《水处理与资源化技术》课程教学大纲

《水处理与资源化技术(校企)》课程教学大纲一、基本信息课程编码：1061139021英文名称：TechnologiesofWatertreatmentandResourceutilization课程性质：专业必修课程学分：3.5学时：56（讲授40学时、实验16学时）开课学期：5开课院系：环境工程与化学学院适用专业：资源循环科学与工程先修课程：环境化学、环境工程原理、分析测试技术二、课程简介《水处理与资源化技术》是资源循环科学与工程专业的专业必修课。通过本课程的学习，可使学生掌握水处理与资源化的基本方法、理论和工艺，熟悉各处理构筑物的工作原理、结构和设计，了解相关水质标准、水污染防治法则和现代技术方法。同时配合实验、实践和课程设计等教学环节，培养学生进行水处理与资源化工程的规划和设计的能力。三、课程课程目标（一）教学任务本课程的主要任务是通过课堂教学使学生能够掌握水处理与资源化技术的原理和设计计算，掌握水处理与资源化工程设计的基本程序和方法，能运用掌握的基本理论和方法对实际水处理与资源化问题进行分析和评价，能够提出有一定参考价值的处理方案，能够独立选择确定水处理与资源化工艺并运用技术工具进行设计计算，初步具备水处理与资源化技术与工程的设计、科学研究和开发的能力。（二）课程目标1、课程目标（1）掌握水处理与资源化的基本概念、基本原理及其工程与技术的应用范围和条件，能够针对水处理及资源化问题运用专业知识进行过程控制与改进(支撑毕业要求1.4)。（2）能够识别及分析水处理及资源化问题的关键环节和参数(支撑毕业要求1.4、2.3)。（3）能应用基本理论和方法进行水处理及资源化的实验实施、数据分析、工程设计、工艺设计、设备选型和研究开发(支撑毕业要求3.1、4.3)。2、课程目标对毕业要求的支撑矩阵表1课程目标对毕业要求的支撑矩阵毕业要求二级指标点课程目标（1）（2）（3）1.工程知识：掌握数学、自然科学、工程基础、环境工程专业知识，并运用其理论和方法解决本专业工程问题。1.4掌握资源循环科学与工程专业知识，并用于实际工程问题解决方案的设计、优化、改进及工程管理和项目咨询。√√22.3能够应用资源循环科学与工程专业相关的知识和原理，通过文献研究分析具体工程问题的影响因素和过程，提出解决方案并获得有效结论。√3.设计/开发解决方案：能够运用环境工程专业理论和技术，针对复杂环境问题设计相应的污染控制工程的系统、单元（部件）或工艺流程，体现创新意识，并能综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。3.1能够根据实际工程项目任务要求，选择工艺流程和解决方案。√4.研究：能够基于资源综合利用工程相关知识与原理，采用科学方法对实际工程问题进行研究，包括实验设计、数据分析与解释，并通过信息综合得到合理有效的结论。4.3对实验数据进行整理、分析和解释，在综合信息的基础上得出合理有效结论√3、思政元素根据课程性质和教学内容，本课程的思政元素有：可持续发展、环保理念、工匠精神等。四、教学内容及要求表2教学内容、要求与达成章节学时课程目标教学内容教学要求重点难点教学活动达成能力达成途径支撑目标第一章污水水质和污水出路（2）掌握污水主要污染指标和污染物的迁移转化，了解污水出路与排放标准1.1污水性质与污染指标1.2污染物在水体环境中的迁移与转化1.3污水出路与排放标准1.掌握水体自净作用的定义、机理，氧垂曲线的方程及其工程指导意义2.掌握生物指标BOD、COD及BOD/COD的意义3.了解污水回用领域及水质要求，我国水环境法规与标准【本章重点】污水主要性质和污染指标，污染物在水体环境中的迁移与转化【本章难点】污水主要指标的表达义和指示作用【课程介绍】本门课程的背景、目的、任务、意义和具体要求；我国在生态文明建设的背景下水污染治理取得的巨大成就【思政元素】可持续发展【课堂讲授】污水性质和污染物迁移转化，以及污水排放标准【习题作业】P13，2、3、4【教学方式】讲授\案例分析毕业要求1.4课堂讨论习题作业期末考试课程目标1、2第二章污水的物理处理（6）掌握污水物理处理的基本方式、工艺种类、运行原理2.1格筛与筛网2.2沉淀的基础理论2.3沉砂池2.4沉淀池2.5隔油池2.6气浮池1.重点掌握格栅、调节池、平流式沉砂池、沉淀池、平流式隔油池和压力溶气浮上法、过滤的工作原理和设计计算2.熟悉沉淀的类型和沉淀池的形式【本章重点】污水物理处理的基本方式、工艺种类和运行原理【本章难点】沉淀的类型和沉淀的基本原理【课前预习】污水性质和污水出路【思政元素】环保理念【课堂讲授】污水物理处理方式、种类和原理【案例分析】洛阳市新区污水处理厂物理化学处理方法【习题作业】P79，1、3、5、6、8【教学方式】讲授\案例分析\研讨式\翻转课堂毕业要求1.4毕业要求2.3课堂讨论习题作业期末考试课程目标1、2第三章废水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础（2）重点掌握废水生物处理的基本原理和生化反应动力学基础3.1概述3.2污水生物处理基本原理3.3微生物的生长规律和生长环境3.4反应速率和反应级数3.5微生物生长动力学1.重点掌握微生物的呼吸类型、生长规律及其影响因素、米氏方程和莫若特方程；2.掌握生化反应级数的确定方法、废水好氧处理与厌氧处理的优缺点3.了解废水生物处理工程的基本数学模型【本章重点】废水生物处理的基本概念、基本原理，生化反应动力学基础【本章难点】生化反应的动力学参数和动力学基础方程【课前预习】污水的物理处理【课堂讲授】废水生物处理基础和生化反应动力学基础【课堂研讨】太湖或滇池的生物处理技术【教学方式】讲授\研讨式毕业要求1.4课堂讨论习题作业期末考试课程目标1、2第四章活性污泥法（8）熟悉活性污泥法的工艺种类和形式，4.1基本概念4.2活性污泥法的发展4.3活性污泥法的数学模型4.4气体传递原理和曝气装置4.5去除有机污染物的活性污泥法过程设计4.6脱氮、除磷活性污泥法工艺及其设计4.7活性污泥法系统设计方法的深化4.8二次沉淀池4.9活性污泥法1.熟悉活性污泥法的基本概念和工艺流程、各种运行方式的特点2.重点掌握活性污泥法的设计计算和影响活性污泥法系统运行的主要因素及作用【本章重点】活性污泥法的基本概念、工艺种类和形式、运行方式和特点【本章难点】活性污泥法过程设计【课前预习】废水生物处理基础概念和生化反应动力学基础【课堂讲授】活性污泥法；以洛阳理工学院内固高A/O一体化装置为案例讲授典型的活性污泥工艺【课堂讨论】活性污泥法的常见问题解析和解决方案【习题作业】P188，1、3、4、5、6、7【教学方式】讲授\案例分析\研讨式\翻转课堂毕业要求2.3课堂讨论习题作业期末考试课程目标2第五章生物膜法（2）熟悉生物膜法的基本概念、工艺种类和形式以及基本运行特点。5.1基本原理5.2生物滤池5.3生物转盘法5.4生物接触氧化法5.5生物膜法的进展1.了解生物膜法的特点及作用机理、工艺流程2.熟悉生物膜法的运行方式并与活性污泥法对比3.掌握生物膜法的工艺特点、基本构筑物的工作状况、结构及设计【本章重点】生物膜法的基本概念、工艺种类和形式、运行方式和特点【本章难点】生物膜法各工艺类型优缺点和实用性，以及生物膜法与活性污泥法的对比【课前预习】活性污泥法【课堂讲授】生物膜法的概念、种类、特点【课堂讨论】生物膜法和活性污泥法的比较和适用性分析【习题作业】P245，1、3、7、8、11【教学方式】讲授\案例分析\研讨式\翻转课堂毕业要求1.4毕业要求2.3课堂讨论习题作业期末考试课程目标1、2第六章稳定塘和污水的土地处理（2）掌握稳定塘和污水土地处理的净化机理以及基本形式6.1稳定塘6.2污水土地处理6.3人工湿地处理1.掌握稳定塘和污水土地处理系统的净化机理及基本工艺2.了解土地处理系统的组成和工艺参数【本章重点】稳定塘和污水土地处理系统的净化机理以及基本工艺种类特性和适用性【本章难点】污水土地处理系统的种类类型和实用性分析【课前预习】生物膜法【课堂讲授】稳定塘和污水土地处理技术的机理以及形式【习题作业】P273，1、2、3、5、6【教学方式】讲授\案例分析\研讨式\毕业要求1.4毕业要求2.3习题作业期末考试课程目标1、2第七章污水的厌氧生物处理（2）掌握污水厌氧生物处理的基本原理、工艺类型和适用性7.1污水厌氧生物处理的基本原理7.2污水的厌氧生物处理工艺7.3厌氧生物处理的设计计算1.了解厌氧和好氧技术的联合的发展现状，熟悉厌氧生物处理的基本原理、影响因素2.重点掌握厌氧生物滤池、厌氧接触法UASB的工作原理【本章重点】污水厌氧生物处理的基本原理、影响因素、工艺类型和技术发展现状【本章难点】厌氧生物反应器工艺的种类类型和适用性分析【课前预习】稳定塘和污水土地处理【课堂讲授】污水厌氧生物处理原理和工艺种类【课堂讨论】污水厌氧生物处理与好氧生物处理的差别与结合【习题作业】P286，2、3、5、6【教学方式】讲授\案例分析研讨式毕业要求1.4毕业要求2.3课堂讨论习题作业期末考试课程目标1、2第八章污水的化学与物理化学处理（6）掌握污水的化学与物理化学处理的工作原理。8.1中和法8.2化学混凝法8.3化学沉淀法8.4氧化和还原法8.5吸附法8.6离子交换法8.7萃取法8.8膜析法1.了解污水化学法处理的对象2.掌握各种化学处理法的工作原理和特点，重点掌握混凝的原理、主要影响因素3.了解污水物理化学处理法处理对象，掌握吸附法、离子交换法、萃取法和膜析法处理的原理，重点掌握膜析法处理的原理、应用和发展趋势【本章重点】污水化学与物理化学处理技术的种类类型、工作原理以及处理针对的目标物质【本章难点】混凝技术的基本原理和主要影响因素，以及不同污水化学与物理化学处理技术针对的目标物质【课前预习】污水厌氧生物处理【课堂讲授】污水化学与物理化学处理方法【习题作业】P346，1、3、4、5、7、9、10【教学方式】讲授\案例分析\研讨式毕业要求1.4毕业要求2.3习题作业期末考试课程目标1、2第九章城市污水回用（4）熟悉城市污水回用的主要途径9.1回用途径9.2回用水水质标准9.3污水回用系统9.4回用处理技术9.5污水回用安全措施1.了解城市生活污水深度处理的目的，熟悉城市污水三级处理方法2.掌握常见含N、P废水的处理方法，重点掌握生物脱氮除磷的机理、影响因素和处理工艺【本章重点】含N、P废水的处理方法，重点掌握生物脱氮除磷的机理、影响因素和处理工艺【本章难点】污水三级处理方法【课前预习】污水的化学与物化处理【课堂讲授】城市污水的回用；以洛阳理工学院中水站为案例，讲授中小型污水处理站的典型工艺流程【习题作业】P362，3【教学方式】讲授\案例分析\研讨式毕业要求3.1习题作业期末考试课程目标1、2和3第十章污泥的处理和处置（4）掌握污泥的处理与处置方法和工艺类型10.1污泥的来源、特性及数量10.2污泥的处理工艺10.3污泥的浓缩10.4污泥的稳定10.5污泥的脱水10.6污泥的最终处理1.了解污泥的来源、性质和数量2.掌握污泥的处理与处置的定义和方法【本章重点】污泥的处理与处置方法和工艺类型【本章难点】污泥处理处置的主要方式和技术瓶颈【课前预习】城市污水回用【课堂讲授】污泥的处理处置方法和工艺【课堂讨论】污泥处理处置方法瓶颈问题解析和新型处理处置工艺【习题作业】P398，1、2、3、4、5【教学方式】讲授\案例分析\研讨式\翻转课堂毕业要求1.4课堂讨论习题作业期末考试课程目标1、2第十一章污水处理厂的设计（2）熟悉污水处理厂的工艺流程的选择，以及各构筑物的平面和高程布置11.1概述11.2厂址选择11.3工艺流程选择确定11.4平面布置与高程布置11.5技术经济分析11.6污水处理厂运行和控制1.了解选择污水厂、站时应考虑的问题2.熟悉污水厂、站处理方法和工艺流程的选择方法3.重点掌握污水厂、站的平面和高程布置【本章重点】污水处理厂的工艺流程选择，以及构筑物的平面和高程布置【本章难点】污水处理厂的设计和计算【课前预习】污泥的处理处置【思政元素】工匠精神【课堂讲授】污水处理厂的设计【习题作业】P421，5、6、8；方案设计【教学方式】讲授\案例分析研讨式\翻转课堂毕业要求3.1课堂讨论习题作业方案设计期末考试课程目标3五、课内实验名称及基本要求表3实验内容、要求与达成序号实验名称内容与要求达成能力支撑课程目标1颗粒自由沉淀实验（2）通过观察沉淀过程，加深对自由沉淀特点、基本概念及沉淀规律的理解，初步掌握颗粒自由沉淀的实验方法，并能对实验数据进行分析、整理、计算；进一步了解和掌握自由沉淀规律，根据实验结果绘制自由沉淀曲线。支撑“毕业要求4.3”对实验数据进行整理、分析和解释，在综合信息的基础上得出合理有效结论。课程目标1、2、32混凝—沉淀实验（2）掌握水体最佳混凝条件的基本方法；加深对混凝剂里的理解。支撑“毕业要求4.3”对实验数据进行整理、分析和解释，在综合信息的基础上得出合理有效结论。课程目标1、2、33过滤实验（4）测定滤料的颗粒级配；绘制筛分曲线；掌握清洁砂滤层过滤式水头损失变化规律；掌握反冲洗水量与滤层膨胀率的关系。支撑“毕业要求4.3”对实验数据进行整理、分析和解释，在综合信息的基础上得出合理有效结论。课程目标1、2、34吸附实验（4）测定活性炭对亚甲基蓝的吸附性能；验证Freundlich公式及Langmuir公式；掌握吸附曲线的绘制及吸附公式中常数的确定方法。支撑“毕业要求4.3”对实验数据进行整理、分析和解释，在综合信息的基础上得出合理有效结论。课程目标1、2、35活性污泥性能测定（4）活性污泥SV测定，活性污泥MLSS测定；污泥指数的计算。支撑“毕业要求4.3”对实验数据进行整理、分析和解释，在综合信息的基础上得出合理有效结论。课程目标1、2、3六、课程考核方式与评分标准（一）考核方式表4课程目标的考核方式序号课程目标考核内容考核方式1掌握水处理与资源化的基本概念、基本原理及其工程与技术的应用范围和条件，能够针对水处理及资源化问题运用专业知识进行过程控制与改进。水质指标，水体自净的概念及原理，污水出路及排放标准，废水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础，稳定塘和土地处理的基本概念，污水处理技术与方法的基本概念、污泥的理化性质等。课堂讨论+习题作业+实验+期末考试2能够识别及分析水处理及资源化问题的关键环节和参数。污水物理处理法、化学处理法、物理化学法、生物法以及污泥处理方法与技术的基本原理及其适用条件与范围。课堂讨论+习实验+期末考试3能应用基本理论和方法进行水处理及资源化的实验实施、数据分析、工程设计、工艺设计、设备选型和研究开发。污水处理工艺流程的确定、单体构筑物的计算、污水回用技术和污水处理厂（站）平面布置和高程布置原则与规范等。课堂讨论+习题作业+实验+方案设计+期末考试（二）总成绩构成本课程考核由形成性评价（40%）和结果性评价（60%）构成，其中形成性评价包括课堂讨论和习题作业两个部分，分别占总成绩的25%和25%，结果性评价以期末考试为主。各考核方式与课程目标对应的关系如表4所示。表5总成绩构成表序号课程目标目标在各考核方式中的比例课程目标占总成绩比例课堂讨论+习题作业实验期末考试1掌握水处理与资源化的基本概念、基本原理及其工程与技术的应用范围和条件，能够针对水处理及资源化问题运用专业知识进行过程控制与改进。50%10%40%36.0%2能够识别及分析水处理及资源化问题的关键环节和参数。30%10%40%32.0%3能应用基本理论和方法进行水处理及资源化的实验实施、数据分析、工程设计、工艺设计、设备选型和研究开发。20%80%20%32.0%考核方式占总成绩比例20%20%60%100%（三）评分标准1、课堂表现评分标准表6课堂表现评分标准考核内容优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格<60分预习和课堂讨论预习非常充分，积极参加课堂讨论，并有自己独到的见解预习较为充分，积极参加课堂讨论预习基本充分，能够主动参加课堂讨论预习基本充分，能够参加课堂讨论没有预习，不能有效参加课堂讨论考勤和课堂表现不缺课，上课听讲认真，并认真做笔记，提问时80%以上知识点回答正确不缺课，上课听讲比较认真，并做笔记，提问时60%以上知识点回答正确偶有请假现象，上课听讲比较认真，提问时40%以上知识点回答正确偶有请假现象，上课听讲比较认真，提问时40%以下知识点回答正确经常无故缺课，上课玩手机等，提问时无法回答问题2、习题作业评分标准习题作业严格杜绝相互抄袭及资料原样抄袭，要求根据自己的理解，参考一些文献进行回答。具体评分标准如下。表7习题作业评分标准考核内容优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格<60分习题作业按时完成，无抄袭现象；90%以上概念清晰；能灵活运用所学知识发现并很好的解决实际问题；有很好的创新性；有较强的理论深度按时完成，无抄袭现象；80%以上概念清晰；能灵活运用所学知识解决实际问题；有创新性；有一定的理论深度能够基本按时完成，无抄袭现象；70%以上概念清晰；能运用所学知识解决一定的实际问题；有一定的创新性；有基本的理论支撑能够基本按时完成，无抄袭现象；60%以上概念清晰；能运用所学知识解决部分问题；创新性一般；有理论支撑不能按时完成，有抄袭现象；概念不清；不能运用所学知识解决实际问题；无任何创新性；无理论支撑，答非所问3.期末考试评分标准试卷满分为100分。按表4中课程目标规定的考核内容拟定期末考试试卷，按表5中的期末考试成绩占比计入总成绩。考试题型包含：填空、选择、判断、简答、论述、案例分析等形式，其中论述和案例分析以解决复杂问题为目的，体现综合知识运用。期末考试评分标准详见“试卷参考答案及评分标准”。4.实验评分标准实验成绩以实验过程及实验报告综合考评，其中预习占10%、实验操作过程占40%，实验报告占50%，实验评分标准详见下表。表8实验评分标准评价细则考核环节预习报告实验操作实习报告100-90分预习报告内容完整充实，书写工整规范，实验原理描述准确，并能提出实验过程中的注意事项实验过程中操作认真规范，小组分工明确，实验结果准确可靠实验报告内容完整充实，书写工整规范，实验结果描述准确，并结合实验过程中的出现的问题进行有效的分析和讨论89-80分预习报告内容完整充实，书写工整规范，实验原理描述比较准确，未能提出实验过程中的注意事项实验过程中操作认真规范，小组分工明确，实验结果可靠实验报告内容完整，书写规范，实验结果描述