面向新標準的“給水處理”課程體系改革與創新

馬玉新,張軍,賈學斌

摘 要：隨著飲用水新標準（GB5749-2006）的實施，“給水處理”課程原有的教學體系和內容已不能滿足教學的實際需求。文章針對“給水處理”課程的特點與現有教學體系的缺失，積極吸納科技攻關的科研成果，對該門課程的教學內容和教學體系進行改革，并關注其未來的發展及科研動向。

關鍵詞：給水處理;新標準;課程體系

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2015）1-0031-02

“給水處理”是給排水科學與工程、水務工程等專業的一門重要的專業課程，該課程注重理論與應用的結合。隨著水源污染加劇、人民生活質量的日益提高和水質標準的提高[1]，迫切需要對現有水廠進行升級改造。而現有的教學體系和內容已不能滿足現在水廠的升級需求[2]。因此迫切需要將新的水處理技術和工藝匯總、融合到該課程中，解決理論與應用脫節的問題，促進該課程教學改革的發展。

一、“給水處理”課程的特點

給水處理是指原水經過處理后達到飲用水水質要求的保障飲用水安全的關鍵水處理技術。“給水處理”課程的主要目的是通過該課程的學習，使學生掌握從事給水排水和環境保護相關工作所必需的一些水處理方面的相關基礎理論知識和處理問題的能力，為以后從事科研、設計及相關工作打好堅實的理論基礎。

（一）應用性

水是生命的基礎，是社會經濟的命脈，是人類賴以生存和發展不可缺少的最重要的物質資源之一。因此，“給水處理”是一門為安全供水提供理論和技術支持、保障的應用性很強的學科，其理論和技術主要來自于實踐過程，并直接應用于實際過程[3]。

（二）經濟性

給水處理最為關鍵的問題是保障自來水的安全。飲用水參與人體代謝過程，不允許有對人體健康有害的成分;自來水又是人們的必需品，必須是低價格的[4]。因此，必須優選經濟適用的飲用水安全保障和處理技術，更好地服務社會。

（三）系統性

飲用水水質受水源水質、水處理技術、管網輸送等環節的影響。水處理技術為各種水處理單元的組合，而單個處理單元只能去除水中的一種或部分污染物，所以需要各處理單元協同處理，才能提高水處理的效果，保障飲用水水質。

（四）復雜性

水源水質：隨著技術的進步，水源水中污染物種類和濃度不斷增加，常規給水處理技術已滿足不了飲用水水質要求，需研發除去微量、痕量污染物的新技術。

時代特征：隨著經濟的發展和社會的不斷進步，水質標準日益提高。水處理技術也隨著科技的進步而得到推進。

學科交叉：“給水處理”是一門應用性強，涉及建筑、機械、材料等多個學科的課程。其他學科的進步必將推動給水處理技術的發展，而水廠的建設和運營同樣離不開相關學科的技術支持。

（五）可靠性

給水處理工程要有設計彈性，以滿足供水標準的要求。在選擇技術方案時，應選擇穩定性好、技術可靠的工藝和技術裝備，確保水處理系統運行的可靠性和穩定性。

二、“給水處理”教學體系的缺失

隨著經濟發展和科學技術的進步，給水處理技術得到了迅速的發展，原有“給水處理”教學體系已不能滿足時代的發展需求，主要體現在以下幾個方面。

（一）水質標準不斷提高

為控制飲用水中不斷增加的不安全因素的數量，飲用水水質標準中所列的水質參數項目也必然相應地迅速增加。我國2006年制定的新標準由原來的35項提高到106項。原有水廠的工藝設備已不能滿足現有標準的要求，需要對水廠的現有工藝和設備進行升級改造。

（二）教材內容體系滯后

現有的“給水處理”教學體系及教材都是在“十五”之前制定或編寫的[5-6]，已不能滿足當前的教學需求。雖然已有學校將一些新的技術成果納入教學內容[7]，但仍缺少完善、先進的教學體系和系統、新穎的教材。因此，亟須對現有的教學體系進行改革和創新，將“十五”

“十一五”期間的研究成果和經驗吸納進教學內容，與時俱進，以滿足學生、科研、設計、施工和管理人員對于新知識的掌握和理解。

（三）水處理工藝與教學脫節

我國飲用水處理工藝的發展經歷了三個階段[8]：第

一代工藝為常規水處理工藝，主要針對水中的生物安全性問題。但存在不能有效去除和控制有機污染物和氯化消毒副產物，產水水質達不到新水質標準要求等問題。第二代工藝為臭氧氧化和生物活性炭強化常規工藝，主要解決水中有機污染的問題。消毒副產物問題、出水中的生物及微生物增多及控制問題和水源污染加劇后的產水水質難達標問題。第三代工藝為膜濾、活性炭吸附和生物降解組合工藝。產水水質高，水質穩定;但國內運用案例較少。第二、三代工藝是“十五”以后為解決水廠升級問題而逐漸發展起來的新技術，此類技術雖然已經在很多水廠的升級改造中發揮了重大作用，但未被吸納到教材中去，導致教學和實際應用脫節。此外，水質和工藝過程的復雜性使各種組合工藝及技術的集成顯得十分必要。因此，在給水處理教學內容和體系上應充分體現各種技術的集成、綜合和應用。

三、創新課程體系的舉措

針對給水處理面臨的關鍵技術難題如持久性有機污染物、內分泌干擾物、藻及藻毒素、賈第蟲、隱孢子蟲及消毒副產物等以及現有教學內容與體系已不能滿足現有標準和給水處理現狀等問題，在原有常規處理基礎上，引進和吸收 “十五” “十一五”期間的研究成果和實踐經驗，使給水處理教學內容和體系得到完善和補充。

（一）完善已有處理技術與單元

1.增加預氧化、預吸附等預處理技術。預氧化技術是一種提高常規混凝工藝效率的方法。預氧化主要起到除藻、消毒、除色、分解嗅味有機物、強化混凝、降解農藥、氧化鐵錳、穩定生物等作用。主要包括：臭氧預氧化、高錳酸鹽預氧化、預氯化等及復合預氧化等。而以活性炭為代表的預吸附工藝可有效地脫色、除濁、消味和除有機污染物。預氧化及活性炭預吸附等技術可提高有機物氧化和混凝效果、降低消毒副產物生成量，具有良好的除污效果[9]。

2.混凝單元增加強化混凝的內容。混凝處理是常規給水處理工藝，通常是去除水中的懸浮顆粒和膠體微粒，但有機物的去除效率不高。強化混凝是在常規混凝處理基礎上發展起來的去除水中有機物特別是富含腐殖酸類有機物的一種低成本、便于實施的處理工藝[10]。主要內容包括：混凝劑的優選與優化投加;助凝劑;混凝條件的改善與高效混凝設備;混凝劑投量的控制。

3.過濾單元加入新的工藝技術與裝備。采用雙層或多層濾料， 提高含污能力;采用助濾劑;采用改性濾料;改變濾速;改善初濾水水質;控制表層有效濾料粒徑;采用新型濾池如翻板濾池等先進工藝。

4.增加高級氧化技術單元。高級氧化技術是強化分解高穩定性有機污染物的有效方法。臭氧催化氧化技術可顯著降低水中農藥、嗅味、內分泌干擾物等的濃度[11]。主要增加內容有：臭氧催化氧化處理工藝;臭氧催化氧化對水中農藥等高穩定性微量有機污染物的氧化分解和去除;催化氧化對高錳酸鹽指數、致突變活性的影響;臭氧催化氧化除污染工藝。

5.增加生物活性炭技術和生物濾池單元。生物活性過濾技術是解決以污染地面水為水源的飲用水中有機微污染的有效方法[12]。增加內容包括：生物活性濾池工作原理;采用生物活性濾池的組合飲用水處理工藝研究;生物活性濾池對污染物運行控制與優化設計;應用技術示范。

6.強化膜分離技術和工藝。膜法是在壓差推動下的物理分離過程。膜技術可以不投藥或少投藥，對水質的副作用小，且可有效地去除水中致病微生物。可強化以海水、廢水、苦咸水等為水源的飲用水供水技術的技術操作。主要內容：膜技術原理;膜處理工藝;膜污染與控制技術;膜技術與其他技術耦合處理及其工程示范。

（二）以實例突出集成水處理技術工藝和過程

通過實例來說明集成效果和技術優勢。主要內容包括：預處理技術與混凝聯合處理;高級氧化與生物處理聯用;常規處理與膜技術聯用等;生物處理與膜技術耦合處理;高級氧化與膜技術聯用等。

（三）有針對性地解決水處理的技術難題

目前飲用水水質問題主要包括：微量有機污染物;藻類及其代謝產物;嗅味;氯化消毒副產物;致病微生物;有機物對膠體的保護作用;低溫低濁水處理及剩余鋁問題;穩定性鐵錳、色度;氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽等;管網微生物再繁殖;重金屬等。提供相應的成套或系列成熟技術工藝和參數，為該技術的科研和開發提供方向，從而提高學生的興趣和能動性。

綜上所述，面向飲用水新標準體系，將近年來的新研究成果結合新標準融合進教學體系和教材內容中，是目前刻不容緩的任務。給水處理課程教學的改革與實踐必將對給排水學科的發展起到積極的促進作用。

參考文獻：

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