一、课程基本信息
课程名称:水污染控制工程/Water Pollution Control Engineering
课程代码:31120501
课程类别:专业必修
学时:90 其中讲授:48学时 自学:42 学时
学分:3学分
承担单位:化学与环境工程学院
适用专业:环境生态工程
所属模块:污染控制工艺设计(编号:11)
开设学期:第五学期
二、课程简介及教学目标
(一)课程简介
《水污染控制工程》课程在介绍污水的性质、来源、水质标准的基础上,重点讲授污水物理、化学及生物处理工艺的基本概念、工程设计和运行管理的基础理论和方法;将污水水质指标、污水处理理论、原理和工艺技术设计计算紧密结合,并对常见的处理工艺进行系统化介绍,使学生对不同水质的水处理理论及方法有全面整体的认识。
(二)课程教学目标
课程目标1:能够运用化学、生态学、环境科学等相关知识掌握复杂环境生态工程问题基本原理,并将专业知识与实践技能相结合,用于解决水污染控制工程相关问题。【毕业要求2 工程知识】
课程目标2:能够将专业理论知识与实际操作技能相结合,具有一定的物质分析与计算能力,理解生物间、环境因子间以及生物与环境间的联系及协同演变机理。【毕业要求3 问题分析】
课程目标3:能够针对复杂水污染相关问题设计有效解决方案,能够在污染物防治的系统、设备或工艺流程设计中,运用先进生产、控制、分析检测等技术,体现创新意识,减少污染。【毕业要求4 设计/开发解决方案】
课程目标4:能够运用水污染控制工程和生态学基本原理和方法,对污染物的产生、降解和排放过程中系统、设备或工艺进行实验设计,具备一定的创新能力。【毕业要求5 研究】
三、教学环境要求及主要教学手段方法
(一)教学环境要求
本课程使用多媒体教室授课。
(二)主要教学手段及教学方法
课堂讲授教学,在课堂上将案例教学、项目教学、情景教学、演示相结合,采用混合教学等适合课程特点的教学手段及方法。
四、课程教学内容及安排
(一)课程教学内容对课程目标的支撑情况
课程教学内容 |
教学方法 |
支撑的课程目标 |
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第一章 总论 |
讲授法 |
课程目标1 |
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第二章 物理法 |
讲授法、讨论教学 |
课程目标2、3 |
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第三章 化学法 |
讲授法、讨论教学 |
课程目标2、3 |
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第四章 物化法 |
讲授法、讨论教学 |
课程目标2、3 |
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第五章 废水生物处理基本概念和生化反应动力学基础 |
讲授法、课堂汇报 |
课程目标2、3 |
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第六章 活性污泥法 |
讲授法、讨论教学 |
课程目标2、3 |
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第七章 生物膜法 |
讲授法、讨论教学 |
课程目标2、3 |
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第八章 自然生物处理 |
讲授法、讨论教学 |
课程目标3、4 |
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第九章 污水厌氧生物处理 |
专题研讨 |
课程目标3、4 |
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第十章 城市污水回用 |
课堂汇报 |
课程目标3、4 |
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第十一章 污泥的处理和处置 |
案例教学 |
课程目标3、4 |
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第十二章 污水处理厂的设计 |
课堂汇报 |
课程目标2、3、4 |
(二)教学安排
序号 |
章节名称 |
教与学内容 |
1 |
第一章 总论 |
学习目标: 1.了解水资源循环基本类型。 2.理解水污染的主要来源及危害。 3.掌握水污染控制的基本原则及方法。 讲授内容:水资源循环及特点,水污染的主要来源及危害,水中污染物的类型及污染指标,水质标准,水体的污染与自净,水污染控制的基本原则及方法。 自学要求:了解目前污水最终去向及其对水质的要求。 重点:水污染的主要来源及危害,水中污染物的类型。 难点:水污染指标及水质标准。 学时:4学时 其中讲授:2学时 自学:2学时 |
2 |
第二章 物理法 |
学习目标: 1.了解过滤的原理及方法。 2.理解格栅的作用及种类。 3.掌握格栅的设计与计算,沉淀的原理及类型。 讲授内容:格栅的作用及种类,格栅的设计与计算,格栅的运行管理及维护,沉淀原理,沉淀类型,沉淀曲线,理想沉淀池;沉砂池类型,构造和设计计算;沉淀池类型,构造和设计计算;隔油池类型,构造和设计计算;气浮原理,类型,溶气气浮的设备构造和设计计算。过滤的原理,普通快滤池的构造和设计计算;其它过滤设备构造和运行。 自学要求:了解各种污水物理处理工艺的原理和基本方法。 重点:理解自由沉淀理论,几种沉淀池之间的优缺点比较。 难点:格栅、沉砂池、沉淀池、隔油池和加压气浮池的设计要点。 学时:8学时 其中讲授:4学时 自学:4学时 |
3 |
第三章 化学法 |
学习目标: 1.了解化学沉淀原理及常用沉淀剂类型。 2.理解混凝原理,胶体结构。 3.掌握混凝剂和助凝剂基本类型,影响混凝效果的主要因素。 讲授内容:混凝原理,胶体结构, 混凝剂和助凝剂,影响混凝效果的主要因素,混凝设备的选择计算;酸性废水和碱性废水中和的处理原理,方法,工艺及设计计算;化学沉淀原理,常用沉淀剂的选择,常用工艺及计算。氧化还原法,加氯氧化法除氰,臭氧氧化法,电解还原法除铬,药剂还原法除铬,电解还原法除汞,氧化还原法的应用。 自学要求:了解各种化学处理工艺的基本原理。 重点:理解几种混凝机理及其对实际混凝效果的影响。 难点:主要混凝药剂的使用条件和环境要求,化学沉淀的影响因素。 学时:8学时 其中讲授:4学时 自学:4学时 |
4 |
第四章 物化法 |
学习目标: 1.了解超滤的原理和应用。 2.理解吸附原理,吸附剂种类,吸附剂再生,吸附工艺和设备。 3.掌握离子交换剂类型,离子交换树脂的选用,离子交换工艺设备。 讲授内容:吸附原理, 影响吸附的因素,吸附剂种类,吸附剂再生,吸附工艺和设备,吸附法在污水处理中的应用和计算。离子交换剂类型,离子交换树脂的选用,离子交换工艺设备,离子交换法在废水处理中的应用。萃取,分配系数,萃取剂,萃取的三种流程,萃取设备,萃取法在废水处理中的应用。膜分离,渗析,电渗析,反渗透,超滤的原理和应用。 自学要求:了解吸附、离子交换、萃取、膜处理工艺原理。 重点:理解不同膜处理工艺的使用条件和实际应用差异。 难点:吸附剂种类,吸附剂再生,吸附工艺和设备。 学时:8学时 其中讲授:4 学时 自学:4学时 |
5 |
第五章 废水生物处理基本概念和生化反应动力学基础 |
学习目标: 1.了解微生物动力学知识。 2.理解污水生物处理基本原理。 3.掌握发酵与呼吸,厌氧生物处理,微生物的生长规律和生长环境。 讲授内容:污水生物处理基本原理,发酵与呼吸,好氧生物处理,厌氧生物处理,脱氮除磷原理,微生物的生长规律和生长环境,反应速率与反应级数,微生物生长动力学,废水的可生化性。 自学要求:掌握生物处理基本原理,反应速率与反应级数,微生物生长动力学。 重点:发酵与呼吸,好氧生物处理,厌氧生物处理。 难点:微生物的生长规律和生长环境,反应速率与反应级数,微生物生长动力学。 学时:4学时 其中讲授:2学时 自学:2学时 |
6 |
第六章 活性污泥法 |
学习目标: 1.了解活性污泥法的运行管理。 2.理解活性污泥法基本原理,活性污泥的性能指标。 3.掌握活性污泥法数学模型,活性污泥的运行方式和设计运行参数。 讲授内容:活性污泥法基本原理,活性污泥的性能指标,活性污泥法数学模型,活性污泥的运行方式和设计运行参数,曝气原理、方法和设备,活性污泥法脱氮除磷,活性污泥法系统的工艺设计计算,活性污泥法的运行管理。 自学要求:了解活性污泥工艺的各种工艺变形和新类型。 重点:理解氧传质机理,活性污泥降解过程控制原理。 难点:影响氧传递效率的因素,活性污泥工艺各组成部分的设计计算方法和计算要点;活性污泥工艺运行中出现的常见问题及应对方案。 学时:10学时 其中讲授:6学时 自学:4学时 |
7 |
第七章 生物膜法 |
学习目标: 1.了解生物膜法运行管理。 2.理解生物膜净化废水的机理。 3.掌握生物滤池,生物转盘,生物接触氧化池,生物流化床。 讲授内容:生物膜净化废水的机理,生物滤池,生物转盘,生物接触氧化池,生物流化床,以上方法的类型、构造和设计计算。生物膜法运行管理。 自学要求:了解各种生物膜法工艺之间的差异以及最新工艺发展情况。 重点:理解生物膜降解污染物的机理和影响因素。 难点:生物滤池的设计要点和主要运行管理经验,生物接触氧化池的设计方法。 学时:10学时 其中讲授:6学时 自学:4学时 |
8 |
第八章 自然生物处理 |
学习目标: 1.了解土地处理系统的基本概念。 2.理解生物塘的基本概念和类型。 3.掌握生物塘,土地处理系统的构造。 讲授内容:生物塘,土地处理系统的构造及应用。 自学要求:掌握生物塘,土地处理系统的构造及应用。 重点:生物塘,土地处理系统的构造。 难点:生物塘,土地处理系统的实际应用。 学时:8学时 其中讲授:4学时 自学:4学时 |
9 |
第九章 污水厌氧生物处理 |
学习目标: 1.了解厌氧生物处理工艺流程。 2.理解厌氧生物处理基本原理及影响因素。 3.掌握废水的厌氧生物处理。 讲授内容:厌氧生物处理基本原理及影响因素,废水的厌氧生物处理(厌氧生物滤池,厌氧接触法,上流式厌氧污泥床反应器,二段厌氧处理法)。厌氧生物处理工艺流程和设备选择,厌氧反应器设计计算。 自学要求:了解传统厌氧反应器类型和新型高效厌氧反应器的特点。 重点:理解厌氧发酵各阶段的机理和主要功能微生物。 难点:厌氧接触工艺和UASB工艺的特点和工艺设计方法。 学时:8学时 其中讲授:4学时 自学:4学时 |
10 |
第十章 城市污水回用 |
学习目标: 1.了解污水回用处理技术。 2.理解回用途径。 3.掌握回用水水质标准,污水回用系统。 讲授内容:回用途径,回用水水质标准,污水回用系统,回用处理技术方法。 自学要求:了解脱氮除磷的各种工艺原理和方法;城市污水深度处理方法。 重点:理解生物脱氮的微生物代谢机理,生物除磷工艺的微生物机理。 难点:生物脱氮除磷工艺的步骤、控制工艺条件和实际应用要点,联合生物脱氮除磷工艺不同工艺之间的优缺点比较。 学时:8学时 其中讲授:4学时 自学:4学时 |
11 |
第十一章 污泥的处理和处置 |
学习目标: 1.了解污泥的来源,性质,数量。 2.理解污泥浓缩,重力浓缩,气浮浓缩。 3.掌握污泥的稳定;污泥干化与脱水,自然干化,机械脱水。 讲授内容:污泥的来源,性质,数量;污泥浓缩,重力浓缩,气浮浓缩。污泥的稳定;污泥干化与脱水,自然干化,机械脱水。污泥的处置,污泥的利用(农业利用、填埋、焚烧、建筑材料),最终处置。 自学要求:理解污泥的稳定因素。 重点:污泥浓缩,重力浓缩,气浮浓缩。 难点:污泥的处置,污泥的利用,最终处置。 学时:8学时 其中讲授:4学时 自学:4学时 |
12 |
第十二章 污水处理厂的设计 |
学习目标: 1.了解污水厂的平面布置,污水厂的高程布置。 2.理解设计原则,初步设计,设计计算说明书,设计图纸。 3.掌握厂址选择,工艺流程的选择。 讲授内容:资料收集,设计原则,初步设计,设计计算说明书,设计图纸。厂址选择,工艺流程的选择,污水厂的平面布置,污水厂的高程布置。 自学要求:了解一般污水处理厂选址的原则。 重点:理解污水处理厂平面布置和高程布置的一般原则和注意要点。 难点:根据不同的污水水质类型和水质特点选择确定合理的污水处理工艺流程。 学时:8学时 其中讲授:4学时 自学:4学时 |
五、课程考核评价方式及能力考核标准
(一)考核评价方式与课程目标关系
考核评价方式 |
课程目标 |
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1.水污染控制的基本原则及方法:10 2.水污染控制的基本处理方法:50 |
1.课堂提问 2.课堂讨论 3.作业 4.期末考试 |
1 |
1.水污染控制生物处理方法:10 2.联系生态学、生物学课程的案例分析:10 |
1.课堂讨论 2.课堂提问 3.作业 4.期末考试 |
2 |
1.城市污水回用:5 2.创新意识:5 |
1.课堂提问 2.课堂讨论 3.作业 4.期末考试 |
3 |
1.团队合作进行文献调研、小组讨论的能力:10 |
1.团队合作 2.案例分析 3.课堂讨论 |
4 |
(二)课程成绩构成
综合成绩=期末考试成绩*70%+平时成绩*30%。
考核方法 |
考核内容及方式 |
百分比(%) |
平时考核 |
考勤 |
5 |
作业、课堂表现(课堂纪律 讨论 提问) |
25 |
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期末考核 |
闭卷考试 |
70 |
(三)能力考核标准(达到优秀或合格的能力评价标准)
(1)期末考试评分标准:满分100分,评价依据为试卷、试卷答案及评分标准。90分以上为优秀,80分—89分为良好,70分—79分为中等,60分—69分为合格,60分以下为不合格。
(2)平时成绩评分标准
① 考勤:以教师点名为准,到课率95%以上为100分,不足的按比例扣减。
② 作业
优秀(90分以上):高质量完成教师布置的作业。
良好(80分—89分):较好完成教师布置的作业。
中等(70分—79分):基本完成教师布置的作业。
合格(60分—69分):部分完成教师布置的作业。
不合格(60分以下):没有完成教师布置的作业。
③ 课堂表现
优秀(90分以上):能够遵守课堂纪律,认真做好课前预习和课后复习任务,能够主动发现和提出问题,课堂提问回答准确,积极参与课堂讨论。
良好(80分—89分):能够遵守课堂纪律,做好课前预习和课后复习任务,课堂提问回答准确,积极参与课堂讨论。
中等(70分—79分):能够遵守课堂纪律,做好课前预习和课后复习任务,课堂提问回答基本准确,参与课堂讨论。
合格(60分—69分):能够遵守课堂纪律,课前预习和课后复习不充分,课堂提问回答不够准确,能够参与课堂讨论但不够积极。
不合格(60分以下):有违反课堂纪律现象,不能完成课前预习和课后复习任务,课堂提问回答不准确,很少参与课堂讨论。
六、课程参考书及辅助学习资源
(一)建议使用教材:
1. 高廷耀. 水污染控制工程下册. 北京: 高等教育出版社, 2007年.
(二)主要参考书
1. 张自杰. 排水工程下册. 北京: 中国建筑工业出版社, 2000年.
2. 高廷耀. 水污染控制工程. 北京: 高等教育出版社, 1993年.
3. 张希衡. 水污染控制工程. 北京: 冶金工业出版社, 2004年.
(三)辅助学习资源
1. 国家精品课程网http://www.jingpinke.com/
2. 中国大学MOOC(慕课) https://www.icourse163.org/
七、前序课程教学目标
1.《高等数学》教学目标:能够对实际工程问题进行分析和推理;能够把工程问题转化为数学问题,并进行计算结果分析解释。
2.《环境科学概论》教学目标:掌握环境科学的基本概念、理论和研究方法,理解当代环境生态问题产生的根源,掌握解决环境问题的根本途径。
3.《环境化学》教学目标:运用化学的理论和方法,鉴定和测量化学污染物在大气圈、水圈、土壤-岩石圈和生物圈中的含量。
八、其他说明
制定人:姚鹏强 职称:讲师 制定时间:2019年6月
审订人:程国斌 职称:教授 审订时间:2019年6月
审批人:贺国旭 职称:副教授 审批时间:2019年6月
制定依据:依据2018年环境生态工程专业培养方案制定。
执行对象:从2019级学生开始执行。
九、课程教学PPT、教学实施方案、习题库等
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