1、校園污水無害化處理科技創新實踐活動方案【摘要】在中學研究適合中學生的環保技術，創新實 驗技術方法，利用植物吸附和噬菌體技術等實現校園污水的 無害化處理后有效利用。擬探索以適合中學的簡單易行的處 理學生身邊的污染物的實驗為載體，通過在中學實驗室中開 展創新型實驗，培養中學生的環保理念和技巧，通過項目的 實施培養學生中的環保力量，促進創新能力，團隊協作能力 以及社會交往能力的提升，將學校長期教育教學和學生環保 意識、社會責任感的培養結合起來。【關鍵詞】校園污水 污水處理 噬菌體 環保意識 創新能力【中圖分類號】 G63 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2095-3089（2015）08-0023

2、-02一、活動背景 環保是全世界關注的話題，是影響各國經濟發展的重要 因素。從小培養青少年的環保理念，是 21 世紀人才培養必 需重視的問題。結合自身學校特點及優勢，積極拓寬思路， 開展環境教育科技實踐活動培養環保人才。利用身邊的環境 問題，設計創新型環保實驗研究提高青少年對環境的關注度 與社會責任感。我校約有 5000 學生，按人均用水量 5 噸 /月計，每年用水量約 30 萬噸。生活污水排放量大，直接排放非常可惜， 經無害化處理后循環利用可以成為一種切實有效的節水措 施。目前，污水回用技術主要應用于農業、工業、建筑、地 下水回灌、景觀、娛樂、河流生態維持等方面，其中，農業 灌溉是最經濟利用

3、方式。 1 擬以校園污水為研究對象，對校 園污水類別以及污水排放口的植物生長情況進行分類調查， 探究污水排放口植物的種群特征，研究校園污水轉化為綠化 用水的可行性。探究利用植物吸附 2 ，3和噬菌體處理技術 4 實現校園污水的無害化處理的可行性， 設計出校園污水無 害化處理方案。二、活動目標 完成校園污水分類。在此項活動中增強環保意識，在活 動中增強社會責任感。對污水排放口生長的植物分類，找出能降解污水的植物 種類并研究其降解或吸附能力大小。在此項活動中激發其創 新能力、學會團隊協作以及與人交往溝通。學習化學品廢水及含微生物廢水處理方法，學習環保新 科技，提高研究能力和學以致用的實踐能力。三、

4、創新點1. 培養模式新 充分利用我校在研究性學習領域的豐厚積淀，依托我校 大學附屬中學得天獨厚的硬件和軟件條件，在中學階段涉足 本科甚至是研究生培養的科技實踐活動，為有需要的同學提 供發展空間，提前進入卓越人才培養計劃。2. 視角新將前沿科技轉化到中學環境教育中，讓學生接觸最前沿 的科學技術噬菌體技術，讓學生走近科學技術，用科學的魅 力感染一批有志向的青少年，激發環保熱情，引領他們走上 科研之路。四、活動方案設計1. 活動方案過程計劃表 1 活動方案計劃表2. 活動主要參與對象 主要為高一、高二年級部分學生。3. 實施時間2015.09-2016.084. 活動實施保障經費支持：雛鷹計劃，校研

5、究性學習項目。技術支持：環保局，西南大學相關院系專家和實驗設施 支持。五、活動實施過程1. 校園用水量及污水分類調查（1）學校用水量調查采訪學校后勤主任， 了解學校用水量大小， 計算排污量。（2）分組實地考察各污水排放口（ 2015.09-2015.10 ） 教學樓： 萬象樓、 博雅樓、 逸夫樓、 積健樓污水排放口， 食堂污水口，學生宿舍污水排放處口，實驗室污水排放口， 全校污水總排放口。（3）將污水按可能的成分來源分類表 2 污水分類表 通過對校園污水排放情況進行調查，校園污水主要有生 活污水和化學品污水和餐廚污水三大部分。化學品污水含有 大量有害化學污染物，而生活污水這一部分中卻含有植物生

6、 長所需要的豐富營養元素，植物的生長又可以降解污水中部 分有害的成分，同時還可能含有有害微生物。第一階段我們 將主要選取生活污水中的微生物和化學污染物中的重金屬 離子為研究對象，餐廚廢水和其他化學污染物研究放在下階 段進行。主要研究方法：訪談法，文獻調查，實地考查。2. 校園污水排放口植物種群特征研究 根據本項目前期的研究成果，已收集整理出西南大學附 中各污水排放口生長的所有植物（見表3），并逐一拍照，制作成植物手冊。下一階段將對各污水排放口的植物進行分類 及其生長特性與污水類別相關性等研究。進一步發掘可以作 為污水處理的植物資源以及優化用植物進行污水凈化的實驗條件。表 3 校園污水排放口生長

7、植物情況調查表活動計劃：(2015.09-2015.10) 學生分組按各污水排放口對其附近區域生長的植物進 行分類。各類植物生長習性調查各種植物對污水的吸附或降解能力及條件研究。 主要研究方法：文獻法。3. 水樣分析和實驗方案設計 主要研究對象為生活污水和化學品廢水。因化學實驗室 廢水排放有隨機性，根據具體實驗所排放的廢水成分不固 定，所以可以有針對性地對每次實驗后的廢水進行處理后排 放，成分可以根據實驗確定。而生活污水的主要成分是氮、 磷等容易造成水體富營養化的物質和微生物，主要選擇微生 物為研究對象，分離生活污水中的有害微生物進行后續研 究。活動計劃：(2015.11-2015.12) 確

8、定一種化學品污染物為研究對象。 取生活污水排放口水樣進行微生物檢測。 初定兩種污水處理實驗方案。 主要研究方法： 實驗法，文獻法。4. 化學品廢水處理實驗研究化學實驗室排放的化學品廢水作為一特殊的污水類型， 雖然其排污量和污水污染程度不及工業廢水，但其代表的重 金屬離子、有機物污染等不得不引起重視。中學化學實驗室 污水更是具有排污量較小，排放時間不定性，污染物濃度不 大等獨有的特點，而常見化學、物理處理法相對成本太高， 實效性不強。 相比之下微生物處理技術有成本低， 操作簡單， 不產生二次污染等優點，因而受到研究者學者們普遍關注。 目前，有關微生物處理重金屬及有機物的研究較多5-8 ，但是有關

9、化學品的分子毒理及其與微生物之間的相互作用等 方面的深入研究成果較少 9 。我們擬選取一種重金屬離子為 研究對象，篩選高效降解菌，并對微生物降解效果、降解機 制進行探究，以實現在源頭將重金屬廢水處理后利用。活動計劃：(2016.01-2016.02) 微生物實驗技術培訓。 微生物降解原理學習。重金屬降解菌分離篩選與鑒定。 降解菌降解機制研究。 主要研究方法：文獻法，專家指導，實驗法。5. 生活污水中微生物處理實驗研究 生活污水中的主要污染物是微生物。水是微生物的第二 大生境，生活污水中某些細菌的數量達到一定程度就會對水 質造成極大影響。尤其是病原微生物數量過大可能會造成大 規模傳染病及流行病的

10、爆發。但是由于其致病性、傳染性等 特點使得病原微生物研究受到一定條件限制。所以生活污水 中病原微生物的研究有重要的意義。噬菌體是一種病毒，它 能裂解細菌、真菌、放線菌或螺旋體等微生物，因而被稱為 噬菌體。 噬菌體的宿主特異性強， 所以不會對環境造成危害， 可以用它來凈化污水，目前噬菌體技術大多集中在細菌鑒定 和分型 10 ，診斷和治療疾病 11，12等幾方面，用于環境污 染物的治理還比較少。所以在噬菌體在污水治理方面有廣闊 的應用前景。另外，雖然噬菌體在自然界中數量龐大，但是 已鑒定出來的噬菌體只占了極小一部分。所以噬菌體的分離 與鑒定對于噬菌體的廣泛應用、完善噬菌體遺傳多樣性及其 侵噬宿主菌

11、作用機制等研究有積極意義。我們利用噬菌體去 除污水中的微生物以尋求水質凈化的新思路，分離出寬噬菌 譜的噬菌體，并對其裂解機理進行探討。活動計劃：(2016.03-2016.04) 在污水中分離純化噬菌體。 驗證噬菌體裂解效果。該噬菌體的生物學特性研究。 噬菌體裂解基因序列分析。 主要研究方法：文獻法，專家指導，實驗法。6. 活動成果交流展示 以植物凈化、化學品廢水、生活污水小組為單位開展研 究成果圖片展或者墻報展，研究小課題答辯等形式的分組交 流展示活動。活動計劃：(2016.06-2016.07) 分別實驗用植物、高效降解菌、噬菌體處理后的污水用 于校園綠化帶的實驗田和小農場澆灌，展示處理效

12、果。校園污水回用管網設計及模型制作比賽。 校園污水處理成果圖片展。撰寫研究報告及小論文。7. 評價( 2016.09 )各小組成員對照各小組自定的職責分工明細表，以及小 組研究活動記錄和任務完成情況，進行小組內評價，成員任 務目標完成情況自評、互評。組織雛鷹計劃小組學員進行成 果展示，以及參加校研究性學習成果展示活動。六、活動預期收獲1.吸附各類污染物效果佳的植物分類，得出植物吸附污 染物的最大值及最佳吸附條件，得出植物吸附的一定規律性 結論。2.得到一套微生物轉化含重金屬離子污水的實驗方案， 尋找到一種或幾種高效降解菌及其降解重金屬的機制。為其 它重金屬和化學品處理提供借鑒線索。3. 分離得

13、到一株寬宿主菌譜的噬菌體，鑒定其種類。4. 讓中學生走進大學實驗室，對于學習興趣的激發、自 信心的建立、科學素養養成、思維及能力訓練等方面都有積 極的促進作用。5. 在研究中同學們將走出校園，了解水資源污染現狀， 激發他們保護環境責任感的使命感。將來會去影響更多的 人，在保護環境、水資源方面產生積極作用。 注 ：本方案獲重慶市第 30 屆青少年科技創新大賽教師 方案一等獎。參考文獻：1 周振明著 .污水資源化與污水灌溉技術研究 M. 黃河 水利出版社， 2007.2 于曉章.環境污染治理領域中的植物修復技術 J.生態科學， 2004， 23（3）： 256-260.3 鮑桐， 廉梅花， 孫麗娜

14、， 等.重金屬污染土壤植物修復 研究進展 J. 生態環境 2008，17（ 2）： 858-865.4 厲艷， 陳長法， 趙文軍， 等.噬菌體展示技術及其應用J. 植物檢疫， 2011，25（ 4）：70-74.5 李小燕 .酸性含銅廢水處理的試驗研究 J. 鈾礦冶， 2009，28（3）.6 龔健東， 趙炳梓， 張佳寶， 等.大腸桿菌對銅離子的吸 附行為研究 J. 農業環境科學學報， 2007，26（6）：2033- 2037.7 秦華， 林先貴， 尹睿，等.接種降解菌對土壤中鄰苯二 甲酸二異辛酯降解的影響 J. 應用與環境生物學報， 2006，12(6): 842845.8 肖春玲，徐常新 .氯酚類化合物高效降解菌的篩選 J. 江蘇農業科學， 2007， 1：229-231.9 廖國建， 陳洪斌，何穎，等.應用蛋白質組學技術研究 鉻（W）對粟酒裂殖酵母的分子毒性影響.