《水污染控制工程》教学大纲
（课程代码：1414059）
一、课程说明
（一）课程名称：
中文：水污染控制工程
英文：Water Pollution Control Engineering
（二）适用专业：环境工程
（三）课程类别：专业课程
（四）课程性质与任务：
水污染控制工程是高等学校环境工程专业和环境科学专业的一门主干必修专业课。通过本课程的学习并配合相应的实践环节，可使学生能进行一般水污染控制工程的规划、设计和运行管理，并具有从事初步的科学研究和开发的能力。本课程学时设置较多，适于以水污染治理为主的环境工程专业选用。
（五）教学目的与要求：
1.对水污染控制工程的基本概念和各种控制方法的基本理论有较系统深入的理解，能基本掌握各种控制方法的应用范围和条件。
2.能应用本课程中所学的基本理论和控制方法，配合课程设计和毕业设计等教学环节，对一般水污染控制工程进行规划、工艺设计、设备选型、研究开发和运行管理。
3.了解水环境污染综合防治的原则和方法。
（六）先修课程：
流体力学、泵与泵站、无机及分析化学、有机化学、物理化学、环境化学、化工原理、环境微生物学。
（七）学时、学分数：64学时、4学分
（八）教学方式及设施要求：课堂面授、讨论教学，多媒体
（九）考核方式与要求：考试
课堂考勤、回答问题、作业等平时成绩占30%，期末考试占70%
二、课程内容、基本要求与学时分配
（一）课时分配表
|
章节次数 |
章 节 名 称 |
学时数 |
|||
|
总学时 |
理论 |
实验/ 实训 |
其他 |
||
|
第1章 |
污水水质及污水出路 |
2 |
2 |
0 |
0 |
|
第2章 |
污水的物理处理 |
6 |
6 |
0 |
0 |
|
第3章 |
污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础 |
8 |
8 |
0 |
0 |
|
第4章 |
活性污泥法 |
10 |
10 |
0 |
0 |
|
第5章 |
生物膜法 |
8 |
8 |
0 |
0 |
|
第6章 |
稳定塘和污水的土地处理 |
2 |
2 |
0 |
0 |
|
第7章 |
污水的厌氧生物处理 |
8 |
8 |
0 |
0 |
|
第8章 |
污水的化学与物理化学处理(或深度处理) |
6 |
6 |
0 |
0 |
|
第9章 |
城市污水回用 |
2 |
2 |
0 |
0 |
|
第10章 |
污泥的处理和处置 |
6 |
6 |
0 |
0 |
|
第11章 |
污水处理厂的设计 |
6 |
6 |
0 |
0 |
|
合计 |
|
64 |
64 |
0 |
0 |
（二）各章节基本内容及要求
第一章 污水水质及污水出路
教学目的：使学生了解和掌握污水的特性和水质指标，水体污染及其质量评价的概念。
基本要求：了解和掌握污水的特性和水质指标，水体污染及其质量评价的一般概念，了解污水回用领域及水质要求。
重点与难点：掌握水体自净作用的定义、机理。理解污水水质污染指标
教学时数：2
教学内容：
1.污水的性质和污染指标
2.污染物在水体环境中的迁移和转化
3.污水出路及排放标准
考核要求：掌握污水的特性和水质指标
思考题（作业）：
1.简述水质污染指标在水体污染控制、污水处理工程设计中的作用。
2.分析总固体、溶解性固体、悬浮固体及挥发性固体、固定性固体指标之间的相互关系，画出这些指标的关系图。
3.生化需氧量、化学需氧量、总有机碳和总需氧量指标的含义是什么？分析这些指标之间的联系与区别。
4.水体自净有哪几种类型？氧垂曲线的特点和适用范围是什么？
5.试论述排放标准、水环境质量标准、环境容量之间的关系。
6.我国现行的排放标准有哪几种？各种标准的适用范围及相互关系是什么？
第二章 污水的物理处理
教学目的：了解各种沉淀池的适用范围，掌握其相关的工程设计，并结合流体力学理解其设计要求。
基本要求：掌握沉淀理论，理解各种沉淀类型的内在联系和区别，并学会分析沉淀池的影响因素。
重点与难点：重点掌握格栅、调节池、平流式沉砂池、沉淀池、平流式隔油池和压力溶气浮上法、过滤的工作原理和设计计算，熟悉沉淀的类型和沉淀池的形式。难点是沉淀池的工作原理及斜板（管）沉淀池的设计计算。
教学时数：6
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.隔油和破乳
6.气浮池
考核要求：掌握沉淀理论，理解各种沉淀类型的内在联系和区别，掌握格栅、调节池、平流式沉砂池、沉淀池、平流式隔油池和压力溶气浮上法、过滤的工作原理和设计
思考题（作业）：
1．试说明沉淀有哪几种类型？各有何特点？并讨论各种类型的内在联系与区别，各适用在哪些场合？
2．设置沉砂池的目的是什么？曝气沉砂池的工作原理与平流式沉砂池有何区别？
3．水的沉淀法处理的基本原理是什么？试分析球形颗粒的静水自由沉降（或上浮）的基本规律，影响沉淀或上浮的因素有哪些？
4．已知某小型污水处理站设计流量为Q=400m3/h，悬浮固体浓度ss=250mg/L。设沉淀效率为55%。根据试验性能曲线查得μ0=2.8m/h，污水的含水率为98%，试为该处理站设计竖流式初沉池。
5．已知某城镇污水处理厂设计平均流量为Q=20000m3/d，服务人口100000人，初沉污泥量按25g/（人•日），污泥含水率按97%计算，试为该处理站设计曝气沉砂池和平流式沉淀池。
6．加压溶气气浮的基本原理是什么？有哪几种基本流程与溶气方式？各有何特点？
7．微气泡与悬浮颗粒相黏附的基本条件是什么？有哪些影响因素？如何改善微气泡与颗粒的黏附性能？
8．气固比的定义是什么？如何确定适当的气固比？
9．在废水处理中，气浮法与沉淀法相比较，各有何缺点？
10．某工业废水水量为1200 m3/d，水中悬浮固体浓度为800 mg/L，需要进行气浮法预处理，请为其设计平流式气浮池处理系统。
11．如何改进及提高沉淀或气浮分离效果？
第三章 污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础
教学目的：了解和掌握生化反应级数的确定方法、废水好氧处理与厌氧处理的优缺点，了解废水生物处理工程的基本数学模型应用
基本要求：掌握生化反应级数的确定方法、废水好氧处理与厌氧处理的优缺点，了解废水生物处理工程的基本数学模型
重点与难点：重点掌握微生物的呼吸类型、生长规律及其影响因素、米氏方程和莫若特方程。难点为米氏常数的物理意义及测定方法。
教学时数：8
教学内容：
1.生物处理概述
2.污水的生物处理基本原理
3.微生物的生长规律和生长环境
4.反应速率和反应级数
5.微生物生长动力学：米歇里斯－门坦（Michaelis-Menten）方程式
考核要求：掌握微生物的呼吸类型、生长规律及其影响因素、米氏方程和莫若特方程
思考题（作业）：
1.简述好氧和厌氧生物处理有机污水的原理和适用条件。
2.某种污水在一台连续进水和完全均匀混合的反应器里进行处理，假设反应是不可逆的，且符合一级反应v=kSA，反应速率常数k为0.15d-1，求解当反应池容积为20m3、反应效率为98%时，该反应器能够处理的污水流量为多大？
3.简述城镇污水生物脱氮过程的基本步骤。
4.简述生物除磷的原理。
第四章 活性污泥法
教学目的：理解活性污泥法的重要概念与指标参数：如活性污泥、剩余污泥、 MLSS 、 MLVSS 、 SV 、 SVI 、 Qc 、容积负荷、污泥产率等；掌握活性污泥法的基本原理及其反应机理；
基本要求：熟练掌握活性污泥法的基本原理及其反应机理；掌握活性污泥法工艺技术和运行方式；掌握曝气理论；掌握活性污泥系统的计算与设计。
重点与难点：重点为熟悉活性污泥法的基本概念和工艺流程、各种运行方式的特点，掌握活性污泥法的设计计算和影响活性污泥法系统运行的主要因素及作用。难点为活性污泥法的设计计算
教学时数：10
教学内容：
1.活性污泥法基本概念
2.活性污泥法的发展和演变
3.活性污泥法数学模型基础
4.气体传递原理和曝气设备
5.去除有机污染物的活性污泥法过程设计
6.脱氮、除磷活性污泥法工艺及其设计
7.活性污泥系统设计方法深化
8.二次沉淀池
9.活性污泥法处理系统的设计、运行与管理
考核要求：熟悉活性污泥法的基本概念和工艺流程，掌握活性污泥法的相关概念、设计计算和影响活性污泥法系统运行的主要因素及作用
思考题（作业）：
1.活性污泥法的基本概念和基本流程是什么？
2．常用的活性污泥法曝气池的基本形式有哪些？
3．活性污泥法有哪些主要运行方式？各种运行方式有何特点？
4．解释污泥龄的概念，说明它在污水处理系统设计和运行管理中的作用。
5.从气体传递的双膜理论，分析氧传递的主要影响因素。
6.生物脱氮、除磷的环境条件要求和主要影响因素是什么？说明主要生物脱氮、除磷工艺的特点。
7.如何计算生物脱氮、除磷系统的曝气池容积、曝气池需氧量和剩余污泥量？
8.如何计算生物脱氮系统反硝化池的容积？
9.仔细分析污水中COD的组成，并说明它们在污水处理系统中的去除途径。
10.二沉池的功能和构造与一般沉淀池有什么不同？在二沉池中设置斜板为什么不能取得理想效果？
第五章 生物膜法
教学目的：掌握生物膜法的微生物学特征和生物处理工艺特征；掌握高负荷生物滤池、曝气生物滤池、塔式生物滤池以及生物转盘三相传质和工艺运行特点；掌握生物接触氧化特点及工艺设计。
基本要求：熟悉生物膜法处理废水的基本原理、形式及优缺点。
重点与难点：重点掌握生物接触氧化法的设计计算方法。
教学时数：8
教学内容：
1.生物膜法的基本原理
2.生物滤池
3.生物转盘
4.生物接触氧化法
5.生物膜法进展
考核要求：掌握生物膜法的微生物学特征和处理工艺，掌握生物膜法的特点及工艺设计
思考题（作业）：
1.什么是生物膜法？生物膜法有哪些特点？
2.试述生物膜法处理污水的基本原理？
3.比较生物膜法与活性污泥法的优缺点。
4.生物膜的形成一般有哪几个过程？与活性污泥相比有什么区别？
5.生物膜法有哪几种形式？试比较它们的特点。
6.试述各种生物膜法处理构筑物的展本构造及其功能。
7.生物滤池有几种形式？各适用于什么具体条件？
8.影响生物滤池的处理效率的因素有哪些？它们是如何影响处理效果的？
9.影响生物转盘处理效率的因素有哪些？它们是如何影响处理效果的？
10.某工业废水水师为600m3，BOD5为430mg/L,经初沉池进入高负荷生物滤池处理，要求出水BOD5<=30mg/L,试计算高负荷生物滤池尺寸和回流比。
11、某印染厂废水量为1000m3/d,废水平均BOD5为170mg/L,COD为600mg/L,试计算生物转盘的尺寸。
12、某印染厂废水量为1500m3/d,废水平均BOD5为170mg/L,COD为600mg/L，采用生物接触氧化池处理，要求出水BOD5<=20mg/L,COD<=250mg/L,试计算生物接触氧化池的尺寸。
第六章 稳定塘和污水的土地处理
教学目的：了解自然生物处理工艺的主要类型、净化机理和生态系统特征。
基本要求：了解稳定塘原理及土地处理系统的组成、工艺参数。
重点与难点：重点掌握污水土地处理系统的净化机理、土地处理基本工艺。
教学时数：2
教学内容：
1.稳定塘
2.污水土地处理
3.人工湿地处理
考核要求：掌握污水土地处理系统的净化机理和土地处理基本工艺
思考题（作业）：
1.稳定塘有哪几种主要类型，各适用于什么场合？
2.试述好氧塘、兼性塘和厌氧塘净化污水的基本原理及优缺点。
3.好氧塘中溶解氧和PH值为什么会发生变化。
4.在稳定塘的设计计算时一般采用什么方法？应注意哪些问题？
5.污水土地处理系统中的工艺类型有哪些？各有什么特点？
6.人工湿地脱氮除磷的机理是什么？
7.人工湿地系统设计的主要工参数是什么？应考虑哪些问题？
第七章 污水的厌氧生物处理
教学目的：学习并掌握厌氧生物处理的基本原理和相关设计计算。
基本要求：熟悉厌氧生物处理的基本原理、影响因素，掌握目前常用的厌氧生物处理法的设计，了解厌氧和好氧技术的联合的发展现状。
重点与难点：重点掌握厌氧生物滤池、厌氧接触法UASB的工作原理和设计。
教学时数：8
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
考核要求：掌握厌氧生物处理的基本原理、影响因素，常用的厌氧生物处理法的设计
思考题（作业）：
1.厌氧生物处理的基本原理是什么？
2.厌氧发酵分为哪个阶段？为什么厌氧生物处理有中温消化和高温消化之分？污水的厌氧生物处理有什么优势，又有哪些不足之处？
3.影响厌氧生物处理的主要因素有哪些？提高厌氧处理的效能主要从哪些方面考虑？
4.试比较现有几种厌氧处理方法和构筑物的优缺点和适用条件。
5.试述UASB反应器的构造和高效运行的特点。
6.某地区设计人口为80000人，人均日污水量为100L，污泥含水率为95％，试估算完全混合污泥消化池的有效容积。
第八章 污水的化学与物理化学处理(或深度处理)
教学目的：掌握各种化学处理法的工作原理和特点，了解污水物理化学处理法处理对象，掌握吸附法、离子交换法、萃取法和膜析法处理的原理。
基本要求：了解污水水化学法处理、物理化学处理法处理对象，掌握各种化学处理法的工作原理和特点，掌握吸附法、离子交换法、萃取法和膜析法处理的原理。
重点与难点：重点掌握混凝的原理、主要影响因素和混凝设备的设计计算。掌握膜析法处理的原理、应用和发展趋势。
教学时数：6
教学内容：
1.中和法
2.化学混凝法
3.化学沉淀法
4.氧化还原法
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
考核要求：掌握各种化学处理法的工作原理和特点，掌握混凝的影响因素和混凝设备的设计计算
思考题（作业）：
1.化学处理的对象主要是水中的哪类杂质？它与生物处理相比有什么特点（成本、运行管理、占地、污泥等）？
2.化学处理所产生的污泥，与生物处理相比，在数量（质量及体积）上、最后处理、处置上有什么不同？
3.化学混凝法的原理和适用条件是什么？城镇污水的处理是否可以用化学混凝法，为什么？
4.化学混凝剂在投加时为什么必须立即与处理水充分混合、剧烈搅拌？
5.化学沉淀法与化学混凝法在原理上有何不同？使用的药剂有何不同？
6.氧化和还原法有何特点？是否废水中的杂质必须是氧化剂或还原剂才能用此方法？
7.物理化学处理与化学处理相比，在原理上有何不同？处理的对象有什么不同？在处理成本和运行管理方面又有什么特点？
8.用吸附法处理废水，可以达到使出水极为洁净。那么，是否对处理要求高，出水要求高的废水，原则上都可以考虑采用吸附法？为什么？
9.电镀车间的含铬废水，可以用氧化还原法．化学沉淀法和离子交换法等加以处理。那么，在什么条件下，用离子交换法进行处理是比较合宜的？
10.从水中去除某些离子(例如汞盐)，可以用离子交换法和膜分离法。您认为，当含盐浓度较高时，应该用离子交换法还是膜分离法，为什么？
11.有机酚的去除可以用萃取法。那么，废水中的无机物的去除是否可以用萃取法，为什么？
第九章 城市污水回用
教学目的：了解和熟悉城市污水的回用途径、水质标准和安全措施。掌握污水回用系统工艺和处理技术方法。
基本要求：掌握污水回用系统工艺和处理技术方法。
重点与难点：重点掌握回用处理技术中的预处理技术和深度处理技术原理。
教学时数：2
教学内容：
1.城市污水回用途径
2.回用水水质标准
3.污水回用系统
4.回用污水处理技术方法
5.污水回用的安全措施
考核要求：掌握回用处理技术中的预处理技术和深度处理技术原理
思考题（作业）：
1.城市污水回用的主要途径有哪些？其相应的水质控制指标采用的标准是什么？
2.试论述针对不同的地区特点，宜采用怎样的回用系统更为合理？
3.回用深度处理技术有哪些？如何进行工艺的合理组合？
4.回用处理技术与常用污水处理技术的区别有哪些？
5.试分析城市污水回用与工业废水回用在水质指标和回用处理技术上的特点各是什么？
6.简述污水回用风险评价的主要内容及回用安全控制措施。
第十章 污泥的处理和处置
教学目的：了解污泥的性质，理解固体通量法；掌握厌养消化的机理及厌养消化的影响因素；了解污泥脱水的基本原理与方法以及污泥的最终处理途径。
基本要求：要求了解污泥的来源、性质和数量，掌握污泥的处理与处置的定义和方法。
重点与难点：重点掌握污泥厌氧消化池的构造和设计计算、污泥脱水方法。
教学时数：6
教学内容：
1.污泥的来源、特征和数量
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
考核要求：掌握污泥的来源、性质和数量，污泥的处理与处置的定义和方法，掌握污泥厌氧消化池的构造和设计计算、污泥脱水方法
思考题（作业）：
1.污泥的来源、性质及主要的指标是什么？
2.污泥的含水率从97.5%降至94%，求污泥体积的变化。
3.污泥的浓缩有哪几种？分别适用于何种情况？
4.污泥调理和脱水的方法有哪些？
5.污泥的最终处置方法有哪几种？各有什么作用？
6.某城市的城市污水为60000m3/d，其中生产污水40000m3/d，生活污水20000m3/d。原污水悬浮物浓度为240mg/L,初沉池沉淀效率为40%，经沉淀处理后BOD5约200mg/L。用活性污泥法处理，曝气池容积为10000m3。MLVSS为3.5g/L,MLSS为4.8g/L,BOD5去除率为90%。初沉污泥及剩余活性污泥采用中温消化处理，消化温度为33摄氏度，污泥投配率为6%。新鲜污泥温度为16摄氏度，室外温度为-10摄氏度，根据上述数据设计污泥消化池。
第十一章 污水处理厂的设计
教学目的：了解城市污水处理的基本流程；掌握城市污水处理工艺运行影响因素；了解城市污水处理工艺的设计。
基本要求：要求了解选择污水厂、站时应考虑的问题，熟悉污水厂、站处理方法和工艺流程的选择方法。
重点与难点：重点掌握污水厂、站的平面和高程布置。难点为污水处理构筑物需要的水头损失的确定。
教学时数：6
教学内容：
1.污水处理厂的设计概述
2.污水处理厂厂址选择
3.工艺流程的选择确定
4.污水处理厂的平面布置与高程布置
5.技术经济分析
6.污水处理厂运行和控制
考核要求：选择污水厂、站时应考虑的问题，污水厂、站处理方法和工艺流程的选择方法，掌握污水厂、站的平面和高程布置，污水处理构筑物需要的水头损失的确定
思考题（作业）：
1.污水处理厂设计的基础资料主要有哪些？设计的主要原则是什么？
2.污水处理厂工程设计有几个阶段？每个阶段文件编制的主要内容有哪些？
3.初步设计和施工图的要求分别是什么？
4.试分析污水处理厂设计中水质水量与工艺流程选用的关系。
5.根据环境评价的要求，分析污水处理厂厂址选择的原则和注意事项。
6.平面布置与高程布置应遵循哪些基本原则，有哪些主要影响因素？对于有一定坡度的污水处理厂厂址和地形平坦的厂址，试分析其在平面与高程布置上的区别。
7.污水处理厂需要配水和计量的控制点有哪些？配水的方式有哪几种？其特点各是什么。计量装置的设置和配水如何结合？
8.简述污水处理厂工程经济分析的主要内容和方法，试论述对污水处理厂建设的作用。
9.污水处理厂自动控制的方式有哪几种？污水处理厂需要自动控制的参数主要有哪些，为什么？
10.试分析污水处理厂工程设计中，污水处理工艺设计与相关专业设计的关系，如何做好工程设计中专业的配合和合作？
三、参考教材及资料：
参考教材：
《水污染控制工程》（下册）（第三版），高廷耀、顾国维主编，高等教育出版社，2007年7月；
资料：
《排水工程》（下册）（第四版），张自杰，中国建筑工业出版社，2000年6月；
《废水处理理论与设计》，张自杰，中国建筑工业出版社，2003年2月；
《废水生物处理》，张锡辉、刘勇弟译，化学工业出版社，2004年3月；
《环境生物技术原理与应用》，文湘华、王建龙等译，清华大学出版社，2004年8月；
《废水生物处理的运行管理与异常对策》，徐亚同、黄民生，化学工业出版社，2004年1月；
《SBR及其变法污水处理与回用技术》，张统，化学工业出版社，2003年3月；
《先进水处理技术研究进展》，刘洪涛，徐冠华，朱果逸，《水处理技术》，2008年4月；
《排水工程》（下册）（第四版），孙慧修主编，中国建筑工业出版社，1999年12月；
执笔人：刘学文
教研室主任：
系主任：
城市与环境系（部）环境工程教研室
2012年 04 月 12 日
制订教学大纲参考书目资料一览
|
序号 |
名 称 |
类别 |
作者 |
出版社或刊物名称 |
出版或刊发时间 |
页码 |
|
1 |
《水污染控制工程》（下册）（第三版） |
教材 |
高廷耀、顾国维主编 |
高等教育出版社 |
2007年7月 |
|
|
2 |
《排水工程》（下册） |
著作 |
张自杰 |
中国建筑工业出版社 |
2000年6月 |
|
|
3 |
《废水处理理论与设计》 |
著作 |
张自杰 |
中国建筑工业出版社 |
2003年2月 |
|
|
4 |
《废水生物处理》 |
著作 |
张锡辉、刘勇弟译 |
化学工业出版社 |
2004年3月 |
|
|
5 |
《环境生物技术原理与应用》 |
著作 |
文湘华、王建龙等译 |
清华大学出版社 |
2004年8月 |
|
|
6 |
《废水生物处理的运行管理与异常对策》 |
著作 |
徐亚同、黄民生 |
化学工业出版社 |
2004年1月 |
|
|
7 |
《SBR及其变法污水处理与回用技术》 |
著作 |
张统 |
化学工业出版社 |
2003年3月 |
|
|
8 |
《先进水处理技术研究进展》 |
论文 |
刘洪涛，徐冠华，朱果逸 |
《水处理技术》 |
2008年4月 |
|
|
9 |
《排水工程》（下册）（第四版） |
著作 |
孙慧修等 |
中国建筑工业出版社 |
1999年12月 |
|
注：类别包括教材、著作、论文、其它等。