《水污染控制工程》课程教学大纲

英文名称：Water Pollution Control Engineering         课程编码：18000124/5

学    时： 64                            学    分：4

课程性质：必修                                   课程类别：专业基础

先修课程：环境学、有机化学、有机化学、环境微生物学、环境工程原理

开课学期：第5、6学期

适用专业：环境科学与工程

一、课程教学目标

《水污染控制工程》是环境科学与工程专业的主干课程之一，使学生掌握污水处理的基本概念、基本原理，掌握常用污水物理处理、化学处理、物化处理和生化处理技术，掌握常用污水处理单元构筑物的设计方法，具备污水处理工艺设计、污水处理构筑物设计计算能力，开展污水处理问题研究以及工程观点分析和解决问题的能力。

通过本课程的理论教学、实验训练，使学生具备下列能力：

1. 掌握污水的物理处理、生物处理、化学与物理化学处理以及污泥处理的基本概念、基本原理和常用处理技术，具备污水特性与控制问题的识别、分析和表达能力；

2. 掌握污水处理构筑物或反应器（如格栅、沉淀池、气浮池、曝气池、厌氧池以及生物滤池等）的结构、功能、工作原理及设计方法，具备构筑物/反应器的设计/选型与计算能力；

3. 掌握污水处理工艺方案的设计原则与设计方法，结合基础理论与技术，针对特定污水特性能够确定工艺方案和工艺流程，能够对工艺进行方案设计；

4. 掌握污水处理厂设计的原则、步骤和方法，初步具备污水厂工艺设计文件的编制能力；

5. 了解国内外污水控制技术进展，培养创新思维，能够将污水处理新技术用于解决复杂水污染控制的工程问题。

二、课程教学目标与毕业要求的对应关系

三、课程的基本内容

3.1 理论教学

1. 绪论

教学目标：1

教学内容：

（1）学习污水控制的目的、任务和要求

（2）污水性质与污染指标

（3）污染物在水体环境中的迁移与转化

（4）污水出路与排放标准

教学要求：了解污水控制的目的、任务和要求；掌握污水污染物主要指标，了解污染物迁移转化规律及其最终出路和排放标准。

教学方法：结合案例讲授

2. 污水的物理处理

教学目标：1、2

教学内容：

（1）格栅和筛网

（2）沉淀的基础理论

（3）沉砂池

（4）沉淀池

（5）隔油池

（6）气浮池

教学要求：掌握物理处理技术的主要方法；掌握格栅的作用、分类和设计方法；掌握沉淀类型及产生条件；熟悉自由沉淀基本原理，掌握沉砂池、沉淀池的作用、分类和工作原理，能够利用流速、表面水力负荷等参数结合污染物特性对池体进行设计计算；熟悉隔油池和气浮池的类型、工作原理和设计方法，熟悉气浮工艺的加压溶气气浮法系统的组成及设计计算。

教学方法：结合案例讲授 能力导向式学习

3. 污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础

教学目标：1、2

教学内容：

（1）污水生物处理基本原理

（2）微生物的生长规律和生长环境

（3）反应速率和反应级数

（4） 微生物生长动力学

教学要求：掌握污水生物处理技术与溶解氧、生长方式的关系；掌握微生物处理污水的作用者、作用对象和环境条件间的关系，发酵与呼吸作用的异同；掌握好氧、厌氧生物处理的基本原理、应用范围及产物特点，脱氮除磷的原理及产物特征；熟悉认识微生物的生长规律及生长环境；了解酶促反应基本原理、反应速率和级数的基本概念，微生物生长速率、底物利用速率的计算原理。

教学方法：结合案例讲授

4. 活性污泥法

教学目标：1、2

教学内容：

（1）活性污泥法的发展

（2）活性污泥法数学模型基础

（3）气体传递原理和曝气设备

（4）去除有机物的活性污泥法工艺设计

（5）去除有机物的活性污泥过程设计

（6）脱氮、除磷活性污泥工艺及其设计

（7）活性污泥系统设计方法的深化

（8）二次沉淀池

（9）活性污泥法处理系统的设计、运行与管理

教学要求：掌握活性污泥的概念、组成、性状、评价方法以及降解有机物的过程；掌握活性污泥法曝气反应池的基本形式及主要演变形式；了解劳伦斯-麦卡蒂模型、气体传递原理、氧气转移的影响因素；掌握供气量的计算、曝气池容积计算方法；掌握剩余污泥和需氧量的计算方法；掌握A_N/O、Ap/O工艺过程、影响因素以及脱氮除磷工艺设计计算；掌握二沉池工作原理、构造及其其设计计算；掌握活性污泥法运行管理中可能产生的重要影响因素。

教学方法：结合案例讲授 目标导向式学习

5. 生物膜法

教学目标：1、2

教学内容：

（1）生物膜法的基本原理

（2）生物滤池

（3）生物转盘法

（4）生物接触氧化法

（5）生物膜法的进展

教学要求：掌握生物膜法的分类、生物膜结构、组成、主要影响因素及主要特征；掌握生物滤池的构造、机理和影响因素、设计计算基本方法；熟悉生物转盘法的构造、工艺流程及设计计算；掌握生物接触氧化法的构造、工艺流程和设计计算；熟悉曝气生物滤池的构造、工作原理、工艺应用方式及主要设计参数；了解新型生物膜法技术的发展。

教学方法：结合案例讲授 目标导向式学习

6. 稳定塘和污水的土地处理

教学目标：1、2

教学内容：

（1）稳定塘

（2）污水土地处理

（3）人工湿地处理

教学要求：掌握稳定塘的分类、净化机理；了解污水土地处理系统的原理和工艺类型；掌握人工湿地的净化机理、类型和设计方法。

教学方法：结合案例讲授

7. 污水的厌氧生物处理

教学目标：1、2

教学内容：

（1）污水厌氧生物处理的基本原理

（2）污水的厌氧生物处理工艺

（3）厌氧生物处理法的设计计算

教学要求：掌握厌氧消化的机理和影响因素；掌握厌氧处理的基本工艺类型；掌握基本设计计算方法。

教学方法：结合案例讲授

8. 污水的化学与物理化学处理

教学目标：1、2

教学内容：

（1）中和法

（2）化学混凝法

（3）化学沉淀法

（4）氧化和还原法

（5）吸附法

（6）离子交换法

（7）萃取法

（8）膜析法

（9）超临界处理技术

教学要求：熟悉中和法、过滤法的基本方法；掌握混凝的原理及主要混凝剂和助凝剂；混凝法的主要影响因素；熟悉化学沉淀法和氧化和还原法工艺的基本原理，熟悉沉淀剂用量计算方法；了解吸附法、离子交换法工艺的基本原理、处理过程、主要设备以及在污水处理中的应用特征；了解萃取剂的选择方法、萃取的工艺和设备；掌握膜析法的主要类型、工作原理；了解超临界技术的基本原理、常用流体和应用。

教学方法：结合案例讲授 目标导向式学习

9. 城市污水回用

教学目标：1、2

教学内容：

（1）回用途径

（2）回用水水质标准

（3）污水回用系统

（4）回用处理技术方法

（5）污水回用安全措施

教学要求：了解污水回用途径、水质标准；了解回用系统类型、组成、基本技术；了解回用的风险评价方法以及所需的安全措施和监测技术等。

教学方法：结合案例讲授

10. 污泥的处理与处置

教学目标：1、2

教学内容：

（1）污泥的来源、特性及数量

（2）污泥的处理工艺

（3）污泥浓缩

（4）污泥稳定

（5）污泥脱水

（6）污泥的最终处置

教学要求：掌握污泥的来源与分类以及基本处理工艺；熟悉污泥浓缩技术的类型；了解污泥稳定技术、污泥调理和脱水的异同以及污泥最终处置的方法。

教学方法：结合案例讲授

11. 污水处理厂设计

教学目标：3

教学内容：

（1）厂址选择

（2）工艺流程选择确定

（3）平面布置与高程布置

（4）技术经济分析

（6） 污水处理厂运行与控制

教学要求：熟悉设计原则、步骤以及所需资料；了解厂址选择的基本原则；掌握工艺选择、平面布置的基本原则；掌握高程布置原则及计算；了解经济分析的内容及污水处理厂运行和控制过程。

教学方法：结合案例讲授 目标导向式学习

3.2 课程项目设计

教学目标：1、2、3、4、5

教学内容：

针对给定的污水控制条件，完成处理技术选择、池体或反应器设计计算、或工艺方案设计。学生需完成如下内容：

（1）污水特点分析

（2）工艺技术的选择

（3）反应构筑物或反应器的设计及计算

（4）绘制构筑物或反应器平立面图及编制说明书。

教学要求：通过课程项目的实施，使学生加深对理处理、生物处理、化学与物理化学处理，以及污泥处理的基本概念、基本原理和常用处理技术的理解，能够对污水处理构筑物或反应器（如格栅、沉淀池、气浮池、曝气池、厌氧池以及生物滤池等）进行设计/选型与计算。在综合分析特定废水处理技术的优缺点和影响因素的基础上，与其他学科相结合，能够将污水处理理论和技术用于解决环境工程问题，并能够引导学生积极思考、主动学习，锻炼和提高学生的交流、沟通和表达能力以及团队合作能力，培养学生的责任感和职业道德。

教学方法：项目设计及评价

四、教学安排

本课程由课堂教学、课程项目两部分组成。

课堂教学围绕本课程的基本概念、基本理论、常用技术、池体构筑物或反应器设计计算、工艺方案及流程设计、污水厂设计等进行授课。

课程项目以给定的污水控制条件，完成处理技术选择、池体或反应器设计计算、或工艺方案设计，设计工作在课余时间进行，不计入课程学时。

建议学时分配如下表：

五、教学方法

1．课堂教授：讲授污水处理技术基本原理、常用技术、工艺设计计算以及污水厂设计，构建学生技术理论—设备/构筑物的选型与设计—工艺应用 “三段”式逻辑化课程知识体系，重点突出应用性理论联系实际，培养学生工程实践能力。

2．多媒体辅助教学：采用多媒体技术，将设备、构筑物、工艺技术原理和工作过程进行直观化展示，强化感性认知，学生学习过程中直接入脑，为实现设备设计和工艺设计脑中有图。

3. 案例教学：通过典型污水处理案例，将抽象的技术理论具体化，使学生能够分析选用合理的处理技术，并能够进行反应器/构筑物设计与计算。

4. 线上线下混合教学模式：william威廉中文MOOC在线教学资源平台辅助教学和传统教学相结合进行教学，强化泛在学习，成为课堂教学的有益补充。

5. 训练方法：将作业与课程项目相结合，培养学生工程素养和工艺设计能力。

六、教学目标达成度评价

（1）教学目标1的达成度通过课堂参与度的方式和试卷测试进行考评，考试主要题型为选择题和概念题，该部分占总成绩的20%。

主要支撑毕业要求的2.1。

（2）教学目标2的达成度通过考试的方式考评，考试主要题型为分析题、设计题，该部分占总成绩的20%；

主要支撑毕业要求的3.1、3.2、3.3。

（3）教学目标3的达成度通过期末考试的方式考评，考试主要题型为分析题和计算题，该部分占总成绩的30%；

主要支撑毕业要求的3.1、3.2、3.3。

教学目标4的达成度通项目设计的方式考评，考试主要题型设计题和计算题，该部分占总成绩的10%；

主要支撑毕业要求的3.1、3.2、3.3。

（4）教学目标5的达成度通过项目设计进行，项目主要为根据给定的污水控制条件，完成处理技术选择、池体或反应器设计计算、或工艺方案设计，该部分占总成绩的20%.

主要支撑毕业要求的3.1、3.2、3.3。

七、成绩评定

课程成绩包括3个部分，分别为项目设计、在线学习和期末考试。具体要求及成绩评定方法：

1. 在线学习（占总评成绩的20%） 要求学生登录william威廉中文MOOC在线教学资源平台，进入《水污染控制工程》课堂进行在线学时，并完成相应的作业、线上讨论和教学资源学习，根据学生取得的课程成绩计算在线学习测试成绩。

2. 课程项目（占总评成绩的20%） 要求学生按照课程项目题目查阅资料，完成污水处理的池体的设计计算，绘制图纸撰写说明书，抽查答辩。

每位同学的课程项目成绩由两部分构成：

（1）图纸成绩占项目成绩的60%；

（2）说明书成绩占项目成绩的40%；

未按时提交课程项目文件或课程项目文件有抄袭现象的，课程项目成绩按零分计。

3. 期末考试（占总评成绩的60%） 期末考试采用教师自主命题，闭卷考试的方式进行。

八、课程教材及主要参考书

1.建议教材

[1] 高廷耀等. 《水污染控制工程》. 第四版. 北京：高等教育出版社，2015.（十二五普通高等教育本科国家级规划教材）

2.主要参考书

[1] 赵庆良，任南琪. 水污染控制工程. 北京：化学工业出版社，2005.

[2] 成官文主编.水污染控制工程. 北京：化学工业出版社， 2009.

[3] 罗固源主编. 水污染控制工程. 北京：高等教育出版社，2006

[4] 王惠丰，王怀宇著. 污水处理厂的运行与管理. 北京：科学出版社，2010.

[5] 沈晓南，谢经良，王福浩. 污水处理厂运行和管理问答. 第二版. 北京：化学工业出版社，2012.

 

 

 

制定人：于常武

审定人：王春勇

批准人：赵永华

      2022年2月