《水处理工程》课程教学大纲

《水处理工程》课程教学大纲课程名称：水处理工程课程类型:专业必修课总学时：54讲课学时：54学分：3学分适用对象:环境工程专业先修课程：高等数学、化工原理、物理化学课程的性质和任务【课程性质】水污染控制工程是高等学校环境工程专业的一门主干必修专业课，通过本课程的学习并配合相应的实践环节，可使学生独立地进行一般水污染控制工程的规划、设计和运转管理，并具有从事初步的科学研究和开发能力。【主要任务】讨论废水的物理处理、生物化学处理及物理化学处理等各种废水处理方法的基本理论知识、工作原理、设计计算，使学生掌握废水处理各种方法的概念、基本原理和主要设计计算等内容，重视环境工程设计的实践及创新，提高其分析和解决问题的能力。二、教学基本要求对水污染控制工程的基本概念和各种控制方法的基本理论有较系统深入的理解，能基本掌握各种控制方法的应用范围和条件；能应用本课程中所学的基本理论和控制方法，配合课程设计和毕业设计等教学环节，对一般水污染控制工程进行规划、工艺设计、设备选型、研究开发和运行管理。三、教学内容和要求教学内容教学要求1总论水循环、水体污染及其危害；污水的分类及水质；常用水质标准；水质指标及意义；废水处理反应器及动力学基础了解世界水资源概况和中国水资源状况和所面临的形势；2.掌握水污染物的分类和水质主要控制指标；熟悉各种常用的水质标准；初步了解废水处理方法及反应器；掌握各种反应器的动力学基础。2预处理水质水量调节；格栅；筛网；酸性废水的中和处理；碱性废水的中和处理掌握水质水量调节的目的；熟悉常用调节池类型和设计计算；掌握格栅的作用、设计、清渣方式；掌握中和剂的选择和中和法的适用场合3混凝胶体的特性与结构；混凝机理（压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕）；混凝剂与助凝剂；影响混凝的因素（废水水质、混凝剂、水力条件）；混凝设备（混凝剂的配置与投加设备、混合设备、反应设备、澄清池）了解胶体的特性，掌握胶体的双电层结构；掌握几种混凝机理，能根据混凝机理解释常见的一些现象；根据同向絮凝和异向絮凝动力学，理解混凝过程中为什么不同阶段需要的搅拌强度和时间不一样；熟悉常见的几种混凝剂，并了解其作用机理；了解影响混凝的因素，熟悉各种常用的混凝设备4沉淀自由沉淀；絮凝沉淀；成层沉淀与压缩；理想沉淀池；沉砂池；平流沉淀池；竖流沉淀池；辐流式沉淀池；斜板（管）沉淀池；隔油池；气浮的基本理论；气浮设备及设计计算；化学沉淀基本原理；氧化物沉淀法；硫化物沉淀法熟悉沉淀的几种类型，掌握沉速的定义和计算；熟悉自由沉淀实验和絮凝沉淀实验，能进行沉淀实验数据处理；掌握理想沉淀池的理论基础；了解常用沉砂池和隔油池；熟悉几种沉淀池及设计计算，掌握斜板沉淀池的原理；掌握实现气浮的条件，熟悉气泡产生的几种方式；熟悉常用的两种化学沉淀方法5深层过滤普通快滤池的构造(滤料、垫料层、配水系统、排水槽及集水渠)；过滤机理；过滤效率的影响因素；快滤池的运行；快滤池的设计；常用几种滤池（无阀滤池、虹吸滤池、移动罩滤池、压力滤池）熟悉普通快滤池的构造和各部分的主要作用；掌握滤料的级配曲线和常用几种性能指标；掌握单层滤料滤池的缺陷以及改进方式；掌握反冲洗配水不均的原因及解决办法；了解过滤机理，熟悉影响过滤效率的因素和快滤池的运行及设计；了解其它常用几种滤池的工作方式6化学氧化还原概述；空气氧化、湿式氧化、臭氧氧化、氯氧化；化学还原除铬；还原除汞；电解基本原理；电解氧化还原；电解凝聚与电解浮上；电解槽的设计了解化学氧化法和化学还原法的原理；熟悉常用几种化学氧化法和化学还原法的适用范围；了解电解法的基本原理、常用几种类型；熟悉电解法的适用范围；了解电解槽的设计7吸附吸附机理及分类；吸附平衡与吸附等温式；影响吸附的因素；吸附剂及其再生；间隙吸附；固定床吸附；移动床；流化床；吸附法的应用了解吸附法基本原理及试验方法；掌握Freundlich,LangmuirandBET吸附等温线的涵义及三者之间的关系；了解吸附剂及吸附剂的再生；掌握吸附工艺过程和吸附剂用量计算；掌握吸附穿透曲线及穿透点、耗竭点的含义；掌握吸附法在水处理中的应用8离子交换离子交换剂的组成和结构；离子交换树脂的命名和型号；离子交换树脂的性能；离子交换工艺；离子交换设备及计算了解离子交换法的基本原理；熟悉离子交换剂的性质及有关工艺技术参数；掌握离子交换树脂的选择和使用；了解离子交换工作过程的四个阶段及其在水处理中的应用；了解离子交换设备的设计计算9膜分离膜分离法概述；扩散渗析法；电渗析原理；离子交换膜；电渗析器的构造；电渗析的操作控制；反渗透法；超滤法；液膜法了解膜分离法在水处理中的地位与发展前景；掌握扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤液膜法的基本原理及工艺对比；了解膜分离法设备结构与功能；掌握膜分离法在水处理中的应用10其他相转移分离法自学了解常见的几种相转移分离法的原理和应用11循环冷却水处理循环冷却水系统概述；水垢的种类和特点；水垢的控制；腐蚀机理及其影响因素；腐蚀的控制；微生物及其控制了解循环冷却水回用与排放的意义；掌握循环冷却水中出现的问题及其控制对策；掌握常用水处理剂的分类及应用12废水生化处理理论基础废水处理微生物基础；酶及酶反应；微生物生长规律；微生物生长动力学；废水的可生化性评价方法；废水生物处理方法总论理解并掌握微生物的代谢过程；熟悉微生物的生长要求；掌握微生物的四个生长时期及其对废水处理的指导意义；掌握米－门方程和莫诺特方程；掌握废水可生化性的常用判别方法；熟悉废水生化处理方法13活性污泥法活性污泥法的基本原理；活性污泥法的基本流程；活性污泥性能指标；活性污泥法的主要设计参数；水中充氧原理与设备；曝气池的构造与设计；曝气池的运行方式与特点；活性污泥法的运行与管理掌握活性污泥的特征及其处理废水的机理；熟悉活性污泥法的基本流程；掌握活性污泥法的性能指标（SV、MLSS、SVI等）；理解并掌握活性污泥法常用设计参数及设计计算，了解其一般常用范围；掌握污泥龄的概念和应用；熟悉曝气设备及其效率评价参数、曝气池的基本构造及设计；了解常见曝气池的运行方式；熟悉活性污泥法运行中的异常现象及控制措施14生物膜法基本原理；生物滤池的构造；生物过滤法的基本流程；影响生物滤池性能的主要因素；生物滤池系统的设计计算；塔式生物滤池；生物转盘；生物膜法的运行管理；生物接触氧化；生物流化床熟悉生物膜法的特点（优点、缺陷）；掌握生物膜的挂膜方法、生物膜的结构和其中的物质传递；掌握高负荷生物滤池的结构及其设计；熟悉生物转盘的结构特点及设计计算；了解常用的接触氧化池型式；熟悉三相生物流化床的工艺及主体设备的结构；熟悉生物膜法的运行管理；掌握回流的作用15厌氧生物法厌氧法的基本原理；厌氧法的影响因素；厌氧法的工艺和设备；厌氧消化过程动力学；厌氧产气量计算；厌氧反应器的设计；厌氧设备的运行管理掌握厌氧法与好氧法的不同特长；掌握厌氧消化的三个阶段的主要反应及它们之间的关系；熟悉厌氧法正常工作的影响因素；熟悉常用厌氧处理构筑物及其运行特点；熟悉厌氧反应设备的运行与管理16生物脱氮除磷生物脱氮的原理及其影响因素；生物除磷的原理及其影响因素；生物脱氮除磷组合工艺；生物脱氮除磷工艺设计计算掌握生物脱氮的原理及其影响因素；掌握生物除磷的原理及其影响因素；熟悉生物脱氮除磷组合工艺；了解生物脱氮除磷工艺的设计计算17稳定塘和土地处理系统概述；好氧塘；兼氧塘；厌氧塘；污水土地处理系统概述；土地处理基本工艺和参数选择；了解稳定塘的基本型式；掌握好氧塘、兼性塘、厌氧塘和曝气塘的基本原理；熟悉污水土地处理系统的基本特点和构成18废水处理后的排放和再利用水体自净；废水处理程度的确定；废水处理后的再利用理解水体自净原理和水体自净的应用；掌握水处理程度的计算方法19污泥处理与处置污泥的来源与特性；污泥调理；污泥浓缩；污泥稳定；污泥脱水；污泥焚烧；综合利用掌握污泥含水量与体积变化的相关计算；掌握污泥调理的目的及方法；熟悉污泥浓缩的常用方法和设备；熟悉污泥稳定处理的分类；熟悉污泥脱水的常用方法和设备；了解污泥综合利用与最终处置的基本途经20废水处理厂设计设计程序；流程选择；废水处理厂平面及高程布置；城市污水处理厂实例熟悉废水处理厂设计程序；熟悉废水处理流程选择；掌握废水处理厂平面及高程布置课程的重点和难点：第一章总论重点：常用几种水质指标；地面水的分类及水质控制指标；各类水的使用功能；反应动力学。难点：反应器动力学基础。第二章预处理重点：格栅的设计和应用；调节池的设计计算。难点：调节池的设计。第三章混凝重点：胶体的特性；混凝机理难点：理解胶体的脱稳机理和混凝过程中控制的工艺条件第四章沉淀重点：沉淀基本原理，平流沉淀池的设计计算，浅池理论，实现气浮的条件，分步沉淀原理在沉淀分离中的应用。难点：自由沉淀和絮凝沉淀实验分析方法第五章深层过滤重点：快滤池的构造和运行难点：；理解配水系统的绝对不均匀和如何实现配水的相对均匀第六章化学氧化还原重点：化学氧化还原原理、化学氧化还原法在水处理中的应用、化学消毒的作用机理和氯系氧化剂、有效氯的概念、电解的适用场合难点：消毒机理第七章吸附重点：吸附等温线的含义及相互关系，吸附剂用量计算；吸附操作方式和固定吸附柱的工作规律。难点：吸附工艺的设计计算第八章离子交换重点：离子交换树脂的选择和使用难点：离子交换树脂的选择第九章膜分离重点：扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤、纳滤、液膜法的基本原理及工艺对比难点：电渗析法的运行和管理第十一章循环冷却水处理重点：循环冷却水中出现的问题及其控制对策；水质判别和阻垢腐蚀机理难点：水质结垢趋势的判断第十二章废水生化处理理论基础重点：微生物生长规律，酶反应动力学基础和微生物生长反应动力学。难点：米门方程和Monod方程的应用第十三章活性污泥法重点：活性污泥的特征及其处理废水的机理；活性污泥性能指标；污泥龄的概念和应用；曝气原理；活性污泥法常用设计参数；曝气池的设计计算；活性污泥法的运行与管理难点：活性污泥法的设计计算第十四章生物膜法重点：生物膜的结构和其中的物质传递；高负荷生物滤池的结构及其设计；三相生物流化床的工艺及主体设备的结构；生物膜法的运行管理；回流的作用。难点：生物膜法的基本原理和运行管理第十五章厌氧生物法重点：厌氧消化的原理和影响因素；厌氧消化过程指标的控制；厌氧消化设备结构与功能难点：厌氧消化过程的运行管理第十六章生物脱氮除磷重点：生物脱氮的原理及其影响因素；生物除磷的原理及其影响因素；常用生物脱氮除磷组合工艺难点：生物脱氮除磷的基本原理第十七章稳定塘和土地处理系统重点：稳定塘的工作原理；土地处理系统的净化机理难点：稳定塘和土地处理系统的基本原理第十八章废水处理后的排放和再利用重点：水体自净原理和水体自净的应用；水处理程度的计算方法。难点：水体自净方程第十九章污泥处理与处置重点：污泥含水率对污泥体积的影响及相关计算，污泥调理的目的和方法，污泥稳定处理的方法难点：污泥含水率的理解和应用第二十章废水处理厂设计重点：废水处理流程选择难点：废水处理流程选择和工艺设计计算五、实践环节独立开课。参考性教学时间安排教学内容54学时授课学时第一章总论4第二章预处理2第三章混凝4第四章沉淀4第五章深层过滤2第六章化学氧化还原2第七章吸附5第八章离子交换1第九章膜分离2第十一章循环冷却水处理