课程名称：《水质工程学实验》
英文名称：Experiment technology of Water & Wastewater Treatment
课程性质：专业必修课程
课程编号：T131218
周 学 时：2学时
总 学 时：32学时
学 分：1学分
开设学期：第5学期
教学对象：给排水科学与工程专业（本科）
一、课程简介
水质工程学实验是给水排水工程专业与主要的主干专业课相配合的重要实践环节之一。水质工程学本身就是建立在实验基础上的科学，水质工程学实验是水质工程学的重要组成部分。许多水质处理方法、处理设备的设计参数和操作运行方式的确定，都需要通过实验解决，才能较合理地进行工程设计。水质工程学实验也是科研和工程技术人员解决水和污水处理中各种问题的一个重要手段。
二、课程教学目标
实验教学是使学生理论联系实际，培养学生观察问题、分析问题和解决问题能力的一个重要方面。通过本课程的教学预期达到以下目标：
课程教学目标1：加深学生对课堂理论教学内容中所设计的基本概念、基本理论和基本方法的理解，巩固所学的知识；
课程教学目标2：掌握水中杂质在自然界的迁移转化规律，为水环境保护提供依据；
课程教学目标3：掌握污水处理过程中污染物去除的基本规律，以改进和提高现有的处理技术及设备；
课程教学目标4：掌握给水处理中主要工艺的设计理论和原理，以为处理工艺寻找并提供最佳工艺条件和参数；
课程教学目标5：实现水质控制设备的优化设计和优化控制；
课程教学目标6：了解并解决水处理技术开发中的从实验室规模到工程规模的放大问题。
课程教学目标7：使学生了解如何进行实验方案的设计，并初步掌握水质控制实验研究方法和基本测试技术；
课程教学目标8：通过实验数据的整理使学生初步掌握数据分析处理技术，包括如何收集实验数据；如何正确地分析和归纳实验数据；运用实验成果验证已有的概念和理论等。
表1 课程教学目标与毕业要求的对应矩阵关系
毕业要求 |
课程教学贡献度 |
课程教学目标 |
1.问题分析 |
H（高） |
课程教学目标1-4 |
2.设计/开发解决方案 |
H（高） |
课程教学目标1-8 |
3.研究 |
H（高） |
课程教学目标5-8 |
4.使用现代工具 |
M（中） |
课程教学目标5 课程教学目标6 |
三、实验主要仪器设备
鼓风干燥机，真空泵，紫外可见分光光度计，磁天平，BOD仪，酸度计，盐度计，浊度仪，吸收装置，通风机，干燥装置，六联搅拌机，光电浊度仪，分析天平等。
四、实验主要消耗材料
滤纸、混凝剂、碱性助凝剂、Al2(SO4)3、无水压硫酸钠、氯化钴、10％FeCl3溶液、纳氏试剂、酒石酸钾钠溶液、 铵标准溶液、硫酸.、抗坏血酸溶液、钼酸盐溶液、磷酸盐溶液、pH试纸、盐酸、氢氧化钠、钙指示剂、EDTA标准溶液、无水亚硫酸钠、亚甲基兰、活性炭等
五、安全风险及控制措施
1、进入实验室必须穿实验服，禁止穿背心、短裤或裙子等暴露过多皮肤的衣服，不得佩戴隐形眼镜，长发必须扎起。
2、实验中所用的药品不得随意遗弃，废物、废液等应放入指定的容器中，需要回收的药品应放入指定回收瓶中。
3、使用电器设备（如恒温水浴、加热套、电炉等）时，禁止用湿手或在眼睛旁视时开关电器。实验完毕后，拔下电源插头，切断电源。4、使用浓酸、浓碱，必须小心操作，防止溅到皮肤或衣服上。
5、酸灼伤皮肤时，应先用大量水冲洗，以免深度受伤，再用稀碳酸氢钠溶液或稀氨水洗，最后用水洗；碱灼伤先用大量水冲洗，再用1%硼酸或2%醋酸溶液洗，最后用水洗；酸或碱不慎溅入眼睛时，应立即用大量的水冲洗，然后到医院就诊。
6、水银温度计不慎打碎，应先用纸片或胶带将洒落在地上或桌子上的汞尽可能收集起来，放入盛水的指定容器中，再用硫粉洒盖在洒落的地方。
7、凡实验室中所有的加热操作（如常压蒸馏、回流），都必须有通气孔接通大气，不能密闭加热。
8、蒸馏和回流时必须在加热前加入沸石，防止溶液因过热暴沸而冲出；若在加热后发现未加沸石，应立即停止加热，待稍冷后再放，严禁过热时放入沸石；
9、严禁用明火（酒精灯、电炉等）加热易燃的有机物质。
10、实验结束后，应仔细洗手，以防化学药品中毒。
六、实验项目汇总表
序号 |
实验项目 |
学时 分配 |
实验 类型 |
思政映射 与融入点 |
对应的 课程教学目标 |
1 |
颗粒自由沉淀实验 |
1 |
验证性 |
|
课程教学目标1 课程教学目标2 课程教学目标3 |
2 |
混凝实验 |
1 |
验证性 |
|
课程教学目标1 课程教学目标2 课程教学目标3 |
3 |
鼓风曝气系统中的充氧实验 |
2 |
验证性 |
|
课程教学目标1 课程教学目标2 课程教学目标7 |
4 |
污泥比阻的测定 |
2 |
验证性 |
|
课程教学目标1 课程教学目标7 |
5 |
水处理设施演示实验 |
2 |
演示性 |
|
课程教学目标1 课程教学目标7 |
6 |
过滤及反冲洗实验 |
2 |
设计性 |
|
课程教学目标1 课程教学目标2 课程教学目标6 课程教学目标8 |
7 |
软化与除盐实验 |
2 |
设计性 |
|
课程教学目标1 课程教学目标7 课程教学目标8 |
8 |
水中氨氮的测定 |
2 |
验证性 |
|
课程教学目标1 课程教学目标3 |
9 |
水中磷的测定 |
2 |
验证性 |
除磷是水十条的重要内容 |
课程教学目标1 课程教学目标3 |
10
|
污泥沉降比和污泥指数的测定与分析 |
2 |
验证性 |
|
课程教学目标1 课程教学目标4 课程教学目标5 |
11 |
加压溶气气浮的运行与控制实验 |
2 |
验证性 |
|
课程教学目标1 课程教学目标4 课程教学目标7 课程教学目标8 |
12 |
树脂总交换容量和工作交换容量实验 |
2 |
验证性 |
|
课程教学目标1 课程教学目标2 课程教学目标3 |
13 |
污水耗氧特性曲线的测定实验 |
1 |
验证性 |
|
课程教学目标1 课程教学目标2 课程教学目标8 |
14 |
活性炭吸附实验 |
2 |
验证性 |
|
课程教学目标1 课程教学目标6 课程教学目标8 |
15 |
成层沉淀实验 |
1 |
验证性 |
|
课程教学目标1 课程教学目标2 课程教学目标3 课程教学目标5 课程教学目标8 |
16 |
斜板沉淀池实验 |
2 |
设计性 |
|
课程教学目标3 课程教学目标4 课程教学目标6 课程教学目标8 |
七、实验教学要求：
实验一 颗粒自由沉淀实验（1学时）
【教学目的】
1、了解废水的沉淀性能，加深对自由沉淀和絮凝沉淀理论、特点和规律的认识。
2、绘制沉淀曲线，即n～t、n～u和h～t 等关系曲线，以此提供沉淀的设计参数。
实验二 混凝实验（1学时）
【教学目的】
1、了解混凝的现象及过程，净水作用及影响混凝的主要因素；
2、确定混凝剂的最佳用量及其相应的pH值。
实验三 鼓风曝气系统中的充氧实验（2学时）
【教学目的】
1、进一步掌握曝气装置的充氧机理。
2、测定不同曝气装置的氧总转移系KLa。
3、评价不同曝气装置的充氧能力或动力
实验四 污泥比阻的测定（2学时）
【教学目的】
1、进一步加深理解污泥比阻的概念。
2、通过测定污泥比阻评价污泥脱水性能。
3、通过化学调理污泥絮凝，测定混凝剂的最佳投量。
实验五 水处理设施演示实验（2学时）
【教学目的】
1、进一步加深理解水质工程学相关构筑物的反应机理。
2、通过现场演示，使学生掌握和了解水处理技术实践环节。
实验六 过滤及反冲洗实验（2学时）
【教学目的】
（1）了解过滤系统的组成与构造，观察过滤及反冲洗现象，加深理解过滤及反冲洗原理。
（2）了解过滤及反冲洗模型的组成。
（3）熟悉过滤及反冲洗实验的方法。
（4）测定滤池工作中的主要技术并掌握观测的方法。
实验七 软化与除盐实验（2学时）
【教学目的】
（1）了解并掌握离子交换法除盐实验装置的操作方法。
（2）加深离子交换基本理论的理解。
（3）熟悉离子交换除盐的过程。
实验八 水中氨氮的测定（2学时）
【教学目的】
1．掌握氨氮的测定原理及测定方法的选择；
2．学习标准系列的配制和标准曲线的制作；
3．学习紫外可见分光光度计的使用方法。
实验九 水中磷的测定（2学时）
【教学目的】
1．学习标准系列的配制和标准曲线的制作；
2．学习紫外可见分光光度计的使用方法；
4．掌握钼酸铵分光光度法的测定原理；
5．钼酸铵分光光度法测总磷的基本操作。
实验十 污泥沉降比和污泥指数的测定与分析（2学时）
【教学目的】
1、掌握污泥沉降比、污泥指数的测定及计算方法；
2、加深对活性污泥的絮凝及沉淀特点和规律的认识；
3、明确沉降比、污泥指数和污泥浓度三者间的关系，及其在工程上的重要意义。
实验十一 加压溶气气浮的运行与控制实验（2学时）
【教学目的】
1、加深对气浮净水基本概念及原理的理解； 2、掌握加压溶气气浮实验方法，能熟练操作各种仪器；
3、通过实验模型的运行，掌握加压溶气气浮装置的工艺流程。
实验十二 树脂总交换容量和工作交换容量实验（2学时）
【教学目的】
1、加深对离子交换法软化和除盐基本理论的理解；
2、了解并掌握离子交换软化和除盐装置的运行和操作方法；
3、熟悉并掌握有关离子的测定方法和过程；
4、加深了解离子交换树脂的理论交换容量和作交换容量的概念。
实验十三 污水耗氧特性曲线的测定实验（1学时）
【教学目的】
1、深理解活性污泥的好氧速率、耗氧量的概念以及它们之间的关系。
2、掌握测定污泥耗氧速率的方法。
3、测定某混合液的耗氧速率，掌握测定修正系数α、β的方法
实验十四 活性炭吸附实验（2学时）
【教学目的】
1、掌握吸附实验的基本操作过程；
2、深化理解吸附过程的基本原理；
3、掌握吸附等温线及吸附等温式的物理意义及其应用功能；
4、掌握活性炭吸附实验的数据处理方法；
5、了解不同种类活性炭的吸附性能及其选择方法。
实验十五 成层沉淀实验（1学时）
【教学目的】
1、加深对成层沉淀的特点、基本概念以及沉淀规律的理解；
2、学会用肯奇单测定法得出C-v-t之间的关系；
3、弄清成层沉淀实验堆浓缩池设计的指导思想。
实验十六 斜板沉淀池实验（2学时）
【教学目的】
1. 掌握浅池理论；
2. 了解斜板沉淀池的同向流、逆向流、横向流的三种形态；
3. 了解影响斜板沉淀效率的因素
八、课程考核
实验考核：采用实验报告和平时实验操作情况相结合的考核方式；
成绩评定：实验报告占总成绩60％，平时实验操作情况占总成绩40％。
各环节考核主要内容、依据、计分方式等参见下表：
表2 实验课程考核细则
考核依据 |
建议 比例 |
考核/评价细则 |
对应的 课程教学目标 |
实验操作 |
40 |
学生实验前应仔细检查实验设备、仪器仪表是否完整齐全。实验时要严格按照操作规程认真操作，仔细观察实验现象，精心测定实验数据，并详细填写实验记录。实验结束后，要将实验设备和仪器仪表恢复原状，将周围环境整理干净。学生应注意培养自己严谨的科学态度，养成良好的工作学习习惯。 |
课程教学目标1-8 |
实验报告 |
60 |
学生实验前应仔细检查实验设备、仪器仪表是否完整齐全。实验时要严格按照操作规程认真操作，仔细观察实验现象，精心测定实验数据，并详细填写实验记录。实验报告要求语言通顺、图表清晰、分析合理、讨论深入。实验报告要真实反映实验结果，不得伪造。 |
课程教学目标1-8 |
九、建议教材
《水质工程学实验技术》郝瑞霞，吕鉴编著，北京工业大学出版社，2006.3
十、参考书目
1.《水质工程学》 李圭白等主编，中国建筑工业出版社出版，2003 年。
2.《给水工程》， 严煦世,范谨初主编，中国建筑工业出版社出版，1999 年。
