基于自制液化水解发酵罐的实验教学改革
时间：2020-11-06 07:55:37 来源：达达文档网 本文已影响 人 
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摘要：目前自动发酵罐的市场价格较为昂贵，导致学校无法大批量购买以满足教学的要求，因此提供一种针对实验用的自制液化水解发酵罐。该发酵罐的主体由一个蓝盖玻璃瓶加上一个磁力加热搅拌器组成，由常见仪器组装和改造而成，且价格低廉，具有一定的教学性、科学性、创新性和实用性，可满足教学在数量和经济方面的要求，不仅有助于环境工程专业的学生攻破有机固体废弃物液化水解的重点和难点，同时对培养学生的动手实践能力和思维创新能力具有一定的益处。该装置可广泛应用于实验教学当中。
关键词：有机固体废弃物;自制发酵罐;教学改革
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）39-0268-02
实验室是一个可以培养学生综合实践能力以及创新能力的地方。但由于个别实验仪器价格较为昂贵，且容易被学生损坏，无形中增加了实验室的压力[1]。早在20世纪八九十年代，德国的一所大学便开始鼓励学生自己设计并制作实验设备，且在设计制作的过程中便已经发挥了一定的教学实践作用，这与实验室提高学生设计创新能力和动手实践能力的要求不谋而合[2]。
餐厨垃圾是城市垃圾的重要组成部分，一般饭店、食堂等产出的餐厨垃圾都是通过城市近郊的农民或者个体贩运者运至城郊的小型饲养场来喂养家畜，这些餐厨余物中含有致命菌和非食用性物质，家畜一旦感染疾病便会传染给人类;而普通居民产生的餐厨垃圾大部分和生活垃圾混合，作填埋处理，但需要占用大量土地，还会产生大量渗滤液，这两种方法均会给环境造成损害[3]。有机固体废弃物的资源化利用开始越来越引起人们的重视，这样不仅可以对有机固体废弃物进行有效处理，还可以产生二次能源，使有机固体废弃物得到充分的利用[4]。
厌氧发酵制取沼气目前是有机固体废物资源化利用的主要方向，由于固体废弃物中的营养物质都是以大分子形式存在于固相中，因此液化水解是高效利用固体废弃物的关键。固体废物的液化水解一直是环境工程专业教学的要点和难点[5]。自动发酵罐是市场上现有的一种主要应用于液化水解的儀器，但由于其价格高昂，难以满足教学实验的大量应用。针对上述问题，设计了一套方便实用的有机固体废弃物液化水解实验装置，对实验教学具有一定的帮助。
一、自制液化水解发酵罐
自制液化水解发酵罐如图1所示。该装置的主体由一个蓝盖玻璃瓶加上一个磁力加热搅拌器组成，蓝盖玻璃瓶的有效容积是1L，且可根据实验的实际需要进行改变。蓝盖玻璃瓶上端为胶塞外缠生料带，可有效保证自制发酵罐的密闭性。胶塞上有两个端口，其中一个端口为取样口，用玻璃导管插入自制发酵罐底部，以满足实验过程中取样的要求;另一个端口为压力口，当自制发酵罐内部压力过大时，可通过压力口将气体释放出来。同时上端为0.20m的滤膜，有效保证了自制发酵罐的无菌污染条件，装置下端为恒温磁力搅拌器，温度的可变范围在20℃—100℃，转速的可变范围在0rpm—2000rpm。其价格上远远低于市场上的自动发酵罐，廉价且易得，可以保证学校在质量和数量方面的需求，因此，可广泛应用于环境工程的教学实验当中。
二、设备具有的优点
1.教学性。自制有机固体废弃物液化水解发酵罐的原理简单，且均由实验室常见仪器组装改造而成，组装和使用均很方便，并可通过蓝盖玻璃瓶清楚地观察实验进展和实验现象。如此，可以有效攻破环境工程专业学生在有机固体废弃物液化水解方面的难点。
2.科学性。“固废资源化”的实验装置均是由教师和学生针对专业教学改革需要自行设计和组装的，而有机固体废弃物资源化利用是在老师科研课题的基础上建立起来的，具有极高的科学性。
3.创新性。自主研制的有机固体废弃物液化水解装置，可替代市场中昂贵的自动发酵罐，并大批量地应用于教学实验当中，同时学生可以通过蓝盖玻璃瓶清楚地观察实验现象和进展，帮助学生更深刻地理解实验内容，具有一定的创新性。
4.实用性。自制的教学仪器成本低，较低的资金投入有利于学校增加更多的实验设备，缓解实验教学中仪器缺乏的问题，具有一定的实用性。
三、结语
自制液化水解发酵罐具有原理简单、操作方便、运行稳定和廉价易得等优点。在学术方面，可以有效攻破环境工程专业的学生在有机固体废弃物资源化处理方面的教学难点，且底物没有局限性，为有机固体废弃物的资源化利用提供了更多的思路;在应用方面，操作简单，运行稳定，具有一定的安全性，同时锻炼了学生的自主操作能力，有效提高了学生的综合素质和教师的授课效率;在学校建设方面，可以降低实验室的教学成本和学校的建设成本，培养在校学生的实践操作和自主创新能力，可广泛应用于环境工程的教学实验当中。
参考文献：
[1]楼建明，傅越千，安鹏，鲍淑娣.基于能力培养自制实验仪器设备[J].实验技术与管理，2014，31（09）：81-86.
[2]沈立民.基于工业自制设备的实验教学改革——借鉴德国应用科学大学实践教学经验[J].浙江科技学院学报，2015，27（05）：376-380.
[3]刘德江，刘盛林，饶晓娟，王璇.不同浓度的餐厨垃圾厌氧消化产沼气试验研究[J].能源与节能，2018，（04）：101-103.
[4]白乌云，张宝林，塔娜.有机固体废弃物资源化利用探究[J].北方环境，2013，25（03）：76-77.
[5]周祺.厌氧消化在有机固体废弃物处理中的应用分析[J].低碳世界，2017，（31）：6-7.
Based on Self-made Liquefaction and Hydrolysis Fermentation Tank for Experimental Teaching Reform
HAN Wei1，2，3，GUO Sheng-nan3，4，LIU Yan-xu1，3，FANG Jun2，3，CHEN Long2，HE Hong2，XU Xiao-bin2，
HOU Ping-zhi2，TANG Jun-hong1
（1.School of Materials and Environmental Engineering，Hangzhou Dianzi University，Hangzhou，Zhejiang 310018，China;2.The Belt and Road Information Research Institute，Hangzhou Dianzi University，Hangzhou，Zhejiang 310018，China;3.Zhejiang Jinhuanbao Biotechnology Limited Company，Anji，Zhejiang 313300，China;4.School of Forestry，Northwest Forestry University，Harbin，Heilongjiang 150000，China）
Abstract： At present，the market price of the automatic fermentor is very expensive， which makes it impossible for schools to buy in large quantities to meet the requirements of teaching.The main body of the self-made fermentor is composed of a blue-capped glass bottle and a magnetic heating stirrer.It is assembled and reformed by the common instruments in the laboratory， and the price is low.The self-made fermentor can be widely used in experimental teaching.
Key words：organic solid waste;self-made fermentor;teaching reform
