水质工程学教学大纲

课程代码：033105

英文名称：Water Quality Engineering

课程类别：专业必修课

总学时(周数)：84

授课学时：84

实践学时(周数)：

学    分：5.0

授课对象：给水排水工程

开课单位：环境工程学院

1、课程目的

《水质工程学》是给水排水工程专业的主干专业课之一。通过本课程的学习，使学生全面系统地了解水和废水的水质特征与水质指标、水体污染与自净的基本概念与理论，较扎实地掌握水处理的基本理论与方法，基本掌握主要水处理工艺，了解水处理工艺技术的最新发展，为将来从事本专业的工程设计、科研及水处理设施的运行管理工作奠定必要的理论基础。

2、基本要求

(1) 了解水的性质、饮用水水质与水质标准及其与人体健康的关系等；

(2) 了解水的污染指标、污水特性、污水排放标准与法规、污水处理现状与发展等；

(3) 掌握水体（河流、湖泊。海洋、地下水等）污染的规律和危害、水体自净过程，水体质量评价及水污染防治措施等；

(4) 了解反应器的基本概念，掌握水的物理化学处理法、生物处理法以及污泥处理与处置的基本概念、基本理论与基本方法；

(5) 基本掌握城市水质工程和工业企业水质处理工艺技术、方法以及新工艺与新技术的应用条件，具有水质工程的设计、运行管理与科学研究的基本能力；

(6) 熟悉城市和工业企业水质工程设计中的方案选择、设计计算的基本原理和基本方法，了解水质工程设计特点、原则和设计标准；

(7) 熟悉污泥处理与处置设施的设计原理与计算方法；

(8) 熟悉典型的特种水处理工艺及单体构筑物的设计计算；

(9) 了解主要水处理设备的工作原理和设计选型。

3、相关课程

在学习本课程前，要求学生已学完以下的基础课与学科基础课《高等数学》、《画法几何与建筑制图A1》、《无机及分析化学》、《有机化学》、《物理化学》、《水力学》、《水文学》、《水泵及水泵站》、《水处理生物学》。

4、内容简介

绪论

水资源简介，水的循环与利用。

重点：水资源的分布与水的循环。

第一章  水质与水质标准

天然水体和污水中的杂质，水体的污染与自净，水体富营养化的产生、危害与控制，饮用水水质与健康，水质标准。

重点：天然水体与污水中的杂质，水体的污染与自净，水质标准。

第二章  水处理方法概论

主要水处理方法简介，反应器的概念及其在水处理中的应用，常见水处理流程。

重点：反应器的概念及其在水处理中的应用。

第三章  凝聚和絮凝

胶体的概念、双电层结构、相互作用与稳定性，胶体的凝聚机理与絮凝机理，影响混凝的主要因素，混凝剂与助凝剂，混凝动力学，混凝过程，混凝设施与混凝设施设计计算，混凝试验。

重点：胶体的概念、双电层结构与稳定性，混凝机理与混凝动力学，混凝设施设计计算。

第四章  沉淀

颗粒在静水中的沉淀与静水沉淀试验，理想沉淀池理论，沉淀池，澄清池，水中造粒，气浮原理和气浮装置。

重点：颗粒在静水中的沉淀与静水沉淀试验，理想沉淀池理论，平流式沉淀池、斜板(管)沉淀池、辐流式沉淀池、机械搅拌澄清池。

第五章  过滤

过滤理论，颗粒滤料，滤层的反冲洗，快滤池的构造和工作过程，慢滤池、V型滤池、无阀滤池、表面过滤、纤维过滤。

重点：过滤理论，滤层的反冲洗，快滤池的构造和工作过程。

第六章  吸附

吸附现象与等温吸附模型，活性炭的制备与性质，影响活性炭吸附的因素，竞赛吸附，活性炭吸附过程，活性炭吸附的应用，活性炭的再生，水处理过程中的其它吸附剂。

重点：等温吸附模型，竞赛吸附，活性炭吸附过程，活性炭吸附的应用。

第七章  氧化还原与消毒

氧化与消毒概述，氯氧化和消毒，臭氧氧化和消毒，二氧化氯氧化与消毒，高锰酸钾及其复合盐的氧化，其他氧化和消毒方法。

重点：氯氧化和消毒，臭氧氧化和消毒。

第八章  离子交换

离子交换剂的种类和性质，离子交换反应，离子交换装置及运行操作，离子交换法的应用。

重点：离子交换剂的性质，离子交换反应。

第九章  膜滤技术

膜滤技术的分类、膜滤过程参数和膜污染，微滤与超滤，反渗透与钠滤，电渗析法，膜滤技术在水处理中的应用。

重点：膜滤过程参数和膜污染，微滤与超滤。

第十章  水的冷却

冷却系统与冷却构筑物，水的冷却原理，冷却的热力学计算，冷却水的水质与水处理。

重点：水的冷却原理，冷却的热力学计算，冷却水的水质与水处理。

第十一章  腐蚀与结垢

腐蚀的类型与过程，影响腐蚀的因素与腐蚀形式，水质稳定指数，水质稳定处理。

重点：腐蚀的类型与过程，水质稳定指数。

第十二章  其他处理方法

中和，化学沉淀，电解，吹脱与汽提，萃取。

重点：中和，化学沉淀,吹脱。

第十三章  活性污泥法

活性污泥法的概念及基本流程；活性污泥的形态与组成，活性污泥微生物及其作用、增殖规律；活性污泥净化污水的过程，环境因素对活性污泥微生物的影响；活性污泥的性能指标及其有关参数；活性污泥反应动力学理论基础，莫诺特公式及其推广应用，劳伦斯-麦卡蒂模型，IWA的活性污泥动力学模型；活性污泥法的各种演变及应用；氧的转移原理、影响因素与供气量的计算，曝气系统与空气扩散装置；活性污泥法污水处理系统的运行管理；活性污泥法的脱氮除磷原理、应用、设计计算；活性污泥法的发展与新工艺。

重点：活性污泥微生物及其作用，活性污泥的性能指标及其有关参数，活性污泥反应动力学理论基础、莫诺特公式及其推广应用、劳伦斯-麦卡蒂模型，氧的转移原理、影响因素与供气量的计算，活性污泥法的脱氮除磷原理，传统活性污泥法、完全混合活性污泥法、吸附-再生活性污泥法、氧化沟、SBR工艺。

第十四章  生物膜法

生物膜法的基本理论与工艺特征，生物膜的增长及动力学，生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床，其它新型生物膜工艺，生物膜法的运行管理。

重点：生物膜法的原理与特点，生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床几种主要生物膜法的设计计算。

第十五章  厌氧生物处理

厌氧生物处理法的发展，厌氧生物处理的基本原理，厌氧微生物生态学，升流式厌氧污泥床、两级厌氧与两相厌氧生物处理、悬浮生长厌氧生物处理法、悬浮生长厌氧生物处理法。

重点：厌氧生物处理的基本原理，厌氧微生物生态学，升流式厌氧污泥床。

第十六章  自然生物处理系统

稳定塘的净化机理、影响因素、功能、特征及发展趋势；好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘、深度处理塘等工艺的工作原理、功能、构造特点、应用条件及设计计算；土地处理的净化机理、类型、应用与设计计算。

重点：稳定塘的净化机理与影响因素，好氧塘、兼性塘、厌氧塘，土地处理的净化机理、类型，湿地处理系统。

第十七章  污泥的处理与处置

污泥的分类、性质指标、污泥量的计算、流动特征及水力计算；污泥的重力浓缩与气浮浓缩；污泥的厌氧消化、好气消化、堆肥与物化稳定；污泥的调理；污泥脱水的基本原理，污泥的自然干化与机械脱水，污泥的干燥与焚烧，污泥的有效利用与最终处置。

重点：污泥的分类、性质指标、污泥量的计算，污泥的重力浓缩、厌氧消化，污泥脱水的基本原理，污泥的自然干化与机械脱水。

第十八章  典型给水处理系统

给水处理工艺的选择，一般地表水处理系统，受污染水源水处理系统，水的除藻、除臭、除味，给水厂生产废水的回收与利用，给水厂污泥的处理与处置。

重点：给水处理工艺的选择，一般地表水处理系统，受污染水源水处理系统，水的除藻。

第十九章  特种水源水处理工艺系统

高浊度水处理工艺系统，地下水除铁除锰，水的除氟除砷处理，软化、除盐与锅炉水处理，游泳池水处理。

重点：高浊度水处理工艺系统，地下水除铁除锰。

第二十章  城市污水处理系统

城市污水处理工艺系统的选择，城市污水处理系统及实例，污水深度处理与回用，污泥的处理与回用。

重点：城市污水处理工艺系统的选择，城市污水处理系统，污泥的处理与回用。

第二十一章  工业废水处理的工艺系统

工业废水的分类、对环境的污染、控制途径、处理方法选择，含油及石油、造纸、乳品、啤酒、纺织印染、有毒、有害、医药、煤气等工业废水的处理。

重点：工业废水的分类与处理方法选择，含油、造纸、啤酒、有毒工业废水的处理。

5、实践性环节

(1) 实习

生产实习中安排到污水处理厂和给水处理厂实习的时间不少于4天。

(2) 实验

单独开设30课时实验课程：《水处理实验技术》，有关内容与要求见《水处理实验技术》课程大纲。

(3) 课程设计

设置两个课程设计：水质工程学课程设计Ⅰ，水质工程学课程设计Ⅱ。

6、习题数量及要求

每章平均安排2~4道习题，习题类型为计算题或分析题，习题由课外时间完成，共需40学时。

7、考核方式

实习、实验和课程设计单独考核。

课程成绩由考勤情况、课堂表现、作业完成情况、笔试成绩综合评定，其中笔试成绩占70%，其余占30%。

8、学时分配

学时分配参照表1。

表1 学时分配表

教材：

[1] 李圭白，张  杰. 水质工程学[M].第1版. 北京：中国建筑工业出版社,2004

参考资料：

[1] C. P. Leslie Grady, Jr and Henry C. Lim著,李献文等译. 废水生物处理理论与应用[M].第2版. 北京：中国建筑工业出版社，2003

[2] 许保玖，安鼎年. 给水处理理论与设计[M].第2版. 北京：清华大学出版社，2001

[3] 上海市政工程设计研究院. 给水排水设计手册(3)[M].第2版. 北京：中国建筑工业出版社，2004

[4] 华东建筑设计研究院有限公司. 给水排水设计手册(4)[M].第2版. 北京：中国建筑工业出版社，2002

[5] 北京市市政工程设计研究总院. 给水排水设计手册(5)[M].第2版. 北京：中国建筑工业出版社，2004

[6] 北京市市政工程设计研究总院. 给水排水设计手册(6)[M].第2版. 北京：中国建筑工业出版社，2002

[7] 上海市政工程设计研究院. 给水排水设计手册(9)[M].第2版. 北京：中国建筑工业出版社,2000

[8] 中国市政工程西北设计研究院. 给水排水设计手册(11)[M].第2版. 北京：中国建筑工业出版社，2002

[9] 中国市政工程华北设计研究院. 给水排水设计手册(12)[M].第2版. 北京：中国建筑工业出版社，2001

[10] 中国建筑工业出版社. 室外给水工程规范[M].第2版. 北京：中国建筑工业出版社, 2003