主平等的良好課堂氣氛。心理學研究表明:教學環境與思維的多端性有著必然的聯系,這里的教學環境主要指心理環境和課堂環境。和諧的課堂環境,能放飛學生的思路,是促使學生思維具有多端性前提條件。這說明在教學中教師要會營造寬松和諧課堂環境,能接納學生意見的課堂氣氛,平等看待學生提出的問題,留給學生充足的時間醞釀和討論,鼓勵學生參加解決問題的活動。教師要有創新的精神,要從為學生的發展角度看待自身的作用,采用多種的教學方法,讓課堂成為學生創造的舞臺。
3.2 要考慮影響解決問題的因素。影響解決問題的因素很多,如思維定勢、認知水平、學習動機、情緒等方面,在學習過程中存在兩個方面問題:一是因過低的動強度造成的思維積極性不足;二是因過高動機強度造成的思維功能減弱。同時低落的情緒、外界的干擾等都不利于學生解題。因此教師應引導學生明確解決問題的因素,使自己處在動機強度適中、情緒平和、排除干擾,保持愉悅的心境中解決問題。
3.3 教師不能越俎代庖,替代學生思考。以班杜拉為代表社會認知理論提出,自我調節的學習理論,強調要把學習者看成是能夠參與并控制學習過程的自我調節的主體。因此,教師要根據學生的年齡特征和認知水平,在實際教學中,教師要為學生思考問題和創造提供足夠的時間和空間,不能越俎代庖,替代學生思考。
如杜勃羅留波夫所批評的:"教師如果把科學的材料嚼得這樣細,使學生無須咀嚼,只要把教師所講的吞下去就行了。這樣,從學生中可能培養出知識的猿猴,而絕不是能獨立思考的人。"所以在平時教學和課堂討論中,教師應把主動權還給學生,給他們創設獨立解決問題和探究的機會,指導他們解決學習上和生活中困難。構建和諧課堂,促進民主教學,正確把握學生的主體地位和教師的引領作,使學生真正成為課堂思維活動的主人。
參考文獻:
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