水质工程学2教案合工大.docx

1、水质工程学2教案合工大合肥工业大学土木与水利工程学院市政工程系课程教案课程名称： 水质工程学（） 任课教师： 陈慧 苏馈足 袁守军 学 时 数： 40 学分： 市政工程系制一、课程教学目标知识方面：通过课程教学，使学生掌握水处理工艺的基本理论和基本概念，熟悉相应处理构筑物的设计计算方法；熟悉城市污水处理厂设计的一般方法。能力方面：通过水质工程学（）的学习和课程设计的训练，要求学生学会基本的水处理理论和设计方法，并通过课程设计加深对书本知识理解的同时，培养学生独立思考和解决工程实际问题的能力，根据工程具体要求参考设计规范和相应的资料进行城市污水处理工艺设计。素质方面：通过课程教学，启发学生的思维

2、，挖掘学生的潜能，培养学生能够针对工程中遇到的问题，运用所学的基本理论和方法进行具体的分析，提出自己的见解，培养学生的独立工作和创新能力。二、拟采用的教学方法和手段: 教学方法：采用课堂讲课、习题课、工程实例分析及课程设计相结合。对一般的知识、概念、公式推导过程引导学生自学掌握。采用以学生为主的启发式、交互式、讨论式的教学方法，调动学生主动学习参与课堂讨论，在课堂上动脑思索，动口表达，培养学生良好的自学能力和敏捷的思维能力。 教学手段：传统教学与现代的多媒体教学手段相结合，撇弃照本宣科或满堂灌的传统的教学方法，采用交互式的教学方法，调动师生双方的积极性，不断提高教学质量和教学效果。 成绩评定：

3、实行结构制的成绩评定方式。即课程总评成绩以期末考试成绩为主，并结合出勤情况、课堂讨论表现、完成作业的数量和质量等方面内容进行综合评定。三、课程教学总体安排课堂教学40学时,课后设计及习题40学时。习题及小设计评讲、课堂讨论在课堂中穿插进行。课堂教学时间分配：第一章 水体污染与自净 4学时第二章 物理处理 3学时第三章 生物处理概论 3学时第四章 活性污泥法 12学时第五章 生物膜法 4学时第六章 厌氧生物处理 2学时第七章 自然生物处理系统 2学时 第八章 污水深度处理与利用 4学时第九章 污泥处理与处置 4学时第十章 城市污水处理厂设计运行 2学时课堂教学结束后，进行课程设计。四、教材必学教

4、材：水质工程. 范瑾初，金兆丰主编. 北京：中国建筑工业出版社，2009.参考书目：水质工程学. 李圭白，张杰主编. 北京：中国建筑工业出版社，2005.排水工程. 第四版. 张自杰主编. 北京：中国建筑工业出版社，2001.室外排水设计规范，（GB50014-2006）中国计划出版社；给水排水设计手册（第5册）中国建筑工业出版社五、教学内容第1章水体污染与自净 计划时数 4知识点重点掌握城市污水中污染物特征及污染指标、水体自净原理、氧垂曲线；城市污水处理方法与基本系统组成、城市污水处理基本工艺流程 一般了解污水的分类、水环境法规等、水体污染分类、污水排放要求；氧垂曲线方程应用。侧重培养 的能

5、力与 素 质1、培养学生查阅水环境法规、我国地表水环境标准及排放标准等资料；根据水质指标等数据分析水的污染性质，判断水中主要污染物种类，拟定污水处理方法。2、培养学生建立和推导理论公式的思维方法；3、培养学生应用理论公式解决实际问题的能力。教学方法课堂讲课为主，交流、讨论为辅；引导学生课后查阅资料。11 污水来源与排放标准介绍污水分类和污水出路，水环境标准。引导学生课后查阅相关水环境标准和污水排放标准的相关内容。12 城市污水的性质与污染，指标中难点是固体物各项指标、有机物各项指标的合理应用。通过分析讲解两阶段生化需氧量曲线分辨BOD5与BODu、NOD的区别和应用场合；举例说明固体物的分类和

6、各项固体指标之间关系，特别是f值的应用意义。13水污染与水体自净课堂讲授水体污染和自净基本概念和基本原理、建立氧垂曲线方程的理论方法，辅以例题讲解氧垂曲线方程的应用。14 污水处理基本方法与系统重点讲解污水不同处理程度的分类及处理对象。配以典型城市污水处理厂的处理工艺流程图进行讲解。课堂讨论：为什么大量无毒有机物排入水体会发生污染，污染后水体会发生什么现象。如何判断这种水污染现象。本章对 学生的要 求1、课堂掌握基本概念；课后查阅水环境法规资料；通过课后思考题和习题，巩固课堂教学内容。2、掌握城市污水污染特征及污染指标，重点掌握有机物污染各项指标之间关系、水中固体物各种指标之间关系及在水处理中

7、应用意义。3、了解水质标准及排放标准。4、掌握水体自净作用原理。了解建立氧垂曲线方程的意义，水体中氧垂曲线的形成。掌握氧垂曲线方程的应用。5、掌握城市污水处理基本方法和基本流程。6、积极参与课堂讨论，认真进行课后复习，通过思考题和习题，掌握本章节中相关名词和基本概念。第2章物理处理 计划时数 3知识点重点掌握1、格栅、沉砂池、沉淀池工作原理、基本构造和设计计算方法。2、初沉池和二沉池的功能；设计中的区别。一般了解1、一级处理的目的、构筑物组成及一级处理工艺流程。2、一级处理中构筑物分类、作用、工作原理、基本构造、主要设计参数选取。3、强化一级处理方法。侧重培养 的能力与 素质1、培养学生查阅、

8、收集设计参数和资料的能力。2、培养学生利用理论知识，根据要求进行一级处理工艺设计计算能力。3、阅读和绘制一级处理工艺图。教学方法课堂讲授基本概念和基本原理、借助多媒体教学手段讲解一级处理构筑物的分类和基本构造，工作过程；辅以例题讲解格栅、沉砂池、沉淀池的设计计算方法。组织学生课堂分析讨论提高一级处理和沉淀池沉淀效率的措施。21 格栅与破碎机课堂讲授格栅功能、分类、构造、设计方法。重点是通过格栅的设计原理讲解设计参数选取的理由，如格栅间隙和过栅流速的选取意义。通过破碎机构造图讲解超越管线的设置位置与意义。课堂讨论：如何防止栅前淤积现象22 沉砂池课堂讲授沉砂池的功能、分类、工作原理、构造、设计方

9、法。沉砂池工艺的演变。课堂讨论：如何保证沉砂池沉淀效率，如何保证顺利排砂23 沉淀池课堂讲授沉淀池功能、分类、构造、设计方法。不同类型沉淀池应用场合。初沉池和二沉池在功能上和设计上区别；重点讲述各种沉淀池进水口设计和布置方法。强化沉淀池沉淀效果方法。课堂讨论：给水处理中的沉淀池与污水处理中沉淀池在设计中有何区别沉淀池能否替代沉砂池本章对学生的要求 1、掌握一级处理的目的及一级水处理单元组成，它们在水处理流程中位置及作用。2、查阅室外排水设计规范了解不同类型的格栅、沉砂池、沉淀池主要设计参数、应用范围；了解规范中强制性条文的理论意义。3、通过查阅设计规范，借助给排水设计手册，能够进行一级处理构筑

10、物的设计计算。4、积极参与课堂讨论，通过课后思考题和习题了解掌握第二章物理处理的基本内容，掌握本章节中相关名词和基本概念。第3章 生物处理概论 计划时数 3 知 识点 重 点 掌 握 微生物生长环境因素、微生物的生长规律、微生物增长与产率系数关系、反应速度与反应级数概念，Monod生化反应动力学基本方程。 一 般 了 解 生物处理工艺分类、生物处理的应用与发展、生物处理的生化反应动力学基础。 侧重培养的能力与素质培养学生逻辑推理、公式推导、参数求解方法；通过思考题培养学生查阅相关材料，通过独立思考、理解、归纳、总结知识能力，并将水处理微生物理论知识应用于水处理工程设计和工程管理的素质训练。教学

11、方法课堂教学以讲课为主，讨论为辅，课后复习为辅。31微生物新陈代谢通过水处理工程实例讲解不同营养类型与电子供体和电子受体种类关系；生物处理中与呼吸类型有关的三种运行方式；水处理中微生物生长影响因素；通过讲解微生物生长曲线图分析微生物生长规律，产率系数和表观产率系数关系。课堂讨论：厌氧与缺氧环境的区别它们的电子供体和电子受体相同吗32 生物处理工艺通过图表介绍微生物与生物处理中各种工艺、处理对象之间关系；有机物在好氧和厌氧生物处理中的转化过程。33 生化反应动力学基础介绍反应动力学研究内容：有机物降解速度有机物浓度S、生物量X的关系；微生物增殖速度有机物浓度S、生物量X的关系，推导反应速度与反应

12、级数关系式；微生物动力学基本方程Michaelis-menten方程和monod方程基本公式中动力学参数意义、求解方法；monod两个极限关系式的推论。生物处理的基本数学模式。推导底物降解速度与底物比降解速度关系式、微生物增殖速度与微生物比增殖速度关系式。底物降解动力学和微生物增殖动力学关系式、动力学参数。课堂讨论：Michaelis-menten方程和monod方程形式相同，它们的公式中动力学参数意义和值是否相同引导学生正确理解动力学公式和动力学参数。本章对学生的要求通过课堂教学掌握生物处理中的基本概念，了解水处理生化反应基本动力学方程的推导过程及动力学参数求解方法；课后通过复习和思考题巩固

13、课堂教学内容，了解水处理中常见的电子供体和电子受体类型，它们在不同工艺水处理中作用；好氧、缺氧、厌氧的区别；影响生物水处理过程的环境因素；生长曲线在指导水处理工程实例的应用意义；水处理中基本动力学研究内容；monod两个极限关系式的应用条件；产率系数概念及研究意义。 第4章 活性污泥法 计划时数 12 知识 点重点掌握 活性污泥法的基本原理、活性污泥法反应动力学公式、曝气的原理与曝气设备设计计算、活性污泥法的基本运行方式、传统活性污泥法系统的工艺设计计算。一般了解了解活性污泥数学模型的发展，活性污泥法的运行方式的发展，目前国内外城市污水处理厂主要的活性污泥法运行方式、常见工艺。活性污泥处理系统

14、的运行管理。 侧重培养的能力素 质1、培养学生查阅、收集设计参数和资料的能力。2、培养学生利用理论知识，根据要求进行活性污泥法工艺设计计算能力。3、阅读和绘制活性污泥处理工艺图。教学方法以课堂讲授为主，交流、讨论、课后复习为辅。41 活性污泥法的基本原理。通过设问，讲解活性污泥法基本原理、活性污泥法系统的组成及净化污水的机理等基本概念。课堂讨论：活性污泥法适合处理哪类污水，去除哪些污染物42 活性污泥法影响因素与控制指标。分析活性污泥法影响因素；分别从生物量、污泥沉降性能、污染物降解、设计运行管理等五个方面、介绍活性污泥控制评价指标。课堂讨论：活性污泥法有机物降解与营养物有何关系营养不足时应如

15、何处理规范上规定曝气池中DO为2mg/L。测定时为什么要以出水口处DO为准43 活性污泥反应动力学公式。分析物料衡算图，介绍如何建立活性污泥法系统物料衡算方程，推导微生物增长速率、出水底物浓度、曝气池污泥浓度有机物降解的需氧量等动力学公式。利用劳麦（Lawrence-Mc Carty）方程计算反应器容积和剩余污泥量。44 曝气原理与曝气设备。介绍曝气作用与方法、重点讲述氧转移原理及氧转移影响因素，推导氧转移速率的基本公式，通过例题讲解曝气池中需氧量与供氧量计算方法。课堂讨论：为什么曝气池供氧量设计中AOR与SOR值不同45 活性污泥法运行方式课堂通过工艺图介绍活性污泥法工艺的演变过程，分析现在

16、常见的工艺特点与传统工艺的区别。学生课后查阅资料，讨论目前活性污泥法应用情况。课堂讨论：氧化沟与传统的推流式曝气池在构造上和净化功能上有区别吗46 活性污泥处理系统工艺设计。介绍活性污泥法两池两系统设计方法。通过例题讲解曝气池及曝气系统设计计算方法。课堂讨论：曝气池进出水口和污泥回流点位置设计上要考虑的因素二沉池设计中为什么要考虑污泥的浓缩问题，对水厂运行有何影响47活性污泥处理系统运行与管理48活性污泥曝气池及曝气系统设计举例本章对学生的 要 求通过课后及时复习及查阅资料，要求做到以下几点：1、掌握活性污泥法的工作原理、工艺流程、常见的运行方法、设计和运行控制参数。2、查阅设计规范，正确选择

17、活性污泥系统的设计参数。3、参照设计手册，能够进行活性污泥处理系统的设计与计算4、借助设计手册，正确的进行曝气系统布置及设计计算。5、查阅期刊杂志或活性污泥法专著，了解目前我国城市污水厂活性污泥法主要有哪些工艺及特点。6、积极参与课堂讨论，通过课后思考题和习题的复习讨论，巩固本章内容，掌握本章节中相关名词和基本概念。第5章 生物膜法 计划时数 4 知识 点重点掌握 掌握生物滤池和接触氧化池的结构和工作原理、主要设计参数和设计方法；旋转布水器设计方法。一般了解了解生物转盘、生物流化床和曝气生物滤池的基本原理和工艺构造。侧重培养的能力与素质1、培养学生查阅、收集设计参数和资料的能力。2、培养学生利

18、用理论知识，根据要求进行生物膜工艺设计计算。3、阅读和绘制生物膜处理工艺图。教学方法以讲课为主，交流、讨论、课后辅导为辅。51 生物膜法概述生物膜法基本概念和净化原理。膜基本构造及生物膜反应器填料、工艺特点工艺类型、工艺流程和工艺的局限性。课堂讨论：生物膜与活性污泥的在组成上、净化原理上的区别，52 生物滤池普通生物滤池、高负荷生物滤池和塔式生物滤池的基本构造及设计方法。生物滤池影响因素、生物滤池的运行及经验。举例说明生物滤池的需氧量和供氧量计算方法、生物滤池的计算方法。课堂讨论：生物滤池与曝气池相比在构造和设计方法上的区别。53 生物转盘 生物转盘构造、生物转盘工艺布置、转盘设计计算、转盘的

19、技术发展课堂讨论：生物转盘为何要强调工艺布置有哪些布置形式54 生物接触氧化接触氧化池工作原理、基本构造、接触氧化池设计方法。课堂讨论：生物滤池和生物接触氧化池的供氧方式是否相同生物接触氧化池的供氧系统应如何设计55 生物流化床 基本原理和流化床基本构造。56 曝气生物滤池 曝气生物滤池基本原理和基本构造。课堂讨论：曝气生物滤池与接触氧化池构造上和功能上区别生物膜法与活性污泥法的区别本章对学生的 要 求1、查阅设计规范，有关生物膜工艺的相关技术要求和强制性条文的规定内容。2、掌握各类生物膜工艺的工作原理及基本构造、正确理解和选择基本设计参数。3、参照设计手册，能够进行生物滤池和生物接触氧化池的

20、设计与计算。4、积极参与课堂讨论，认真进行课后复习，通过思考题和习题，掌握本章节中相关名词和基本概念。第6章 厌氧生物处理 计划时数2 知识 点重点掌握 厌氧生物处理理论；厌氧处理影响因素；厌氧接触法和上流式厌氧污泥床的基本构造与设计方法一般了解厌氧工艺应用与技术的发展 侧重培养的能力与素 质1、对厌氧消化理论的理解和厌氧工艺在污水处理中应用。2、查阅规范正确选择设计参数，参照设计手册，会进行厌氧工艺的设计与计算。3、阅读和绘制厌氧消化池工艺图。教学方法以讲课为主，交流、讨论为辅。61 厌氧处理概述Bryant厌氧消化三阶段理论、厌氧生物处理中微生物之间关系、厌氧消化的影响因素、厌氧生物处理工

21、艺的发展、沼气利用、厌氧工艺应用与特点（自学）课堂讨论：厌氧生物处理与好氧生物处理的同异点厌氧消化与活性污泥法的影响因素的同异点厌氧处理适合何种水质的处理62 厌氧接触法厌氧接触法工作原理、工艺流程、设计参数和设计方法、举例说明产甲烷量的理论计算方法。课堂讨论：比较厌氧接触法与活性污泥法工艺流程图的同异点。厌氧消化中产甲烷量和产沼气量相同吗63 上流式厌氧污泥床UASB基本构造及核心部件、工作原理、工艺特点、设计方法。课堂讨论：UASB核心部件是什么，它主要功能64污水厌氧生物处理的后续处理分析厌氧处理的后续处理的必要性；后继处理的工艺方法。课堂讨论：哪些废水适合用厌氧生物处理厌氧处理与活性污

22、泥法相比有何优势，厌氧处理是否可以替代好氧处理本章对学生的 要 求1、查阅设计规范，有关厌氧生物处理相关技术要求和强制性条文的规定内容。2、掌握各类厌氧生物处理工艺的工作原理及UASB池基本构造。3、参照设计手册，会进行厌氧池的设计与计算。4、课后复习掌握厌氧工艺的应用条件、设计参数选取和厌氧工艺设计计算、厌氧处理中产沼气量计算方法方法5、积极参与课堂讨论，认真进行课后复习，通过思考题和习题，掌握本章节中相关名词和基本概念。第7章自然生物处理系统 计划时数2 知识点重点掌握 稳定塘处理系统净化污水的原理、基本工艺流程、设计方法和主要设计参数。自然处理系统应用中应注意的问题。一般了解土地处理和湿

23、地处理系统的类型、设计要点 侧重培养的能力与素质1、培养学生查阅、收集设计参数和资料的能力。2、培养学生利用理论知识，根据要求进行自然处理系统设计计算能力。3、阅读和绘制自然处理工艺图。教学方法以讲课为主，交流、讨论为辅。7-1 生物稳定塘生物稳定塘净化原理、稳定塘中的生物种群组成中藻类和微生物之间的关系；稳定塘中昼夜DO和pH变化规律；稳定塘类型及各自特点、稳定塘系统的工艺流程、主要设计参数及设计方法。稳定塘净化过程中的主要影响因素。7-2 土地处理土地处理意义、土地处理净化原理；土地处理基本类型；土地处理对水质的基本要求。 7-3 湿地处理湿地处理概述、湿地工艺特点、湿地的净化机理、人工湿

24、地构造、湿地类型、湿地设计课堂讨论：自然处理适用场合，可能存在的问题。如何将自然处理系统融入城镇排水规划中，谈谈大家的设想。本章对学生的 要 求1、查阅设计规范和相关规程中有关自然生物处理相关技术要求和强制性条文的规定内容。2、掌握各类稳定塘处理工艺的工作原理及基本构造。3、参照设计手册，会进行自然处理系统的设计与计算。4、积极参与课堂讨论，认真进行课后复习，通过思考题和习题，掌握本章节中相关名词和基本概念。第8章污水深度处理与利用计划时数 4 知识点重点掌握 1、掌握生物脱氮除磷工艺原理和目前常见生物脱氮除磷工艺。脱氮、除磷的各种水处理技术方法及工艺设计。2、再生水的处理系统组成与设计。一般

25、了解1、 了解污水的深度处理及回用技术内容。2、 了解进一步去除水中悬浮物、可溶性有机物、无机盐方法。3、 城市水资源的开发利用途径、再生水的水质要求。4、 雨水利用；再生水回用技术的开发与利用 侧重培养的能力与素 质1、培养学生查阅、收集设计参数和资料的能力。2、培养学生利用理论知识，根据要求进行深度处理工艺设计计算能力。 3、阅读和绘制生物脱氮处理处理工艺图。教学方法以讲课为主，交流、讨论为辅。8-1 概述城市污水的去除率及二级处理后的水质、深度处理的对象、深度处理的水质目标、深度处理技术与工艺流程8-2 水中杂质的去除方法水中低浓度悬浮物、溶解物性无机物和有机物的去处方法。8- 3 脱氮

26、技术概述、生物脱氮原理、生物脱氮影响因素、生物脱氮工艺、生物脱氮工艺设计、生物脱氮工艺设计举例。课堂讨论：活性污泥和生物膜处理中是否有除氮功能8- 4 除磷技术化学除磷方法、重点生物除磷技术的原理及应用、根据各种生物除磷工艺的工艺流程图，分析讲解除磷工艺特点和适用条件。生物除磷工艺设计参数及设计方法。生物脱氮除磷工艺的整合。课堂讨论：同步生物脱氮除磷技术在实际应用中会存在哪些问题，如何解决8- 5 城市污水深度处理流程采用图表形式讲解深度处理工艺组成和出水水质关系。8- 6 城市污水资源的开发利用城市污水资源化与再利用、城市污水再利用的水质要求、城市污水再利用设计规范、城市污水再利用的处理系统

27、、雨水利用课堂讨论：开辟城市第二水源有哪些途径，有何现实意义本章对学生的 要 求1、查阅设计规范中有关生物脱氮除磷处理、再生水相关技术要求和强制性条文的规定内容。2、掌握各类生物脱氮除磷处理工艺的工作原理及基本流程。3、参照设计手册，进行生物脱氮、生物除磷系统的设计与计算。4、根据原水水质和用水标准正确选择深度处理工艺。5、积极参与课堂讨论，认真进行课后复习，通过思考题和习题，掌握本章节中相关名词和基本概念。第9章污泥的处理与处置 计划时数 4 知 识 点重点掌握 污泥的分类与性质，污泥处理的原则、污泥处理基本方法及工艺流程；污泥浓缩理论；浓缩池类型和主要设计参数，重力浓缩池设计方法和计算，气

28、浮浓缩池设计方法及计算；污泥厌氧消化池基本构造、消化池设计参数及消化池设计方法；污泥脱水原理，脱水方法及主要设计参数。一般了解污泥脱水理论，污泥的干化与机械脱水基本方法，污泥最终处理处置途径。侧重培养的能力与素 质1、对污泥处理理论的分析理解、理论公式推导能力。2、培养对污泥处理工艺的设计、计算能力。3、阅读和绘制污泥处理工艺图纸能力。4、查阅污泥处理相关资料的能力教学方法以讲课为主，交流、讨论为辅。91 污泥处理概述污泥分类与处理方法、污泥处理流程、污泥的性质指标、污泥量计算方法、污泥流动水力学特征。92 污泥浓缩污泥浓缩目的与方法、重力浓缩理论及理论方程推导。重力浓缩法、气浮浓缩法、离心浓

29、缩法原理、工艺组成、主要设计参数和设计方法。课堂讨论：请用沉淀理论解释重力浓缩池与普通沉淀池设计中的区别。93 污泥的厌氧消化和好氧消化污泥消化的目的及原理、污泥厌氧消化技术，厌氧消化池构造及厌氧消化池主要设计参数和设计方法；污泥好氧消化技术。课堂讨论：污水厌氧接触工艺与污泥消化池构造上的区别94 污泥机械脱水污泥脱水原理、脱水前污泥预处理、机械脱水理论及理论方程推导机械脱水方法分类；95 污泥最终处置与利用课堂讨论：污水厂中哪些部分会产生污泥，在选择污泥处理工艺和污泥处理设备时与哪些因素有关本章对学生的 要 求课堂听课同时，积极参与课堂交流。课后对照教材复习思考题和习题；查阅室外排水规范关于污泥处理部分的内容，巩固加深课堂内容。能正确描述污泥性质指标、正确选择污泥处理方法、掌握污泥处理工艺设计计算方法和工艺参数选取。学习用污泥浓缩理论指导污泥浓缩池的设计与计算。第10章城市污水处理厂设计运行 计划时数 2 知 识 点重点掌握 1、污水处理厂设计步骤、要求和设计原则。2、污水厂工艺流程和处理构筑物选择。3、污水厂平面布置和高程布置方法及平面图和工程图的绘制。一般了解1、 水厂厂址选择；2、水厂配水与量水设备的布置；3、水厂生产过程检测和自动控制。侧重培养的能力与素 质1、培养学生查阅、收集设计参数和资料的能力