三峡大学“固体废物处理与处置课程”教学思考和探索

黄绪泉

(三峡大学水利与环境学院，湖北宜昌 443002)

一、前言

固体废物对环境的污染以及造成资源浪费，是当今世界的环境与资源保护存在的主要问题之一。固体废物的产生和排放涉及领域是非常广泛，来自各行各业，数量大，品种多，成分复杂。大量生产、消费和产生的固体废弃物是现代工业社会的锢疾，也是资源浪费的孪生兄弟。即使在高度发达的欧美国家，固体废弃物的处置与资源化利用方面有了新进展，但是从总体上看，固体废物仍是一个令人头痛的环境难题。国家“十二·五”环保规划和废物资源化科技工程“十二·五”专项规划要求重点选择再生资源、工业固废、垃圾与污泥等量大面广和污染严重的废物，以废物资源化全过程清洁控制为基本前提，加强废物循环利用理论研究，大力推进废物资源化全过程污染控制技术研发。

教育部高等学校环境工程专业教学指导分委员会明确规定了“固体废物处理与处置”是环境工程专业的9门核心课程之一，是环境工程专业学生今后从事该领域所必须掌握的专业知识［1］，工程实践性很强，教学质量高低直接影响到学生的理论知识和实践技能的掌握。但是，“固体废物处理与处置”主要内容以单一知识的阐述和介绍为主，内容多但关键技术理论深度不够，缺乏工程实例。现行的各类教材的编写体系，还是沿用固体废物的收集、处理与处置的顺序，分别介绍固体废物控制过程中的各种单元操作技术，就方法而方法的课堂格局［2］。在学习过程中，难以调动学生的主动性和积极性，也无法适应国家规划和固体废物污染亟待治理形势下的要求。

如何更好地培养具有较深的固体废物处理与处置理论知识和工程技能的环境工程专业学生，是每位从事“固体废物处理与处置”课程教学的教师都在思考的问题。本文从教学理论理解和实践出发，对课程教学进行深入思考和探索，力求通过丰富鲜活的案例、实时的动画和启发式的教学手段等，提高学生学习的主动性和积极性，促进学生对“固体废物处理与处置”课程内容的理解和掌握。

二、教学内容思考与整合

目前大部分高校环境工程专业都是采用2007年昆明理工大学宁平教授编著的《固体废物处理与处置》短学时教材，而“固体废物处理与处置”中的部分概念在其他如《环境影响评价》、《环境科学概论》和《环境检测》等课程已有涉及。根据最新固体废物处理与处置的发展方向和趋势，将教材内容的整合目的和情况作了详细的说明，突出重点，以固体废物的产生和性质、固体废物预处理、固体废物资源化及无害化最终处置为主线，对教材内容进行重新整合、编排和充实增加大量案例型内容和最新技术及理论。

第一，增加国家及行业规划内容。在实际讲解中增加国家及行业有关固体废物规划内容、固体废物对环境污染状况和固体废物资源化发展趋势，激发学生学习兴趣。通过对水的生化处理产生污泥、火电厂除尘脱硫产生脱硫灰、城市垃圾填埋处理产生渗滤液和填埋气等实例讲解，让学生清晰地认识到环境问题是一个整体，水、气、固三者密不可分。

第二，结合环境工程实际，合理安排学时，简化部分内容，突出重点章节。固体废物堆肥化和厌氧消化处理技术已研究多年，并已大量投入实际应用，相关教材对其原理分析得清楚透彻，因此减少这章的实际教学学时，课堂重点只讲解原理，工艺设计教学安排在课程设计中进行。固体废物微生物浸出和其他微生物处理技术由于目前研究不多和应用范围很窄，改为自学内容。而目前城市生活垃圾越来越多，垃圾围城问题日趋严重，垃圾焚烧技术必然是一个趋势，尤其这几年各大城市开始新建或规划建设垃圾焚烧处理厂。因此，将焚烧处理单独作为一章进行讲授，充实了焚烧技术的发展现状、影响焚烧的主要因素、主流的焚烧设备与工艺和焚烧污染的控制原则及方法等内容。污泥、餐厨垃圾以及其他垃圾中塑料制品日趋增多，垃圾热解成油等新技术作为一种可替代能源，前景广阔。因此将热解处理也单独拿出作为一章进行讲授，重点介绍固体废物热解的定义及特点、热解过程及产物、有机固体废物热解机理感和典型固体废物热解的工艺过程。

第三，充实最新处理技术知识。“固体废物的收集、贮存及清运”这一章节实际内容阐述的是城市生活垃圾，将本章题目改为“城市生活垃圾的来源、性质、收集、贮存及清运”。增加“城市垃圾来源和性质”这部分内容，让学生了解现在城市生活垃圾虽然复杂多变，但仍然有规律可循，为城市生活垃圾的预处理和资源化做铺垫。增加“城市生活垃圾产生量的预测”方面内容，让学生了解目前城市生活垃圾研究的一些新的方向。“固体废物的预处理”改为“固体废物的压实、破碎及分选”，并结合水利工程施工，讲授水利工程固体废物预处理知识，增加了水利工程弃渣破碎或磨细制备机制砂或石灰石粉等内容。

近年来危险废物污染和处置问题层出不穷，其稳定化/固化技术越来越受到重视。将固体废物稳定化/固化处理及教材中关于危险废物的内容整合在一起，增加了国外最新技术、大量关于重金属稳定、垃圾飞灰固化、污染土壤处理等自己的一些研究内容，扩充后作为“危险固体废物稳定化/固化技术”新章节讲授。

随着城市的发展，城市污泥的产量急剧增加，城市污泥成分复杂、含水率高、病菌多，城市污泥如何处置已成为每个城市发展的严重问题。教材对污泥处理与处置理论知识已严重滞后，根据目前污泥处置与研究情况，将教材中固体废物脱水和城市污泥的综合利用内容进行整合，增加了“污泥来源及分类、破解调质、干化和目前污泥处置瓶颈问题”等内容，并根据学校的水电特色定位，补充“污染湖泊河道底泥的处置原理、工艺以及资源化研究方向”等知识。

卫生填埋是固体废物最终处置的主要方法。由于我国垃圾没有预分类且成分复杂、无机物含量高，填埋仍是最适合我国国情的主要垃圾处置方法。这一章主要从工程施工角度去讲授，增加“垃圾填埋场相关设计、施工以及质量控制”的内容，补充了“填埋场的修复和再利用”的内容。

第四，强化工业固体废物资源化技术原理讲授。工业固体废物种类繁多，部分工业废物已被利用，但利用率仍然比较低，附加值低。而工业固体废物大部分的化学组分是 SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3、SO3等，矿相组成和水泥熟料或石膏一致或类似，很多工业固体废物都具有高温热历史，潜在活性很高，因此本章主要增加“工业固体废物资源化利用原理、具体资源化个工艺流程和发展趋势”等内容，并重点讲授“粉煤灰、工业副产石膏、赤泥、钢渣、铬渣、矿山尾矿”等内容，补充了自己在工业石膏、粉煤灰、钢渣和矿山尾矿、导流明渠弃渣等方面的实际研究内容。

三、教学进度的安排

按照目前教学培养计划中32学时要求，对教学内容进行调整，增加“资源化、垃圾填埋、污泥处置和焚烧”等相关章节学时，具体课堂教学安排见表1。另外开设课程设计课，2周。

表1 《固体废物处理与处置》课程教学学时分配表

四、课堂教学方法和考核手段探索

“固体废物的处理与处置”课程主要以介绍和阐述性内容为主，单纯按照教材中大量工艺图、设备内部结构和概念式操作技术内容进行教学，很难调动学生积极性和主动性，学生也很难达到目前用人单位普遍希望的具有较强的实践能力、开阔的专业视野和扎实的理论基础的要求。

面对课时要求短和教学内容单一的局面，根据当前固体废物已从单纯处理与处置向资源化方向发展的大趋势，按照固体废物产生和性质、预处理方法、资源化利用和无害化最终处置为主线，积极开展如下课堂教学方法和考核手段的探索。

第一，激发学生积极性，提高听课质量。如何让在有限的教学课时抓住学生的心，使他们掌握固体废物处置与资源化理论知识，课堂教学设计很重要。根据不同章节，精心自作PPT，设计一些提高学生兴趣的专业图片和视频，激情讲授，效果比较好。比如在讲授焚烧章节时，首先给学生播放“央视新闻:处理能力不足，多城市垃圾围城”视频，吸引学生注意力并引发学生几分钟思考，然后在“垃圾焚烧:冲破垃圾围城困局”视频，提出“既然垃圾焚烧可以解决垃圾围城问题，那么我们如何来对垃圾焚烧工艺及设备进行设计”和“垃圾焚烧会不会产生污染和如何控制”这2个问题，自然地进入“焚烧”这一章内容的讲解。

在讲授粉煤灰资源化利用时，上课前，先播放绿色和平组织的一段“粉煤灰笼罩中国”视频，并配有一首歌词与图片内容相吻合的流行歌曲，引发学生如果能将粉煤灰资源化利用，可以起到既改善环境又能取得良好经济效益的思考，将学生思路引到如何才能将粉煤灰更好地资源化，过渡到其原理的讲授。

第二，利用多媒体技术，启发教学，增强效果。“固体废物处理与处置”教学内容繁杂、表述困难、涉及面宽和工艺流程较多，尤其是在预处理、堆肥化、厌氧消化、焚烧和热解气化等章节，涉及到大量工艺设备及其结构图，枯燥单调，学生预习也是一头雾水。采用启发式、对比式的讲解，并播放水平式压实器、三向联合式压实器、回转式压实器、城市垃圾压实器、锤式破碎机、球磨机、厌氧消化池等设备图像，让学生对设备的运行有较深认识。在讲解“固体废物分类”时，播放新闻联播短片《锰三角启示录》，让同学们思考，分析片中提到了哪些固体废物，按分类原则和方法，它们分别属于何种固体废物。在讲授“堆肥化和厌氧消化”章节时，关于理论需氧量和单位垃圾产气量计算中，从化学方程式平衡的角度上，启发引导学生从原料分子式形式和生成产物类型对公式进行严谨清晰推导，增加学生对公式的掌握，而不需要去死记。

第三，采用案例教学。“危险废物稳定化/固化”一章教学中，通过对美国新泽西州纽华克港木材处理厂治理工程案例，讲授整个污染土壤的搅拌、固化、压实和无害化检测的过程，让学生系统掌握危险废物稳定化/固化的浸出率、抗压强度和增容比这三个评价指标的实际概念和意义。在讲授污泥的浓缩和脱水这部分知识时，引入教材没有的某湖泊生态清淤案例，将污泥重力浓缩和板框压滤结合起来讲授，实际工程浓缩池的设计和大型工业化板框压滤机工作流程，让学生耳目一新，兴趣盎然，也使学生学习如何理论知识联系实际解决问题的能力。

五、结束语

综上所述，“固体废物处理与处置”课程的教学改革，必须结合学校水电特色和环境工程专业定位，把握教学特点，引入水利工程和宜昌地区大宗固体废物资源化利用的工程实例和工艺介绍，凸现本课程特色。同时，转变传统讲解式的教学方法和理念，更新固体废物处理与处置最新知识和技术，方能取得比较好的教学效果，培养符合当前社会需求的实践能力强、理论基础扎实和视野开阔的复合型高素质人才。

［1］李启彬，刘 丹，曾建萍.固体废物处理与处置课程创新实践教学体系研究［J］.2012(2):85－87.

［2］赵如金.“固体废物的处理与处置”教学改革探索与实践［J］.科教文汇(下旬刊)，2008(6):48，53.