教室微环境实时监控及自动改善系统设计

江苏省南京师范大学附属中学

作者：张熙

辅导教师：龚国祥  戴乐

项目简介

项目摘要：从文献检索分析开始，通过现场测试与数据分析阐明了当今教育教学条件下教室中设置教室微环境实时监控及自动改善系统的现实需要性。立足教室环境中突出存在的二氧化碳浓度超标和光照度不足和不均为切入点，设计制作了教室微环境实时监控及自动改善系统模型。

项目的选题：在学校轰轰烈烈宣传、践行环境保护的同时，教室——我们学习活动的重要场所的环境问题却被大家忽视了。教室环境的状况将直接影响到我们的身体发育、健康和学习效果。

目的和基本思路：卫生监督部门、环境部门或预防医学专业的相关专业人士对教室环境是只停留在监测层面，而且监测也缺乏连续性，监测后问题是否得到改善不得而知。所以设计一个能够实时监控并能自动改善教室微环境的系统，为我们能够健康学习，创造一个绿色的教室微环境。

研究过程；文献检索分析出教室微环境突出需要解决的指标；通过现场勘测、数据分析和同学的主观感受调查确定教室微环境实时监测及自动改善系统设计研究的现实需要性；选择电子元器件设定阈值，整合成系统模块；做成实物模型，并进一步优化模型。

该项目应用了：环境科学、电学、机械、自动化等学科的知识与技术。

主要贡献(创新部分)：①通过通过现场勘测与访谈，用数据说明在教学环境日益改善的当今，教室中配制微环境实时监测和自动改善系统符合现实需求。②将教室微环境问题从监测提升至实时监测、自动改善，全面改善教室微环境。③选用合适的电子元器件模块，从优化系统性能和降低系统制作成本的角度，为该系统能走进现实创造条件。

他人同类研究的情况调查；经过教育部科技查新站查新，目前尚无同类研究文献报道。

进一步完善该项目的设想；将继续将模型放大，并积极与有关专家、技术人员联系，讨论进行教室实验的可能性，力争早日让教室微环境实时监测和自动补偿系统走进教室，为所有同学健康学习保驾护航。

铝碳微电解强化废水可生化性及其在槟榔加工废水处理中的应用

湖南省长沙市长郡中学

作者：刘鹏坤

辅导教师：袁清林  王晓莉  舒朋

项目简介

近年来，随着食用槟榔产品在市场上的热销，湖南省槟榔加工行业取得了快速发展，一方面，可喜的是其为地方经济和就业带来的重大贡献；但另一方面，不可忽视的是其槟榔加工过程中排放的大量高浓度有机废水所造成的严重环境污染问题。要使槟榔加工产业取得的长足稳健的发展，就必须走可持续发展的道路。槟榔加工生产过程中，会产生大量棕褐色的高浓度有机废水，该废水中含有大量的悬浮固体物质和有机污染物质。针对槟榔加工过程排放的大量高浓度有机废水，深入研究和开发低耗高效、实用经济的污染防治技术，并尽快实现该技术的推广应用，对促进湖南槟榔行业的可持续发展、提高区域环境保护水平和防止对人体健康产生危害都具有十分重大的现实意义。

槟榔加工废水中含有大量难生物降解物质，如果对槟榔加工废水直接采用常规的生化处理，难以达标排放，所以必须在生化处理前对槟榔加工废水进行合理的预处理，改变难生物降解物质，增加槟榔加工废水的可生化性，为后续的生化处理工艺提供可靠条件。在大量前期试验的基础上，本试验研究首次提出采用“铝碳微电解-混凝-厌氧-好氧”联合工艺技术处理槟榔加工废水。

文献检索表明，目前微电解技术研究和应用最多的是铁碳微电解，由于铁碳微电解技术溶出的铁量大，产生的沉淀物多，增加了脱水工段的负担，且出水往往由于含有大量的Fe²⁺和Fe³⁺，而使出水色度无法达标排放。而铝是比铁还原性更大的活泼金属，铝碳微电解形成的电势差远大于铁碳微电解。本试验采用的铝碳微电解技术在反应速率和效果上较铁碳微电解都有较大的提高，特别是在提高废水可生化性方面。试验结果表明，在最佳的反应操作条件下，新型组合工艺对槟榔加工废水的COD去除率可达95%、出水色度为50倍，出水可达到综合污水排放标准（GB8978-199⑥的二级排放标准。）

简易免手掀马桶盖装置

山西省阳泉市第一中学校

作者：张文杰

辅导教师：刘国栋

项目简介

本发明是通过在马桶上加装成本不超过20元的简易机械装置，实现以脚踩踏板的方式来分别控制马桶盖和座圈的掀起和放下，解决由于马桶不正确使用带来的卫生间环境污染问题，达到卫生环保、更加人性化的目的。

发现问题：1、马桶男女共用。男士小便时因不掀座圈导致尿液污染座圈，给女士使用时带来不少麻烦，容易引发矛盾。但用手反复掀关马桶盖和座圈，既繁琐又很不卫生。2、开着马桶盖冲水，许多细菌或微生物会随气流带到空中，污染卫生间空气和洗漱用品。我带着浓厚的研究兴趣，决定运用所学知识，琢磨在马桶上安装简易机械装置，用脚踏方式分别控制马桶盖和座圈的掀关，解决卫生间环境污染问题。制造改进过程：对马桶盖和座圈的连接装置进行改造，用钢筋棍做内轴和马桶盖连接，用空心管做外轴和座圈连接，内轴套在外轴里面转动。

第一代装置是通过定滑轮、绳索、踏板、转轴连接，将马桶盖和座圈分别掀起和放下。第二代装置则是用曲柄连杆装置，加强了拉力强度，解决了铁丝连接耐用性差的问题。通过曲柄连杆机构将同心轴、踏板连接在一起，使脚踩踏板产生的力转变为掀起和放下马桶盖和座圈的力。同时，转轴和马桶盖、座圈之间由靠摩擦阻力定位改进为顶丝固定，提高了结合精度和耐久性。通过在马桶盖和座圈的下面安装弹力球的方式，起到缓冲作用，减小了响声。在装置顶部还加装了不锈钢卷纸座，在侧面加装了一次性马桶坐垫纸收纳盒。这套装置安装简便，特别适合于公共卫生间加装，一定程度上阻断了细菌传播途径，方便了老年人和上肢残障人士，体现了以人为本的理念。

总之，这套成本极低的机械装置，解决了卫生间环境污染问题，不用油、不用电、不用弹簧，最大限度地体现了创新性、耐久性、安全性、实用性、推广性。