《水质控制工程》教学大纲

课程英文名称：Water Quality ControlEngineering

课程编号：E30180                      学时、学分：80/8、5.0

课程类别：专业必修课                  适 用 专 业：给排水科学与工程

教学大纲说明

一、课程的性质、教学目的与任务

本课程是给排水科学与工程的专业课。通过本课程的学习，使学生了解在水循环中各类水的性质、变化的基本规律和过程以及水处理的任务，掌握物理、化学及物理化学等各种单元处理方法及其组合应用，以及生物处理方法和自然处理方法等；熟悉其处理与利用的基本理论、技术和技能；掌握水处理工艺设计的基本原理和方法以及工艺方案选择和工程计算、设计的基本技能；具有解决水处理与利用技术问题的基本能力和对其进一步研究的必要基础；基本上能够独立地对水处理项目进行试验、规划、施工、监理、调试和运行管理等方面的工作。

二、课程教学的基本要求

1．本课程的教学重点在于培养学生的基本技能和基本能力，特别是重在实际能力的培养。教学过程中除了教授水处理的基本理论、基本方法和基本技术外，还应着力培养学生应用这些理论、方法和技术的能力。

2．在可能的条件下，应对水体处理理论及水处理模型等内容进行一定程度的拓宽，以适应学生毕业后可能从事深层次工作的需要。

3．除了基本教学内容外，还应根据水处理的理论、技术发展的新情况向学生介绍当前最新、最先进的理论、技术及其发展的趋势。

4．水生物处理法的生物学基础已在水处理微生物学（或环境微生物学）课程中学习过，本课程将在这个基础上结合各种生物处理法的机理和应用作进一步介绍。

5．有关水处理厂（站）设计、运行、管理和维护的基本知识以及操作技能，水处理系统及污水处理厂（站）的勘测、规划和设计的知识和技能应主要结合生产实习、课程设计和毕业设计等环节分别学习或培养，本课程只介绍其基本原理和基本知识。

6．本课程主要采用课堂理论教学的授课方式，利用讨论式加案例式教学方法，同时结合课程内容适当布置思考题和习题作为课外作业，并亦可结合课程内容安排适当的课外实践内容，以加强学生对课程内容的理解、掌握。

7．本课程除了进行理论教学外，还安排了8学时实验课，以培养学生的实际动手能力。

三、课程教学对学生知识和能力培养的要求

1.知识要求：

（1）掌握水处理工艺设计的基本原理和方法以及工艺方案选择和工程计算、设计的基本技能；

（2）掌握水质控制工程的任务、内容、方法；

（3）掌握水质控制工程相关的实践知识和技能。

2.能力要求：

（1）具有获取与水质控制工程相关信息的基本知识与技能；

（2）具有分析相关水质控制工程问题的能力；

（3）具有运用水质控制工程基本知识分析问题、解决问题的综合能力；

（4）具有一定的工程设计、施工、运行和管理等能力。

四、本课程与相关课程的关系

本课程应在水处理微生物学、水分析化学、水力学、水文学、水文地质与工程地质、建筑力学、水泵与风机、测量学等课程学完之后进行。

教学大纲

一、理论教学部分

水质工程导论

主要内容：水的循环、水的现状与危机、水质工程。

教学目标：本章全部为了解。

第一章 水质与水质标准

主要内容：天然水中杂质的种类与性质、水体的污染与自净、饮用水水质与健康、用水

          水质标准、污水的排放标准。

重    点：天然水中杂质的种类与性质、水体的污染与自净、水质标准。

教学目标：掌握天然水中的杂质、水体的污染与自净、水质标准，理解饮用水水质与健

          康、污水的排放标准，了解饮用水水质与健康。

第二章 水的处理方法概论

主要内容：主要单元处理方法、反应器的概念及其在水处理中的应用、水处理工艺流程。

重    点：反应器的概念、主要单元的处理方法、饮用水处理流程、污水处理流程、水

          质工程设计与计算的特点、原则和程序。

教学目标：掌握反应器的概念、水质工程设计与计算的特点、原则和程序，理解主要单

          元的处理方法、饮用水处理流程、污水处理流程，了解水的各种物理、化学

          及物理化学单元处理方法概念，各种生物处理方法概念。

第三章 凝聚和絮凝

主要内容：胶体的稳定性、混凝机理、混凝剂、混凝过程、混凝动力学、混凝设施。

重    点：胶体的凝聚和絮凝机理、混凝过程、快速混合和絮凝反应、混凝剂与助凝剂

          的选择与匹配、混凝效果的主要影响因素及操作程序、混凝剂的配制及投加

          方式、混合和絮凝设施、凝聚和絮凝在用水处理和污水处理中的应用。

教学目标：掌握用水处理和污水处理工艺过程中的混凝剂与助凝剂的选择、混凝机理及

        混凝效果的主要影响因素及操作程序、混合和絮凝设施、混凝剂种类及其选

        用原则、混凝过程，理解胶体的双电层结构及稳定性、胶体的凝聚机理和絮

        凝机理、混凝动力学、快速混合和絮凝反应、混合和絮凝设施，了解胶体的

        稳定性。

第四章 沉淀

主要内容：杂质颗粒在静水中的沉降、理想沉淀池原理及其与实际沉淀池之间的差异、

          平流沉淀池的结构及应用、非凝聚性颗粒的静水沉淀实验、浅池理论与斜板

          沉淀、斜板或斜管沉淀池的结构及应用、竖流沉淀池的结构及应用、接触凝

          聚原理、澄清池及高密度沉淀池、辐流沉淀池的结构及应用、固体通量理论、

          气浮原理及气浮池和沉砂池的类型、结构及应用。

重   点：杂质颗粒在水中的自由沉降和拥挤沉降、理想沉淀池原理及其与实际沉淀池

         之间的差异、各类沉淀池、澄清池、气浮池和沉砂池的类型及结构、沉淀在

         用水处理和污水处理中的应用。

教学目标：掌握浅池理论与斜板沉淀、接触凝聚原理、澄清池及高密度沉淀池、辐流沉

          淀池的结构及应用、固体通量理论、各类沉淀池的类型、结构及应用、平流

          沉淀池结构在用水处理和污水处理应用中的差异、非凝聚性颗粒的静水沉淀

          实验、气浮原理、理解杂质颗粒在水中的自由沉降和拥挤沉降、理想沉淀池

          原理及其与实际沉淀池之间的差异、各类澄清池和气浮池的类型、结构及应

          用，了解沉砂池的类型及结构。

第五章 过滤

主要内容：慢滤池与快滤池，快滤池的构造和工作原理；滤料特点、筛分与滤层特性；

          过滤理论；快滤池的运行和工作方式；快滤池运行的控制；过滤水力学及过

          滤去除悬浮物的机理；滤层和承托层及滤层的反冲洗；几种常见的滤池的结

          构及运行和工作方式。

重    点：快滤池的构造，过滤原理，滤料特点、筛分与滤层特性，滤池的工作方式（水

          头、滤速的变化、等速过滤、变速过滤、过滤周期等），快滤池运行的控制，

          过滤水力学及过滤去除悬浮物的机理，过滤的水头损失，滤层的粒度特性，

          配水系统的形式与特点，反冲洗作用机理，反冲洗水力学，滤层和承托层，

        滤层的反冲洗及反冲洗方式，反冲洗设施，几种常见的滤池的结构及运行和

          工作方式。

教学目标：掌握快滤池的构造、快滤池运行的控制、过滤水力学及过滤去除悬浮物的机

          理、反冲洗水力学、滤料特点、筛分与滤层特性，滤池反冲洗系统，理解过

          滤原理、过滤的水头损失、滤池的工作方式（水头、滤速的变化、等速过滤、

          变速过滤、过滤周期等），了解滤层的粒度特性、反冲洗作用机理。

第六章 吸附

主要内容：吸附概述；活性炭吸附；活性炭的再生；活性炭吸附在用水处理和污水处理

          中的应用；水处理过程中的其他吸附剂。

重    点：吸附类型，吸附等温线，吸附速率，影响吸附的因素，吸附剂，吸附工艺及

          操作方式，活性炭的制造，活性炭的细孔构造和分布，活性炭的表面化学性

          质，活性炭的再生，活性炭吸附在用水处理和污水处理中的应用，臭氧——

          生物活性碳。

教学目标：掌握吸附现象和吸附模型，活性炭的制备方法、性质及影响吸附的因素，竞

       争吸附的概念和多组分吸附的评价方法，活性炭的吸附与再生，理解吸附等温

       线，吸附剂，吸附工艺及操作方式，活性炭的细孔构造和分布，活性炭的表面

       化学性质，活性炭吸附在用水处理和污水处理中的应用，臭氧——生物活性碳，

       了解水处理过程中的其它吸附剂。

第七章 氧化还原与消毒

主要内容：概述；液氯氧化与消毒，液氯氧化接触反应设备，液氯氧化在用水处理和污

        水处理中的应用；臭氧氧化与消毒，臭氧氧化接触反应设备，臭氧氧化在用

        水处理和污水处理中的应用；其他氧化与消毒及还原方法，其他氧化接触反

        应设备，其他氧化与消毒及还原方法在用水处理和污水处理中的应用；高级

        氧化概述。

重    点：氧化还原的基本原理及氧化还原剂，液氯氧化和臭氧氧化与消毒，液氯氧化

         和臭氧氧化的接触反应设备，液氯氧化和臭氧氧化在用水处理和污水处理中

          的应用，其他氧化与消毒及还原方法。

教学目标：掌握消毒基本原理，氯化消毒原理与加氯方法，氯化消毒副产物形成规律与

          控制方法，其他种类消毒剂消毒原理与应用，液氯氧化和臭氧氧化在用水处

          理和污水处理中的应用。理解氧化剂的性质、投加位置与净水作用；液氯氧

          化和臭氧氧化的接触反应设备，了解其他氧化与消毒及还原方法，预氧化、

          深度氧化和高级氧化等技术原理和应用。

第八章 离子交换

主要内容：离子交换概述；各种离子交换树脂及其选择性；离子交换反应；离子交换装

          置及运行操作；离子交换在用水处理和污水处理中的应用。

重    点：各种离子交换剂，离子交换树脂的命名、性质及其选择性，离子交换反应的

          原理与应用，离子交换装置及运行操作，离子交换在用水处理和污水处理中

          的应用及其差别。

教学目标：掌握离子交换剂的种类和性质，离子交换反应的原理与应用，离子交换装置

         和系统的使用方法，离子交换在用水处理和污水处理中的应用，理解离子交

          换装置及运行操作，了解：各种离子交换剂，离子交换反应。

第九章 膜滤技术

主要内容：概述；微滤和超滤；反渗透和纳滤；电渗析；膜滤技术在水处理领域中的应

          用。

重    点：膜污染、劣化及其预防方法，微滤和超滤的基本机理，微滤和超滤的基本流

          程，超滤过程的浓差极化，渗透与反渗透，反渗透膜及分离机理，反渗透的

          基本流程，渗析与电渗析，电渗析的离子交换膜及其作用机理，电渗析的极

          化，电渗析装置与组装，膜滤技术在用水处理和污水处理中的应用，电渗析

          在用水处理和污水处理应用中的差别。

教学目标：掌握各种膜的工作原理及应用，膜生物处理技术，膜水处理系统及运行方法，

          膜滤技术在用水处理和污水处理中的应用，电渗析在用水处理和污水处理应

          用中的差别，理解膜污染、劣化及其预防方法，超滤过程的浓差极化，电渗

        析的极化，了解膜的分类与性质，微滤和超滤的基本机理，反渗透膜及分离

        机理，电渗析的离子交换膜及其作用机理。

第十章 其他处理方法

主要内容：污物截留——格栅；水量及水质调节；离心分离；除油；中和；化学沉淀；

          电解；吹脱、汽提法；萃取法。

重    点：格栅的用途、设置，水量及水质调节的作用及搅拌，离心分离原理及在污水

          处理中的应用，含油废水的种类及其去除方法，中和法在污水处理中的应用，

          化学沉淀种类（含沉淀除磷），电解法的基本原理及在污水处理中的应用，

          吹脱法、汽提法和萃取法的基本原理及应用（含吹脱脱氮）。

教学目标：掌握格栅的用途、设置，含油废水的种类及其去除方法，过滤中和法，理解

          水量及水质调节的作用及搅拌，离心分离原理及在污水处理中的应用，化学

          沉淀种类，了解电解法的基本原理及在污水处理中的应用，吹脱法、汽提法

          和萃取法的基本原理及应用。

第十一章 活性污泥法

主要内容：活性污泥法的理论基础；活性污泥的性能指标及其有关参数；活性污泥反应

          动力学及其应用；活性污泥法的各种演变及应用；曝气及曝气系统；活性污

          泥法污水处理系统的过程控制与运行管理；活性污泥法的脱氮除磷原理及应

          用；活性污泥法的发展与新工艺。

重    点：活性污泥法的基本概念与基本流程，活性污泥的净化反应过程，活性污泥的

          特征、评价指标，活性污泥处理系统的控制指标与设计、运行参数，典型活

          性污泥处理系统的运行方式，氧的转移传递原理及影响因素，曝气的作用及

          空气扩散装置的主要指标，活性污泥法的脱氮除磷原理及应用。

教学目标：掌握活性污泥形态、微生物作用、增殖规律及其影响因素，活性污泥的性能

          指标及反应动力学，活性污泥处理法的基本概念与基本流程，活性污泥的评

          价指标，活性污泥处理系统的控制指标与设计、运行参数，典型活性污泥处

          理系统的运行方式，曝气的作用及空气扩散装置的主要指标，活性污泥法的

          脱氮除磷原理及应用，理解活性污泥的驯化培养、净化反应过程，活性污泥

          的特征，典型活性污泥处理系统的适用范围与运行参数，氧的转移传递原理

          及影响因素，活性污泥反应器——曝气池的分类，活性污泥法污水处理系统

          的过程控制与运行管理，了解活性污泥法及其污水净化机理，活性污泥处理

          各个组成系统的工艺设计，活性污泥法的发展与新工艺（含膜生物反应器）。

第十二章 生物膜法

主要内容：生物膜法的基本概念；生物膜的增长及动力学；生物滤池；生物转盘；生物

          接触氯化法；生物流化床；曝气生物滤池；其他新型生物膜反应器和联合处

          理工艺；生物膜法的运行管理。

重    点：生物膜处理法的基本概念与主要特征，生物膜的构造及生物膜净化反应机理，

        生物接触氧化法的原理、类型及构造，生物流化床的原理、类型，曝气生物

        滤池的原理、类型及构造。

教学目标：掌握生物膜处理法的基本概念与基本原理，生物接触氧化、生物流化床和曝

          气生物滤池的基本原理及其影响因素，生物接触氧化法，理解生物膜的构造，

         曝气生物滤池的类型、构造，生物流化床的类型，生物膜处理新工艺，了解

          生物膜法处理系统的运行与管理，其他新型生物膜反应器和联合处理工艺。

第十三章 厌氧生物处理

主要内容：概述；厌氧生物处理的基本原理；厌氧微生物生态学；升流式厌氧污泥层工                

          艺；两相厌氧生物处理；悬浮生长厌氧生物处理法；附着生长厌氧生物处理

          法；厌氧生物处理在污水处理中的应用。

重    点：厌氧生物处理的基本原理，升流式厌氧污泥层工艺，两相厌氧生物处理，悬

          浮生长厌氧生物处理法，附着生长厌氧生物处理法，厌氧生物处理在污水处

          理中的应用。

教学目标：掌握厌氧生物处理的基本原理，厌氧生物处理工艺，厌氧生物处理在污水处

          理中的应用，理解升流式厌氧污泥层工艺，两相厌氧生物处理，了解悬浮生

          长厌氧生物处理法，固着生长厌氧生物处理法。

第十四章 自然生物处理系统

主要内容：概述、氧化塘生态系统、氧化塘的净化机理、曝气塘、氧化塘的设计、氧化

          塘系统的典型处理流程与国内应用实例、污水的土地处理系统概述、土地处

          理系统对污水的净化作用机理、污水土地处理系统工艺、人工湿地处理系统。

重    点：氧化塘的净化机理、曝气塘、氧化塘的设计、土地处理系统对污水的净化作

          用机理、污水土地处理系统工艺、人工湿地处理系统。

教学目标：掌握曝气塘、氧化塘的设计、污水土地处理系统工艺、人工湿地处理系统，

          理解氧化塘的净化机理、土地处理系统对污水的净化作用机理、氧化塘生态

          系统、污水的土地处理系统概述、土地处理系统对污水的净化作用机理、人

          工湿地处理系统，了解氧化塘概述、氧化塘系统的典型处理流程与国内应用

          实例、污水的土地处理系统概述。

第十五章 污泥处理、处置与利用

主要内容：概述；污泥的分类、性质及计算；污泥浓缩；污泥的厌氧消化；污泥的其他

          稳定措施；污泥的调理；污泥的干化与脱水；污泥的干燥与焚化；污泥的有

          效利用与最终处置。

重    点：污泥的分类及性质，污泥浓缩，污泥的厌氧消化，污泥的其他稳定措施，污

          泥的调理，污泥的干化与脱水，污泥的有效利用与最终处置。

教学目标：掌握污泥的浓缩，污泥的厌氧消化，污泥的干化、脱水与焚化，污泥的有效

          利用与最终处置，理解污泥的其他稳定措施，了解污泥的分类、性质及计算，

          污泥的有效利用与最终处置。

第十六章 典型给水处理系统

主要内容：给水处理工艺系统的选择原则；地面水的常规处理工艺系统；受污染水源水

        处理工艺系统；水的除藻；水的除臭除味；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：给水处理工艺系统的选择原则，地面水的常规处理工艺系统，受污染水源水

          处理工艺系统。

教学目标：掌握地面水的常规处理工艺系统、受污染水源水处理工艺系统、深度处理工

          艺，理解给水处理工艺系统的选择原则、水的除臭与除藻，了解水厂废水及

          废弃物处理。

第十七章 特种水源水处理工艺系统

主要内容：地下水除铁、地下水除锰、高浊度河水及其水质特点、高浊度水的处理工艺         

          系统、水的除氟、水的除砷。

重    点：地下水除铁、地下水除锰、高浊度水的处理工艺系统、水的除氟、水的除砷。

教学目标：了解地下水除铁、地下水除锰、高浊度河水及其水质特点、高浊度水的处理

          工艺系统、水的除氟、水的除砷。

第十八章 城市污水处理系统

主要内容：城市污水处理工艺系统选择的基本思想与原则、城市污水处理工艺系统、活

          性污泥法处理系统实例、污水深度处理系统与再生水有效利用、污泥处理与

          利用工艺系统。

重    点：城市污水处理工艺系统、污水深度处理系统（悬浮物、溶解性有机物和溶解

          性无机盐类的去除方法）、污泥处理与利用工艺系统。

教学目标：掌握城市污水水质分析，污水处理基本方法与工艺系统选择，污泥处理与处

          置系统，理解城市污水处理系统设计，悬浮物、溶解性有机物和溶解性无机

          盐类的去除方法，污水深度处理利用。

二、实验教学部分

(一)必开实验

 (二)选开实验

三、教学时数分配表

四、成绩考核与评定方法

成绩考核方式为考试。成绩由平时成绩和期末成绩组成，其中平时成绩分为实验成绩和平时表现。各部分比例为：实验成绩占15% ，平时表现（如出勤率、课堂表现、平时考核、作业等）占25%，期末考试成绩占 60%。

五、使用教材及主要参考书

1．《普通高等教育土建学科专业十二五规划教材•高等学校给水排水工程专业指导委员会规划推荐教材•水质工程学》（第二版），李圭白，张杰主编，中国建筑工业出版社，2013年3月。

2．《给水工程》（第四版），严煦世、范瑾初主编，建筑工业出版社，2012年5月。

3．《排水工程·下册》（第四版），张自杰主编，建筑工业出版社，2000年6月。

4．《水污染控制工程》（第三版），彭党聪编，冶金工业出版社，2010年4月。

5．《水污染控制工程设计<论文>指南》，成官文，化学工业出版社，2011年9月。

6．《水处理实验技术》（第三版），吴俊奇主编，中国建筑工业出版社，2009年1月。

7．《水污染治理新工艺与设计》，娄金生等编，海洋出版社，1999年3月。

8．《水污染控制工程》（第三版），高廷耀主编，高等教育出版社，2007年3月。

9．《 给水排水设计手册（第6册）：工业排水（第2版）》，中国建筑工业出版社，2002年1月。

10.《给水排水设计手册第5册：城镇排水（第2版）》，中国建筑工业出版社，2004年4月。

11.《给水排水设计手册第3册：城镇给水（第2版）》，中国建筑工业出版社，2004年4月。

12．《城镇净水厂改扩建技术与应用》，朱丽楠，化工出版社，2013年7月。

13．《污水处理厂改扩建设计》，上海市政工程设计研究总院，中国建筑工业出版社，2008年10月。

14.微信公众号：给水排水、环境工程、筑龙给排水、中国给水排水。