淺析對(duì)比方法在混凝實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)施

黑龍江大慶職業(yè)學(xué)院 王雪峰

水處理綜合實(shí)驗(yàn)是環(huán)境工程技術(shù)專業(yè)學(xué)生必修的實(shí)訓(xùn)課程，在課程的設(shè)計(jì)過(guò)程中，教師一直思考如何設(shè)計(jì)有效的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，既培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，又能提高學(xué)生處理實(shí)際問(wèn)題的能力。本文采取對(duì)比方法，在混凝實(shí)驗(yàn)中體會(huì)進(jìn)行討論。

一、對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路

所謂對(duì)比實(shí)驗(yàn)，是指設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)組，通過(guò)對(duì)比結(jié)果的比較分析，來(lái)探究各種因素與實(shí)驗(yàn)對(duì)象的關(guān)系，這樣的實(shí)驗(yàn)稱為對(duì)比實(shí)驗(yàn)。但此次設(shè)計(jì)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，主要是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整。傳統(tǒng)的教學(xué)形式，都是學(xué)生根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)步驟，按照“標(biāo)準(zhǔn)”一步步操作就行了，這種教學(xué)形式最大的問(wèn)題就是教學(xué)形式刻板，學(xué)生缺乏主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，不能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維的形成。而此次混凝對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，最大特點(diǎn)是沒(méi)有現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)步驟和具體方法，要學(xué)生通過(guò)主動(dòng)思考來(lái)完成。仿真技術(shù)主要是通過(guò)平臺(tái)操作學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)?zāi)康模私鈱?shí)驗(yàn)過(guò)程，知道最終需確定已知混凝劑的最佳投藥量和最佳PH 值。還需要通過(guò)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)操作來(lái)驗(yàn)證，同時(shí)體會(huì)仿真實(shí)驗(yàn)的不足之處，這樣雖增大實(shí)驗(yàn)的難度，但卻也增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性，有助于提高學(xué)習(xí)興趣。

二、對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)內(nèi)容

首先通過(guò)仿真平臺(tái)讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M操作,學(xué)生學(xué)習(xí)混凝實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟、儀器設(shè)備的操作方法和一些影響因素，最終找到最佳的投藥量和最佳PH 值，學(xué)生通過(guò)仿真平臺(tái)操作達(dá)成如下共識(shí)：水樣的單一性;混凝劑的單一性，無(wú)助凝劑;影響因素的單一性。

學(xué)生分成實(shí)驗(yàn)小組，進(jìn)行組內(nèi)討論，根據(jù)教師給出的混凝劑種類、水樣特點(diǎn)，查找資料，在混凝劑組合、影響因素等方面設(shè)定幾種可行性方案。實(shí)驗(yàn)方案的內(nèi)容包括、實(shí)驗(yàn)儀器、藥品、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)效果的評(píng)價(jià)等，這個(gè)過(guò)程中，指導(dǎo)老師負(fù)責(zé)審查學(xué)生方案設(shè)計(jì)的可行性。

1.方案一：確定混凝劑最佳投加量

通過(guò)燒杯實(shí)驗(yàn)優(yōu)選混凝劑種類，確定混凝劑的最佳投藥量。將混凝劑 [Al2(SO4)3、AlCl3、FeSO4、FeCl3]依次以不同濃度、同一攪拌速度、攪拌時(shí)間、同一溫度的條件下,對(duì)同一原水進(jìn)行混凝沉淀試驗(yàn),取靜止沉淀20～35min 后的上清液濁度作為混凝沉淀效果評(píng)價(jià)指標(biāo),找出在同一影響因素條件下最佳混凝劑及混凝劑最佳投藥量。

2.方案二：確定助凝劑投加量

實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)使用混凝不能取得理想的凈水效果時(shí),需要投加某些輔助藥劑以提高混凝效果。常用的助凝劑有石灰,重碳酸鈉,活化硅酸,骨膠,粘土等。本實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用的原水為生產(chǎn)污水，水質(zhì)特點(diǎn)為強(qiáng)酸或強(qiáng)堿，濁度值大、COD 值高。助凝劑添加的效果，一般根據(jù)燒杯實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。對(duì)于酸性較強(qiáng)的水樣，要向水中加入堿性物質(zhì)來(lái)提高水樣堿度，保證膠體溶液的形成；對(duì)堿性較強(qiáng)的水樣，也要將堿性控制在8～10左右，PH 值過(guò)高，也會(huì)影響膠體的形成，不利于凈水效果。助凝劑的燒杯實(shí)驗(yàn)一般在最佳混凝劑確定后進(jìn)行。

3.方案的技術(shù)要點(diǎn)

（1）水溫的影響：水溫過(guò)高絮凝效果會(huì)提高，但污泥含水率大，過(guò)低對(duì)絮凝均不利，影響濁度值的下降，一般水溫條件宜控制在20-30℃。

（2）PH 值的影響：每種混凝劑都有它適合的PH 值范圍，酸性和中性環(huán)境一般用陽(yáng)離子型，堿性環(huán)境一般用陰離子型，非離子型適用于從強(qiáng)酸性到堿性的環(huán)境。

（3）攪拌強(qiáng)度：為了使絮凝劑與水體充分接觸，攪拌的速度和時(shí)間設(shè)置一定要適當(dāng)。本實(shí)驗(yàn)采用六聯(lián)式自動(dòng)攪拌器，能控制攪拌速度、時(shí)間和溫度。攪拌完成后要充分靜止，靜止時(shí)間大約20～30分鐘左右效果最好。取上層清液進(jìn)行濁度測(cè)定。

（4）助凝劑的影響：當(dāng)出現(xiàn)混凝效果不好，影響因素多,需通過(guò)助凝劑進(jìn)行分析、測(cè)試。用燒杯試驗(yàn)確定助凝劑投加量,一方面可降低消耗,節(jié)約成本,另一方面凈水效果更理想。

三、對(duì)比實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果

經(jīng)過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路,學(xué)生能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采樣的原水，設(shè)計(jì)不同的方案，并比對(duì)結(jié)果，得出最優(yōu)方案。這種教學(xué)思路，開(kāi)發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維,極大觸動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。雖然對(duì)比性實(shí)驗(yàn)難度大、周期長(zhǎng),但能考驗(yàn)人的耐心和毅力。同時(shí)提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,學(xué)生能在學(xué)習(xí)的過(guò)程中主動(dòng)思考問(wèn)題，尋求突破解決，這對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力非常重要。

四、總結(jié)

對(duì)比實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的一種突破,使學(xué)生由被動(dòng)接受變主動(dòng)思考，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)不僅能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自由度，更能有效促進(jìn)學(xué)生的自主思維，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正成為學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)、培養(yǎng)能力的基本方法和有效途徑。

參考資料：

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[3]潘世英.混凝實(shí)驗(yàn)條件下混凝劑最佳投加量的選擇方案研究[J].工業(yè)水處理，2011.10