《固體廢物處理與處置》課程工藝設計教學體系探索與實踐

楊列+陳水平+劉艷麗

摘要：本文提出了《固體廢物處理與處置》課程工藝設計教學體系的設置思路，結合理論課程工程應用部分涉及大量原理、設計計算及工藝流程的特點，探索了采用我國應用最廣泛的衛生填埋工程作為課程設計教學主題，以固體廢物處理基礎理論為基礎，將多學科理論知識在實踐教學中訓練的教學體系。

關鍵詞：固體廢物處理與處置；課程工藝設計；教學體系

1. 引言

《固體廢物處理與處置》是環境工程專業的9門核心課之一，由此確立該課程在環境工程專業本科人才培養中的重要地位[1， 2]。該課程具有典型的實踐操作性和實用性特點，對環境工程本科理論與實踐的結合能力培養至關重要，已有眾多高校學者對該課程的教學內容和方式進行了研究。劉珊等[3]探索了將雙語教學引入理論課堂的方式，提出了若干固體廢物專業課雙語教學實踐的具體教學方法。肖相政等[4]也對如何優化教學內容提出了探索與創新思路。黃紅麗等[5]嘗試將12課時的實驗教學內容和方式進行改革，在有限課時中豐富教學內容和強化教學效果。

而課程設計作為理論課程最重要的實踐能力訓練方式之一，相關研究較少。本論文結合武漢理工大學環境工程專業本科教學中“固體廢物處理工藝設計”課程設計教學進行實踐和改革研究，對課程設計的教學內容和考核要點進行優化，以提高學生將理論知識運用于實踐的能力。

2. “固體廢物的處理與處置”工藝設計主題的比選

根據目前國內大部分高校固體廢物處理與處置課程的教學核心內容，主要有收集運輸、預處理、物化處理、生物處理、熱處理、資源化利用、填埋處置等章節，其中熱處理（焚燒、熱解）因為涉及專業較多，如熱能工程、電氣工程、自動控制、機械工程等，不適宜作為環境工程專業課程設計的主題。較為適宜作為課程設計主題的有收集運輸、好氧堆肥和衛生填埋三項。

（1）收集運輸

理論課程中收集運輸的主要對象為城市生活垃圾，設計到工藝設計的內容有容器設置數量、集裝時間、行程時間、每周工作時間和收集次數等，收集運輸的相關計算基于服務區的基礎數據（如人口、人均日產量、區域特征等），進而根據區域道路和收集點分布特點確定清運路徑[6， 7]。收集運輸工藝設計主要基于理論課程知識，知識背景要求相對單一，對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含量較高的固體廢物，如農林廢棄物、餐廚廢棄物等。生活垃圾因成分復雜、產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。但隨著我國日益緊缺的土地資源帶來的環保設施選址難問題，好氧堆肥成為生活垃圾預處理的有效方式之一[8， 9]。好氧堆肥作為小規模試驗或實驗室研究主題較多，而實際大型工程應用仍較少，不具有普遍性。

（3）衛生填埋

衛生填埋仍為我國大部分地區生活垃圾處置的主要方式，其具有經濟性、操作簡便等特點。衛生填埋涉及生物處理、污水處理、CAD制圖、流體力學等知識技能[10]，所需知識背景均為環境工程專業必修課程，具備作為課程設計主題的優勢。此外，衛生填埋在我國工業固體廢物、危險廢物等方面也應用廣泛，熟練掌握衛生填埋的工藝設計對環境工程專業學生今后的實踐能力和就業優勢的提高均有幫助。

綜上所述，衛生填埋最適宜作為《固體廢物處理與處置》的課程工藝設計主題，我校已將衛生填埋作為課程設計主題實施了三年，教學實踐效果良好。

3. “固體廢物的處理與處置”工藝設計教學體系

課程工藝設計以衛生填埋場的工藝設計為主線，要求學生在16課時（1周）內，完成衛生填埋場的總體設計和規模計算、防滲系統的布置、封場系統與堆體整形、滲瀝液收集與導排系統、滲瀝液處理規模與工藝設計等。

3.1 基礎資料

課程設計的基礎資料主要包括城市概況、氣象資料、地形地質資料等，詳見表1。

3.2 設計要求

要求學生基于已有資料按照完成一套衛生填埋場的主要工藝設計文件，填埋場的主要功能設施的設計計算要在設計說明書或圖紙中得到體現，具體要求見表2。

3.3 考核要求

（1）考核方式：

平日考勤、設計報告，加上抽查提問，對成績進行綜合評定。重點了解學生對所學知識的掌握、理解和綜合運用能力。

（2）評分辦法：

課程設計結束后，學生應提交教學大綱和設計任務書所規定完成的相關材料，由指導教師按評分標準進行批閱，并綜合課程設計過程中學生各方面的表現，評定學生的成績。

四、結語

《固體廢物處理與處置》課堂工藝設計教學方法的探索與改進在學生專業課學習發揮了重要作用。據近兩年畢業生反饋情況，改革后課程設計內容和要求對學生理論知識的鞏固和運用作用明顯，充當了學生在CAD軟件熟練運用與環境工程實際工程項目中的重要媒介，讓學生的固體廢物處理工藝學習中針對性的學習了實際工程設計技巧。為新形勢下我校環境工程專業工程復合型人才的培養奠定了重要基礎。相信隨著今后教學改革的不斷深入，《固體廢物處理與處置》課程工藝設計教學會更加充實和完善。

參考文獻

[1]趙先，江娟，張芳，張璐，基于應用型人才培養的“城市固體廢物處理”課程教學改革與創新，科教導刊，9（2015）103-104.

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

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

[4]肖相政，簡放陵，劉雯，固體廢物處理與處置課程教學改革探索與實踐，中國科教創新導刊，11（2014） 39-41.

[5]黃紅麗，羅琳，周惜時，秦普豐，魏建宏，王寒，魏祥東，固體廢物處理與處置的實驗教學改革研究，實驗科學與技術，12（2014）94-96.

[6]姜薇薇，農村生活固體垃圾收運系統選址與路線優化研究，in，曲阜師范大學，2014.

[7]孫鳳海，李漢楠，徐玉梅，城市生活垃圾收運管理模式的優化設計，沈陽建筑大學學報（自然科學版），27（2011）942-946.

[8]楊列，劉婷，陳思，張俊，熊輝，胡駿嵩，陳朱蕾，生活垃圾機械-生物預處理工藝優化，環境工程，29 （2011） 89-93.

[9]楊列，陳朱蕾，唐素琴，龍思杰，胡駿嵩，生物預處理過程中有機質與水分對垃圾熱值影響研究，環境衛生工程，22 （2014） 19-21.

[10]陳朱蕾，薛強，生活垃圾衛生填埋工程實用技術指南——標準應用·設計計算·案例精選，中國建筑工業出版社，北京，2013.

作者簡介：楊列，武漢理工大學資源與環境工程學院講師，環境工程博士，承擔環境工程《固體廢物處理與處置》理論課程和工藝設計的教學工作，