环境工程基础实验教学大纲

时间：2015-10-12 作者：环境科学与工程实验团队来源：环境科学与工程实验教学中心查看：

课程名称：环境工程基础实验

英文名： Basic Experiments on Environmental Engineering

实验课程编号：20006

实验总学时：248

实验周学时：6

开设实验项目数：52

实验课学分：环境工程5学分，环境化学、环境生物1学分

课程性质：环境工程，核心；环境化学、环境生物选修

面对院系、专业、年级：环境学院；环境工程、环境化学、环境生物专业；三年级。

课程主持人（主讲教师）：王津南

本大纲主撰人：王津南

一、实验教学目标与基本要求

环境工程是一门综合性的实用技术和应用学科，是研究和环境治理技术的基础。环境工程基础实验是环境工程专业的重要专业基础课程之一，也是我校的专业以及城资系、地科系等相关专业的拓宽性辅修课，主要涉及水处理、大气污染控制、固体废物处理处置、噪声控制和流体力学等方面的实验内容。通过实验使学生对所学环境工程理论有进一步理解，并培养认真实验、观察记录、分析数据及设计实验的能力，同时培养学生面对环境工程问题勤于设计、思考及团队合作的意识。

1、学习并掌握常规水质指标、大气环境质量指标、废气排放指标、噪声指标、固体废物测量指标和流体力学参数的测量方法。

2、学习并掌握水质监测、大气监测、噪声监测和固体废物分析等环境工程领域所用的常规分析仪器。

3、学习并掌握环境工程领域所用的称量房、灼烧、过滤、振荡、离心等常规辅助分析仪器。

4、学习并掌握常见SBR、MBR等小型高效污水处理装置、一体式组合污水处理装置、工业（城市）污水处理全过程多单元工艺装置、除尘器、气体净化装置、垃圾处理装置、噪声控制设备以及流体系统的基本原理与工程过程，掌握单元反应器和成套反应装置等实验设备的规范操作方法，建立对实际污染治理工程中所常采用的处理装置操作和运行的正确理解与把握。

5、学习并掌握正确使用设计手册、工具书以及查阅有关文献资料的能力。

6、学习并掌握环境工程流程的仿真软件的使用方法，具备利用仿真软件进行观测和调节工作过程的能力。

7、学习并掌握综合性环境工程试验、设计一体化创新性工程实验，培养学生的独立设计、现象观察、数据分析和理论解析的科研能力。

二、课程（实验）内容与学时分配

序号	实验项目名称（每行不超过8字）	内容提要（简明扼要叙述80字以内）（每行不超过18字）	学时	专业年级	类型
序号	实验项目名称（每行不超过8字）	内容提要（简明扼要叙述80字以内）（每行不超过18字）	学时	专业年级	综合	设计	验证
一	必修实验
1	实验准备工作	通过观看录像和教师现场讲解，了解环境工程实验课程的实验内容与目的，熟悉实验室环境，明确实验报告的撰写格式，掌握实验室内的安全操作要求。	2	环境工程、环境化学、环境生物三年级	√
2	水中悬浮物的测量	掌握水中悬浮物的测量方法：正确使用抽滤装置、干燥箱、万分之一电子天平等实验仪器。	6	环境工程三年级	√
3	快速COD测量	掌握快速COD的测量方法：正确使用加热回流装置、COD测定仪等实验仪器。	6	环境工程、环境化学、环境生物三年级	√
4	快速BOD测量	了解快速BOD的测量原理，掌握快速BOD测定仪的使用方法。	6	环境工程三年级	√
5	水中TOC的测定	了解总有机碳的测定原理掌握总有机碳分析仪的使用方法	6	环境工程三年级	√
6	液相色谱测联苯、萘	了解高效液相色谱，掌握高效液相色谱使用方法	6	环境工程三年级	√
7	活性污泥性质测量	观测污泥的不同阶段沉降特征：掌握混合液悬浮固体(MLSS)、污泥沉降比(SV%)、污泥指数(SVI）的测量方法。	6	环境工程、环境化学、环境生物三年级	√
8	自由沉降实验	了解水中颗粒物的沉降特性：绘制沉降曲线，计算沉降速度。	6	环境工程、环境化学、环境生物三年级			√
9	混凝实验	了解混凝的现象、净水机理及影响因素，确定混凝剂的最佳投加量及相应的pH。	6	环境工程三年级	√
10	平流沉淀实验	观察平流沉淀池内的水流流态，计算沉降速度，测量悬浮物沉降效率；通过改变进水端挡板位置和深度，观察沉降率随水流流态的变化关系。	6	环境工程、环境化学、环境生物三年级		√
11	电解去除SS实验	了解电解法的工作原理；了解电解法试验模型的主要组成和电解槽内部构造；掌握运行操作方法；探讨电压、电流、电解时间、电极间距、原水浓度和pH值等因素对去除效率和能耗的影响。	6	环境工程三年级		√
12	污泥比阻测定实验	通过实验掌握污泥比阻的测定方法。掌握用布氏漏斗实验选择混凝剂。掌握确定污泥的最佳泥凝剂投加量。	6	环境工程、环境化学、环境生物三年级	√
13	普通快滤池实验	学习并掌握污水通过砂层过滤的基本规律；通过观察和测量表面负荷与滤速关系。	6	环境工程、环境化学、环境生物三年级		√
14	过滤性能实验	学习并掌握构造函数的建立和评价方法；通过高岭土悬浮液通过石英砂来测定过滤性能参数。	6	环境工程、环境化学、环境生物三年级	√
15	双向斜板沉淀实验	了解双向斜板沉淀池的工作原理，观察悬浮物的沉淀现象，测量悬浮物的沉降效率和沉降速度。	6	环境工程、环境化学、环境生物三年级		√
16	曝气充氧实验	观察曝气充氧装置的结构，了解其工作原理；学习水中脱氧的方法和溶氧仪的使用方法；掌握氧总转移系数、氧转移效率、动力效率等参数的计算方法。	6	环境工程、环境化学、环境生物三年级	√
17	平流式气浮实验	通过实验希望达到下述目的：深化对加压溶气气浮系统及其各部分的组成，运行过程及其操作和控制要点，溶气水释放的表现特征及浮渣的形成的理解；加深对悬浮颗粒浓度、操作压力、气固比与澄清效果间的关系的理解。	6	环境工程、环境化学、环境生物三年级		√
18	离子交换处理实验	采用H型和OH型树脂进行脱碱软化和除盐实验，学会离子交换设备的操作以及离子交换树脂交换容量的测定方法，加深对离子交换水处理的理解。	6	环境工程、环境化学、环境生物三年级		√
19	污泥耗氧速率测量	采用溶解氧仪和电磁搅拌器测量活性污泥的耗氧速率，学会应用SOUR法实时监测和调控反应器中微生物的活性，快速获得微生物活性的变化情况。	6	环境工程三年级	√
20	MAP法去除氨氮	掌握高浓度氨氮的化学沉淀法处理技术，及碱度和摩尔投加比例对MAP除氮效果的影响。	6	环境工程三年级		√
21	电渗析脱盐试验	了解电渗析脱盐机理，掌握极限电流密度的测定方法，以及防止电渗析离子交换膜污染的方法。	6	环境工程、环境化学、环境生物三年级		√
22	驻波管测吸声系数	掌握驻波管法测定材料吸声系数的原理及测定方法	6	环境工程三年级	√
23	折点加氯试验	掌握折点加氯消毒试验技术；探讨水样中的氨氮含量的变化，以及水中游离氯、化合氯及总余氯与投加氯的关系。	6	环境工程三年级	√
24	臭氧脱色实验	了解臭氧制备装置，熟悉臭氧消毒的工艺流程；掌握臭氧脱色/消毒的实验方法；验证臭氧脱色效果。	6	环境工程三年级		√
25	SO2的测量	学习大气中SO2的测量方法，掌握大气采样器的使用和分光光度计测量SO2的方法。	6	环境工程三年级	√
26	NO2的测量	学习大气中NO2的测量方法，掌握大气采样器的使用和分光光度计测量NO2的方法。	6	环境工程三年级	√
27	重力沉降室实验	了解重力沉降室除尘的工作原理，学习发尘装置的使用，掌握沉降速度的计算方法和除尘效率的测量方法。	6	环境工程、环境化学、环境生物	√
28	SO2废气吸收实验	了解吸收净化的工作原理，观察填料吸收塔的结构与工作状态，掌握烟气分析仪的使用，学习吸收传质速率的计算方法。	6	环境工程三年级		√
29	NO2催化净化实验	了解催化净化的工作原理，观察催化装置的结构与工作状态，测量催化过程中的凄然特性、控诉特性。	6	环境工程三年级		√
30	垃圾分类与物性测量	了解垃圾的分类和八分法采样方法，测量垃圾的含水率、有机物、可降解有机物、有机碳等物性测量方法。	6	环境工程三年级			√
31	连续等效A声级测量	了解连续等效A声级的含义，学会声级计的测量方法，学习采样采样频率的调节方法，掌握对不同特征噪声的正确测量方法。	6	环境工程三年级	√
32	雷诺数的测量	通过示踪液体，观察流体在不同雷诺数下的流动状态，掌握流速的测定和雷诺数的计算方法。	6	环境工程三年级	√
33	管路阻力测量实验	测量不同雷诺数下的沿程阻力系数，掌握其测量方法。	6	环境工程三年级	√
34	管路能量方程实验	验证管流中能量守恒定律，掌握管流中动压、静压、流速的测量方法，对实验中出现的现象进行分析，加深对能量守恒方程的理解。	6	环境工程三年级			√
35	流量系数的测定	了解文丘里及孔板流量计的测量原理测定文丘里及孔板流量计的流量系数	3	环境工程三年级	√
36	皮托管测流速实验	学习皮托管测流速方法比较最大流速和平均流速	3	环境工程三年级	√
	选修实验
1	生物转盘实验	了解生物转盘的工作原理，观察生物转盘结构与处理污水的工作状况。	6	环境工程、环境化学、环境生物三年级		√
2	微滤实验	了解微滤过程的基本原理，观察切向离心式微滤装置的结构和工作状态，测量微滤过程中压力、流速、浊度的变化关系。	8	环境工程、环境化学、环境生物三年级		√
3	板框压滤实验	了解板框压滤过程的基本原理，观察板框压滤装置的结构和工作状态，测量压滤过程中压力、流速、浊度的变化关系，验证卡门公式。	6	环境工程、环境化学、环境生物三年级		√
4	废水厌氧降解实验	了解厌氧降解过程的基本原理，观察厌氧反应器的结构和工作状态，通过测量COD负荷、水利负荷、COD净化率、沼气产率、溶解氧、pH值等参数，分析厌氧降解的特点。	8	环境工程、环境化学、环境生物三年级		√
5	接触氧化实验	观察接触氧化反应器的结构和运行状况，了解生物膜的挂膜方法，通过测量COD负荷、水利负荷、COD净化率、溶解氧、pH值等参数，分析接触氧化的特点。	8	环境工程、环境化学、环境生物三年级		√
6	SBR水处理实验	了解SBR水处理流程，观察SBR反应器的结构和运行状况，通过测量COD负荷、水利负荷、COD净化率、溶解氧、pH值等参数，分析接触氧化的特点。	8	环境工程、环境化学、环境生物三年级		√
7	过滤/吸附污水实验	了解深床过滤/吸附装置的结构与工作流程，学习正确的操作方法，掌握测量床层中压力、流速的测量及取样方法。对应于过滤床，检验床层间的达西公式，并观察反冲膨胀状态；对于吸附床，测量其静态和动态吸附特性。	8	环境工程、环境化学、环境生物三年级		√
8	过滤与反冲洗实验	了解普通快滤池过滤、反冲洗的工作过程，掌握滤速、冲洗强度、滤层膨胀率、出水浊度、滤层水头损失的测量方法。	8	环境工程、环境化学、环境生物三年级	√
9	超滤与反渗透实验	了解膜分离的工作原理，掌握超滤与反渗透的工作流程，学习流体压力、通过流量的调节和测量方法，比较超滤与反渗透的工作特点。	8	环境工程、环境化学、环境生物三年级	√
10	A2/O法水处理实验	了解A2/O法水处理的工作原理，观察A2/O法水处理装置的结构和运行状况，学习氨氮、硝化氮、总磷的测量方法，测量对污水的脱氮除磷效果，加深对A2/O法水处理方法的理解。	8	环境工程、环境化学、环境生物三年级		√
11	旋风除尘器实验	观察旋风除尘器的结构，通过测量不同位置的压力，分析旋风除尘器的工作过程，测量不同工作条件对除尘效率的影响关系。	8	环境工程、环境化学、环境生物三年级		√
12	亚胺法回收SO2实验	掌握亚胺法回收低浓度SO2的原理，通过实验流程的设计、安装、操作及数据整理，学习吸收净化法的一些实验研究方法和实验技能。	8	环境工程、环境化学、环境生物三年级		√
13	有机废气吸附实验	了解吸附净化的工作原理，观察吸附塔的结构与工作状态，测量吸附过程的穿透曲线，学习吸附剂的再生方法。	8	环境工程、环境化学、环境生物三年级		√
14	垃圾焚烧实验	观察固定床垃圾焚烧炉的结构和工作状态，了解烟气和灰渣的处理方法，加深对垃圾焚烧的理解。	8	环境工程、环境化学、环境生物三年级		√
15	隔音罩降噪实验	了解吸声降噪和隔声降噪的工作原理，观察隔音罩的结构，掌握降噪量的测量方法。	8	环境工程、环境化学、环境生物三年级	√
16	环境工程仿真实验	了解环境工程仿真系统软件，学习使用方法，运行仿真软件对不同水处理单元及流程的工作状态进行观察，通过改变运行参数，观察工作状态的变化情况，并对仿真结果进行分析。	6	环境工程、环境化学、环境生物三年级	√

三、实验教学方式与考核要求

环境工程基础实验采用以各类目标的基础实验操作为主、以多媒体课件和仿真软件教学为辅的教学形式进行。通过基础和集成实验的操作使学生掌握各种常规指标测试仪器的基本眼里与使用方法、各种单元处理装置的工作原理、结构和运行状况，为学生今后从事相关研究以及实际工作打下扎实的基础，增加学生的学习兴趣，提高对实验对象的理解能力。为了促进教学的互动程度，还开设了综合性和设计性实验内容，培养学生的实践动手能力和独立科研精神。通过上述多种教学环节与形式，确保本实验教学课程的教学质量。

环境工程基础实验采用平时成绩、考查和考试相结合的成绩评定方法。每个实验操作、阶段考查和期末考试都有统一和详细的评分标准，考查和考试以笔试和实验报告相结合的方式进行。其中，

基本作业要求：每个实验结束后，撰写实验报告，实验报告包括实验目的、实验原理、材料与仪器、实验步骤、实验结果、分析讨论等完整过程与步骤。其中，考试方式方式为笔试。

学生最终成绩由平时作业（40%）、考勤和表现（10%）、考试（50%）。

四、主要使用仪器设备

序号	实验项目名称	使用仪器设备名称	性能要求	台套数
1	水中悬浮物的测量	烘箱，天平	50～200℃, 0.1mg	2
2	快速COD测量	快速COD测定仪	(0.0～1000)mg/L	2
3	快速BOD测量	快速BOD测定仪	2-4000mg/l	2
4	水中TOC的测定	TOC测定仪	2ppb-30000ppm	1
5	液相色谱测联苯、萘	高效液相色谱仪	0.01-5ml/min，190-650nm	1
6	活性污泥性质测量	烘箱，天平，马弗炉	50～200℃, 0.1mg，30～1000℃	2
7	自由沉降实验	自由沉淀柱	φ150mm×1500mm	2
8	混凝实验	六联搅拌装置	25-240rpm	2
9	平流沉淀实验	平流沉淀实验装置	5L/min	2
10	电解去除SS实验	电解槽	0~50L/h	2
11	污泥比阻测定实验	污泥比阻测定装置	35.5~70.9 kpa, Φ150mm×250mm	2
12	普通快滤池实验	普通快滤池实验装置	400L/h	2
13	过滤性能实验	过滤性能实验装置	93cc/min	2
14	双向斜板沉淀实验	双向斜板沉淀实验装置	400L/h	2
15	曝气充氧实验	曝气充氧实验装置	φ350mm×300mm	2
16	平流式气浮实验	平流式气浮实验装置	0.3～0.4 Mpa，回流比30%	2
17	离子交换处理实验	离子交换树脂实验装置	Ø80mm×1500mm	2
18	污泥耗氧速率测量	溶解氧测定仪	0.00 to 90.00 mg/L	2
19	MAP法去除氨氮	氨氮测定仪	0.02－60mg/L	2
20	电渗析脱盐试验	电渗析脱盐试验装置	80膜对	2
21	驻波管测吸声系数	驻波管	100Hz~3kHz	1
22	折点加氯试验	余氯测定仪	0.02-4.0mg/L	2
23	臭氧脱色实验	臭氧发生器	50g/h	1
24	SO2的测量	大气采样器	0.1～1.5 L/ min	2
25	NO2的测量	大气采样器	0.1～1.5 L/ min	2
26	重力沉降室实验	激光粉尘仪	0.01mg/m3	1
27	SO2废气吸收实验	废气吸收净化塔	Ø300	1
28	NO2催化净化实验	废气催化净化实验装置	50-500ml/min	1
29	垃圾分类与物性测量	烘箱，天平，马弗炉	50～200℃, 0.1mg，30～1000℃	2
30	连续等效A声级测量	声级计	40db-130db	1
31	雷诺数的测量	流体力学综合实验台	Ø20	2
32	管路阻力测量实验	流体力学综合实验台	Ø20	2
33	管路能量方程实验	流体力学综合实验台	Ø20	2
34	流量系数的测定	流体力学综合实验台	Ø20	2
35	皮托管测流速实验	流体力学综合实验台	Ø20	2
36	生物转盘实验	生物转盘实验装置	φ400㎜×600㎜	2
37	微滤实验	微滤实验装置	100L/h	2
38	板框压滤实验	板框压滤实验装置	200mm×200mm×320mm	2
39	废水厌氧降解实验	UASB反应柱	Φ150×1700mm	2
40	接触氧化实验	接触氧化方塔	410mm×410mm×940mm	2
41	SBR水处理实验	SBR水处理实验装置	2-6L/h	2
42	过滤/吸附污水实验	吸附试验装置	φ30mm×1000mm	2
43	过滤与反冲洗实验	V型滤池实验装置	200L/h	2
44	超滤与反渗透实验	超滤与反渗透实验装置	100L/h	2
45	A2/O法水处理实验	A2/O实验装置	100L/d	2
46	旋风除尘器实验	旋风除尘器	粉尘范围：5~10微米	1
47	亚胺法回收SO2实验	SO2吸收塔	Ø300	1
48	有机废气吸附实验	有害气体吸附装置	5-12m3/h	2
49	垃圾焚烧实验	垃圾焚烧炉实验装置	700～800℃	2
50	隔音罩降噪实验	噪音计	40db-130db	2

五、实验教材、参考资料

（一）实验教材：

《环境工程基础实验讲义》，南京大学环境学院环境工程系，2005

（二）参考资料：

1、《水污染控制工程实验》，章非娟，高等教育出版社，1996

2、《大气污染控制工程实验》，林肇信等，高等教育出版社，1991

3、《环境工程监测》，蒋展鹏，清华大学出版社，1990

4、《环境工程基础》，蒋展鹏，高等教育出版社，1990

5、《水污染控制工程》，顾国维等，高等教育出版社，2002

6、《大气污染控制工程》，郝吉明等，高等教育出版社，2002

7、《噪声与振动控制技术》，盛美萍等，科学出版社，2001

8、《流体力学》，显交通大学流体力学教研室编，高等教育出版社，1989

9、Engineering Teaching and Research Equipment Unstruction Manual － Water Treatment Part. Armfield Corporation Limited,2002