《固體廢物處理與處置》課程工藝設(shè)計(jì)教學(xué)體系探索與實(shí)踐

楊列+陳水平+劉艷麗

摘要：本文提出了《固體廢物處理與處置》課程工藝設(shè)計(jì)教學(xué)體系的設(shè)置思路，結(jié)合理論課程工程應(yīng)用部分涉及大量原理、設(shè)計(jì)計(jì)算及工藝流程的特點(diǎn)，探索了采用我國(guó)應(yīng)用最廣泛的衛(wèi)生填埋工程作為課程設(shè)計(jì)教學(xué)主題，以固體廢物處理基礎(chǔ)理論為基礎(chǔ)，將多學(xué)科理論知識(shí)在實(shí)踐教學(xué)中訓(xùn)練的教學(xué)體系。

關(guān)鍵詞：固體廢物處理與處置；課程工藝設(shè)計(jì)；教學(xué)體系

1. 引言

《固體廢物處理與處置》是環(huán)境工程專業(yè)的9門核心課之一，由此確立該課程在環(huán)境工程專業(yè)本科人才培養(yǎng)中的重要地位[1， 2]。該課程具有典型的實(shí)踐操作性和實(shí)用性特點(diǎn)，對(duì)環(huán)境工程本科理論與實(shí)踐的結(jié)合能力培養(yǎng)至關(guān)重要，已有眾多高校學(xué)者對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容和方式進(jìn)行了研究。劉珊等[3]探索了將雙語教學(xué)引入理論課堂的方式，提出了若干固體廢物專業(yè)課雙語教學(xué)實(shí)踐的具體教學(xué)方法。肖相政等[4]也對(duì)如何優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容提出了探索與創(chuàng)新思路。黃紅麗等[5]嘗試將12課時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方式進(jìn)行改革，在有限課時(shí)中豐富教學(xué)內(nèi)容和強(qiáng)化教學(xué)效果。

而課程設(shè)計(jì)作為理論課程最重要的實(shí)踐能力訓(xùn)練方式之一，相關(guān)研究較少。本論文結(jié)合武漢理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)本科教學(xué)中“固體廢物處理工藝設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)教學(xué)進(jìn)行實(shí)踐和改革研究，對(duì)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容和考核要點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，以提高學(xué)生將理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐的能力。

2. “固體廢物的處理與處置”工藝設(shè)計(jì)主題的比選

根據(jù)目前國(guó)內(nèi)大部分高校固體廢物處理與處置課程的教學(xué)核心內(nèi)容，主要有收集運(yùn)輸、預(yù)處理、物化處理、生物處理、熱處理、資源化利用、填埋處置等章節(jié)，其中熱處理（焚燒、熱解）因?yàn)樯婕皩I(yè)較多，如熱能工程、電氣工程、自動(dòng)控制、機(jī)械工程等，不適宜作為環(huán)境工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)的主題。較為適宜作為課程設(shè)計(jì)主題的有收集運(yùn)輸、好氧堆肥和衛(wèi)生填埋三項(xiàng)。

（1）收集運(yùn)輸

理論課程中收集運(yùn)輸?shù)闹饕獙?duì)象為城市生活垃圾，設(shè)計(jì)到工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容有容器設(shè)置數(shù)量、集裝時(shí)間、行程時(shí)間、每周工作時(shí)間和收集次數(shù)等，收集運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)計(jì)算基于服務(wù)區(qū)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（如人口、人均日產(chǎn)量、區(qū)域特征等），進(jìn)而根據(jù)區(qū)域道路和收集點(diǎn)分布特點(diǎn)確定清運(yùn)路徑[6， 7]。收集運(yùn)輸工藝設(shè)計(jì)主要基于理論課程知識(shí)，知識(shí)背景要求相對(duì)單一，對(duì)CAD制圖等技能要求較低。

（2）好氧堆肥

好氧堆肥主要適用于可降解生物質(zhì)含量較高的固體廢物，如農(nóng)林廢棄物、餐廚廢棄物等。生活垃圾因成分復(fù)雜、產(chǎn)品合格率無法保證等原因，越來越少采用堆肥工藝作為處理方式。但隨著我國(guó)日益緊缺的土地資源帶來的環(huán)保設(shè)施選址難問題，好氧堆肥成為生活垃圾預(yù)處理的有效方式之一[8， 9]。好氧堆肥作為小規(guī)模試驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)室研究主題較多，而實(shí)際大型工程應(yīng)用仍較少，不具有普遍性。

（3）衛(wèi)生填埋

衛(wèi)生填埋仍為我國(guó)大部分地區(qū)生活垃圾處置的主要方式，其具有經(jīng)濟(jì)性、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。衛(wèi)生填埋涉及生物處理、污水處理、CAD制圖、流體力學(xué)等知識(shí)技能[10]，所需知識(shí)背景均為環(huán)境工程專業(yè)必修課程，具備作為課程設(shè)計(jì)主題的優(yōu)勢(shì)。此外，衛(wèi)生填埋在我國(guó)工業(yè)固體廢物、危險(xiǎn)廢物等方面也應(yīng)用廣泛，熟練掌握衛(wèi)生填埋的工藝設(shè)計(jì)對(duì)環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生今后的實(shí)踐能力和就業(yè)優(yōu)勢(shì)的提高均有幫助。

綜上所述，衛(wèi)生填埋最適宜作為《固體廢物處理與處置》的課程工藝設(shè)計(jì)主題，我校已將衛(wèi)生填埋作為課程設(shè)計(jì)主題實(shí)施了三年，教學(xué)實(shí)踐效果良好。

3. “固體廢物的處理與處置”工藝設(shè)計(jì)教學(xué)體系

課程工藝設(shè)計(jì)以衛(wèi)生填埋場(chǎng)的工藝設(shè)計(jì)為主線，要求學(xué)生在16課時(shí)（1周）內(nèi)，完成衛(wèi)生填埋場(chǎng)的總體設(shè)計(jì)和規(guī)模計(jì)算、防滲系統(tǒng)的布置、封場(chǎng)系統(tǒng)與堆體整形、滲瀝液收集與導(dǎo)排系統(tǒng)、滲瀝液處理規(guī)模與工藝設(shè)計(jì)等。

3.1 基礎(chǔ)資料

課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料主要包括城市概況、氣象資料、地形地質(zhì)資料等，詳見表1。

3.2 設(shè)計(jì)要求

要求學(xué)生基于已有資料按照完成一套衛(wèi)生填埋場(chǎng)的主要工藝設(shè)計(jì)文件，填埋場(chǎng)的主要功能設(shè)施的設(shè)計(jì)計(jì)算要在設(shè)計(jì)說明書或圖紙中得到體現(xiàn)，具體要求見表2。

3.3 考核要求

（1）考核方式：

平日考勤、設(shè)計(jì)報(bào)告，加上抽查提問，對(duì)成績(jī)進(jìn)行綜合評(píng)定。重點(diǎn)了解學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握、理解和綜合運(yùn)用能力。

（2）評(píng)分辦法：

課程設(shè)計(jì)結(jié)束后，學(xué)生應(yīng)提交教學(xué)大綱和設(shè)計(jì)任務(wù)書所規(guī)定完成的相關(guān)材料，由指導(dǎo)教師按評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行批閱，并綜合課程設(shè)計(jì)過程中學(xué)生各方面的表現(xiàn)，評(píng)定學(xué)生的成績(jī)。

四、結(jié)語

《固體廢物處理與處置》課堂工藝設(shè)計(jì)教學(xué)方法的探索與改進(jìn)在學(xué)生專業(yè)課學(xué)習(xí)發(fā)揮了重要作用。據(jù)近兩年畢業(yè)生反饋情況，改革后課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求對(duì)學(xué)生理論知識(shí)的鞏固和運(yùn)用作用明顯，充當(dāng)了學(xué)生在CAD軟件熟練運(yùn)用與環(huán)境工程實(shí)際工程項(xiàng)目中的重要媒介，讓學(xué)生的固體廢物處理工藝學(xué)習(xí)中針對(duì)性的學(xué)習(xí)了實(shí)際工程設(shè)計(jì)技巧。為新形勢(shì)下我校環(huán)境工程專業(yè)工程復(fù)合型人才的培養(yǎng)奠定了重要基礎(chǔ)。相信隨著今后教學(xué)改革的不斷深入，《固體廢物處理與處置》課程工藝設(shè)計(jì)教學(xué)會(huì)更加充實(shí)和完善。

參考文獻(xiàn)

[1]趙先，江娟，張芳，張璐，基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的“城市固體廢物處理”課程教學(xué)改革與創(chuàng)新，科教導(dǎo)刊，9（2015）103-104.

[2]蘇小麗，陳云霞，段金華，《固體廢物處理與處置》課程教學(xué)改革初探，廣州化工，40 （2012） 201-202.

[3]劉珊，張小玲，陳愛俠，大學(xué)短學(xué)時(shí)“固體廢物的處理與處置”專業(yè)課雙語教學(xué)研究與實(shí)踐，教育與教學(xué)研究，25（2011）87-90.

[4]肖相政，簡(jiǎn)放陵，劉雯，固體廢物處理與處置課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐，中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，11（2014） 39-41.

[5]黃紅麗，羅琳，周惜時(shí)，秦普豐，魏建宏，王寒，魏祥東，固體廢物處理與處置的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究，實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，12（2014）94-96.

[6]姜薇薇，農(nóng)村生活固體垃圾收運(yùn)系統(tǒng)選址與路線優(yōu)化研究，in，曲阜師范大學(xué)，2014.

[7]孫鳳海，李漢楠，徐玉梅，城市生活垃圾收運(yùn)管理模式的優(yōu)化設(shè)計(jì)，沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），27（2011）942-946.

[8]楊列，劉婷，陳思，張俊，熊輝，胡駿嵩，陳朱蕾，生活垃圾機(jī)械-生物預(yù)處理工藝優(yōu)化，環(huán)境工程，29 （2011） 89-93.

[9]楊列，陳朱蕾，唐素琴，龍思杰，胡駿嵩，生物預(yù)處理過程中有機(jī)質(zhì)與水分對(duì)垃圾熱值影響研究，環(huán)境衛(wèi)生工程，22 （2014） 19-21.

[10]陳朱蕾，薛強(qiáng)，生活垃圾衛(wèi)生填埋工程實(shí)用技術(shù)指南——標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用·設(shè)計(jì)計(jì)算·案例精選，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，北京，2013.

作者簡(jiǎn)介：楊列，武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院講師，環(huán)境工程博士，承擔(dān)環(huán)境工程《固體廢物處理與處置》理論課程和工藝設(shè)計(jì)的教學(xué)工作，