《水污染控制工程》课程大纲.doc

水污染控制工程课程大纲课程编码： 学 分：2.0总 学 时：36课堂教学学时：36实践学时：0适用专业：环境科学与工程、应用化学（环境治理工程）先修课程：高等数学、无机化学、有机化学、分析化学、化工原理、环境学导论、环境监测、环境微生物学等一、课程的性质、目的与任务：水污染控制工程是环境类专业的专业基础课，其主要任务在于全面系统的介绍有关技术政策，使学生掌握各种水污染控制技术的原理和设备计算，同时培养学生能够从工程观点分析和处理实际问题的能力。学生通过该课程的学习，为将来从事污水处理工程设计、运行、管理和科学研究工作打下坚实的基础。通过该课程，使学生牢固掌握污水的物理、化学和生物学性质及其表达方法；掌握污水物理处理方法、化学处理方法和生物处理方法的原理、特点和应用范围；掌握各种水污染控制技术设备计算、污水处理厂的系统布置、流程设计和运行管理方面的知识。培养学生从千变万化的实际问题中抓住事物本质的能力和掌握解决问题的思路与方法。二、教学进程安排课外学习时数原则上按课堂教学时数1:1安排。序号章节名称课内教学安排课外学习安排课堂教学学时实践学时总学时课外学习时数检查评价方式1第一章2022作业2第二章6064作业与课后练习3第三章4044作业与课后练习4第四章6066作业与课后练习5第五章4046作业与课后练习6第六章2022作业与课后练习7第七章2022作业与课后练习8第八章4044作业与课后练习9第九章2022作业与课后练习10第十章2022作业与课后练习11第十一章2022作业与课后练习注：纯理论教学，实践学时标注为0。三、教学内容与要求第一章 污水性质与污水出路1.教学目标：（1）熟悉污水的类型与特征，熟悉污水的物理性质与指标，掌握化学性质与指标及其测量方法，了解污水的生物性质与指标。（2）掌握水体的净化机制及影响水体自然净化能力的影响因素，掌握氧垂曲线，了解污染物在不同水体中的迁移转化。（3）了解污水最终出路和污水排放标准。2.教学重点和难点：重点：（1）污水的化学性质与化学指标，及其测量方法。（2）水体的净化机制，氧垂曲线。难点：氧垂曲线。3.教学内容和要求：（1）污水的性质与污染指标：污水的类型与特征，污水的性质与污染指标。熟悉污水的类型与特征，掌握污水的物理性质与指标、化学性质与指标，了解污水的生物性质与指标。（2）污染物在水体环境中的迁移与转化：水体的自净作用，污染物在水体中的迁移转化。掌握水体的净化机制及影响水体自然净化能力的影响因素，掌握氧垂曲线，了解污染物在不同水体中的迁移转化。（3）污水出路与排放标准。4.教学过程与方法：采用多媒体教学手段进行讲授教学，适当展开讨论。5.课外阅读资料。 6.作业：课后习题中选择1-3题进行课后作业，下次课提交。第二章 污水的物理处理1.教学目标：（1）掌握格栅的作用、清渣方式，熟悉其设计。（2）掌握沉淀法的四种应用，沉淀的类型。熟悉斯托克斯公式和沉淀池的工作原理。掌握表面水力复合的含义及计算。（3）掌握沉砂池的作用、工作原理，平流式沉砂池的设计。（4）掌握沉淀池的分类和特点，了解其适用条件，熟悉平流式沉淀池构造及工作特点，掌握平流式沉淀池沉淀区表面积计算方法。（5）熟悉废水中油的存在形态，了解隔油池的形式和特点。（6）掌握气浮分离的基本原理，熟悉气浮法的类型。掌握加压溶气气浮法的流程和压力溶气系统的组成。 2.教学重点和难点：重点：（1）格栅的作用、清渣方式。（2）沉淀法的应用，沉砂池的作用、工作原理和类型。（3）沉淀池的分类和特点。难点：沉淀的类型，沉淀池的设计计算。3.教学内容和要求（1）格栅和筛网：格栅的作用，格栅的种类，格栅的设计与计算，筛网，破碎机。要求掌握格栅的作用、清渣方式，熟悉其设计，了解筛网和破碎机的作用。（2）沉淀的基础理论：沉淀法的应用、沉淀类型，自由沉淀和絮凝沉淀分析，沉淀池工作原理。要求掌握沉淀法的四种应用，沉淀的类型。熟悉斯托克斯公式和沉淀池的工作原理。（3）沉砂池：沉砂池的工作原理，平流式沉砂池，曝气沉砂池，旋流沉砂池。要求掌握沉砂池的作用、工作原理，平流式沉砂池的设计。（4）沉淀池：沉淀池的分类及其特点，沉淀池的一般设计原则及设计参数，平流式沉淀池，竖流式沉淀池，辐流式沉淀池，斜板沉淀池，提高沉淀池沉淀效果的有效途径。要求掌握沉淀池的分类和特点，了解其适用条件，熟悉平流式沉淀池构造及工作特点，掌握平流式沉淀池沉淀区表面积计算方法。（5）隔油池：含油废水的来源于危害，隔油池，乳化油及破乳方法。要求熟悉废水中油的存在形态，了解隔油池的形式和特点。（6）气浮池：气浮分离的基本原理，气浮法的类型，加压溶气气浮法的基本原理，压力溶气气浮法系统的组成与设计。要求掌握气浮分离的基本原理，熟悉气浮法的类型。掌握加压溶气气浮法的流程和压力溶气系统的组成。4.教学过程与方法：采用多媒体教学手段进行讲授教学，适当展开讨论。5.课外阅读资料。 6.作业：课后习题中选择3-5题进行课后作业，下次课提交。第三章 污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础1.教学目标： （1）熟悉发酵与呼吸的含义及在处理中的应用，掌握好氧生物处理的分类，熟悉厌氧生物处理过程，掌握氮的转化和去除机理，掌握生物除磷的基本原理。（2）掌握微生物的生长规律及其在生物处理中的指导意义，掌握微生物对生长环境的要求。（3）熟悉零级、一级、二级反应中反应速度与底物浓度间的关系。 （4）掌握莫诺特方程及其含义，掌握劳-麦方程及其含义，熟悉微生物增长的基本方程。2.教学重点和难点：重点：（1）好氧生物处理的分类，氮的转化和去除机理，生物除磷的基本原理。（2）微生物的生长规律及其在生物处理中的指导意义。（3）莫诺特方程，劳-麦方程。难点：废水生物处理工程的基本数学模式3.教学内容和要求：（1）污水生物处理概述。（2）污水生物处理的基本原则：发酵与呼吸，好氧生物处理，厌氧生物处理，脱氮除磷基础理论。要求熟悉发酵与呼吸的含义及在处理中的应用，掌握好氧生物处理的分类，熟悉厌氧生物处理过程，掌握氮的转化和去除机理，掌握生物除磷的基本原理。（3）微生物的生长规律和生长环境。要求掌握微生物的生长规律及其在生物处理中的指导意义，掌握微生物对生长环境的要求。（4）反应速率和反应级数。熟悉零级、一级、二级反应中反应速度与底物浓度间的关系。（5）微生物生长动力学：微生物群体的增长速率，底物利用速率，微生物增长与有机底物降解。掌握莫诺特方程及其含义，掌握劳-麦方程及其含义，熟悉微生物增长的基本方程。4.教学过程与方法：采用多媒体教学手段进行讲授教学，适当展开讨论。5.课外阅读资料。 6.作业：课后习题中选择1-2题进行课后作业，下次课提交。第四章 活性污泥法1.教学目标： （1）了解活性污泥的组成，熟悉活性污泥中常见的微生物类型，掌握活性污泥的评价方法、活性污泥法的基本流程和各构筑物的作用，掌握活性污泥降解污水中有机物的过程。（2）掌握活性污泥法曝气反应池的基本形式及各自工作状况，掌握活性污泥法的发展和演变及运行方式，了解膜生物反应器的类型。（3）熟悉劳伦斯和麦卡蒂模型的假设基础，了解推导过程，掌握基本方程。（4）掌握活性污泥法的三要素，了解气体传递原理和氧转移，掌握曝气设备的类型及性能指标。（5）了解解有机负荷法，掌握污泥泥龄法及按污泥泥龄计算剩余污泥量，熟悉需氧量设计计算。（6）熟悉三段生物脱氮工艺，了解生物脱氮工艺的设计方法，熟悉生物除磷工艺，掌握A2/O工艺的工作原理。（7）熟悉二沉池中活性污泥的沉淀过程，了解二沉池的设计方法。（8）熟悉对活性污泥法系统产生重要影响的问题，掌握污泥泥龄的含义、回流污泥浓度的计算、污泥回流比的含义，掌握污泥膨胀的含义、出现原因和相应的抑制措施。2.教学重点和难点：重点：（1）活性污泥的评价方法，活性污泥法的流程。（2）活性污泥法曝气反应池的基本形式及各自工作状况。（3）劳伦斯和麦卡蒂模型的基本方程。难点：活性污泥法的设计计算，活性污泥法系统设计和运行中的一些重要问题。3.教学内容和要求：（1）基本概念：活性污泥，活性污泥法的基本流程，活性污泥降解污水中有机物的过程。要求了解活性污泥的组成，熟悉活性污泥中常见的微生物类型，掌握活性污泥的评价方法、活性污泥法的基本流程和各构筑物的作用，掌握活性污泥降解污水中有机物的过程。（2）活性污泥法的发展:活性污泥法抱起反应池的基本形式，活性污泥法的发展和演变，污水生物脱氮除磷工艺的发展，膜生物反应器。要求掌握活性污泥法曝气反应池的基本形式及各自工作状况，掌握活性污泥法的发展和演变及运行方式，了解膜生物反应器的类型。（3）活性污泥法数学模型基础:建立模型的假设，劳伦斯和麦卡蒂模型。要求熟悉劳伦斯和麦卡蒂模型的假设基础，了解推导过程，掌握基本方程。（4）气体传递原理和曝气设备:构成活性污泥法的三个基本要素，气体传递原理，氧转移的影响因素，氧转移速率与供气量的计算，曝气设备。要求掌握活性污泥法的三要素，了解气体传递原理和氧转移，掌握曝气设备的类型及性能指标。（5）去除有机污染物的活性污泥法过程设计:曝气池容积设计计算，剩余污泥量的计算，需氧量设计计算。要求了解有机负荷法，掌握污泥泥龄法及按污泥泥龄计算剩余污泥量，熟悉需氧量设计计算。（6）脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计：生物脱氮工艺，生物除磷工艺，生物脱氮、除磷工艺，常用的生物脱氮除磷工艺设计参数和特点，生物脱氮除磷系统的影响因素。要求熟悉三段生物脱氮工艺，了解生物脱氮工艺的设计方法，熟悉生物除磷工艺，掌握A2/O工艺的工作原理。（7）二次沉淀池：基本原理，二沉池的构造，二沉池的设计计算。要求熟悉二沉池中活性污泥的沉淀过程，了解二沉池的设计方法。（8）活性污泥法处理系统的设计、运行与管理。要求熟悉对活性污泥法系统产生重要影响的问题，掌握污泥泥龄的含义、回流污泥浓度的计算、污泥回流比的含义，掌握污泥膨胀的含义、出现原因和相应的抑制措施。4.教学过程与方法：采用多媒体教学手段进行讲授教学，适当展开讨论。5.课外阅读资料。 6.作业：课后习题中选择1-2题进行课后作业，下次课提交。第五章 生物膜法1.教学目标： （1）掌握生物膜法的基本原理。 （2）掌握各类生物膜法的构造。2.教学重点和难点：重点：（1）生物膜的结构及净化机理。（2）生物滤池的构造，生物转盘的构造和工作原理，生物接触氧化法的基本原理。难点：生物滤池的工作机理、计算与设计。3.教学内容和要求：（1）基本原理：掌握生物膜的结构及净化机理，熟悉影响生物膜法污水处理效果的主要因素，熟悉生物膜法污水处理特征，了解生物膜法反应动力学介绍。（2）生物滤池：掌握生物滤池的构造，熟悉生物滤池法的工艺流程，了解滤床高度的动力学计算方法和生物滤池的设计计算，熟悉工业废水生物滤池的挂膜-驯化方式。（3）生物转盘法：生物转盘的构造，工艺流程和设计计算。要求掌握生物转盘的构造和工作原理。（4）生物接触氧化法：基本原理，生物接触氧化池的构造，工艺流程和设计计算。要求掌握生物接触氧化法的基本原理，熟悉其构造和填料的研究进展。（5）生物膜法的进展：曝气生物滤池，生物流化床。熟悉曝气生物滤池的优缺点、构造及工作原理，熟悉流态化原理及生物流化床的类型。4.教学过程与方法：采用多媒体教学手段进行讲授教学，适当展开讨论。5.课外阅读资料。6.作业：课后习题中选择1-2题进行课后作业，下次课提交。第六章 稳定塘和污水的土地处理1.教学目标： （1）熟悉稳定塘的优缺点及分类，了解各类稳定塘的净化机理和设计。 （2）熟悉污水土地处理的净化原理和工艺类型。（3）掌握人工湿地处理系统的结构和作用机理，熟悉其特点和类型。2.教学重点和难点：重点：人工湿地处理系统的结构和作用机理。3.教学内容和要求：（1）稳定塘：稳定塘的优缺点及分类，好氧塘，兼性塘，厌氧塘，曝气塘。熟悉稳定塘的优缺点及分类，了解各类稳定塘的净化机理和设计。（2）污水土地处理：优缺点，净化原理，工艺类型。熟悉污水土地处理的净化原理和工艺类型。（3）人工湿地处理：特点，净化机理，类型和设计。要求掌握人工湿地处理系统的结构和作用机理，熟悉其特点和类型。4.教学过程与方法：采用多媒体教学手段进行讲授教学，适当展开讨论。 第七章 污水的厌氧生物处理1.教学目标： （1）掌握厌氧生物处理的三阶段理论，熟悉厌氧消化的影响因素。（2）掌握上流式厌氧污泥床反应器的结构及其工作原理，了解污水厌氧生出处理工艺的类型。2.教学重点和难点：重点：（1）厌氧生物处理的三阶段理论。（2）流式厌氧污泥床反应器的结构及其工作原理。难点：厌氧生物处理的基本原理。3.教学内容和要求：（1）基本原理：厌氧消化的机理和影响因素。掌握三阶段理论，熟悉厌氧消化的影响因素。（2）污水的厌氧生物处理工艺：化粪池，厌氧生物滤池，厌氧接触法，上流式厌氧污泥床反应器，分段厌氧处理法，厌氧膨胀床和厌氧流化床，厌氧生物转盘，两相厌氧法。要求掌握上流式厌氧污泥床反应器的结构及其工作原理。4.教学过程与方法：采用多媒体教学手段进行讲授教学，适当展开讨论。第八章 污水的化学与物理化学处理1.教学目标：（1）掌握常用的中和方法。（2）熟悉胶体的稳定性及其稳定的原因，掌握混凝原理及其对于混凝现象的解释，掌握常用的混凝剂及影响混凝效果的主要因素，熟悉化学混凝设备。 （3）熟悉常用的化学沉淀法和沉淀剂用量的计算，氧化法的应用和还原法的应用。 （4）掌握吸附原理，了解影响吸附的因素，熟悉吸附剂及其选择，了解吸附工艺及设备。（5）掌握离子交换法的原理，熟悉离子交换剂的种类及选用。（6）掌握萃取法的原理及过程，熟悉萃取剂的选择，了解萃取工艺及设备。（7）掌握膜析法的原理，了解其应用。（8）熟悉超临界流体的概念，了解常用的超临界流体。 2.教学重点和难点：重点：化学混凝法的概念、原理、影响因素；氧化还原法的类型，应用；混凝剂与助凝剂；中和法的概念、应用；吸附原理；离子交换法的原理；萃取法的原理及过程。难点：各种方法的原理。3.教学内容和要求：（1）中和法：湿投加法，过滤法。掌握常用的中和方法。（2）化学混凝法：混凝原理，混凝剂和助凝剂，影响混凝效果的主要因素，化学混凝设备。熟悉胶体的稳定性及其稳定的原因，掌握混凝原理及其对于混凝现象的解释，掌握常用的混凝剂及影响混凝效果的主要因素，熟悉化学混凝设备。（3）化学沉淀法：溶解度和溶度积，沉淀剂的用量。熟悉常用的化学沉淀法和沉淀剂用量的计算。（4）氧化和还原法：氧化法，高级氧化技术，还原法。熟悉氧化法的应用和还原法的应用。（5）吸附法：吸附原理，吸附剂，吸附工艺和设备。掌握吸附原理，了解影响吸附的因素，熟悉吸附剂及其选择，了解吸附工艺及设备。（6）离子交换法：原理，离子交换剂，离子交换树脂的选用，离子交换的工艺和设备，离子交换法在废水处理中的应用。要求掌握离子交换法的原理，熟悉离子交换剂的种类及选用。（7）萃取法：原理及过程，萃取剂的选择，萃取工艺及设备，萃取法在废水处理中的应用。掌握萃取法的原理及过程，熟悉萃取剂的选择，了解萃取工艺及设备。（8）膜析法：渗析法，电渗析法，反渗透法，超滤法。掌握膜析法的原理，了解其应用。（9）超临界处理技术。熟悉超临界流体的概念，了解常用的超临界流体。4.教学过程与方法：采用多媒体教学手段进行讲授教学，适当展开讨论。5.课外阅读资料： 6.作业：课后习题中选择1-2题进行课后作业，下次课提交。第九章 城市污水回用1.教学目标： （1）了解污水回用途径，回用水水质基本要求，水质标准。（2）掌握污水回用系统类型，城市污水回用系统组成。2.教学重点和难点：重点：污水回用系统类型，城市污水回用系统组成。难点：城市污水回用系统组成。3.教学内容和要求：（1）回用途径：要求了解。（2）回用水水质标准：要求了解回用水水质基本要求，水质标准。（3）污水回用系统：要求掌握污水回用系统类型，城市污水回用系统组成。（4）回用处理技术方法：预处理技术，深度处理技术，处理技术组合与集成。（5）污水回用安全措施。4.教学过程与方法：采用多媒体教学手段进行讲授教学，适当展开讨论。第十章 污泥的处理与处置1.教学目标： （1）掌握污泥的特性及其计算，掌握污泥中水分及其对污泥处理的影响。（2）掌握污泥浓缩的方法，了解各方法的特点。（3）熟悉污泥稳定方法。掌握污泥脱水的目的，熟悉污泥调理和脱水的方法。掌握污泥最终处置的方法。2.教学重点和难点：重点：污泥的特性及其计算，污泥浓缩、脱水、最终处置的方法。难点：污泥的处理工艺。3.教学内容和要求：（1）污泥的来源、特性及数量：来源、特性、污泥量，污泥中水分及其对污泥处理的影响。要求掌握污泥的特性及其计算，掌握污泥中水分及其对污泥处理的影响。（2）污泥的处理工艺。（3）污泥浓缩：浓缩目的，重力浓缩，气浮浓缩，离心浓缩。掌握污泥浓缩的方法，了解各方法的特点。（4）污泥稳定：生物稳定和化学稳定。熟悉污泥稳定方法。（5）污泥脱水：污泥调理，污泥脱水。要求掌握污泥脱水的目的，熟悉污泥调理和脱水的方法。（6）污泥的最终处置：污泥的综合利用，湿式氧化，污泥的焚烧。要求掌握污泥最终处置的方法。4.教学过程与方法：采用多媒体教学手段进行讲授教学，适当展开讨论。5.课外阅读资料6.作业：课后习题中选择1-2题进行课后作业，下次课提交。第十一章 污水处理厂设计1.教学目标： （1）了解污水厂设计的步骤、流程。（2）熟悉影响污水处理工艺流程选择的主要因素。 （3）掌握平面布置与高程布置的含义，熟悉平面布置和高程布置的原则。（4）学会处理和分析实际问题，具备进行水污染控制工程课程设计的能力。 2.教学重点和难点：重点：平面布置与高程布置难点：工艺流程的选择确定。3.教学内容和要求：（1）概