《水污染控制工程》教学大纲

《水污染控制工程》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：03148221课程性质：专业必修课学分：3学分学时：48学时（理论40学时，实验8学时）先修课程：环境工程原理、环境监测、工程流体力学环境工程CAD应用技术、环保设备选型与应用B、环境工程施工与核算适用专业：环境工程开课单位：材料科学与工程学院一、课程说明《水污染控制工程》是环境工程专业本科学生的专业核心课程。课程系统地介绍了国家有关水污染控制的技术政策和法规，污染控制技术的分类、方法和原理，污水处理工艺的选择、设计和构筑物的计算等，并兼顾污水处理的新技术及新工艺。通过此课程，学生能够系统地掌握水污染控制的基本理论和工程技术知识，能够根据实际的处理对象提出相应的水处理方案，为将来从事水污染控制领域工程设计、运行管理、科学研究，以及新理论、新技术、新设备的研发工作等打下基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握废水处理工程技术的基本原理，包括废水的物理处理、化学处理、物理化学处理、生物处理和污泥处理方法等原理；熟悉水污染控制工程的工艺流程、工程技术参数、工艺计算和工艺设计；能够分析影响污水性能指标的影响因素；熟悉当前国内外污水处理研究的新成果和新技术。课程目标2：具备设计和实施工程试验的能力，并能够对实验结果进行分析；能够综合运用所学理论知识分析水污染工程实际运营过程中出现的具体问题，并能给出解决办法；能根据实际水质、水量、排放要求等基础污水资料，运用科学手段和方法解决环境工程领域（特别是装备制造业）污水处理问题和环境保护问题。课程目标3：能树立正确的职业道德观，明确水是生命之源以及净水的重要性，深刻领会习近平生态文明思想，严守生态保护红线，坚定自身的专业使命感、责任感和理想信念，不断增强自身的职业素养，具有爱专业、爱家乡、爱祖国的情怀。三、课程目标与毕业要求《水污染控制工程》课程教学目标对环境工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度3.设计/开发解决方案3.1能够针对复杂环境工程问题特别是装备制造业工业污染问题，提出解决问题的技术方案。课程目标2：具备设计和实施工程试验的能力，并能够对实验结果进行分析；能够综合运用所学理论知识分析水污染工程实际运营过程中出现的具体问题，并能给出解决办法；能根据实际水质、水量、排放要求等基础污水资料，运用科学手段和方法解决环境工程领域（特别是装备制造业）污水处理问题和环境保护问题。H6.工程与社会6.2能够分析和评价复杂环境工程问题的解决方案及工程实践对社会、健康、安全、法律和文化的影响，并理解应承担的责任。课程目标3：能树立正确的职业道德观，明确水是生命之源以及净水的重要性，深刻领会习近平生态文明思想，严守生态环保红线，坚定自身的专业使命感、责任感和理想信念，不断增强自身的职业素养，具有爱专业、爱家乡、爱祖国的情怀。M11.项目管理11.2能在多学科环境下，将工程管理与经济决策方法应用于环境工程相关的设计、开发、工艺和流程优化等过程。课程目标1：掌握废水处理工程技术的基本原理，包括废水的物理处理、化学处理、物理化学处理、生物处理和污泥处理方法等原理；熟悉水污染控制工程的工艺流程、工程技术参数、工艺计算和工艺设计；能够分析影响污水性能指标的影响因素；熟悉当前国内外污水处理研究的新成果和新技术。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标模块一污水水质及出路1.污水水质和污泥出路1.1污水性质与污染指标1.2污染物在水体中的自净过程1.3污水出路与排放标准教学要求：掌握废水的性质及污染指标；掌握废水的出路及水质标准；掌握废水常用的处理方法及分级方法；知道国家水资源治理的方针政策，初步树立习近平生态文明观念。重点：废水的性质与污染指标、废水处理方法及分类。难点：废水处理方法及分类。21、3模块二物理及化学处理2.筛滤与调节2.1格栅和筛网2.2调节教学要求：掌握格栅的分类、作用及安装位置；了解格栅和调节池的工作原理；掌握格栅及调节池的设计计算；通过调节池在突发事故中的作用，培养学生的安全生产意识，提升其职业素养。重点：格栅的分类及特点、格栅的设计计算、调节池的作用、调节池的设计计算。难点：格栅的设计计算。21、2、33.沉淀与上浮3.1沉淀的基础理论3.2沉砂池3.3沉淀池3.4隔油池3.5气浮池教学要求：理解斯托克斯方程式，并掌握影响沉速的因素；了解沉淀的基本理论，理解并掌握哈真的浅池理论；掌握平流式、竖流式、斜板式沉淀池的构造和参数选取；能够根据要求计算设计出合适的沉淀池；掌握气浮的原理及气浮池的工艺流程。通过学生实习现场等案例，加深学生对不同类型沉淀池的构造和选型的认识，提升学生的职业素养。重点：沉淀的基本理论；哈真浅池理论、沉淀池的分类、结构及设计、气浮池的工艺流程。难点：沉淀的基本理论、斯托克斯公式及应用、哈真浅池理论。41、2、34.混凝4.1混凝原理4.2混凝剂与助凝剂4.3影响混凝效果的主要因素4.4化学混凝的设备教学要求：了解胶体的性质及结构；掌握混凝的原理及过程；掌握常见的混凝剂与助凝剂；掌握影响混凝的因素；熟悉混凝的工艺及设备；借助案例分析，告诫学生要严守生态环保红线，树立正确的职业道德观。重点：混凝的基本原理、影响混凝的因素。难点：混凝的基本原理。241、2、35.化学处理5.1中和法5.2化学沉淀法5.3化学氧化还原法5.4消毒教学要求：熟悉氧化还原反应和电极电势的基本概念，掌握常用的化学沉淀剂、氧化剂、还原剂及中和剂；理解电解的基本原理及应用；掌握氧化还原法、中和法、化学氧化还原法及电解的应用、常见的消毒方法和特点、氯消毒工艺；通过消毒案例加强对专业的认可度，增强对专业的信心。重点：化学氧化还原法的应用、化学沉淀法的应用、常见的消毒方法和特点、氯消毒工艺。难点：化学氧化还原法的应用（去除水中三价铬离子）、氯消毒工艺。41、2、36.吸附法6.1吸附剂及原理6.2吸附工艺和设备6.3吸附法的应用7.离子交换法7.1离子交换剂及基本理论7.2离子交换工艺7.3离子交换法的应用教学要求：理解吸附的基本原理；掌握常见的吸附剂及其性质；掌握影响吸附反应的因素；掌握吸附剂的再生方法；理解吸附工艺的运行及应用；掌握常见的离子交换剂的特点和使用条件、离子交换设备除盐系统、软化系统；借助科学家在吸附方面的事迹，增强学生爱国家、爱专业的情怀。重点：常用的吸附剂种类及特点、吸附剂再生的方法、吸附工艺；离子交换树脂的组成、分类及特点、离子交换设备。难点：吸附的基本理论、离子交换系统软化设备。221、2、38.膜分离法8.1膜分离原理8.2膜通量和截留率8.3膜分离法教学要求：掌握膜分离的原理；理解膜组件和膜分离的类型和特征；掌握膜分离工艺及其设计计算方法；通过了解优秀毕业生从事膜处理事业的实例，坚定学生对专业的认同感和使命感。重点：膜组件、膜分离工艺及设计。难点：膜分离工艺及设计。21、2、3模块三废水的生物处理9.污水生物处理理论基础9.1污水生物处理的基本原理9.2微生物的生长规律和生长环境9.3反应速率和反应级数9.4微生物生长与底物降解动力学教学要求：掌握发酵与呼吸、好氧生物处理、厌氧生物处理的原理；掌握微生物的生长规律、生长环境；理解微生物生长和底物降解的关系；理解废水的可生化性评价方法。重点：微生物生长的营养及影响因素；微生物的生长规律；微生物生长与底物降解动力学方程；废水的可生化性方法评价。难点：发酵与呼吸的区别；微生物生长和底物降解的关系。31、210.活性污泥法10.1基本概念10.2活性污泥法的发展10.3活性污泥法数学模型基础10.4气体传递原理和曝气设备10.5去除有机物的活性污泥法过程设计教学要求：掌握活性污泥性能指标及工艺参数；掌握活性污泥工艺的运行方式及特点；掌握曝气设备及供气量的计算；了解活性污泥反应动力学规律；通过活性污泥法的发展历程，增强对专业的热爱和认同感。重点：活性污泥的性质及影响因素、活性污泥性能指标及工艺参数、工艺运行方式及特点、曝气设备及供气量的计算、曝气池的构造。难点：曝气供气量的计算、活性污泥反应动力学。521、2、311.生物膜法11.1基本原理11.2生物滤池11.3生物转盘11.4生物接触氧化11.5曝气生物滤池11.6生物流化床教学要求：理解好氧生物膜的形成及影响因素；掌握生物滤池、生物转盘、生物接触氧化剂生物流化床的工艺流程及特点；掌握生物滤池、生物转盘、生物接触氧化剂生物流化床的设计计算；理解生物膜法的运行管理方法。通过生物膜法的最新发展技术，增强对专业的热爱和认同感。重点：生物膜的形成及影响因素、生物滤池、生物接触氧化。难点：生物接触氧化法的运行方式和设计计算。41、2、312.厌氧生物处理12.1厌氧生物处理的基本原理12.2厌氧生物处理工艺及设备12.3厌氧反应器的设计教学要求：理解厌氧反应的基本原理；掌握厌氧生化法的影响因素；掌握常用的厌氧处理工艺及设备；理解厌氧消化过程动力学；掌握升流式厌氧污泥床厌氧反应器的结构、特点和设计计算；熟悉最新的厌氧处理技术；加强对专业的认同感和责任感。重点：厌氧反应的基本原理、厌氧生化法的影响因素、常见的厌氧处理工艺流程及特点、UASB的工艺流程和设计。难点：UASB的工艺流程和设计计算。41、2、313.生物脱氮除磷13.1生物脱氮除磷原理及影响因素13.2生物脱氮除磷工艺及特点13.3生物脱氮除磷工艺设计教学要求：掌握生物脱氮、生物除磷的原理及影响因素；掌握生物脱氮除磷工艺及特点；理解生物脱氮除磷工艺的设计计算；了解脱氮除磷新工艺和新方法；树立生态文明观念，培养水处理可持续治理理念。重点：生物脱氮除磷的原理及影响因素、生物脱氮除磷工艺及特点。难点：生物脱氮除磷（A2O）工艺及特点、生物脱氮除磷（A2O）工艺的设计。21、2、3模块四人工生态处理（2学时）14.稳定塘和土地处理系统14.1稳定塘14.2土地处理14.3人工湿地处理教学要求：理解稳定塘和土地处理系统的基本原理；掌握稳定塘和土地处理系统的特点和运行特征；掌握人工湿地的特点和影响因素；通过介绍人工生态处理在农村污水治理中的发展和应用，学生深刻领会习近平生态文明思想。重点：稳定塘和土地处理的分类及特点、人工湿地的工作原理及特点。难点：稳定塘的设计计算。21、2、3模块五污泥的处理和处置15.污泥的处理与处置15.1污泥的来源与特性15.2污泥的处理工艺15.3污泥浓缩15.4污泥稳定15.5污泥脱水和焚烧15.6污泥处置及综合利用教学要求：掌握污泥的来源于特征；掌握污泥的处理及处置方法以及各自的特点；理解污泥处理及综合利用方法了解最新的污泥资源化的技术，激发对专业的热爱和使命感。重点：污泥调理、浓缩、稳定及脱水的方法。难点：污泥处理工艺的设计。21、2、3合计4082.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.混凝沉淀实验实验内容：三种混凝剂的最佳选择和最佳投加量的选择；最佳pH值的确定；最佳混凝速度梯度的确定实验要求：加深对混凝机理的理解；学会求得最佳混凝条件(包括投药量、pH值，水流速度梯度)的基本方法。41、2、32.活性污泥性能参数的测定实验内容：SV值的测定、SVI值的测定计算；MLSS的测定及计算。实验要求：掌握污泥性能指数的测定方法；能够根据指标正确评价污泥的性能。21、23.活性炭吸附净化实验实验内容：活性炭动态式吸附实验要求：通过实验进一步了解活性炭的吸附工艺及性能，掌握用动态法确定活性炭处理污水的设计参数。21、2合计8五、教学方法及手段本课程采用线上线下混合式的教学模式，借助网上丰富的教学资源，建立线上课程。将班级分为学习小组，根据课程内容的难易程度拆分成若干个知识点，设计布置课前任务；在课堂上依据学生线上学习的情况灵活掌控课堂教学；课堂教学主要采用讨论法、案例法、探究法等教学手段；课后及时追踪学生的学习效果并进行教学反思。在整个过程中结合水处理技术的发展历史、国家环保政策的发展及实际生活及生产中涉及到的水污染控制技术相关的知识作为教学案例，并在教学中进行课堂思政。实验教学以小组为单位，3-4人为一组，采用教师讲授和学生动手操作的方法；实验前学生根据实验指导书认真预习；实验过程中，学生严格按照仪器操作规范操作，对于综合性实验，教师要按照实验方案做好每组学生的分工和实验内容；整个实验过程，要及时记录数据，确保数据的真实性和科学性；实验报告注重数据处理的科学性和结果分析讨论完整性，数据统一用电脑规范作图；每完成一项实验，要认真完成一份实验报告，实验报告应书写规范、内容完整、数据处理和结果讨论应科学正确。六、课程资源1.推荐教材：（1）高廷耀.水污染控制工程（下册）（第四版）[M].北京:高教出版社,2015.（2）戴友芝.废水处理工程（第三版）[M].北京:化学工业出版社,2017.（3）张自杰.排水工程（下册）（第五版）[M].北京:中国建筑工业出版社,2015.2.参考书：（1）成官文.水污染控制工程[M].北京:化学工业出版社,2010.（2）王社平.污水处理厂工艺设计手册[M].北京:化学工业出版社,2011.（3）张自杰.环境工程手册（水污染防治卷）[M].北京:高等教育出版社,2003.（4）王金梅.水污染控制技术[M].北京:化学工业出版社,2010.（5）陈杰瑢.环境工程技术手册[M].北京:科学出版社,2008.3.期刊：（1）AnasRaklami.Restoringtheplantproductivityofheavymetal-contaminatedsoilusingphosphatesludge,marblewaste,andbeneficialmicroorganisms[J].\t"/webvpn/LjE1NS4yMTcuMTY0LjE2OS4yMTY=/LjE1OC4yMTEuMTYzLjEwMy4yMDAuMjEyLjE2NC4xNjIuMTQ2LjIxMS4xNTQuMTcy/kns8/defaultresult/_blank"JournalofEnvironmentalSciences,2020,99(01):210-221.（2）陈顺权.电絮凝耦合电催化预处理高浓度表面活性剂废水的研究[J].现代化工,2021,41(11):154-158.（3）毕业亮.雨源型城市河流水污染特征及水质联合评价：以深圳龙岗河为例[J].环境科学,2021,43(02):782-793.（4）姜清月.紫外高级氧化技术去除2-MIB的研究与应用[J].工业水处理,2021,42(04):24-29.（5）陈坤.芬顿氧化/混凝/气浮/厌氧好氧组合工艺处理抗生素类制药废水[J].水处理技术,2021,47(09):136-139.4.网络资源：（1）黄霞.水处理工程.北京:清华大学公开课：.2020.09./learn/THU08251000390/THU08251000390/4227161/video/6188476（2）杨伟华.水污染控制工程.北京:中国大学慕课.2021.09.httpss:///course/XZNU-1206690838?from=searchPage（3）袁怡.水污染控制工程.北京:中国大学慕课.2021.09.httpss:///course/USTS1461-393161?from=searchPage七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现10（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题、随堂测试、调查问卷、主题讨论情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√523线上学习10（1）根据线上学习的情况进行评定，主要包括观看视频、课件、章节测试等内容，满分100分。（2）以线上学习考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√55实验10（1）根据每个实验的实验预习情况、操作完成情况和实验报告结果分析情况评分，满分100分；（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√253作业10（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√352期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核废水的物理处理、化学处理、物理化学处理、生物处理和污泥处理方法等原理；废水处理工艺的基本设计计算和处理设备的设计计算等方面的相关知识。（3）考试题型为：填空题、选择题、判断题、简答题、分析计算题等。√√√23352合计：100分385210八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、线上学习、实验、作业、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重60%），试题类型为填空题、选择题、简答题、计算题和分析题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，计算题和分析题不低于50%；课堂表现、线上学习、实验、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重