《排水工程Ⅱ》课程教学大纲100112g.docx
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《排水工程Ⅱ》课程教学大纲100112g
《排水工程Ⅱ》课程教学大纲
课程编号：
课程名称：
《排水工程》·Ⅱ
英文名称：
WaterDrainageEngineering·Ⅱ
总学时：
64学时
学分：
4学分
任课教师：
高健磊
郑州大学水利与环境学院
2010.1.10
《排水工程·Ⅱ》课程教学大纲
课程编号：
课程名称：
《排水工程·Ⅱ》
课程英文名称：
WaterDrainageEngineeringⅡ
总学时：
64学时
学分：
学分
任课教师：
高健磊
一、课程性质、目的和任务
《排水工程·Ⅱ》是给排水专业本科生的主要专业课之一。
本课程主要是利用物理、化学和生物的技术方法使废水经过一定的净化处理，去除其中的污染物质，达到一定的水质指标后进行排放，从而达到消除或减轻水污染的目的。
通过该课程的学习，使学生掌握废水处理技术方法的概念、基本原理和主要工艺及其设计计算等内容，能够根据实际的处理对象提出基本的水处理方案，并能根据需要进行设计、调试以及相关项目管理，并具有从事初步的科学研究和开发的能力。
二、课程基本要求
1.对排水工程的基本概念和各种废水处理方法的基本理论有较系统深入的理解，能基本掌握各种处理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处理方法，配合课程设计和毕业设计等教学环节，对一般废水处理工程进行规划、工艺设计、设备选型、研究开发和运行管理。
三、课程与其它课程的联系与分工
本课程是给排水工程重要的专业课之一，以《普通化学》、《物理化学》、《分析化学》、《流体力学》、《结构力学》、《化工原理》、《水泵及水泵站》、《水质监测技术》、《环境微生物学》等基础课和专业课为基本原理和基本方法，对废水的性质及废水处理的基本途径和治理技术进行系统研究。
它也是《环境系统分析》、《环境影响评价》等专业课程的基础。
四、课程内容及重点、难点和总学时在各环节的学时分配
课程教学总学时：
64学时。
第一篇污水处理总论
第一章污水特征、水质指标、处理方法与系统（4学时）
§1.1污水的来源、特征性质与污染物指标
污水来源、特征性质、物理性质及指标、化学性质及指标、生物性质及指标
§1.2污水水质控制标准与污染防治原则、途径
水环境法规与标准、水环境容量、水体水质评价、污染防治原则及途径
§1.3污水处理的基本方法和系统
处理方法分类、各类方法对应的处理对象、处理工艺系统构成及其功能
【重点与难点】污水特征及主要水质指标、水质标准及水污染防治途径、处理方法与对象、处理工艺系统
第二篇污水处理单元工艺及其设计
第二章物理处理单元（8学时）
§2.1筛滤（2学时）
§2.1.1筛滤截留法的作用和原理
筛滤工艺的原理、种类、应用
§2.1.2格栅
格栅的作用、分类、设计计算
§2.1.3筛网
筛网的应用和分类
【重点与难点】格栅的分类和设计计算
§2.2均衡和调节（1学时）
§2.2.1均衡调节的作用和原理
调节池的功能；水量调节；水质调节
§2.2.2调节池的设计计算
【重点与难点】调节池的设计计算
§2.3重力沉降（3学时）
§2.3.1沉淀过程的基本理论
沉淀的类型的分析；理想沉淀池原理；浅池原理；实际沉淀池与理想沉淀池之间的误差
§2.3.2沉砂池
平流沉砂池的构造与设计；曝气沉砂池的构造与设计；旋流沉砂池的构造与设计
§2.3.3沉淀池
平流沉淀池的构造与设计；辐流沉淀池的类型、构造与设计；竖流沉淀池的构造与设计；斜板（管）沉淀池的分类、构造与设计
【重点与难点】理想沉淀池的原理；浅池原理；平流沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池的原理和设计计算；平流沉淀池、辐流沉淀池、竖流沉淀池和斜管沉淀池的原理和设计计算
§2.4隔油（1学时）
§2.4.1含油污水的特征
含油污水的来源、分类、特征
§2.4.2隔油池的设计
隔油池的类型和特点；平流式隔油池的设计和计算
【重点与难点】平流隔油池的设计计算
§2.5其他物理处理方法（1学时）
§2.5.1离心分离
离心分离的原理；旋流分离器的类型、构造和特点及其应用
§2.5.2过滤
污水过滤的特点、滤池类型、构造和装置及其应用
§2.5.3蒸发
蒸发的基本原理、蒸发器的种类及工艺特点及其应用
§2.5.4冷却
冷却的原理、装置及其应用
§2.5.5磁分离
磁分离的原理、装置及其应用
第三章化学处理单元（4学时）
§3.1中和（1学时）
§3.1.1中和的作用和原理
中和的原理、种类、应用
§3.1.2药剂中和法
酸性废水中和药剂及其投加量计算、工艺流程、投药和反应装置；碱性废水中和药剂
§3.1.3过滤中和法
滤料的选择、过滤中和设备
【重点与难点】中和法的药剂选择、工艺流程和反应装置
§3.2化学沉淀（2学时）
§3.2.1化学沉淀的作用和原理
化学沉淀的原理、种类、应用
§3.2.2化学沉淀法除磷
原理、应用
§3.2.3化学沉淀去除重金属
氢氧化物沉淀、硫化物沉淀、卤化物沉淀、碳酸盐沉淀、钡盐沉淀
【重点与难点】化学沉淀法除磷和去除重金属的原理
§3.3氧化还原
§3.3.1氧化还原的作用和原理
无机物的氧化还原；有机物的氧化还原的判断、有机物的氧化还原降解；氧化还原法的应用
§3.3.2化学氧化
臭氧氧化的原理、工艺设施、设计计算；氯氧化；湿式氧化；空气氧化
§3.3.3化学还原
含铬废水的还原法处理
【重点与难点】臭氧氧化的原理和工艺设施
第四章物理化学处理单元（8学时）
§4.1混凝（2学时）
§4.1.1混凝的机理
胶体结构；压缩双电层、电性中和、吸附架桥、沉淀网捕；混凝的影响因素
§4.1.2混凝剂和助凝剂
无机混凝剂、有机混凝剂；助凝剂
§4.1.2混凝的工艺及设备
混凝工艺流程；混凝剂的投加、混合设备；絮凝反应池的设计
【重点与难点】混凝机理、絮凝剂的分类及应用范围；絮凝反应池的设计
§4.2气浮（1学时）
§4.2.1气浮的基本原理
原理、种类、应用
§4.2.2气浮的装置及计算
加压溶气气浮工艺流程与设计计算；涡凹气浮；电解气浮；叶轮气浮
【重点与难点】气浮原理，加压溶气气浮工艺流程和计算
§4.3吸附（2学时）
§4.3.1吸附的原理
物理吸附、化学吸附；吸附平衡、吸附等温线；吸附的影响因素
§4.3.2吸附剂及其再生
吸附剂的选择、种类；吸附剂的再生
§4.3.3吸附的流程及设计
静态吸附；固定床、移动床、流化床；活性炭吸附的设计
【重点与难点】吸附的原理，活性炭吸附的设计。
§4.5膜分离（2学时）
§4.4.1电渗析
电渗析处理工艺、在废水处理中的应用
§4.4.2微滤
工作原理、膜和膜组件、膜的清洗、在废水处理中的应用
§4.4.2超滤
工作原理、膜和膜组件、浓差极化现象、膜的清洗、在废水处理中的应用
§4.4.3纳滤与反渗透
工作原理、处理工艺、膜的清洗、在废水处理中的应用
【重点与难点】几种膜分离法的工艺原理和特点对比、膜分离法的设备和应用
§4.5其他物理化学处理方法（1学时）
§4.5.1离子交换
离子交换处理工艺设施、在废水处理中的应用
§4.5.2萃取
萃取处理工艺设施、在废水处理中的应用
§4.5.3吹脱
吹脱处理工艺设施、在废水处理中的应用
第五章废水生物处理原理及其工艺系统（28学时）
§5.1废水生物处理的基本原理（4学时）
§5.1.1微生物的呼吸类型
好氧呼吸、厌氧呼吸、有机物降解过程及规律
§5.1.2微生物的生长规律和生长环境
微生物的生长规律、微生物的生长环境
§5.1.3反应速度和反应级数
反应速度、反应级数
§5.1.4生化反应动力学基础
米－门方程、莫诺特方程、废水生物处理的基本数学模式
§5.1.5废水可生化性
可生化性的评价、可生化性的改善途径
【重点与难点】微生物降解有机物的过程和规律、反应速度与反应级数的概念、米门方程和莫诺特方程及污水生物处理工程的基本数学模式。
§5.2活性污泥法（6学时）
§5.2.1活性污泥的基本原理
活性污泥的性质和组成、活性污泥净化的机理、活性污泥法的基本流程、活性污泥的性能指标、活性污泥性能的影响因素
§5.2.2活性污泥法的运行方式
传统活性污泥法及其工艺的发展演变（阶段曝气活性污泥法、再生曝气活性污泥法、吸附-再生活性污泥法、延时曝气活性污泥法、高负荷活性污泥法、完全混合活性污泥法、多级活性污泥法、深水曝气活性污泥法、深井曝气活性污泥法、浅层曝气活性污泥法）、氧化沟法及其改良、SBR法及其改良、纯氧曝气活性污泥法
§5.2.3曝气原理和曝气系统的计算与设计
气体传递原理、曝气设备、曝气系统与空气扩散系统的计算与设计
§5.2.4传统活性污泥法的设计与计算
传统活性污泥法的运行方式、曝气池的设计计算、污泥回流系统的设计计算、二沉池的设计计算
§5.2.5氧化沟的设计计算
氧化沟的工作原理和工艺流程、氧化沟的曝气装置、常用的氧化沟系统及其改良、氧化沟的设计计算
§5.2.6SBR的设计计算
SBR的工作原理和工艺流程、SBR工艺的设计计算、SBR工艺的发展与改良
§5.2.7活性污泥系统的维护管理
活性污泥系统的投产与活性污泥的培养驯化；活性污泥系统运行效果的监测与管理；活性污泥系统运行的异常情况
【重点与难点】活性污泥法的基本原理、工艺流程、活性污泥性能指标和影响因素；曝气设备和空气系统及空气扩散系统的设计计算；传统活性污泥法、氧化沟、SBR的设计计算、活性污泥的培养驯化与运行管理，活性污泥系统运行异常情况及排除方法
§5.3生物膜法（4学时）
§5.3.1概述
生物膜的构造及其对有机物和其它污染物的降解、生物膜法的主要特征
§5.3.2生物滤池
普通生物滤池的构造、工艺流程、设计计算；生物滤池的分类和特点
§5.3.3生物转盘
生物转盘的组成与构造特点、工艺流程、设计计算
§5.3.4生物接触氧化
生物接触氧化池的构造与特点、设计计算
§5.3.5曝气生物滤池
曝气生物滤池的构造与特点、设计计算
§5.3.6生物流化床
生物流化床的工艺类型、构造
§5.3.7生物膜法的运行管理
生物膜的培养；生物膜运行状态监测与管理；生物膜法运行的异常现象与控制措施
【重点与难点】生物膜法的原理和特点；生物滤池、生物转盘和生物接触氧化池的构造和设计计算
§5.4生物脱氮除磷技术（4学时）
§5.4.1生物脱氮除磷的基本原理
氮在污水中的存在形式和转化过程、硝化过程、反硝化过程；生物除磷的基本原理；生物脱氮除磷工艺的控制条件
§5.4.2AN/O法脱氮工艺的设计计算
AN/O工艺流程、AN/O工艺的设计计算
§5.4.3AP/O法除磷工艺的设计计算
AP/O工艺流程、AP/O工艺的设计计算
§5.4.4A2/O同步脱氮除磷工艺的设计计算
A2/O工艺流程、A2/O工艺的设计计算
§5.4.5脱氮除磷新工艺介绍
短程硝化/反硝化工艺（Sharon）；厌氧氨氧化工艺
【重点与难点】生物脱氮除磷的基本原理、A/O和A2/O的工艺流程和设计计算
§5.5膜生物反应器工艺（2学时）
§5.5.1膜生物反应器的基本原理
膜生物反应器的原理、特点、分类及其应用
§5.5.2膜生物反应器工艺
工艺流程、膜污染控制
【重点与难点】膜生物反应器的基本原理、膜生物反应器的工艺流程和膜污染控制
§5.6厌氧生物处理（6学时）
§5.6.1厌氧生物处理的基本原理
厌氧消化过程、厌氧处理的特点、工艺控制条件
§5.6.2厌氧生物反应器的发展和特征
第一代厌氧反应器：
厌氧消化工艺、厌氧接触工艺，第二代厌氧反应器：
厌氧滤池（AF）、升流式厌氧污泥床反应器（UASB）、厌氧流化床（AFB）；第三代厌氧反应器：
膨胀颗粒污泥床（EGSB）、厌氧内循环反应器（IC）、升流式厌氧污泥床过滤器（UBF）、厌氧折流扳反应器（ABR）
§5.6.3升流式厌氧污泥床反应器（UASB）的设计计算
UASB的工艺原理；颗粒污泥的形成原理、性质及条件；UASB反应器构造及设计计算
§5.6.4升流式厌氧污泥床过滤器（UBF）的设计计算
UBF的工艺原理；UBF反应器构造及设计计算
§5.6.5厌氧折流扳反应器（ABR）的设计计算
ABR的工艺原理；ABR反应器构造及设计计算
§5.6.6两相厌氧生物处理
两相厌氧生物处理原理；工艺流程；特点
【重点与难点】厌氧生物处理的基本原理和工艺条件；UASB、UBF、ABR等厌氧处理工艺原理和设计计算
§5.7自然生物处理（2学时）
§5.7.1稳定塘
分类及工作原理、稳定塘的应用
§5.7.2土地处理系统
工作原理、基本工艺、工艺选择设计及其应用
§5.7.3湿地处理系统
工作原理、基本工艺、工艺选择设计及其应用
【重点与难点】稳定塘和土地处理系统的工作原理与应用
第六章污泥处理与处置（4学时）
§6.1污泥的来源、性质和数量
污泥的分类、性质及性质指标、污泥量的计算、污泥中的水分及影响
§6.2污泥浓缩
重力浓缩、气浮浓缩、其他浓缩方法
§6.3污泥的厌氧消化
厌氧消化的原理、影响因素、厌氧消化池的构造和工艺设计、消化池的运行管理、沼气脱硫；沼气利用
§6.4污泥的好氧消化
好氧消化的机理、好氧消化池的构造
§6.5污泥消毒
巴氏消毒法、石灰稳定法、加氯消毒法
§6.6污泥的机械脱水
机械脱水的预处理、机械脱水的基本原理与比阻、压滤脱水的计算与设计、滚压脱水的计算与设计；离心脱水的计算与设计
§6.7污泥的干燥
污泥干燥器的分类、干燥流程、干燥器的比选
§6.8污泥的焚烧
完全燃烧、湿式燃烧
§6.9污泥的最终处置与利用
农肥利用与土地处理、污泥堆肥、污泥制建材
【重点与难点】污泥量的性质、污泥厌氧消化的原理和应用、污泥的浓缩脱水原理和设备选型
第三篇污水处理厂站系统规划设计
第七章城市污水处理厂系统规划设计与实例（2学时）
§7.1城市污水特点与城市水污染防治原则
§7.2厂址的选择设计原则、程序和资料收集
§7.3厂址选择、规模与设计水质确定、工艺流程选择确定等原则
§7.4处理单元设计参数选用的注意事项
§7.5处理厂的平面与高程布置
【重点与难点】城市污水处理厂厂址选择、规模与设计水质确定、工艺流程的选择和布置的原则
第八章典型工业废水处理系统设计与实例（6学时）
§8.1一般工业废水特征及其污染防治原则与途径
§8.2典型工业废水水质特征及其处理工艺技术路线（轻工－造纸、制革、食品、酿造，冶金－焦化、钢铁、有色，石油化工－炼油、石化，化工医药－化工、医药，纺织印染－纺织原料、印染，矿产资源－煤矿、选矿等等）
§8.3工程规模与设计水质确定、工艺流程选择确定原则
§8.4废水处理单元设计参数选用的注意事项
§8.5废水处理站的平面与高程布置
【重点与难点】了解典型工业废水水质特征及其处理工艺技术，熟悉规模与设计水质确定、工艺流程的选择和布置等原则
五、习题与自学内容与要求
本课程根据教学内容，在每个章节讲授教学内容结束后，布置不少3h的课外习题与专题资料查阅和专题报告撰写作业量。
布置5~6次习题与作业，总计不少于15小时。
所布置的习题与作业应在布置后1周内上交任课教师。
“排水工程设计与计算”为自学内容，自学学时为60学时。
六、教学方法与手段
在教学中本大纲尝试采用“课堂讲授＋课外撰写研究报告”的教学模式，以加强学生自学学习的主动性，培养其学习方式，提高综合教学质量。
以课堂教学介绍、讲解基本原理、基本知识、基本方法等为主；在课程教学的相关环节利用多媒体教学手段，展示有关实际工程的设计、运行资料等作为辅助教学内容。
七、各教学环节学时分配
序号
课程内容
讲课
习题课
讨论课
教学实验
演示实验
合计
1
总论
4
0
0
0
3
7
2
废水物理处理
8
0
0
3
3
14
3
废水化学处理
4
0
0
0
5
9
4
废水物化处理
8
0
0
4
4
16
5
废水生物处理
28
0
0
3
5
36
6
污泥的处理处置
4
0
0
2
3
9
7
污水处理厂的设计
8
0
0
0
5
13
合计
64
0
0
12
28
104
八考核方式
闭卷笔试
九推荐教材和教学参考书
主讲教材：
张自杰主编,顾夏声主审,张自杰//林荣枕//金儒霖编《排水工程》下册（第四版），北京：
中国建筑工业出版社，2000.06.
辅助教材：
[1]高廷耀//顾国维//周琪主编,《水污染控制工程》（第三版），北京：
高等教育出版社，2007.07.
[2]Metcalf＆Eddy,Inc.，WastewaterEngineeringTreatmentandReuse，FourthEdition（《废水工程:
处理及回用》,第四版）清华大学出版社,2003.01.；中译本：
化学工业出版社，2004.06.
[3]李圭白//张杰主编,蒋展鹏主审《水质工程学》，北京：
中国建筑工业出版社，2005.07.
[4]韩洪军等《水处理工程设计计算》（第一版），中国建筑工业出版社.2006.3
[5]黄廷林《水工艺设备基础》（第一版），中国建筑工业出版社.2002.6
[6]崔福义等《给排水工程仪表与控制》（第二版），中国建筑工业出版社2006.6
执行法规、政策、设计规范与标准：
（1）《中华人民共和国水法》（主席令第74号）
（2）《中华人民共和国水污染防治法》（主席令第66号）
（3）《中华人民共和国水污染防治法实施细则》（国务院令第284号）
（4）《城市污水处理及污染防治技术政策》（建设部环保总局科技部建城[2000]124号）
（5）《城市污水再生利用技术政策》（建设部技术部建科[2006]100号/2006.4.25）
（6）《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）》（住房和城乡建设部环境保护部科学技术部建城[2009]23号/2009.2.18）
（7）《城市给水工程规划规范》（GB50282-98）
（8）《城市排水工程规划规范》（GB50318-2000）
（9）《室外给水设计规范》（GB50013-2006）
（10）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
（11）《污水再生利用工程设计规范》（GB50335-2002）
（12）《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）
（13）《供水管井技术规范》（GB50296-99）
（14）《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》（GB50032-2003）
（15）《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332-2002）
（16）《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）
（17）《城镇供水厂运行维护及安全技术规程》（CJJ58-94）
（18）《城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程》（CJJ60-94）
（19）《含藻水给水处理设计规范》（CJJ32-89）
（20）《高浊度给水设计规范》（CJJ40-91）
（21）《城市污水处理厂工程质量验收规范》（GB50334-2002）
（22）《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》（CJJ101-2004）
（23）《城镇排水管渠与泵站维护技术规程》（CJJ68-2007）
（24）《给水排水设计基本术语标准》（GBJ125-89）
（25）《给水排水制图标准》（GB/T50106-2001）
（26）《城市用水分类标准》（CJ/T3070-1999）
（27）《城市居民生活用水量标准》（GB/T50331-2002）
（28）《城市污水处理工程项目建设标准》（建设部主编，2001.6.1施行）
（29）《城镇给水厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ41-91）
（30）《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31-89）
（31）《城市供水管网漏损控制及评定标准》（CJJ92-2002）
（32）《市政排水管渠工程质量检验评定标准》（CJJ3-90）
（33）《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）
（34）《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T 18920-2002）
（35）《城市污水再生利用 景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）
（36）《城市污水再生利用 工业用水水质》（GB/T19923-2005）
（37）《城市污水再生利用 补充水源水质》
（38）《城市污水再生利用 农业用水水质》
（39）《再生水回用于景观水体标准》（CJ/T95-2000）
（40）《循环冷却水用再生水水质标准》（ HG/T3923-2007）
（41）《再生水水质标准》（SL368-2006）
（42）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
（43）《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082-1999）
（44）《城市污水处理厂污泥排放标准》（CJ3025-1993）
（44）《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）
（45）《农田灌溉水质标准》（GB5084-92）
（46）《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284-84）
（47）《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）
（48）《工业企业厂界环境噪声标准》（GBl2348-2008）
（49）《声环境质量标准》（GB3096-2008）
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