现实垃圾处理实例在《固体废弃物处理与处置》教学中的应用

高春梅　冀世锋　邢云青　储鸣

摘要：在现实生活中有很多固体废弃物处理和處置的例子，将其引用到课堂教学中，可以让学生比较直观地了解固废成分、性质、影响因素、处理效果等，将抽象的知识跟现实的案例结合在一起，能够让学生更加深刻地掌握专业知识，对于环工专业的学生来说是非常有帮助的。

关键词：固体废弃物处理与处置；教学应用；处理实例

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）27-0061-03

固体废弃物处理与处置是教育部高等学校环境工程专业指导委员会在制定专业规范中确定的环境工程专业核心课程之一，与水污染控制工程、大气污染控制工程一样，固体废弃物处理与处置也是一门实践性和工程性很强的课程[1，2]。

一、课程特点

《固体废弃物处理与处置》作为环境工程专业的一门核心课程，具有以下特点[3]。

第一，概念繁多，表达困难。如垃圾分类就有很多不同的分类依据；还有收集系统中各种时间的界定，都需要借助实例或流程加以说明。

第二，实物图片多。该课程内容与实际应用联系密切，涉及大量的设备，如各类破碎机、分选机、焚烧炉等，必须结合大量的设备图片以及动画模拟才能介绍其结构和工作原理。

第三，公式多，推导繁杂。公式推导是该课程教学过程中必不可少的一个环节，建立一套严谨、清晰的公式推导过程，可以有效提高教学效果，也可使老师从繁杂的公式推导中解放出来。

第四，工艺流程多。该课程跟实际结合紧密，涉及大量的工艺处理过程，如固体废弃物分选、热解等，过程复杂，对图讲解往往使学生模模糊糊，难以记住整个流程。

二、教学方法改革

实践教学是学生学习和掌握学科知识和技能的重要环节，是实现理论知识向能力转化的重要途径，对培养学生解决实际问题的能力和创新精神起着非常重要的作用。因此，实践教学环节的成败直接影响到教学效果[4]。针对该课程的上述特点，以及一些客观原因（学生人数过多、企业不接受本科生现场实习、距离相关企业太远及实习经费紧张等）导致实践实习不能如期开展，对教学方法进行了改革，通过融入现实中固废处理实例来提高学生对专业知识的了解和掌握程度，也可以让学生在学习中加深对专业知识的理解，开阔学生的视野。这里所说的实际应用指的是在生产生活中存在的、能够看到的一些简单的固体废弃物处理与处置方法，结合这些案例讲解相应的理论知识，一方面可以培养学生的观察能力，通过观察日常生活中的点点滴滴来分析存在的问题；另一方面还可以激发学生的学习兴趣，调动他们的积极性，对学习和掌握固体废弃物处理与处置的专业知识具有一定的协助作用[5，6]。

三、现实中固体废弃物处理与处置案例分析

整个固体废弃物处理与处置包括从源头分类、收集、预处理、生物处理、热处理、填埋等过程[7]，如何将无趣的理论内容跟实际结合，并能使学生易于理解和接受是一项重要的工作。

（一）固废来源

固体废弃物根据不同的分类依据有不同的分类方法，按照来源分工业固体废弃物，农业固体废弃物等；按照物质性质分为有机固体废弃物和无机固体废弃物；按照有无危害性分为一般固体废弃物和危险性固体废弃物等[7]。泛泛地在课堂上讲解这些知识比较乏味，结合现实来讲更为贴切。以物质性质来分，传统家庭中的厨余垃圾属于有机垃圾，一些废纸、废办公用品等都可以归结为无机垃圾。厨余垃圾里面包括丢弃不用的菜叶、剩菜、剩饭、果皮、蛋壳、茶渣、骨头等，无机垃圾包括废旧的瓶、罐和其他包装用的废金属和废玻璃，例如：玻璃瓶、塑料、陶瓷、金属、灰土等[8]。

（二）预处理

预处理指利用固体废弃物本身的性质来进行处理，减少占用空间，降低危害。根据学校现有的垃圾压缩站进行讲解，让学生们直观地看到每天所产生的垃圾的数量和成分，并观察工人在工作过程中所进行的分选，将产生的塑料、金属、纸张等可以循环利用的废弃物进行回收，其他物质一并压缩等待运输。同时，为了更好地进行垃圾分类，学校也引进了实验室废弃物处理装置，避免了由于实验过程中产生的有机废液、有毒有害物质对工作人员的伤害，以及增加后续垃圾处理的程序和成本。

（三）处理

固体废弃物处理方法包括热处理（焚烧和热解）和生物处理（好氧堆肥和厌氧发酵）[7]。在现实生活中有一些固体废弃物好氧堆肥的实例，如秸秆还田、养猪沤肥[8]，以及厌氧发酵的例子，如化粪池等。结合现实中的例子讲解在堆肥过程中影响堆肥效果的各个因素，以养猪沤肥为例来分析各个影响因素。

1.堆肥原料。在农村养猪沤肥过程中，用来作为堆肥原料的主要是人蓄粪便、农林废物、落叶以及一些厨余垃圾（如图2）。这些物质中含有微生物生长所需的各种基质——碳水化合物、脂类、蛋白质等。由于农村落后，知识缺乏，无法判断微生物生长所需有机质的多少，因此在养猪沤肥过程中有机质的含量最终会影响其肥效。

2.堆肥微生物。在养猪沤肥过程中，进入猪圈的堆肥原料会逐渐增加微生物的数量和种类，同时人蓄粪便也会带入一定的微生物。在整个沤肥过程中，里面的微生物也会随着周围环境的变化而逐渐发生改变，各个阶段占主导地位的微生物会相互更替来完成微生物的新城代谢以及有机物的降解。

3.供氧量。氧气是堆肥过程有机物降解和微生物生长所必需的物质，因此，保证较好的通风条件，提供充足的氧气是好氧堆肥过程中正常进行的基本保证。在农村养猪沤肥过程中，起搅拌通风作用的主要是猪，通过猪不断地在猪圈中踩踏达到供氧的目的。但只是利用猪的踩踏来搅拌通风并不能满足微生物所需氧气，又没有相应的搅拌设备来弥补，因此会产生一定的臭味，这是农村养猪沤肥的主要缺点，也是导致肥效不高的一个原因。随着科技的发展，现在成熟的好氧堆肥工艺在处理过程中有专门的通风搅拌和除臭设备，防止臭味对周围环境的影响。

4.含水率。水分是維持微生物生长代谢活动的基本条件之一，直接影响堆肥发酵速率和腐熟程度。在养猪沤肥过程中，含水率主要是靠人畜尿液及降雨来控制。如果由于降雨导致猪圈中含水率过高，农民会将一些落叶或者粉碎后的秸秆导入猪圈来降低含水率。这样容易导致含水率不在理想的范围内，造成厌氧状态或者微生物的活性受到影响，从而影响整个沤肥过程。

5.温度的控制。近几十年的农村沤肥过程中温度主要以自然温度为主，通过一天早、中、晚温度的不同来满足微生物的生存；由于沤肥需要一定的时间，由于季节变迁，养猪沤肥在一年之中可产生2—3次堆肥用于农业生产，因此，这种传统的废物资源化利用方法在一些农村仍然使用。

6.其他因素的控制。颗粒度大小的控制主要就是通过将秸秆粉碎后放入猪圈，粉碎后的秸秆可以较多地接触空气以尽可能地满足微生物所需氧气。此外，系统pH值以及C/N、C/P比主要也是靠自然控制，因此这些都是导致养猪沤肥肥效不高的原因。因此，在后来的好氧堆肥过程中，一些发达的中小城市大都采用集中堆肥方式。

四、结语

通过利用现实生活中存在的固体废弃物处理与处置实例来讲解教学内容，可以更加直观地了解固体废弃物的存在状态、处理过程、影响因素等，加深学生对处理过程的掌握和分析，取得更好地教学效果，培养出满足社会需求的实战型人才。

参考文献：

[1]谷晋川，梅自良，江元霞，等.“固体废物的处理与处置”课程短学时教学体会[J].高等教育研究，2006，22（4）：37-39.

[2]蒋彬.“固体废物处理与处置”课程教学改革[J].中国资源综合利用，2011，29（7）：42-44.

[3]王艳，周毅，汪建飞，等.《固体废弃物处理与处置》课程教学的改革与探索[J].广东化工，2012，39（11）：144.

[4]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，2008，（6）：48-53.

[5]曹燕，葛成艳.浅谈《固体废物处理与处置》课程教学体会[J].科技视界，2013，10（5）：115.

[6]谢越，王艳，肖新，等.固体废物处理与处置课程教学改革与创新[J].安徽农学通报，2012，18（5）：147-149.

[7]杨秀政.《固体废物处理与处置》课程实验教学内容体系设计[J].教育教学论坛，2015，（52）：248-249.

[8]宁平.固体废物处理与处置[M].北京：高等教育出版社，2007.