时间:2023-08-30 09:15:33
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资源的过度开采和能源不合理的使用,造成全球范围内生态环境日趋恶劣,钢铁行业作为能源与资源消耗大户,能否按照科学发展观的要求,发展循环经济、走新型工业化道路,己是关系到钢铁行业能否持续、健康、稳定、快速发展的一个重大问题。钢铁企业要想进一步降低吨钢耗水量,提高循环水的浓缩倍率,需要积极探索尝试新型的工艺技术装备,加强工业污水的综合处理回用力度,规范串级供水的用水制度。回用水作为系统补水水源,已经受到越来越多的钢铁企业的肯定和重视。
近几年来随着国家对节能减排工作的要求日益提高,新版《钢铁工业水污染物排放标准》也对现有企业和新建企业的工业污水排放提出了更为严格的要求(对于烧结、炼铁、炼钢单元要求总排口零排放)。[1]传统的常规污水处理工艺,只能去除水中的悬浮物、浮油、胶体等大颗粒杂质,但是,水中含盐量(包括电导率、硬度及其他离子浓度等)并没有降低,因此出水中的含盐量远高于工业净循环水和浊循环水的含盐量,无法满足生产新水的水质要求,限制了回用水的使用范围。因此,针对钢铁企业排污水的水质状况,采用有效的深度脱盐处理工艺,可以提高外排水回收利用比例,实现水资源的循环利用,既为企业开源节流、节约成本、杜绝外排水不达标排放,同时又提高了社会效益和环境效益。
将膜分离技术与传统污水处理工艺相结合能够很好地解决污水回用的深度处理问题,从而拓展了污水回用的深度和广度。双膜法脱盐技术作为综合污水处理及回用工艺的核心技术,现已在国内多家钢铁企业推广使用。因此将全部工业污水进行深度处理,通过膜技术对常规处理过的外排水进行脱盐处理以达到回用水标准,已成为工业废水回收利用的发展趋势。
1 双膜法水处理工艺
1.1 双膜法工作原理
双膜法主要是指超滤(UF)+反渗透(RO)的水处理工艺,该工艺核心技术是采用膜分离技术制取除盐水。
超滤指利用有机或无机超滤膜,在外界推动力(压力)的作用下,将水中0.002-0.1 微米之间的悬浮物、大分子胶体、黏泥、微生物、有机物等杂质截留住,使小分子物质和溶解性固体(无机盐)得以通过的分离过程。超滤通常作为反渗透的预处理设施,确保超滤的出水水质满足反渗透进水水质要求,是预防反渗透污堵的重要保障渗透是指水分子从稀溶液侧透过膜进入浓溶液侧的流动过程。反渗透即在浓溶液侧施加压力以克服流体的自然渗透压,且当外界压力大于流体渗透压时,水分子自然渗透的流动方向发生逆转,部分进水(浓溶液)通过膜成为稀溶液侧的净化产水的过程。
1.2 影响超滤和反渗透膜性能的因素
pH值、温度、压力、进水含盐量等因素均可直接影响超滤及反渗透装置的产水率、除盐率等运行指标,选择合理的工艺参数和运行方式,选定有效地水处理化学药剂,推广应用先进环保的膜材料可以有效地控制膜污染,延长膜寿命提高系统回收率。
2 工程实例分析
2.1 工程概况
济钢总公司为开源节流、节约成本、杜绝外排水不达标排放、提高社会效益和环境效益,实施低成本战略、可持续发展战略,坚持节能降耗,投资建设综合污水处理及回用工程。该工程针对工业区内三个外排口即厂北口、轧钢口和新东区排水口进行综合治理,采用先进可靠的调节池+高密度沉淀装置+V型过滤装置和全膜法除盐工艺技术设备。污水经处理后,水质指标达到污水再生回用水水质标准的要求,回收利用。济钢生产综合污水处理及回用工程设计的日处理污水量均为4.34×104m3,日变化系数1.3。
2.2 污水处理及回用工艺
首先,提升泵站将污水送入污水处理站,并通过设置于调节水池前端进水渠道上的自动格栅除污机后进入调节池内,污水在调节池内进行水量及水质的均化处理。调节池内设有潜水型搅拌混合装置均匀水质,并防止污泥沉淀。在调节池的末端设潜水型污水提升泵,污水通过提升泵加压后打入集混凝、沉淀、污泥浓缩于一体的高密度沉淀池。固液高效分离后的上清液自流进入V型滤池进行过滤。V型滤池的出水,也被称作中水。其中,一部分中水进入除盐水系统(UF+RO)继续进行深度处理,另一部分直接进入回用水池与除盐水进行勾兑,混合水水质即为合格的回用水水质。
2.3 脱盐处理工艺
2.3.1 自清洗过滤器
本系统设置4台精度为100μm自清洗过滤器,每台处理量约400m3/h。自清洗过滤器位于超滤膜组件前,可以有效去除水中的细小颗粒,悬浮物等杂质。设定为压差自动反洗模式,利用其自身出水进行反洗。
2.3.2 超滤系统
超滤系统包含6套超滤装置,每套超滤配制52根超滤膜,每套净产水量为164m3/h;3台变频反洗泵及1套反洗加药系统。
滤系统出水品质:
胶体硅≥0.1μm
浊度≤0.2NTU
出水SDI15≤3
回收率≥90%
2.3.3 微孔过滤器
5μ保安过滤器的作用是截留原水带来的大于5μ的颗粒,以防止其进入反渗透系统。这种颗粒经高压泵加速后运行速度非常快,可能击穿反渗透膜组件,造成大量的盐泄露,同时有可能划伤高压泵的叶轮。
2.3.4 反渗透装置
本系统总出水量为738m3/h,原水经自清洗过滤器、超滤装置将水的污染指数降低至3以下,以保证反渗透安全运行。水在进入保安过滤器前后,分别由计量泵加入定量的阻垢剂、还原剂,使水经反渗透装置时保证反渗透膜在相当长时间内不会结垢。水经过上述处理,再通过5微米保安过滤器,以防止杂物及大颗粒物体进入反渗透膜,水由高压泵将压力提升,进入反渗透装置。反渗透装置共6台(6套RO系统),出力为6*123m3/h,配有6台高压泵。
2.4 实际应用存在的问题
在实际运行中,反渗透膜污堵频繁、清洗困难是膜分离技术使用过程中存在的普遍难题。济钢污水回用工艺中也存在这一问题,通过长时间运行观察分析发现,水处理工艺系统设计、反渗透添加剂及其他耗材选用、水处理运行条件、系统运行操作管理、进水水质情况等均可成为导致膜污染的成因。因此,在系统日常运营管理中,需要通过纵向对比和离线试验等方法研究确定系统最佳运行方式及运行参数, 选择与水质相匹配的药剂及耗材,针对不同污染物选择不同清洗方法,从而解决反渗透膜除盐率降低,出水率下降等问题。
该工程的实施,全面优化了工业区域内排污水的再处理及利用工艺,最大程度上降低了新水的消耗,重新构架了济钢工业循环水水平衡的新模式。对于水资源很紧张的济钢来讲,本项目的建设及投用具有十分重要的意义,也是实施循环经济、建设资源节约型环境友好型企业的重要举措。
3 结束语
【文章编号】 1004―0463(2015)13―0078―01
为了更好地适应化学课程标准和新教材的需要,构建一种最为有效的课堂小组合作学习模式,是我们施教者的目标。现就小组合作学习在初中化学教学中的应用策略,笔者结合自身的实践感受进行交流探讨。
一、小组合作学习的意义
小组合作学习是将一个班级分成若干小组,每个成员的学习活动成为整个小组学习活动的有机组成部分,最后将小组的活动成绩与其他的小组进行对比。它倡导的是“组内合作、组间竞争”,宗旨是“不求人人成功,但求人人进步”。只有取得小组的成功,才能获得个人的成功,即个人目标的真正达成取决于小组集体目标的实现。这样在探究时,学生集思广益、深入实践获取了知识、增强了认识的记忆深度,同时还培养了学生的协作意识、团队意识。
二、小组合作学习模式的应用
1.合理的分组
在分组时,根据学生的性别、认知能力、知识水平和语言技能等将学生分成A、B、C三等,采用“组间同质,组内异质”的划分方式,由A等、C等各一人,B等二人组成四人学习小组,四人分前后两排坐。每组内都有各个层次的学生,各小组的总体水平均衡,利于做到“组间同质”。每个小组选最优秀的学生担任组长。小组成员在组内分工协作,各承担一个角色。这4个角色分别是组长(负责整个小组的协调工作);记录员(负责在小组讨论时记下笔记并帮助汇报员准备小组汇报);汇报员(负责总结小组活动并向全体同学汇报);检查员(负责监督小组活动,检查小组活动结果)。小组成员间每星期进行角色互换。每个小组成员不仅自己要学好课堂上教师教的内容,还有义务帮助同组的其他成员。根据学习内容设定合作任务时,让每个小组成员做到:明确学习任务,明确自己在完成任务的过程中所承担的角色,明确小组合作要达到的目标。
2.积极的评价方式
评价一方面是为了掌握学生的学习情况,更重要的是激发学生学习的积极性。科学设计小组合作学习评价表,制定评价积分规则,用于实时评价每一位小组成员,由各个小组组长负责积分。成员每完成一次任务,包括成功回答对一次提问,“A”等每次积1分,“B”等每次积2分,“C”等每次积3分。鼓励后进生积极参与学习,实行周汇总。另外汇总一周以来各小组的总积分,学习委员、组长负责核算,副班长审核,并在班会上对评价结果予以公布,优胜组获荣誉榜红星一颗。评价结果作为评优选模等一系列荣誉奖励、补助的重要参考依据。这样就给后进的学生提供了一个公平的、合理的获奖平台,激发了全体学生的参与热情。
3.切合学生实际的教学流程
(1)复习与自主预习案
对旧知识的复习提问,可以采取课前3分钟提示,提醒学生要提问的内容,避免全班答不准确而影响师生的课堂情绪。也可督促同学们在最短的时间内重新识记,巩固知识。教师针对教学内容,对简单的、概念性、定律性的知识,以提纲式或填空题的形式呈现,让学生自主独立完成,切忌设计过难的问题耽误时间、打击学生的积极性。
(2)合作探究案
此环节,重点在突破教学难点,培养学生实际操作能力、实验观察分析能力并得出结论。例如,研究“氧气的性质”这一课,我设置了下面两个探究点。
①氧气的化学性质
第一步 :出示实验报告格式 (要求:观察演示实验记录实验现象)
第二步 :演示实验 (老师操作,边做边讲解操作规范及注意事项)
第三步: 分析思考 ,小组交流
a.写出这个反应的文字表达式。
b.铁丝在盛满氧气的集气瓶中点燃时,瓶底铺细沙或水有什么作用?
c.二氧化硫易溶于水,有刺激性的气味。硫在盛满氧气的集气瓶中点燃时,瓶底留有少量的水?有什么作用?硫燃烧时的状态是什么?
d.发生化学变化时,会不会发生物理变化?
②化合反应与氧化反应
第一步: 出示探究资料
第二步 :小组合作探究交流
a.三个化学反应有什么共同的特征?
b.氧化反应一定是化合反应吗?
一、科学探究不能形式化
《物理课程标准》特别将科学探究纳入内容标准,旨在把教师向学生“奉送”真理的过程,转化为学生自己去探索、自己去发现的过程,是充分发挥学生自身的主观能动性的过程.学生经过自己设计实验原理、寻找器材、装配仪器、操作观察和排除故障等过程,不仅主动掌握知识、技能,而且能发展创造性思维,本人认为这是课改的亮点之一,但有些教师由于旧的教学观念束缚、课堂时间有限、课堂驾驭能力弱、评价体系的引导等因素影响,经常将科学探究形式化,例如探究电功与哪些因素有关的实验中,老师就“引导”学生猜想电功与电流、电压、时间有关,对其他的可能性只字不提,然后再“引导”学生“设计”实验,进行实验,得出结论(课本上有),更有甚者,干脆用多媒体直接播放实验,这样的形式看上去很“高效”,其实很搞笑,表面上完成了任务,实际上不仅学生的思维得不到发展,而且知识、技能的掌握也会大受影响,但课堂时间有限、放手探究时间长的矛盾是客观存在的.我们如何解决呢,我认为教学中应注意以下几点,首先,我们的猜想尽量要有依据,不能瞎猜,其次,把属于同一研究方向的猜想归类,再次,让各小组分别研究不同因素后汇总.此外,也可以把较有研究价值的问题放在课堂上研究,其他问题放到课后兴趣小组活动中研究.
二、忽视逆向思维的培养
逆向思维由目标出发,往回推理从而达到解决问题的思维.例如,一个物体放在水平传送带上,随传送带一起做匀速直线运动,这个物体受哪些力的作用?对于这个问题,竖直方向受重力和支持力,对这一对平衡力,一般没问题,典型的错误是无法确定物体在水平方向的受力情况,总认为受到一个向前的摩擦力,这是因为学生潜意识中存在力是改变物体运动状态的原因的错误概念形成的定势思维造成的,因此,常规思维从摩擦力产生条件出发,物体和传送带一起做匀速直线运动,不存在相对运动或相对运动的趋势,因此不存在摩擦力,但效果不好,于是,可以考虑使用逆向思维,物体在水平方向匀速直线运动,物体在水平方向只可能不受力或受平衡力,如果受平衡力,至少受两个力,而本题中除了可能存在的摩擦力之外,不可能有其他力,因此,不可能受平衡力,只能是不受力.其实,这样的例子很多,像牛顿根据苹果落地的现象,通过逆向思维,最终发现了万有引力等等,这里不再一一列举,其实,逆向思维解题的显著特点是以结果为起点,运用有关概念、定律、定理找出有关物理量方面的联系,层层推理,确定解题的分析途径,为某个问题寻找解决方案的现实问题中,有极其有用的价值.近年来各地中考试题中对于逆向思维的考查一直是个热点,这要求教师利用课本基本内容进行拓展和延伸,就可以打破学生的思维定势,逐步培养其逆向思维和创新意识.
三、消除定势思维引起的错误要从追根求源
定势思维是引起学生解题错误的重要原因之一,原因也很多,但归结起来主要是审题不仔细、日常生活经验所形成的前概念的存在、对基本概念、基本原理理解不深不透、思维方式的僵化.
例如:小明在投掷铅球时,使重50 N的铅球在空中飞行了15米远,铅球在飞行过程中,小明对铅球做功
A.750 JB.50 JC.0 JD.无法确定
分析与解由于很多同学对物理公式只是“死记”,不对公式中的各个物理量进行透彻理解,物理计算时就套用公式,因而根据:W=Fs=50 N×15 m=750 J,从而做出A的错误判断.而正确的解答应该是:C.解题思路应该是这样的,要想求铅球在飞行过程中,小明对铅球做的功,应该用公式W=Fs,其中W、F、s 三者要对应,因此,F应该是手在铅球在飞行过程中对铅球,s应该是铅球在飞行过程在力的方向上移动的距离,就很容易知道F=0 N、 s=15 m.因而根据:W=Fs=0 N×15 m=0 J,对于以上解题中的错误原因,有些老师简单归结为定势思维形成的看题不清、乱套公式,要求下次注意,这是远远不够的,我们应该追根求源,培养学生的逻辑思维能力,在进行逻辑思维时,要经过一步一步的分析,多环节、多步骤地逐步将条件转化为结论,每一步都要“言必有据”并遵循推理的法则.其中,“言必有据”可有效克服“审题不仔细、日常生活经验所形成的前概念的存在、对基本概念、基本原理理解不深不透”所产生的定势思维,而“遵循推理的法则”则可避免错误的思维方式带来的错误,因此,消除定势思维引起的错误关键在于培养学生的逻辑思维能力.
另外,有些人认为:强化逻辑思维可能会影响学生创造力的培养,我认为这个观点是不对的,因为,学生使用逻辑思维解题时,一旦发现使用传统方法无法解决时,必将使学生另辟蹊径,根据直觉思维作出猜想和假设,再利用逻辑思维进行分析和论证,得出结论,从这个意义上说,逻辑思维的发展有利于学生创造性思维的培养.
三、忽视发展学生对思维的思维
随着初中生思维能力的发展,他们已经能直接地思考自己的认识活动,思考自己的思维和别人的思维,并能认识到自己的思维和别人的思维之间的区别,例如,他们会这样说:“我认为我的思路正确”.当学生的思维出现错误时,我们除了纠正他们的错误外,还应该引导他们对自己的思维进行检查,找出造成错误的知识点或思路,才能从根本上解决问题.
兴趣
为了提高学生学习的兴趣,提升学生的学习能力,培养学生自主动手的习惯,教师应充分利用物理实验教学。在初中物理实验教学中,教师应注重指导学生动手实验,使学生体会到研究的方法,享受研究的过程。这种教学方式具有自主选择性、深刻研究性以及彼此的协作性。
例如,在讲“影响滑动摩擦力大小的因素”时,教师应先把班里的学生分成几个小组,让他们在小组内讨论,接着各小组交换彼此的意见,然后让他们进行实验,证实自己的观点。这样,学生都积极地参与到实验中。对于这个问题,学生一定有诸多个答案,可能由于相互接触的材料、湿度、彼此的粗糙程度差异,或者施加的压力的不同,或者彼此接触的面积的大小不同等,这些都是造成摩擦力大小不同的要素。
现在把这些问题都放在小组里让学生去解答,不但锻炼了学生的思维能力,而且调动了他们对于物理实验学习的积极性,更加愿意去研究一些自己不懂的问题。在整个过程中,教师需要做的是,带领学生对最终结果进行分析、汇总。
二、将自主动手实践操作作为教
学理念
按照我们以往的教学经验,学生是知识的接受者,教师作为传道授业并解答疑难问题的主体,必须对学生在课堂上乃至学校中的言行进行管教。同样的,初中物理演示实验教学也是这样的。
值得我们注意的是,只有学生才是整个学习过程中的主体。我们要做的是,提高学生的主观能动性,使学生能够踊跃地参与到课堂教学活动中来。只有学生愿意学,愿意积极主动地参与教学,知识才能得到更好的传播,教师也可以在教学活动中更好地发挥。那么,如何调动学生学习的积极性呢?我们可以通过一个问题来引发学生的猜想。
例如,在讲“焦耳定律”时,教师通过逐步引导,让学生主动思考影响电热的具体因素。仅仅猜想是不够的,还要让学生在猜想的同时,亲自动手实验操作去答疑解惑。通过这样的练习,可使学生意识到自己在整个学习阶段的重要性,会让学生感到成就感,而后就会愿意去学习,喜欢学习、研究,从而提高教学效率。
三、教师在学生实验中发挥着不
可取代的辅助作用
新的课程标准要锻炼的是学生自己动手实践的能力以及培养他们对新事物深入研究的精神,所以教师不仅要讲授课本上的知识,还要带领学生对课本上的相关内容进行研究。但是,并不是所有学校的硬件设施都一样,这就使教师在教学工作中所面临的难度会不一样。
尽管如此,我们的首要任务还是要扭转教师的教学思想,从而转变自己的教学观念。我们的目标是,让学生对每个能够开展的实验都亲自进行探究性的研究,这样的教学结果应是相当令人满意的。
例如,在探讨是否有大气压这个问题时,很多硬件设施根本无法进行实验,我们可用空的矿泉水瓶子代替来做这个实验。
又如,在研究为什么会产生浮力的问题时,只是需要普通的半瓶矿泉水以及我们玩游戏时用的乒乓球即可进行实验。
四、把教学内容向着社会化、生活
化的方向调整
物理教育教学理念正在日益社会化、生活化。在教学中,教师应引入一些生活中的例子,把原来令人乏味的知识与实际相结合,使学生能够利用科学知识解决生活中遇到的问题。这样做,能够调动学生的学习热情,增强学生的学习兴趣。