《水的净化》教学设计（精选八篇）
《水的净化》教学设计 篇1
一、创设生活情境导入新课, 激发学生兴趣
新课导入的设计原则之一是把新课的主题巧妙地融入贴近学生生活的现实情境中, 引导学生观察、发现, 激发学生的好奇心和求知欲。在《水的净化》中, 笔者以当时热播影片“少年派奇幻漂流记”中主人公在茫茫大海上为了生存而智慧净水的视频导入新课, 学生立刻被视频中的净水方法所吸引。这样精彩的、新颖的、唯美的课堂导入, 不但能瞬间集中学生的注意力, 还激发了学生的学习兴趣和学习热情, 能够使学生带着极大的兴趣展开新知识的学习。因此, 教师想构建生活化的初中化学课堂, 实现课堂导入的生活化无疑将发挥极大的促进作用。
二、创设生活情境开展教学, 探究理解新知
一堂好的化学课, 其教学内容应该与学生的生活实际相联系, 力求让学生解决一些具体的生活问题。本课题首先从生活中的天然水样出发, 利用学生的生活经验, 通过观察、思考、讨论、交流等学习活动, 认识天然水体中常见的杂质类型, 从而明确除杂对象, 为学生学习常见净水方法, 设计净水流程奠定了基础。
过滤是初中化学中重要的实验操作技能, 也是本节课的重点学习内容。笔者在设计这一内容时, 提出问题:“生活中哪些物品可以有效去除水体中难溶性杂质?”让学生寻找生活中常用的过滤液体的物品, 如纱布、漏勺等, 引导学生初步认识过滤器, 理解过滤原理及影响过滤效果的主要因素, 介绍生活净水中常见的过滤器, 顺势引出实验室里相对更精密的过滤器———滤斗的制作过程。整个过程环环相扣, 使学生经历了从“感性—理性—应用”的科学认知过程, 体现了化学源于生活又应用于生活的实用价值。
而教学沉淀这一方法时, 笔者采用倒叙的手法, 特意巧设在介绍过滤之后, 以提高过滤的效果为现实情境, 使抽象的化学知识具有丰富的现实背景, 引导学生把沉淀与过滤组合提高净水的效果, 因势利导地向学生渗透净水方法的优化组合思想, 为学生自主设计净水流程埋下伏笔, 使学生将新旧知识联系起来, 突出净水方法的优化组合。从而多视角、全方位地认识水, 利用水, 可以培养学生的创新精神及解决问题的能力。
在教学活性炭吸附时, 笔者让学生将过滤后的水样和饮用水样对比, 再次延伸到生活中, 介绍生活中的活性炭过滤器, 这种过滤器能去除水中颜色吗?效果如何呢?为什么可以去除颜色?设置层层递进的问题, 激发学生进一步学习的动机, 为高效开展课堂教学搭建了良好的平台。特别是利用生活中废弃的饮料瓶自制活性炭过滤器, 为学生提供处处可见的学习材料与环境, 实现科学教育与创新教育相融合的教学理念。这样设计可以使学生自我发现原有认识中的片面成分, 理解化学、技术、社会的相互作用, 提高实践能力, 对净水作出价值判断, 培养学生应用已有知识解决问题的能力。
三、参与生活实践运用知识, 解决生活问题
本课题在学以致用环节, 紧扣社会热点问题, 结合“母亲水窖”安全饮用水进校园活动, 向学生布置为偏远地区的学校设计净水流程的任务, 把写有水源、沉淀、过滤、消毒、吸附、蒸馏、饮用水的卡片组合设计合理的净水流程, 笔者打破常规的照本宣科的教法, 突出学生的主体地位, 培养学生的动手能力, 优化教学程序, 使学生体会到生活离不开化学, 化学服务于生活。学生把课堂上获得的知识和技能运用于真实的生活中, 解决实际问题, 而在解决问题时强化和升华了已获取的知识, 极大地提高了学生的化学素养, 激励学生学科学、用科学的热情, 形成最终的科学观。
总之, 教学过程是一个“还原生活”的过程, 引生活之水, 浇课堂之花。教师在生活化教学时要兼顾教学的社会性和科学性, 将生活化素材作为教学资源, 并与学科内容有机融合, 展现学科思想和方法。尤其重要的是通过生活化教学, 将学生课堂学习间接经验与现实生活直接经验结合起来, 课堂学习与生活实践结合起来, 培养学生用化学知识解决生活中的实际问题的意识和能力。
参考文献
[1]程伟.初中化学生活化教学浅析[J].中学生数理化, 2012 (10) .
[2]张玉娟.引生活之水, 浇课堂之花[J].化学教与学, 2010 (2) :58-59.
水的净化 教学设计思路 篇2
从学生生活经验入手,通过分析讨论、实验探究、调查报告等方法,在解决生活问题的过程中,不断激发学生学习兴趣,从而掌握净化水的几种方法。对于过滤操作的训练及其方法掌握,采取学生课前合作预习,课堂实际操作,学生互评,教师总评的教学方法。对于自来水净化过程的难点突破,采用课堂启发讲解,课后小组合作制造 “自来水生产模型”的方式,加深认识。硬水和软水知识较为抽象,通过生活生产中的实例介绍,促使对其形成感性认识,知道硬水和软水的区别,以及硬水的危害和硬水软化的方法。课文安排的演示实验3-4(蒸馏水的制作),由于其直观性不强、讲解费时,故改用多媒体教学法,组织学生观看“蒸馏水制作”的教学短片,使学生可以在有限时间内,直观地获得大量信息。
二、教案：
课题
水的净化
授课人：陈建辉.学校：团山中学 教学目标
1、知道沉淀、吸附、过滤、蒸馏等常用的净化水的方法,能述说自来水的净化过程。初步学会过滤的操作。
2、懂得纯净水和自来水的区别,学会用肥皂水鉴别硬水与软水,知道硬水的危害及硬水软化的方法。
3、通过对水净化方法的学习,体会化学知识在生活生产中的广泛运用,培养学生对化学知识的学习兴趣。
4、通过过滤操作的训练,提高学生动手、观察、协作等能力。
5、通过学习,使学生明白要从卫生、健康的角度,正确选择饮用水,感受化学对改善个人生活促进社会发展的积极作用,激发学生努力学习建设家乡的美好愿望。重点
1、水净化的方法。
2、过滤的操作方法。
3、硬水和软水的区别以及硬水软化的方法。难点
1、自来水的净化过程。
2、过滤的操作方法。
3、硬水的软化方法。教学方法
讲授法、谈话法、实验法、启发式教学法、多媒体教学法等。仪器药品
仪器：烧杯、药匙、漏斗、滤纸、玻璃棒、带铁圈的铁架台、平底烧瓶、石棉网、酒精灯、试管、碎瓷片、带橡皮塞的双直角导管、冷凝管、锥形瓶、滴管、多媒体等 药品：河水、自来水、蒸馏水、明矾、肥皂水 教 师 活 动 学 生 活 动 设计意图
一、导课
1、陈述:洪灾过后,有些灾区自来水还没来得及恢复供应,面对污浊的河水,这些水可否饮用?为什么?
2、提问:你有什么简单的办法能使浑浊的水变得清澈吗?
3、肯定学生的回答,进一步问,这样得到的水就纯净了吗?
4、陈述:由于种种原因,自然界的水里混有多种杂质、细菌和病毒,仅用静置、沉淀的方法,还不能将全部杂质去除,我们要选择卫生、健康、安全的饮用水,今天我们一起来学习怎样更好地将水净化。
1、回答:不能,因为水中有杂质、细菌,饮用后会生病。
2、回答:可以把水静置一段时间。可以用家里的棉布或纱布来过滤水。(学生可能会有不同答案)
3、思考、回答:不纯净,细菌、病毒,还有一些物质可能溶解在水中。
4、听课
从解决生活问题入手,联系学生生活旧经验,引入新课程,激发学生学习兴趣。
二、讲解新课
1、引导观察:同学们,请注意观察,在你们带来的那杯污浊的水,经过一段时间的静置,你们看到了什么变化? 2.怎样还可以变得更澄清呢? 3.陈述:农民为了净化水,会去药店买一种廉价的物质——明矾,洒入水中,利用明矾溶于水后生成的胶状物,对杂质进行吸附,使杂质沉降,达到净水目的,这种净水方法称作吸附法。
4、组织实验:请同学们把适量明矾加入到污水中,并搅拌,静置观察现象。
5、提问:还有什么物质也有这种吸附能力呢?讲述:市场上出售的净水器,有些就是利用活性炭来吸附水中的杂质。活性炭吸附能力较强,不仅可以吸附液体中不溶性物质,还可以吸附掉一些可溶性杂质,除去臭味。现代科技发展,发明的纳米新型材料做净水器的过滤层,自来水通过时,它不仅能吸附不溶物、臭味,甚至连细菌也能除去,使自来水变为可直接饮用的洁净水。
6、请同学们观察杯中的污水,明矾加入后,使更多的小颗粒沉降下来,水是变的更澄清了,但还有什么不足呢?
7、肯定同学答案。你有什么方法可将杯底的不溶物和水彻底地分开?
8、过滤的方法更好些,它能将不溶物和液体彻底分开。同学们在课前已经分小组预习了“过滤的操作方法”,下面就请同学们用过滤的方法,把杯中的不溶物和液体分离开来。前后两个实验小组互派一位同学,观察评价对方小组的实验进程。
9、学生操作完毕后,请学生评价交流。
10、请做的较好的一个实验小组派代表介绍他们的成功经验。
11、教师总评:同学们观察仔细,评价也很正确,可见预习这种学习方法的运用,是十分重要的。过滤操作注意事项很多,我们总结为“一贴、二低、三靠”,请大家看投影。
12、引导:对于少量用水,我们可以通过沉淀、吸附、过滤使水得到净化,自来水厂是不是也这样净化水呢?请同学们看课文图3-15。
13、补充讲解:这里用的絮凝剂的作用和明矾相同。在消毒灭菌时,主要是往水中通入适量的氯气,这样千家万户就可以使用较纯净、安全的自来水了。
14、启发:同学们可以以小组为单位,按图中提示,利用身边材料合作建设一个小型“自来水厂”,下周上课时把作品交流。
15、提问:自然界的水通过沉淀、吸附、过滤之后变澄清了,这样的水是否是纯净物呢?
16、到底是不是纯净物我们接着学习下面的硬水和软水就知道了。1.回答:烧杯底有些固体颗粒。上层水更清澈,下层水较污浊。2.回答:静置的时间长一些。3.听教师讲解,记录。4.实验、观察现象。
5.回答:活性炭。听教师讲解、记录。
6.回答:沉降下来的不溶物和水是分为上下两层,而没有彻底分开。7.回答:慢慢地倾倒杯中液体。用过滤的方法。8.分小组做过滤实验。9.学生评价: 1)滤纸没有和漏斗壁紧贴。
2)滤液倾倒太快,使滤液未经滤纸而流下。
3)有的同学太紧张,玻璃棒把滤纸弄破了。
10.回答:我们课前预习后有一起讨论,总结了这个操作的注意事项,并在实验前,回顾了整个实验过程,做到胸有成竹。
认真听教师讲解、记录。
11.阅读教材,讨论分析回答:自来水厂净化水的主要步骤是:加絮凝剂使悬浮在水中的小颗粒状杂质被吸附、凝聚,然后在反应沉淀池中沉降,分离杂质,接着用活性炭吸附,得到更澄清的水,最后投药消毒。12.听讲、思考、记录。13.思考、兴奋、讨论。
14.回答:是,因为它澄清透明。不是,它可能还含有一些被溶解的杂质。15.带着疑问进入下一个学习环节。
1.让学生参与实验前的准备,能更好地激发学生学习兴趣。
2.增加学生生活经验的同时,使学生体会到化学知识在生活生产中的广泛应用,从而激发学生学习化学知识的热情。
3.感受到科技的发展,新材料的发明,对人类生活、生产的贡献。4.引导,过渡到过滤操作的学习。
5.检查预习成果,训练过滤操作,提高实验技能,培养团队意识。
6.提高学生的观察能力,以互评的方式培养了学生学习交流习惯,促进团队意识的发展。7.分享成功。
8.辅导学习方法,理清思路,掌握好过滤的操作技能。9.了解自来水厂水净化过程。10.扩宽知识面。
11.启发学生自制“自来水生产模型”,不仅提高了学生实践能力,而且加深了对自来厂净水方法和过程的科学认识。
12.激疑,吸引同学的注意力,保持学生学习兴趣。
三、硬水和软水
1、讲解:通过沉淀、过滤的方法只除去不溶性杂质,水中还有许多溶解性的杂质。生活中我们可能有这样的经验,经常用来烧水的水壶或装水的开水瓶结有一层黄色物质——水垢。这是因为水中溶有可溶性钙和镁的化合物,加热或放久了,这些化合物便会生成沉淀——水垢,象这样含有较多可溶性钙和镁化合物的水叫硬水。不含或含较少可溶性钙和镁化合物的水叫软水。
2、引导:那么怎样用简单的方法区分硬水和软水呢?演示:把肥皂分别加到硬水、软水中,搅拌,让学生观察两个烧杯中产生的现象。
3、讲解:产生大量肥皂泡的是软水,肥皂泡较少的是硬水。生活中硬水有许多危害,大家可以看看书,说说它的危害。
4、讲述:其实硬水的危害还远远不止这些,比如长期饮用硬度很高的水,人体健康也会受到影响,它可引起消化道功能紊乱。另外,很多工业部门像纺织、印染、造纸、化工等部门,都要求用软水。
5、讲述:如果我们除去硬水中钙和镁化合物,就可以使硬水转化为软水。生活中一般通过煮沸水降低水的硬度。工业上常用离子交换法和药剂软化法来得到软水,实验室中通常用蒸馏的方法以降低它的硬度。下面请同学观看“蒸馏水的制作”的教学短片。
6、讲述:蒸馏的原理就是将液态的水加热变为气态水,再冷却为液态的水,这样水中溶解的物质就被除去了,使硬水能变为软水。
7、不同地方的水质是不一样的,水的软硬程度也是不一样的,长期使用硬水对身体健康是有害的,那么长期饮用蒸馏水对身体健康是否有益呢?
1、听讲、思考、理解、记录,明确硬水和软水的概念。
2、观察、描述:一个烧杯中有很多肥皂泡,另一个烧杯却很少。
3、阅读教材,说硬水危害: 1)既浪费肥皂又洗不干净衣服。
2)锅炉里结水垢有爆炸的危险。
4、通过教师的讲解,认识到硬水的危害及软水的应用。
5、听课,了解硬水软化的几种方法:煮沸,离子交换法和药剂软化法,蒸馏。观看教学短片。
6、认真听教师讲解。
7、回答:对身体健康不利,虽然蒸馏水是卫生安全的,但缺少人体所需的微量元素,而自然界的水中含有不少微量元素。
1.从生活例子出发,感性地认识硬水和软水。2.学习硬水和软水的签别方法。3.了解硬水的危害。
4.学习硬水软化的方法。通过短片的观看,在有限时间内,传递了大量信息,直观地学习了蒸馏的实验方法。
5.明确水的蒸馏原理。
四、本课总结: 请同学看投影。这节课我们主要学习了以下内容:
1、自然界的水都不是纯水,通过静置、吸附、过滤、蒸馏等途径可以使水得到不同程度的净化。
2、硬水易生水垢,与肥皂作用不易起泡沫,硬水通过多种方法可以软化为软水。
3、过滤操作要点是“一贴、二低、三靠”。认真听教师讲述,疏理一堂课的所学知识。
总结本课知识要点,促进学生形成良好的知识结构。
五、作业:
1、课后作业p56 1、2、3
2、社会调查p56 4
3、预习课题4 爱护水资源
六、板书设计
（一）水的净化 1.沉淀法 a净置沉淀
b吸附沉淀（如絮凝剂明矾，活性炭）2.过滤法
注意：一贴二低三靠
水的净化（第1课时）教学案例 篇3
1.了解纯水与自然水的区别；
2.了解自来水生产流程，理解吸附、沉淀、过滤和消毒等净水的方法；
3.认识水资源的宝贵，养成节约用水的好习惯。
教学重点
理解吸附、沉淀、过滤和消毒等净水的方法。
教学难点
过滤操作方法。
活动准备
学生分组实验用品：纸杯、半截塑料瓶（瓶盖有孔）、吸管、蓬松棉、纱布、小卵石、细沙、木炭、天然污水。
教师演示实验用品：烧杯、漏斗、滤纸、铁架台、玻璃棒、明矾、活性炭、天然污水、红墨水。
视频资料、图片资料、电教设备。
教学设计与过程
【图片展示】汶川大地震，灾区饮水问题严重
【新课引入】2008年5月12日，汶川地震了，无情的灾难夺走了几万人生命的同时，幸存的人们也面临着诸多方面的难题。其中饮水难就是问题之一。其实灾区不缺水，缺的是一口干净的水。如何帮他们解决这一难题呢，这节课我们一起来共同探究水的净化。
【实物展示】一杯天然污水
【提问】大家请看，我手上拿的就是一杯天然污水，它能喝吗？不能，为什么呢？里面有很多杂质，什么杂质呢？泥沙等不溶性的，还有呢？溶解进去的杂质，还有没有？肉眼看不到的微生物。那如何将它们统统除掉呢？
【讲解】通过学生刚才的分析，我们可以把杂质划分为：（1）不溶性杂质。（2）可溶性杂质。（3）有毒物质和有害细菌。
【指导学生分组实验】各组选择生活中常见的实验用品，设计净化水的实验方法，并分析实验方法原理。
实验用品：纸杯、半截塑料瓶（瓶盖有孔）、吸管、蓬松棉、 纱布、小卵石、细沙、木炭、天然水。
【学生实验展示】净化水方法。
【提问】在刚才实验中，有的组将水倒进烧杯总静置一会儿，这是什么方法呢？什么原理呢？
【教师实验展示】静置沉淀和吸附沉淀
【讲解】沉淀原理，明矾的作用
【板书】水的净化
一、沉淀
1.静置沉淀
2.吸附沉淀
【提问】同学们用到了纱布、细沙、鹅卵石等，这些用品又起到什么作用呢？
【教师实验展示】过滤实验
【讲解】过滤原理，实验操作规则
【板书】二、过滤
“一贴二低三靠”
【提问】有的组用到木炭又是什么原因呢？木炭起着什么作用呢？
【教师实验展示】红墨水吸附实验
【讲解】吸附原理，活性炭的性质
【板书】三、吸附
【提问】自然水经过沉淀、过滤、吸附后，是不是就可以放心饮用了呢？
【视频】播放自来水厂净化水的过程。
【板书】四、消毒
【总结】通过这节课的研究和学习，我们掌握到了几种净化水的方法，也希望这些方法能帮到灾区的朋友们。
【设疑】不知道大家有没有发现，在家里经常煮开水的水壶里总会出现一些污垢呢？不是杂质和污垢我们都已经除掉了吗，这些污垢是什么呢？下节课我们再一起探讨这个问题。
【课后作业】
1.练习。
2.调查当地有哪些举措进行水污染治理。
水的净化 篇4
(—) 课题背景分析和学情分析
《水的净化》是化学九年级上册第四单元《自然界的水》中第二课题的内容, 本单元所学的水是继空气后学习的第二种物质, 经过实验基本操作训练和氧气的制取和性质实验操作训练后, 学生对本课题涉及的相关实验操作已经有了初步的认识。为了培养学生科学素养, 提高学生的实验观察能力、动手能力和实验设计能力, 本课题设计了相关的探究活动让学生有更多的机会体验实验探究的过程, 在知识的形成、相互联系和应用过程中养成严谨的科学态度, 感受科学方法, 同时注意从学生已有经验出发, 让他们在熟悉的生活情景和社会实践中感受化学的重要性, 这也是本节课设计的基本理念。
近年来, 饮水问题日益凸显, 本课题从自然界的水出发, 探讨一直被关注的净化水的问题。并将沉淀、过滤、吸附、消毒等净化水的方法有序的联系起来, 使认识水的角度从生活转入化学学科。前一部分介绍常见的净化水的方法, 后一部分重在培养学生利用学习的净水方法设计符合实际情况的净水流程, 渗透方法组合的优化思想。巩固所学知识, 锻炼学生的动手能力和创造能力, 培养学生的创新思维和想象力。让学生在深刻体会净水意义的同时, 培养化学服务社会的意识, 感悟化学对生活和生产的社会意义, 激发学生学习化学的兴趣。
学生对于饮用水的来源有一定的认识, 知道生活用水来自自来水厂, 但不了解自来水厂的具体生产过程。对于水质和水污染有一定的了解, 每个学生对水的净化肯定都积累了很多成熟或不成熟的经验, 这些经验就是很好的课程资源, 只要我们充分利用就可以将各个学生的原认知显现出来, 使学生的原认知得以完善和提高。
沉淀、过滤、吸附和蒸馏是学生第一次系统地体会和学习分离混合物的方法, 这也为以后系统学习混合物的分离提纯储备了知识, 为学生更全面地掌握混合物分离的一般方法搭建了一个很好的平台。
(二) 教学目标
根据本教材的结构和内容分析, 结合初三年级学生的认知结构及其心理特征, 我制定了以下的教学目标。
知识与技能
1. 了解纯水与自然水的区别。
2. 了解沉淀、过滤、活性炭吸附、消毒等常用的净化水的方法, 初步学会过滤操作。
过程与方法
1.通过过滤、吸附等实验操作及现象描述, 初步培养学生的实验操作能力、观察能力、思维能力、语言表达能力和合作能力。
2.通过对水的各种净化方法的分析, 初步培养学生对知识进行分析、归纳和总结的能力。
3. 通过对水的净化过程的初步探究, 体验组合优化思想。
情感态度价值观
1.通过过滤、吸附等操作过程养成细致的观察习惯, 培养学生严谨的科学态度。
2.通过各种水的净化方法的探究, 培养学生的合作意识及勤于思考、求实创新的科学态度。
3.通过对净水方法的了解, 增强安全饮水的意识, 感受爱护珍惜水资源的重要性。
4. 通过参与设计净水流程, 感悟化学对生活和生产的社会意义, 培养学生爱生活、爱环境的生活态度, 促进学生形成节约用水的习惯。
(三) 教学重点和难点
重点:探究天然水的净化方法;过滤操作的注意事项。
难点:优化串联净水方法, 组合净水流程。
(四) 教学用具
天然水、纯净水、滤纸、铁架台、烧杯、玻璃棒、漏斗、自制活性炭吸附器、设计图纸、标有净水方法的彩色贴纸。
(五) 课时安排
1课时
(为了讲清教材的重、难点, 使学生能够达到本节内容设定的教学目标, 我再从教法和学法上谈谈。)
二、说教法和学法
(一) 说教法
由于本节内容与社会现实生活的关系比较密切, 学生已经具有了直观的感受, 学生可以从自己的生活经验出发思考, 列举生活中一些相关现象, 在老师的指导下讨论, 然后进行归纳总结, 得出正确的结论。这样有利于调动学生的积极性, 发挥学生的主体作用, 让学生对本节知识的认知更清晰、更深刻。基于本节课内容的特点, 我主要采用了以下的教学方法:
1. 直观演示法:
利用图片的投影等手段进行直观演示, 激发学生的学习兴趣, 活跃课堂气氛, 促进学生对知识的掌握。
2. 活动探究法:
本课内容采用了以体验式实验教学法、互动式教学法为主的“设疑→观察→分析、讨论→归纳、总结→理解、运用”的模式, 充分体现了“教师为主导, 学生为主体”的教学原则。
3. 集体讨论法:
针对学生提出的问题, 组织学生进行集体和分组讨论, 在学生的实验过程中有教师的指导、答疑, 有同伴的互助, 师生之间不停地进行“信息”交流, 有助于学生注意力的集中和学习积极性的提高。学生从实践活动中发现问题、解决问题, 经历实践与创新的学习过程, 培养团队协作的精神。
(二) 说学法
俗话说“授之以鱼, 不如授之以渔”。因而, 我在教学过程中特别重视学法的指导。让学生从机械的“学答”向“学问”转变, 从“学会”向“会学”转变, 成为真正的学习的主人。这节课在指导学生的学习方法和培养学生的学习能力方面主要采取以下方法:思考评价法、分析归纳法、自主探究法、总结反思法。通过体验实验活动增强学生善于动手、善于观察、善于思考、善于归纳总结的习惯, 培养学生分析问题、解决问题的能力。
(下面我具体来谈谈这一节课的教学过程)
三、说教学过程
在这节课的教学过程中, 我注重突出重点, 内容条理清晰, 结构紧凑合理。各项活动的安排也注重互动、交流, 最大限度的调动学生参与课堂的积极性、主动性。
(一) 捕捉生活情境导入新课, 激发学生兴趣
1. 播放热播影片《少年派奇幻漂流记》中主人公为生存净化海水的片段。引出净水的重要性, 瞬间集中学生的思维及注意力, 并激发学生强烈的学习兴趣。
2. 投影展示影片中用到的简易太阳能蒸馏器, 简述原理, 顺势介绍净化程度最高的净水方法———蒸馏。使学生对蒸馏有比较直观的认识, 激发学生学习兴趣和探究的欲望。同时评价蒸馏法的弊端, 从而引出本节课的课题, 即寻找适合大量饮用水的净水方法。
(二) 介绍常用净水方法
1. 天然水样出发, 通过对比天然水水样和饮用水水样, 使学生从感性上了解天然水源中常见的三类杂质, 即难溶性杂质、具有颜色或异味的可溶性杂质和微生物, 明确除杂对象的特点。为后面净水方法的探究学习做好铺垫。
2. 探究活动一:过滤
基于学生现有的生活经验, 以问题“生活中哪些物品可以有效的去除天然水样中的难溶性杂质”为问题线索, 从生活中常见的分离固液混合物的过滤器, 如漏勺、纱布等, 引导学生感性认识过滤器, 理性理解过滤原理及决定过滤效果的主要因素, 进而引出实验室的过滤装置——配滤纸的漏斗, 介绍其制作过程。学生经历了从“感性-理性-应用”科学认知过程, 体现了化学源于生活又应用于生活的实用价值。进而通过先演示再分组实验, 学习过滤这一重要的实验操作, 体验其净水效果。
3. 探究活动二:沉淀
教学沉淀这一方法时, 我采用倒叙手法, 特意将其在过滤这一环节之后进行介绍。以在现实生活中对大量浑浊水体净化时, 要对水体做降低浑浊度的处理, 以提高过滤的效果和效率为现实情境, 使抽象的化学知识具有丰富的现实背景, 引导学生认识到沉淀与过滤进行组合可以提高净水的效果, 因势利导的向学生渗透净水方法的优化组合思想, 为学生自主设计净水流程埋下伏笔, 学生潜移默化中将已有知识和新知识建立联系, 并突出净水方法的优化组合。对于沉淀法的介绍, 我利用多媒体的动画和视频形象展示了静置沉淀以及加絮凝剂沉淀的过程, 学生非常直观地体会到沉淀法的净水效果。
4. 探究活动三:吸附
在活性炭吸附教学时, 我以沉淀和过滤后水样和饮用水水样在颜色上有差异为切入点, 利用废弃饮料瓶自制活性炭过滤器, 为学生提供生动、活泼、主动的“生活中的化学”的学习材料与环境, 实现科学教育与创新教育相融合的教学理念。指导学生完成分组实验, 体会活性炭去色的净水效果。此时我进一步抛出问题“能否用活性炭直接处理浑浊、有颜色的水体?”学生思考、评价, 思维撞击达到高潮, 认识到在现实生活中选择净水方法时, 不仅要考虑效果, 还要考虑效率、成本等因素, 要把多种净水方法优化组合。从而提高学生的安全意识、质量意识、效率意识、环境意识, 渗透了对学生的德育教育。
5. 探究活动四:消毒
我以设问的方式 (让学生思考经过前述三道净化工序的水样是否符合饮用水标准?) 引入消毒的概念, 介绍生活中常用的消毒方法。再次明确饮用水的标准, 其中细菌指标不能忽视。
(三) 总结和应用
1. 知识归纳
组织学生比较沉淀、过滤、吸附所得水样, 体会净水效果。通过对实验结果的分析, 学生对单一净水操作效果形成比较直观的认识。通过对水的各种净化方法的分析, 学生初步具有对知识进行分析、归纳和总结的能力。
2. 紧扣社会热点, 学以致用
本课题在学以致用环节, 紧扣社会热点问题“母亲水窖”安全饮用水进校园活动, 组织学生为偏远地区学校设计净水流程, 方式是把标有水源、沉淀、过滤、消毒、吸附、蒸馏、饮用水等字样的贴纸卡片组合设计成合理的净水流程。通过分组讨论, 展示设计的教学手段, 突出以学生为主体。学生把课堂上获得的知识和技能运用于生活中, 解决实际问题, 激励学生学科学用科学的热情, 形成最终的科学观。这样的设计使化学的实用化、生活化、社会化功能一体化, 也更能激发学生学习化学的兴趣, 体验化学的魅力, 突出化学学科的人文价值, 促进化学教育与人文精神的融合。
四、教学反思
本教学设计有以下几个特点:
1.密切联系生活实际。从如何净化自然界的水的角度创设教学情景, 充分开发学生的生活经验, 引导学生理解学习常用净水方法, 同时利用小组合作模式体验过滤及吸附的净水效果, 感悟化学对生活和生产的社会意义, 激发学生学习化学的兴趣。
2.渗透优化组合思想。利用杂质特点寻找净水方法的过程中, 渗透方法组合的优化思想, 巩固所学知识锻炼学生的动手能力和创造能力, 培养学生的创新思维和想象力, 使学生深刻体会净水的意义, 初步形成服务社会的意识。
3.紧扣“母亲水窖”社会热点问题, 既增强学生的学习化学的成就感, 又培养学生关心社会, 对社会负责的意识, 促进化学教育与人文精神的融合。
4.自制实验仪器。利用身边常用物品自制活性炭吸附器, 操作简单, 现象明显, 为学生自制简易净水器埋下伏笔。进一步体会到化学对改善我们生活的重要性和化学知识的价值。
5.多媒体地运用极大地提高了课堂效率。运用多媒体创设情景和意境使教学内容更加具体、生动、形象, 更容易诱发学生的求知欲, 激发学生兴趣。借助多媒体为学生提供了想象的材料, 架起了一座表象与思维的桥梁, 使学生对文章内容的理解层层深入, 对情感的体验步步加深, 学生在趣中探索、在乐中求知。
总之, 本着教育要育人为本、德育为先、能力为重的理念。引生活之水, 浇课堂之花。我在这节课教学时兼顾了教学的社会性、科学性和教学性, 将生活化素材作为教学的推动系统, 并与学科本体内容有机融合, 展现学科思想和方法。学生在实验探究中学习课本知识的同时, 层层释疑, 步步受启发, 自主思考探究, 转变被动接受知识为自主学习方式。提高了学生的安全意识、质量意识、效率意识、环境意识以及用化学知识解决实际问题的意识和能力。学生在深刻体会净水意义的同时, 树立了学习化学服务社会的意识, 感悟到化学对生活和生产的社会意义, 这样的教学设计可以激发学生浓厚的学习兴趣。
九年级化学《水的净化》教学设计 篇5
自然界的水能直接饮用吗？如果不能，经过怎样的处理才能得到我们饮用的自来水
学生回答：”可直接饮用的有泉水，井水。而河水，海水却不能直接饮用“
创设情景、引入新课
2、推进新课
提问：浑浊的河水在静置一些时间后有什么变化？
回答：底部有沉淀，上面的水相对清，但仍有一些悬浮物存在。
3、实验演示
净化桌上的一杯泥水（由于加了红墨水而显红色），加入明矾
分析：明矾溶于水生成的胶状物可以吸附水中的悬浮物，从而使其沉降到底部，称为絮凝剂 。
提问：如何将这些沉淀和水分开？举出生活中将固体和液体分开的实例。
提问：这些实例有什么共同特点？
分析：实验室用过滤装置（展示事物）把不溶于水的物质与水分开
现象：悬浮物沉到底部，水变得更清
思考：井水也可用明矾净化
回答：用沙漏将饺子和汤分开，用滤布将豆浆和豆腐渣分离等
回答：都是液体能通过，固体不能通过，把固体和液体分开。
加深认识絮凝剂的作用
4、学生实验
分析过滤操作的要点：一贴；二低；三靠。
指出学生操作过程中的不足或错误
提问：比较过滤前的过滤前和过滤后有什么变化？山泉水为何总是很清？
过滤后的水仍为红色，为什么？如何将色去掉？
展示：借助活性炭净水器示意图，简介活性炭。利用活性炭的吸附性，可能吸附水中的一些溶解性的杂质、如除去色素和异味
设问：自来水厂是如何将江水河水净化为我们能饮用的自来水的呢？
展示：自来水厂的净水过程
提问：经过以上处理后的水，清辙透明，是不是纯净水了？为什么？
分析：通过沉淀，过滤的方法只除去不溶性杂质，水中还有许多可溶性的杂质。生活中我们可能有这样的经验，经常用来烧水的水壶和装水的开水瓶结有一层水垢，这是因为水中溶有可溶性的钙和镁化合物，加热或放久了，这些化合物就会生成沉淀——水垢，像这样含有较多可溶性
的钙和镁化合物的水叫硬水、不含或含较少可溶性的钙和镁化合物的水叫软水。
提问：如何区分硬水和软水？
提问：硬水有哪些危害？
分析：其实硬水的危害还不止这些，比如长期饮用硬水不利于健康，它可引起消化道功能紊乱。如人们说的“水土不服”。
过渡：如果我们除去水中的可溶性的钙和镁化合物，就可以将硬水转化为软水。生活中一般通过煮沸水降低水的硬度，同时起到杀菌目的，实验室常用蒸馏的方法降低水的硬度，请同学们观看“蒸馏水的制作”过程
实验演示
分析：蒸馏的原理就是将液态的水加热变成气态水，再冷却为液态的水，这样溶解的物质就被除去。
提问：不同的水质不一样，水的软硬程度也不一样，长期饮用硬水不利健康，那么长期饮用蒸馏水是否会对健康有利？
学生实验操作
回答：过滤后的水较清，当山泉水通过山上的小石块，沙层时，这些小石块，沙层时起到过滤的作用。
学生动手将活性炭加入过滤后的水中
回答：不是，水中还有细菌和一些可溶性杂质。
回答：加一样多的肥皂水，泡沫多的是软水，泡沫少的是硬水。
总结：1、既浪费肥皂又洗不干净衣服2、锅炉里结水垢有爆炸的危险。
学生观察
回答：对健康不利，虽然纯净，但少了人体所需的微量元素。
培养学生动手实验的能力
加深认识过滤的作用
明白一杯净水来之不易
加深认识硬水的危害
5、课堂练习
1、活性炭净水器能除去水中的臭味，是因为什么？
2、对于静置、吸附、过滤、蒸馏等操作，（1）上述操作中，净化程度由高到低的顺序是：
（2）可以降低水的硬度是：
（3）综合运用上述4项操作净水最好的是：
学生认真完成
巩固知识
板书设计
课题3 水的净化
天然水（水 + 不溶性杂质 +可溶性杂质）
↓ 去↑除 去↑除
净化方法（静置→沉淀→过滤 ）→ 吸附→消毒→自来水
↓
自来水（水 + 可溶性钙镁化合物等）
用肥皂水 ↓检验
↓ 生活：煮沸 ↓
硬水 ———→ 软水
（泡沫少）实验室：蒸馏 （泡沫多）
学生学习活动评价设计
1、知识评价：选择适当的试题类型和评价作业。
水产养殖水的污染与净化 篇6
近20年来，全球的水产养殖业迅速发展，但是，在满足人们对多种水产品需求的同时，由于饲料的投放和养殖方法不当，也严重地破坏了水的环境。而养殖水质的恶化，又反过来制约了养殖业的发展。例如，天津是我国北方水产养殖业的重要基地，全市可供养殖的水面约有50万亩，但是绝大多数养殖场的养殖方式仍为开放型。由于鱼虾粪便和饵料的残渣使水质出现富营养化，影响了鱼虾的产量和品质。在严重缺水的今天，采取换水的方法解决不了根本问题。目前除了采取过滤、充氧等方法，主要使用吸附净化剂，或以二氧化氯、硫酸铜和农药等作为消毒剂。这些药剂虽然表面上净化了水质，但会造成水质的二次污染。于是，人们将净化养殖水的目光投向了适于大水面、低剂量、有实效、无毒副作用的微生物制品。
为此，各国在微生物净化水质方面进行了大量的研制工作，并收到了良好的效果。近年来，我国科技人员开发的光合细菌菌剂，被投入养殖水后，与水中致病菌产生的拮抗作用，增强了鱼虾的抗病力，提高了成活率。这些菌剂微生物在代谢过程中，还能迅速将水中的硫化氢、氨氮、亚硝酸盐等有害物质转化为菌体蛋白质等营养物质，其营养价值接近鱼粉和豆饼，成为鱼虾的优良饵料，并能防止养殖水的富营养化。近年来，我国科技工作者还开发出了具有活性的微生物复合制剂。这是以一种菌株为主菌，与其他多种菌株复配而成。其中，适用于淡水净化的“S30”和适用于海水净化的“S40”制剂，具有高效快速、安全无毒、操作简便、适用温度广泛和无污染的特点，能迅速将水中有机污染物分解为二氧化碳、水和无机物，并能从分解物中获得营养，从而在自身生长繁殖的同时，使养殖水质得到净化。
利用微生物复合制剂净化水质，还可以通过对水的循环使用达到节水的目的，这必将使我国的水产养殖业有一个跨越式的发展。
基于实验操作 体验水的净化 篇7
本案例取材于上海教育出版社《义务教育教科书•化学(九年级上册)》第2章第3节《自然界中的水》第2课时“水的净化”,同时兼顾人民教育出版社《义务教育教科书•化学(九年级上册)》第四单元课题2《水的净化》;教学内容主要是引导学生初步学习吸附、沉降、过滤、蒸馏等净水操作,其中常用净水方法是学习的重点,过滤操作是学习的难点。
一、学情分析
九年级学生对于矿泉水、自来水、井水等饮用水的来源,有一定的感性认识,但对自来水的生产过程并不了解。有些学生知道常见的净水方法,如静置、过滤、煮沸等,但对其中的物理、化学原理不够明晰。他们已经学习了一些简单的实验操作技能,但仍不熟练。另外,九年级学生对科学具有强烈的求知欲望,具有较强的探究意识。
二、理念应用
水是生命之源,了解并学会净化水的常用方法是公民必备的基本素质。
本节课的设计,笔者力争做学习疑难的点拨者、学习过程的设计者、学习活动的参与者、民主课堂的构建者。
教学中,重视从学生已有的生活经验出发,引导他们在熟悉的生活情境和生产实践中学习净水方法,感受净化水的重要性,从而有效地促进知识建构。重视联系生产生活实际,培养学生解决简单实际问题的能力,从而学以致用。注重立足化学实验,关注学生的操作技能训练,并依托实验突出重点、破解难点,从而提高课堂学习效率。注意利用多媒体素材,引导学生穿越时空、直观感知,如通过播放二战题材的电影《雷北利号沉没在印度洋》片段,引入“蒸馏”知识点的学习,并介绍轮机长沈祖挺的临危不惧、大智大勇,从而激发学生的爱国主义情感,充分体现化学的伟大力量;通过播放《家有妙招“活性炭净水”》视频,使学生进一步了解活性炭的作用和硬水软化的方法,充分体现学好化学的重要性,培养学生的质疑精神。
另外,本课尊重传统教学中的板书艺术,运用了“布阵式”板书设计:教学中适时在黑板上写出看似零散的“沉降”“过滤”“吸附”“煮沸”“蒸馏”等文字,到了新课结束之时,再用彩色粉笔描出“水”字,此时整个文字融为一体,板书的寓意瞬间得到升华,同时体现学习重点、突出学习主线。
三、目标预设
根据《义务教育课程标准》的有关要求和《义务教育教科书•化学》的内容编排,并结合所教学生的情况,精心预设了如下学习目标。(1)知道自然水、自来水、蒸馏水的区别。(2)了解吸附、沉降、过滤、煮沸和蒸馏等净化水的常用方法;知道明矾、活性炭是常用的净水剂。(3)初步学习沉降、过滤等操作,提高实验操作技能。(4)知道硬水和软水的区别,了解硬水的危害及硬水软化的方法。
四、教学流程
1. 观看视频引入课题
【引入】为了上好今天的课,前几天老师去参观了本市的自来水厂。
【播放视频】自来水厂净化水的主要生产流程。
【过渡】本节课,我们就模拟自来水生产的主要流程,进行水的净化。
【板书课题】水的净化。
2. 小组合作净化河水
【展示】将本节课用到的化学仪器,通过图片或实物简要介绍给学生。
【投影】友情提示:做实验时,要轻拿轻放仪器,用好放回原处;组内学生,注意分工合作,及时观察实验现象;完成实验后,要把实验现象、实验结论等填入《实验报告》里。
【分组实验1】在2个小烧杯内分别倒入60 m L的河水,再向其中一个小烧杯中加入2药匙明矾,搅拌静置,观察实验现象。教师巡视、参与、指导。
(说明:由于明矾凝聚吸附的时间较长,这个时间段教师引导学生制作过滤器。)
【实验现象】有固体沉降下来,使上层的水变得澄清一些。
【实验结论】明矾能吸附水中细小的悬浮杂质,使其凝聚,从而快速沉降。
【板书】沉降。
【讲述】水中这些浑浊的颗粒物我们如何除去呢?自来水厂是用沙子和卵石进行过滤的。在实验室里,我们用滤纸和漏斗组成过滤器,进行过滤。
【简介】滤纸是由棉质纤维制成的,它的表面有无数的小孔,孔径约为30μm,这样液体粒子可以通过、固体颗粒则不能通过,从而使液体与不溶于液体的固体分离。
【演示】滤纸的折叠,以及过滤器的制作。
【投影】过滤操作要领:一贴:滤纸紧贴漏斗内壁;二低:滤纸边缘低于漏斗口,液面低于滤纸边缘;三靠:烧杯口紧靠玻璃棒,玻璃棒下端靠在3层滤纸上,漏斗末端紧靠烧杯内壁。
【分组实验2】过滤刚才加了明矾的那杯污水,观察过滤前后的液体有什么不同。教师巡视、参与、指导。注意提醒学生,沉降在杯底的污垢不要倒入过滤器内,以免堵塞滤纸。
【实验现象】过滤后的液体澄清、透明,仍有颜色。
【实验结论】过滤可以除去不溶性杂质,不能除去色素等可溶性杂质。
【板书】过滤。
【讲述】我们远古的先民都是傍水而居的,干旱的出现导致江河湖泊断流、干涸,于是先民们有了“掘井解渴”的发现。井中为何能产生清水呢?原来,深井周围紧密的砂滤层,可以对浊水进行层层过滤(适时投影如图1所示)。中国最早的一口井是1973年在河姆渡遗址上发现的,测定年代为距今7 000年左右,这比亚洲许多国家要早十多个世纪。
【提问】生产生活中,把状态不同的物质分离,也涉及过滤的原理。大家想一想,生活中还有哪些地方用到了过滤的原理?
【小结】口罩、渔网、纱窗、水杯中的茶叶网、漏勺、豆浆机的漏网、自来水厂的砂滤池等。
【过渡】过滤后的水还有颜色,怎样除去这些溶于水的有色物质呢?
(如果学生有困难,可以启发学生,冰箱、汽车除臭剂,糖厂利用活性炭将红糖变为白糖的案例。)
【讲述】活性炭是黑色固体,内部有很多细小的管道,它能吸附一些溶于水的物质。
【展示并介绍】简易净水器(小输液瓶内加厚厚的活性炭)的使用要点。
【分组实验3】把过滤后的澄清液体倒入简易净水器中,观察实验现象。教师巡视、参与、指导。
【实验现象】液体变为无色。
【实验结论】活性炭可以吸附色素。
【板书】吸附。
【讲述】目前市场上形形色色的净水器,都用到了活性炭的吸附性。
【过渡】处理后的无色液体,是否就是纯净的水呢?
【分组实验4】取2支试管,一支试管倒入1/4蒸馏水,另一个试管倒入1/4刚才净化过的水,然后分别向试管中滴加2滴管肥皂水,观察现象。教师巡视、参与、指导。
【实验现象】刚净化后的水中出现较多白色垢状物、泡沫少,蒸馏水中几乎没有垢状物且泡沫多。
【讲述】如果水里溶有较多的钙、镁化合物,这种水就叫硬水,如果水里不含或含较少可溶性钙、镁化合物,这种水就叫软水。检验硬水和软水,常用肥皂水。
【实验结论】水样中加入肥皂水,若出现较多白色垢状物、泡沫少,就是硬水。若几乎没有出现白色垢状物且泡沫多,就是软水。
【讲述】使用硬水洗衣服,浪费肥皂,衣服会变硬;锅炉使用硬水浪费燃料,甚至引起爆炸。
【提问】徐州的自来水硬度较高,生活中如何将硬水软化呢?
【板书】煮沸。
【讲述】煮沸时,不仅对水进行消毒,还把自来水软化了;沉降下来的钙、镁化合物,就是我们常说的水垢(同时展示烧水的水壶)。
3. 观看电影了解蒸馏
【过渡】世界上的水主要是海水,但不能直接使用。针对淡水资源缺乏的现状,如何将丰富的海水净化为宝贵的淡水呢?
【播放电影】长春电影制片厂1985年拍摄的《雷北利号沉没在印度洋》片段:1943年8月13日,满载军火的英国商船“雷北利号”,被德国鱼雷炸沉。船长及一些船员牺牲,40多名幸存者在轮机长沈祖挺(中国人)的带领下,漂泊到一座没有淡水的“死岛”上,生命面临危机……
【设疑】他们是如何将海水变为淡水的呢?
【讲述】他们利用船上的铜皮空气浮箱做成简易蒸馏装置(如图2所示),成功制得了淡水。
【板书】蒸馏。
【讲述】轮机长沈祖挺在第二次世界大战结束后,被英国政府授予官佐勋章。同学们,如果用好化学知识,不仅可以救死扶伤,还可以绝处逢生、造福人类。
【介绍】意大利设计师Gabriele Diamanti设计了一款太阳能蒸馏净水器(如图3所示),为发展中国家的人们提供安全的饮用水。它用陶土和塑料制作,十分耐用,操作也很简便:早上在蒸馏器中注满浊水或海水,傍晚就可以收集到干净的蒸馏饮用水5 kg。
【小结并板书】在黑板上用彩色粉笔描出“水”字,从而完成本节课的板书(如图4所示)。
4. 随堂演练学以致用
(1)天然水分别经过下列净化操作后,一定能得到软水的是()。
A.沉降B.过滤C.吸附D.蒸馏
(2)明矾可用于净水,是因为明矾溶于水生成的胶状物可以_______悬浮于水中的杂质,使之从水中________出来。
(3)简易净水器处理后得到的水澄清透明(如图5所示),它是纯净的水吗?如果用玻璃棒蘸取少许这样的水,放在酒精灯上灼烧,玻璃棒上会留下什么。
(4)观看中央台《家有妙招——活性炭净水》视频片段,其中介绍了“利用活性炭将硬水软化”的妙招。同学们,活性炭真能将硬水软化吗?
【小结】同学们,如果学不好化学,不仅贻笑大方,还浪费资源,甚至酿成事故。
5. 对照目标畅谈收获
【投影目标】展示本节课的学习目标。
【畅谈收获】学生对照学习目标,用简要的语言汇报自己在本节课的最大收获。
6. 布置作业不断巩固
(1)完成课后习题。
(2)利用活性炭和塑料瓶,制作一个简易净水器。
参考文献
[1]李可可,谌洁.河姆渡遗址史前水文化探讨[J].中国水利,2007(5):52-55.
[2]卓东明.历史不会忘记他们中国海员对第二次世界大战及抗日战争的贡献[J].中国远洋航务,2015(9):88-90.
组合湿地系统对养殖尾水的净化效果 篇8
莲藕净化塘能够吸收养殖水体和底质中的氮、磷,同时莲藕还能增加额外经济效益[3]。人工湿地是人为设计、建造的,由基质、植物、微生物和水体等组成的复合体,通过系统中的基质-水生植物-微生物的相互协同作用来实现对水体净化的目的[4,5,6],可以充分利用水体空间,具有占地面积相对较小但供氧好、净化能力高的特点[7]。通过莲藕净化塘和人工湿地组合对池塘养殖尾水进行净化,符合“内循环、外封闭”的养殖理念,还可以解决经济发展和滨湖湿地生态环境污染之间的矛盾,为中国湖泊治理与保护提供技术参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
本试验的植物材料均从当地引种种植,包括挺水植物芦苇、菖蒲,浮叶植物菱角、睡莲,沉水植物金鱼藻、菹草,其中芦苇、睡莲提前1年栽植,其余植物提前10 d栽培。试验用鲢鱼、鳙鱼购于济宁市利民渔业专业合作社,鲢鱼平均规格263 g,鳙鱼平均规格320 g。
1.2 试验设计
1.2.1 组合湿地系统组成
试验地址位于济宁市任城区路口渔业专业合作社养殖场内。组合湿地系统包括3个莲藕净化塘、生态沟渠和人工湿地。其中净化塘之间用涵管相连,净化塘连接生态沟渠,采用直径400 mm PVC插管式装置,生态沟渠连接人工湿地,通过内径800 mm的水泥函道相连。池塘养殖尾水经净化塘、生态沟渠、人工湿地处理后循环流入养殖池塘(图1)。
1.2.2 组合湿地系统构建
净化塘共有3口,大小基本相同,东西走向,长175 m,宽120 m,面积2.1 hm2,泥层底,池壁为砖混结构。3个塘内莲藕的覆盖度分别为0%、30%、60%,分别为1号(对照塘)、2号、3号净化塘。1号塘设置25 k W/h水泵一台,将养殖尾水打入系统内,按水量20%交换,每日进水2~4次,保证水力停留时间大于10 h。生态沟渠长540 m,宽27 m,深3 m,面积1.47 hm2,沟渠内放养鲢鱼、鳙鱼等滤食性鱼类,鲢鱼放养密度为180尾/hm2,鳙鱼放养密度为150尾/hm2。
人工湿地(面积0.52 hm2)由基质和水生植物组成,其中基质深80 cm,由粒径不同的碎石组成,自上而下粒径逐渐增大。水生植物分别种植挺水植物芦苇、菖蒲,种植密度4株/m2;浮叶植物移植菱角、睡莲,种植间距1~2 m;沉水植物种植金鱼藻、菹草,种植密度1丛/m2。经过组合系统净化后的水再用泵打入养殖池内循环利用。
1.3 水质监测
采用沿程采样,分别为1、2、3号塘出水口(分别为采样点1、2、3)、生态净化沟渠出水口(采样点4)和人工湿地终点(采样点5)。水质检测项目有水温、溶氧(DO)、p H、总氮(TN)、总磷(TP)、化学耗氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)等。其中,水温、溶氧、p H由智能水质分析仪器(YSI)测量;总氮、总磷、COD、氨氮、亚硝酸盐采用国标法测量[10]。水质指标平均每隔2周检测1次,试验持续3个月。
1.4 数理统计分析
应用SPSS16.0软件进行统计分析,计算各个指标的平均值和标准差,采用Excel 2007软件绘图。
污染物去除率R的计算公式:
式中:Ci、Ce—分别为进水、出水的质量浓度,mg/L。
2 结果与分析
2.1 不同处理方法对水体中TN的影响
不同处理方法对水体中总氮的影响如图2所示。处理初始浓度相差不大,随着周期的延长,净化塘和生态沟渠以及人工湿地的总氮呈下降趋势,而1号对照塘则呈先升后降趋势,与初始浓度相比相差不大。生态沟渠和人工湿地总氮的降低幅度明显高于2号和3号净化塘,说明两者具有良好的净化能力,总氮初始浓度均为1.3 mg/L,处理后浓度为0.85 mg/L和0.76 mg/L,去除率分别为34.6%和41.5%。与1号塘相比,均存在显著性差异(P<0.05)。2、3号净化塘的去除率分别为7%和9%。
莲藕净化塘对总氮的吸收主要是因为植物根区附近存在很多个好氧、缺氧及厌氧的小区间,因此,污水在这些小区间可以交替,实现硝化与反硝化作用,从而去除有机氮;而无机氮则是莲藕生长必不可少的营养元素,通过藕的生长可以完成对无机氮的去除[9,10]。湿地系统中总氮的去除机制是多样的,但主要是通过硝化和反硝化的植物摄取和基质吸附[11]。
2.2 不同处理方法对水体中TP的影响
不同处理方法对水体中总磷的影响如图3所示。净化塘和人工湿地的共同作用,对水体中的总磷有很好的去除效果。经过净化塘处理后,总磷去除率达到55.3%;在净化塘、生态沟渠和人工湿地的共同作用下,总磷去除率提高到77.5%。研究表明,人工湿地可应用于去除水产养殖废水中所含的营养盐,总氮去除达95%~98%,总磷去除为32%~71%,使水质能够达到水产养殖标准[12]。这与本研究结果基本一致。
莲藕对总磷的去除主要是通过根部吸收、聚磷菌的作用及土壤基质的物化作用来实现[13,14,15]。磷作为莲藕生长的必需元素在整个生命活动中扮演着重要角色,而湿地对磷的去除主要是由基质的物理化学作用、植物摄取和微生物的同化作用来完成的,其中基质的作用被认为是磷去除的主要途径[16]。
2.3 不同处理方法对水体中NH4+-N的影响
不同处理方法对水体中NH4+-N的影响如图4所示。可以看出莲藕塘对水体中的氨氮有很好的净化效果。2号、3号净化塘的去除率分别为70%、48%。在净化塘和人工湿地的共同作用下,氨氮浓度由初始0.27 mg/L降到0.06 mg/L,去除率为77.7%。说明莲藕池塘和人工湿地中的水生植物对水体中的氨氮有很强的吸收作用。通过系统的综合处理,硝化和反硝化作用加强,使非离子氨降低,有效地保持了水质[17]。
2.4 不同处理方法对水体中COD的影响
不同处理方法对水体中COD的影响如图5所示。1号对照塘的COD浓度明显高于其他试验塘,并呈上升趋势。1号与2号净化塘相比,2号塘的净化效果更好。通过净化塘和人工湿地的水生植物吸收,COD得到了有效降解,8月13日,人工湿地的去除率达到35%。研究表明,蒲草对水体中的COD去除率达到44.4%[18]。虽然由于不同的试验方法和目标湿地植物等因素,对富营养化水体中的水质指标去除效果有所差异,但结果都显示出人工湿地对养殖水体中总氮、总磷、氨氮和COD等有机物具有很好的去除效果[19]。
3 结论
利用组合湿地的协同处理,能有效降低养殖水体中的COD、总氮、总磷、氨氮等水化学指标,去除效果较为理想。总氮、总磷由初始值1.3 mg/L、0.76 mg/L分别降至0.4 mg/L、0.09 mg/L,去除率分别为41.5%、77.5%;氨氮、COD的去除率分别为77.7%、35%。莲藕净化塘和人工湿地具有特别的优势,不仅能够净化养殖尾水,而且还具有很好的经济价值和观赏价值,能提高湖区生态池塘景观环境的协调性和美观性,实现了水体循环再利用,有效缓解了水污染负荷。
摘要：利用组合湿地系统对湖区池塘养殖尾水进行净化,以实现水体循环再利用,减少对周围水环境的污染。组合湿地系统由3个莲藕净化塘、1个生态沟渠和1个人工湿地组成,面积分别为2.1 hm2、1.47 hm2和0.52 hm2,其中净化塘莲藕的覆盖度分别为0%、30%、60%。沿程采样测定水化学指标。结果显示,组合系统能够有效降低养殖尾水中的总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)和化学耗氧量(COD)等指标。TN、TP由初始值1.3 mg/L、0.76 mg/L降到0.4 mg/L、0.09 mg/L,去除率分别为41.5%、77.5%;NH4+-N、COD由初始值0.27 mg/L、42 mg/L降到0.06 mg/L、27 mg/L,去除率分别为77.7%、35%。研究表明,该组合湿地系统能有效净化养殖尾水,实现水体循环再利用,可有效缓解南四湖的入湖污染负荷。