《水处理》课程教学大纲.pdf

十堰职业技术学院十堰职业技术学院环境治理工程专业水污染控制工程教学大纲环境治理工程专业水污染控制工程教学大纲制定人：化工系 张勇一、课程的性质、任务本课程是环境治理工程专业最重要的一门职业技能课程。本课程主要研究生活污水和工业废水中主要污染物的物理、化学及生物处理技术和方法，处理设备的设计、选型，处理构（建）筑物的结构设计，污水处理厂（站）的安全操作与科学管理。本课程是环境治理工程专业的重要学科，它在整个课程体系中占有十分重要的地位。二、课程的基本要求1、了解水污染控制的基本概念、理论2、理解水污染去除机理3、掌握废水的预处理方法，化学处理技术和生物处理技术4、熟练掌握污水处理流程和处理构筑物的设计和设备选型5、具备在污水处理厂（站）各工段的操作、运行管理及设备维护的基本技能三、课程内容1、绪论教学要求：了解水资源及水循环、水污染的来源及控制，污水水质与水污染控制标准、水体自净与水环境容量、水污染控制的原则与方法等内容。重点：掌握污水水质与水污染标准、水污染控制的原则与方法。教学建议：适当阅读一下课外书籍或到当地环保部门了解情况，以增强感性认识。1.1 水资源及其循环水资源现状水循环状况1.2 水污染的来源及其危害了解水污染的来源及其造成的危害1.3 污水水质与水污染控制标准掌握污水的物理、化学及生物指标我国与水污染控制有关的环境标准1.4 水体自净的机理与水环境容量的定义了解水体自净的机理水环境容量的定义。1.5 水污染控的原则与方法掌握水污染控制的基本原则污水处理基本方法与流程。2、水污染控制管道系统的规划、设计教学要求：了解排水系统的规划设计原则，污水管道的水力学计算及平面图和剖面图的绘制掌握污水设计流量的确定方法，污水管道系统的平面布置及污水管道系统的维护与管理等知识重点：污水设计流量的确定难点：污水管道的水力学计算及平面和剖面图的绘制。教学建议：本章内容属建筑给排水专业的基本知识，但由于在前期的职业基础课中无此相关内容，学习起来比较难，可结合市神定河污水处理厂的设计为例来讲解更为合适。2.1 排水工程的设计原则排水工程规划设计所遵循的原则设计时所需要的相关设计资料。2.2 排水系统的体制及其选择排水系统的体制分类及选择原则2.3 城市排水系统的组成城市污水、工业废水及雨水排水系统的主要组成2.4 排水系统的布置形式常见的排水系统的布置形式2.5 污水设计流量的确定生活污水流量、工业废水流量及城市污水总流量的计算2.6 污水管道的设计确定排水区界、划分排水流域确定污水长和出水口位置、控制点的确定和泵站的设置计算管段及设计流量的确定污水管道的埋设深度、衔接及在街道的位置。2.7 污水管道的水力计算污水在管道中的流动特点水力计算的基本公式污水管道水力计算的设计数据水管道水利计算的方法。2.8 污水管道的设计计算依据设计方法和步骤 2.9 雨水管渠系统的设计计算。雨水管渠系统的布置原则雨水设计流量的确定雨水管渠的设计计算。2.10 管渠及管渠系统上的构筑物对管渠材料的要求，常用排水管渠排水管渠材料的选择，排水管渠系统上的附属构筑物。2.11 排水管道系统的维护与管理管理和维护的任务，排水管渠的清通，排水管道的维修 排水管道养护管理中的安全。3、物理法教学要求：了解污水物理处理法的目的熟悉调节池、格栅、沉淀池、快滤池、气浮池等设备设计的一般原则和方法，并能进行简单的设计计算重点掌握调节、格栅与筛网、沉淀、过滤、自然上浮与气浮、离心分离与磁分离等物理处理方法的工作原理，设备与构筑物的构造及应用特点具备对上述设备进行操作及维护保养的基本技能重点：调节、格栅与筛网、沉淀、过滤、自然上浮与气浮、离心分离与磁分离等物理处理方法的工作原理，设备与构筑物的构造及应用特点难点：设备操作及维护保养教学建议：结合市内工业废水处理站多的特点，采用现场教学方式，能取得较好的学习效果。实验内容：沉淀及沉淀曲线的绘制。气浮实验3.1 调节调节池的构造、调节池的设计计算及调节池的搅拌。3.2 隔栅与筛网隔栅、筛网3.3 沉淀沉淀基本理论沉淀池的类型及适用条件沉淀池的一般设计原则及参数 平流式沉淀池、辐流式沉淀池、竖流式沉淀池；斜板、斜管沉淀池提高沉淀池沉淀效率的有效途径。3.4 过滤过滤机理快滤池的构造及工作过程，滤料与承托层快滤池的冲洗快滤池的设计。3.5 自然上浮与气浮自然上浮、气浮3.6 离心分离离心分离原理离心分离设备及计算3.7 磁分离磁分离原理及应用磁分离设备4、化学法教学要求：了解污水化学处理法的目的重点掌握各种污水化学处理法的化学原理，常见的化学处理法的应用范围及工艺流程、工艺条件，常见化学处理法所需的药剂和设备，相应的用量及选型计算具备对各种化学药剂的投配，相关设备的操作及维护保养的基本技能。重点：常见的化学处理法的应用范围及工艺流程、工艺条件难点：合适化学药剂的选择及最佳用量的确定。教学建议：化学法主要用于处理工业废水，结合市内工业废水处理站多的特点，采用现场教学方式，能取得较好的学习效果。实验内容：混凝沉淀试验4.1 混凝混凝原理影响混凝效果的主要因素，混凝剂和助凝剂化学混凝设备。4.2 中和酸碱废水互相中和投加药剂中和过滤中和。4.3 化学沉淀4.4 氧化还原药剂氧化臭氧氧化药剂还原与金属还原。4.5 电解电解基本理论电解工艺设备电解法在废水处理中的应用5、物理化学法教学要求：了解污水物理化学处理法的目的 掌握污水萃取法与膜析法的净化原理、应用范围、目的、工艺流程、工艺条件、设备选型计算，所需材料及相应的用量重点掌握吸附法和离子交换法的原理、工艺流程、工艺条件、所需材料及相应的用量具备对相关设备进行操作及维护保养的基本技术。重点：吸附法和离子交换法的原理、工艺流程、工艺条件、所需材料及相应的用量难点：吸附剂和离子交换树脂的选用；吸附剂和离子交换树脂的再生操作教学建议：物理化学法作为污水的深度处理技术，在本市不多见，但可以通过做实验来加深对所学知识的掌握和理解。实验内容：未知离子交换树脂的鉴别 离子交换软化实验5.1 吸附吸附原理，吸附剂影响吸附的各种因素吸附工艺和设备吸附在污水处理中的应用。5.2 离子交换离子交换基本原理离子交换树脂的基本性能，离子交换树脂的选用离子交换法的工艺设备，离子交换法在污水处理中的应用。5.3 萃取萃取原理，萃取剂的选择萃取过程与工艺萃取设备萃取法在废水处理中的应用。5.4 膜分离扩散渗透法、电渗析法反渗透、超滤6、好氧生物法教学要求：了解自然条件下生物处理的方法理解好氧生物处理的基本原理，影响好氧生物处理的因素掌握生物膜法中生物滤池，生物转盘和生物接触氧化法的作用机理、工艺流程、设计计算和运行管理知识重点掌握活性污泥法的基本工艺流程，活性污泥的性能指标和活性污泥的增长规律，曝气方法和曝气池的构造，活性污泥的运行方式，活性污泥系统的设计计算和运行管理重点：生物膜法的工艺流程、设计计算和运行管理知识和活性污泥法的基本工艺流程、性能指标，曝气方法和曝气池的构造，活性污泥的运行方式，活性污泥系统的设计计算和运行管理难点：活性污泥的驯化，活性污泥系统的运行管理。教学建议：好氧生物法尤其是活性污泥是目前废水处理最常用的方法，可以通过在城市污水处理厂进行认识实习、生产实习或毕业实习等方式来加深对所学知识的理解，使学生具备在生产一线工作的职业技能。实验内容：曝气设备充氧能力测定试验 工业废水可生化性实验。6.1 好氧生物法的基本原理基本概念，好氧生物处理的基本反应 影响好氧生物处理的因素。6.2 活性污泥法活性污泥法的基本流程活性污泥降解废水中有机物的过程活性污泥的性能及其评价指标活性污泥的增长规律，有机物的降解与需氧曝气法和曝气池的构造，活性污泥法的运行方式活性污泥系统的设计6.3 生物膜法生物滤池生物转盘淹没式生物滤池6.4 自然生物法生物塘，土地处理系统7、厌氧生物法教学要求：了解常见的厌氧反应器，如普通厌氧消化池、厌氧接触氧化池，上流式厌氧污泥床反应器及厌氧滤池的结构掌握厌氧生物技术的定义、基本原理及影响因素。重点：厌氧生物技术的定义及影响因素。难点：厌氧生物法的机理分析。教学建议：厌氧生物法适宜处理高浓度有机废水及某些好氧法难以降解的有机物。可利用到郧西百科皂素药业公司，丹江六里坪造纸厂认识实习的机会，了解其工艺过程及厌氧反应器的结构及操作过程。7.1 厌氧生物处理原理高分子有机物的厌氧降解过程。7.2 厌氧法的影响因素控制厌氧法处理效率的影响因素7.3 厌氧反应器厌氧工艺的有关术语、厌氧反应器。7.4 污泥消化消化设备，影响消化的主要因素，污泥好氧消化。7.5 废水的厌氧处理UASB 反应器在实际中的应用。8、生物处理新技术教学要求：通过本章的学习，使学生在掌握了传统的废水生物处理工艺如活性污泥法的基础上，了解新型废水生物处理工艺和技术，如 A1/O、A2/O、A2/O、AB、SBR 和氧化沟等新技术。重点：各处理方法的工艺流程及其优缺点和主要特点。难点：SBR 和氧化沟的设计计算。教学建议：通过查新或查阅相关资料了解这些新技术的应用状况，并通过相关实验加深对这些知识的掌握。8.1 缺氧好氧生物处理（A1/O 法）A1/O 法的工艺流程及优缺点。8.2 厌氧好氧生物除磷工艺（A2/O 工艺）A2/O 法的工艺流程及优缺点。8.3 厌氧缺氧好氧生物脱氮除磷工艺（A2/O 工艺）A2/O 法的工艺流程及优缺点8.4 吸附生物降解工艺（AB 法）AB 法的工艺流程、AB 工艺机理、AB 工艺特点8.5 间歇式活性污泥法（SBR 工艺）SBR 的工艺流程、SBR 的工艺工作原理、SBR 的特点。8.6 氧化沟法氧化沟基本形式，氧化沟工艺流程；氧化沟工艺特点。9、污泥的浓缩与脱水教学要求：了解污泥的分类和测定指标掌握几种常见的浓缩法和脱水法重点：重力浓缩法，自然干化法和板框式压滤机。难点：机械脱水及设备。教学建议：本章内容可放在固体废物处理与处置中讲解，系统性更强。9.1 污泥的分类及其指标污泥的分类及测定指标9.2 污泥的浓缩方法重力浓缩、气浮浓缩9.3 污泥的脱水法污泥的脱水的基本理论污泥的自然干化污泥的机械脱水及其设备10、冷却及水质稳定教学要求：了解冷却系统的分类、原理及水质稳定方面的内容理解冷却原理重点：冷却原理10.1 水的冷却原理水的冷却原理。10.2 水的冷却方法及设备冷却水系统及水的冷却设备。10.3 水质稳定的方法常见的两种水质稳定的方法.11、废水的深度处理与资源化教学要求：了解废水深度处理中悬浮物及细菌，溶解性无机盐及溶解性有机物的去除方法和污水的消毒方法掌握废水在资源化方面的应用及中水回用工艺重点掌握废水深度处理中生物脱氮、除磷工艺中的应用及设计。重点：生物脱氮、除磷技术；生物脱氮、除磷处理工艺流程。难点:：生物脱氮、除磷技术。教学建议：污水的消毒处理可在各大医院废水处理站看到，可参观学习。至于离子交换和活性炭吸附操作可以参照物理化学处理中的相关实验来完成。11.1 废水深度处理二级生物处理后污水中的悬浮物与细菌的去除，残余溶解性有机物及色素的去除，无机物盐类的去除废水的脱氮和除磷技术。11.2 污水消毒处理消毒的目的，消毒剂的种类液氮消毒法，臭氧消毒法，次氯酸钠消毒法，紫外线消毒法11.3 废水的资源化废水资源化的重要性中水回用技术，废水的回用12 污水处理厂的设计教学要求：了解污水处理厂的设计步骤、设计资料的收集及污水处理厂运行工艺参数在线监测仪表的选用熟悉污水处理厂平面布置与高程布置的原则重点掌握污水处理工艺流程选择时必须注意的有关事项。重点：处理工艺流程的选择；污水处理厂平面布置；污水处理厂高程布置。难点：污水处理厂平面布置与高程布置。教学建议：污水处理厂（站）的设计是学生进行课程设计、毕业设计的主要内容，是对前面所学知识的综合考察和利用，应根据设计的深度要求，参照前届毕业生所做的优秀设计来讲授，效果会更好。12.1 污水处理厂的设计步骤设计前期工作，扩大初步设计，施工图设计12.2 设计资料的收集设计依据12.3 厂址的选择选择厂址时应该考虑的一些问题。12.4 处理工艺流程的选择污水处理工艺流程的选择时必须考虑的几个问题。12.5 污水处理厂平面布置进行平面布置的一般原则。12.6 污水处理厂的高程布置水头损失的确定高程布置时的注意事项时的注意事项12.7 污水处理厂的运行工艺参数在线检测仪表的选用。13 污水处理厂的运行管理教学要求：了解污水处理厂建设工程验收、调试及运行管理的内容掌握沉淀池、快滤池，活性污泥法处理系统、生物膜处理系统、厌氧生物处理系统及格栅、加压溶气气浮系统，鼓风机、污水泵等常用设备的运行管理与维护的知识重点掌握上述处理工艺及设备在运行过程中的常见问题及其解决措施。重点：常见处理工艺及设备在运行过程中的常见问题及其解决措施。难点：上述处理工艺及设备在运行过程中的常见问题及及其解决的措施。教学建议：处理工艺及设备的运行管理、维护知识及运行过程中的常见问题与解决措施是对学生进行职业技能培训（中级工）的主要内容，可结合职业技能培训把这部分内容作为技能鉴定的考核内容。13.1 概述污水处理厂建设工程的验收污水处理厂的调试污水处理厂运行管理的内容。13.2 沉淀池的运行管理应着重做好几项工作13.3 快滤池的操作与维护快滤池投产前的准备快滤池的操作运行快滤池常见故障及排除快滤池的保养和检修13.4 活性污泥法处理系统的运行管理活性污泥法处理系统的投产，活性污泥法处理系统的运行活性污泥法处理系统运行中的异常现象及其防止措施。13.5 生物膜处理系统的运行管理生物滤池的运行管理生物转盘的运行管理生物接触氧化处理装置的运行管理13.6 厌氧生物处理系统的运行管理厌氧生物处理系统的启动厌氧生物处理装置的运行管理13.7 常用设备的运行管理格栅的运行管理，加压溶气气浮设备的运行管理表面曝气机的运行维护鼓风机的运行维护污水泵的运行管理四、实践环节（一）、实验1、沉淀实验及曲线的绘制 2 学时2、气浮实验 2 学时3、混凝沉淀实验 2 学时4、未知离子交换树脂的鉴别 2 学时5、离子交换软化实验 3 学时6、曝气设备充氧能力测定试验 2 学时7、废水可生化性实验 2 学时（二）、生产实习、毕业实习通过这两次要求层次不同的实习，使学生了解城市污水处理厂和工业废水处理站的工艺流程和运行管理方法，进一步巩固和加深理解所学的理论知识，以促进课程设计与毕业设计的顺利进行，为毕业后尽早适应工作环境打下良好的基础。（三）、课程设计加深理解所学的知识，培养学生运用所学理论和技术知识和技术知识，综合分析和解决实际工程设计问题的能力，使学生在设计、运算、绘图、查阅资料和设计手册（见水污染控制工程实验大纲及实验指导书）以及使用设计规范等基本技能上得到训练和提高。（四）、职业资格培训（水处理中级工）为达到培养技能型、应用型人才这一培养目标进一步提高学生的科学管理水和操作技能水平，以实现毕业就业的无缝对接。五、本课程与其他课程的接续关系本课程是在学生学习了基础化学、化工原理、物理化学等职业基础课，以及环境工程微生物和环境分析与监测等职业技能课之后，具备了一定的化学知识和常规分析方法之后开设的一门职业技能课程，通过对本课程的学习和掌握，可为学生学习后续开设的环境影响评价、环保设备与应用及环境管理课程以及职业技能培训奠定基础。六、教学时数分配序数教学内容学时讲课实验、实训、上机习题课讨论课课程设计(大作业)1绪论222水污染控制管道系统的规划、设计883物化法11834化学法8625物理化学法11656好氧生物法171257厌氧生物法888生物处理新技术449污泥的浓缩与脱水4410冷却及水质稳定2211废水的深度处理与资源化11412污水处理厂的设计6613污水处理厂的运行管理554040小 计130751540七、教材及参考书教材水污染控制工程 胡亨魁 武汉理工大学出版社 2003 年 8 月第一版参考书水污染控制工程 高廷耀 高等教育出版社 1999 年第二版水污染控制技术 王燕飞 化学工业出版社 2001 年 5 月第一版八、考核方式理论知识以闭卷考试 按百分制考核实验部分以操作为主 按 A、B、C 三等级考核课程设计以所交论文质量来考核 按优、良、中、差方式考核。