环境工程学教案-水质净化与水污染控制工程部分

环境⼯程学教案——⽔质净化与⽔污染控制⼯程部分《环境⼯程学》课程教案——⽔质净化与⽔污染控制⼯程部分2007年4⽉20⽇第⼀章⽔质与⽔体⾃净⼀、教学⽬的和基本要求：1.了解地球上⽔资源的状况，⽔的循环种类及其过程，掌握⽔污染的定义、种类及各⾃起因；2.了解⽔质指标定义、作⽤和种类，掌握固体、COD、OC、BOD等重要指标，了解⽔质标准的定义和作⽤；3.掌握⽔体⾃净过程、氧垂曲线的作⽤和⽔环境容量的定义；4.了解解决废⽔问题的基本原则，给⽔处理和废⽔处理的基本⽅法。⼆、教学重点和难点1、重点：⽔污染的定义；COD、OC和BOD的定义及相互⽐较；⽔体⾃净过程、⽔环境容量。2、难点：⽔体⾃净过程,氧垂曲线的作⽤。三、教学⽅式与教学学时1、教学⽅法：采取互动式课堂教学，以⽔污染的产⽣与⽔质控制作为切⼊点进⾏讲解，通过设疑、提问、讨论等形式开展启发式教学。2、教学⼿段：运⽤Powerpoint课件上课。3、教学学时：4学时四、教学内容及学时分配第⼀节⽔的循环与污染（1学时）⼀、地球上⽔的分布⼆、⽔循环三、⾃然污染和⼈为污染第⼆节⽔质指标与⽔质标准（1学时）⼀、⽔质指标⼆、⽔质标准第三节⽔体⾃净作⽤与⽔环境容量（1学时）⼀、废⽔在⽔体中的稀释和扩散⼆、⽔体的⽣化⾃净三、⽔环境容量第四节⽔处理的基本原则和⽅法（1学时）⼀、给⽔处理的基本⽅法⼆、废⽔处理的基本⽅法五、思考题和习题1、说明⽔污染、⽔环境容量、⽔体⾃净的含义。2、什么是废⽔的⼀级、⼆级和三级处理系统？各有什么特点？

3、说明废⽔处理中物理法、化学法及⽣物法各包括有哪些具体的⽅法？主要去除哪类污染物质？4、举例说明废⽔处理与利⽤的物理法、化学法和⽣物法三者之间的主要区别。5、⾼锰酸钾耗氧量、化学需氧量和⽣化需氧量有何区别？除了它们之外，还有哪些⽔质指标可以判别⽔中有机物质含量的多少？6、解决废⽔问题的基本原则有哪些？7、有机物好氧⽣物氧化两个阶段是什么？为什么通常所说的⽣化需氧量不包括硝化阶段对氧的消耗？8、通常所说的⽔质标准和⽔质要求有什么区别？六、主要参考书⽬1、教材：蒋展鹏主编，环境⼯程学（第⼆版），⾼等教育出版社。2、参考书⽬：郑正主编.环境⼯程学，科学出版社。张⾃杰主编，排⽔⼯程（下册），中国建筑⼯业出版社。⾼⼤⽂，梁红编.环境⼯程学，东北林业⼤学出版社。张振家主编，环境⼯程学基础，化学⼯业出版社。张希衡主编，⽔污染控制⼯程，冶⾦⼯业出版社。第⼆章⽔的物理化学处理⽅法⼀、教学⽬的和基本要求：1.了解格栅、筛⽹的作⽤和种类；了解沉砂池的作⽤和种类、各⾃原理及其⽐较；2.理解沉淀的类型、特点、应⽤场合及相互关系，掌握⾃由沉淀实验及其应⽤，理解理想沉淀池对实践指导意义及其与实际的差别，熟悉沉淀池的类型、原理及关键参数、特点；3.掌握混凝的定义和机理，混凝设备的组成和各⾃特点；4.掌握过滤的机理和⼯艺流程及装置结构；掌握⽓浮的机理和影响因素，⽓浮的类型及相应设备组成。5.了解软化的对象和⼏种⽅法，除盐的对象和⼏种⽅法；掌握离⼦交换树脂的性质、离⼦交换的⼯艺类型和运⾏操作步骤；6.掌握吸附的种类及其特点，吸附等温线的意义和类型，吸附的⼯艺类型，吸附剂的再⽣⽅法；7.了解膜分离过程的种类及其各⾃机理；理解消毒的作⽤、消毒⽅法种类，氯消毒的机理和过程；8.了解中和法、⾼级氧化技术、化学还原法、化学沉淀法和电化学法的基本原理。⼆、教学重点和难点1、重点：沉淀的类型和特点，⾃由沉淀规律，沉淀池的设计计算；混凝原理和设备；过滤原理和装置；⽓浮原理和设备；吸附原理与吸附⼯艺；离⼦交换原理与离⼦交换的⼯艺；电渗析法原理和应⽤。2、难点：⾃由沉淀规律，沉淀池的设计计算；⽓浮原理；混凝原理；吸附原理；电渗析法原理；⾼级氧化处理、化学沉淀法基本原理。三、教学⽅式与教学学时1、教学⽅法：采取互动式课堂教学，以⽔处理对象作为切⼊点进⾏讲解，通过设疑、提问、讨论等形式开展启发式教学，注意引导学⽣掌握系统综合⽔处理⽅法。2、教学⼿段：运⽤Powerpoint课件上课。3、教学学时：12学时四、教学内容及学时分配

第⼀节⽔中粗⼤颗粒物质的去除（1学时）⼀、格栅、筛⽹⼆、沉砂池第⼆节⽔中悬浮物质和胶体物质的去除（5学时）⼀、沉淀⼆、混凝三、澄清四、过滤五、⽓浮。第三节⽔中溶解物质的去除（4学时）⼀、软化除盐⼆、离⼦交换三、吸附法四、膜分离技术第四节⽔中有害微⽣物的去除（0.5学时）⼀、氯消毒⼆、其他消毒⽅法。第五节⽔的其他物理化学处理⽅法（1.5学时）⼀、中和法⼆、⾼级氧化技术三、化学还原法四、化学沉淀法五、电化学法五、思考题和习题1、试叙述脱稳和凝聚的原理和⽅法。2、混合和絮凝反应主要作⽤是什么？对搅拌各有什么要求？3、澄清池的⼯作原理与沉淀池有何异同？4、⽔中悬浮物能否粘附于⽓泡上取决于哪些因素？5、⽔的软化与除盐在意义上有何差异？6、离⼦交换树脂的结构有什么特点？试述其主要性能7、何谓交换势？其意义何在？8、活性炭吸附的基本原理是什么？9、试分析⼏种膜分离技术的原理和特点与应⽤。10、电渗析膜有⼏种？良好的电渗析膜应具备哪些条件？11、超滤与反渗透有何区别？

12、除氯以外，还有哪些消毒⽅法？13、已知污⽔中固体颗粒的密度ρg=2.60克/厘⽶3、粒径d=0．1毫⽶，⽔的密度为ρy=1.00克／厘⽶３，当Ｔ＝10℃时，µ＝1.31×10－２克／厘⽶．秒．求在⽔温10℃时，这种固体颗粒的单颗沉淀速度．14、某城市污⽔含有的悬浮固体浓度不⾼，⽽且为⾮凝聚性，进⾏静置沉淀试验，试验⽤沉淀筒的取样⾼度为1.2⽶，取得数据列于下表：求：１）根据试验数据绘制沉淀曲线（p－u沉淀曲线）．２）当最⼩沉速为1.0毫⽶／秒时的沉淀总效率．３）当最⼩沉速为2.5毫⽶／秒时的沉淀总效率．15、某造纸⼚⽣产污⽔SS浓度C1=430mg/L，最⾼时污⽔流量Qmax=300，要求沉淀后污⽔中SS浓度C2=130mg/L，该污⽔静沉试验数据如下：试计算所需平流式沉淀池的尺⼨1)沉淀区的尺⼨,2)污泥⽃的尺⼨与个数,3)沉淀池的总长度与总深度.注:q系数取为5.0⽶.1.6,t系数取1.875,污泥⽃容积按2天排泥⼀次计,污泥含⽔率为95%;机械刮泥板的⾼度为0.3⽶,刮泥机宽度16、某⼯⼚排出含硫酸污⽔，其流量为100⽶3/⽇，⽔温18℃，硫酸浓度为7克/升，该⼚内有⼄炔发⽣站，每⽇⽤（有效）电⽯100公⽄，产⽣的沉渣[Ca(OH)2]可⽤于中和含酸污⽔，其不⾜量再考虑投加⽯灰中和。当地产⽯灰含CaO70%，CaCO315%，惰性杂质15%。若采⽤该⽯灰料，⽤⼲投法（为理论⽤量的1.5倍）对污⽔中剩余硫酸作中和处理,求该⽯灰料的⽤量(公⽄/⽇)及中和全部酸性污⽔过程中产⽣的总沉渣量(公⽄/⽇).17、某⼯⼚⽣产中排出含氟污⽔，现准备⽤化学沉淀法处理，向污⽔中投加Ca(OH)2，⽣成CaF2沉淀去除F-，问处理后出⽔（CaF2的饱和溶液）中F-的浓度为多少mg/L?18、某⼯⼚排出含盐酸污⽔100⽶3/⽇，其中盐酸深度为5克/升，现准备⽤⽯灰⽯进⾏中和处理，采⽤⼲投法（为理论⽤量的1.5倍）。已知所⽤⽯灰⽯中CaCO3的含量为50%，试求⽯灰⽯的⽤量（吨/⽇）.19、⽤活性炭吸附⽔中⾊素的试验⽅程式为q=3.9C0.5(克/克)，今有100升溶液，⾊素浓度为0.05克/升.若欲将⾊素含量除去90%,试问需投加多少克活性炭?六、主要参考书⽬1、教材：蒋展鹏主编，环境⼯程学（第⼆版），⾼等教育出版社。2、参考书⽬：郑正主编.环境⼯程学，科学出版社。张⾃杰主编，排⽔⼯程（下册），中国建筑⼯业出版社。⾼⼤⽂，梁红编.环境⼯程学，东北林业⼤学出版社。张振家主编，环境⼯程学基础，化学⼯业出版社。张希衡主编，⽔污染控制⼯程，冶⾦⼯业出版社。第三章⽔的⽣物化学处理⽅法⼀、教学⽬的和基本要求：1.了解废⽔⽣物处理过程类型、适⽤范围，掌握废⽔处理过程中微⽣物的种类及其作⽤和微⽣物增长常⽤数学模型；2.掌握活性污泥法的基本原理及其流程，熟悉评价活性污泥的指标种类和优缺点，了解完全混合式的动⼒学及其应⽤，了解曝⽓的⽅法及其相应的设备组成，活性污泥法常⽤的运⾏⽅式；3.掌握⽣物膜降解有机物的机理，⽣物膜法的⼯艺类型，⽣物滤池的种类及其构造，⽣物转盘的⼯作原理和布置⽅式；4.掌握厌氧⽣物处理三阶段理论，了解厌氧⽣物处理的影响因素及其对实践的指导意义，熟悉厌氧⽣物处理⼯艺类型和各⾃构造形式；5.理解污泥的性质和表征指标，污泥处理的基本步骤，污泥浓缩的作⽤和⼯艺类型；6.熟悉⽣物脱氮除磷的机理及⼯艺特征，了解主要的脱氮除磷活性污泥法的运⾏⽅式；7.了解氧化塘的种类及其各⾃净化机理；了解⼟地处理、湿地处理的机理、⼯艺类型及各⾃特点。⼆、教学重点和难点1、重点：活性污泥法的基本原理及其流程，活性污泥的性能指标；⽣物膜净化有机物的机理和⽣物膜法的⼯艺类型；厌氧⽣物处理的机理及⼯艺类型；⽣物脱氮除磷的机理和典型的⼯艺流程；污泥的性质，污泥浓缩的作⽤和⼯艺类型。2、难点：活性污泥法的基本原理、完全混合式的动⼒学及其应⽤；⽣物滤池、⽣物转盘的⼯作原理和⼯艺特点；厌氧⽣物处理⼯艺与设备；⽣物脱氮除磷的机理。三、教学⽅式与教学学时1、教学⽅法：采取互动式课堂教学，以⽔处理中微⽣物的⽣长状态和代谢特性作为切⼊点进⾏讲解，通过设疑、提问、讨论等形式开展启发式教学，注意引导学⽣掌握系统综合处理⽅法。2、教学⼿段：运⽤Powerpoint课件上课。3、教学学时：10学时四、教学内容及学时分配第⼀节好氧悬浮⽣长处理技术(4学时)⼀、活性污泥法⼆、氧化塘第⼆节好氧附着⽣长处理技术(2学时)⼀、⽣物膜的构造及对有机物的降解机理⼆、⽣物滤池三、⽣物转盘四、⽣物接触氧化法第三节厌氧⽣物处理技术(2学时)⼀、厌氧⽣物处理的机理⼆、影响厌氧⽣物处理的主要因素三、污泥的厌氧⽣物处理四、有机废⽔⽣物处理技术的发展五、厌氧-好氧联合处理系统第四节⽣物脱氮除磷技术(1学时)⼀、⽣物脱氮处理技术⼆、⽣物脱磷处理技术三、同步脱氮除磷处理技术

第五节⽔处理⼚污泥处理技术(1学时)⼀、污泥的性质⼆、污泥的浓缩第六节废⽔⼟地处理技术⼀、⼟地处理系统的类型⼆、⼟地处理的机理第七节废⽔⼈⼯湿地处理技术⼀、⼈⼯湿地的类型⼆、湿地系统的净化机理五、思考题和习题1、什么是好氧和厌氧⽣物处理？说出常⽤的⽣物好氧及厌氧⽣物处理⽅法。2、⽔中微⽣物主要分为哪⼏类？它们在废⽔处理过程中有什么作⽤？3、说明悬浮⽣长法净化污⽔的基本原理。4、污泥沉降⽐、污泥浓度和污泥指数在活性污泥法运⾏中有什么作⽤？良好的活性污泥具有哪些性能？5、试简单说明附着⽣长系统处理废⽔的基本原理。6、⽣物转盘处理能⼒⽐⽣物滤池⾼的主要原因是什么？7、试⽐较好氧法和厌氧法处理的优缺点和适⽤范围。8、影响消化的主要因素有哪些？传统消化法和⾼速消化法有什么不同？9、从活性污泥曝⽓池中取混合液500mL，盛于500mL量筒中，半⼩时后沉淀污泥量为150mL。试计算活性污泥的沉降⽐。曝⽓池中的污泥浓度为3000mg/L，求污泥指数。你认为曝⽓池运⾏是否正常？10、污⽔⽣物脱氮除磷的机理是什么？污⽔脱氮、除磷常见⼯艺有哪些？六、主要参考书⽬1、教材：蒋展鹏主编，环境⼯程学（第⼆版），⾼等教育出版社。2、参考书⽬：郑正主编.环境⼯程学