面向新标准的“给水处理”课程体系改革与创新

马玉新,张军,贾学斌

摘 要：随着饮用水新标准（GB5749-2006）的实施，“给水处理”课程原有的教学体系和内容已不能满足教学的实际需求。文章针对“给水处理”课程的特点与现有教学体系的缺失，积极吸纳科技攻关的科研成果，对该门课程的教学内容和教学体系进行改革，并关注其未来的发展及科研动向。

关键词：给水处理;新标准;课程体系

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2015）1-0031-02

“给水处理”是给排水科学与工程、水务工程等专业的一门重要的专业课程，该课程注重理论与应用的结合。随着水源污染加剧、人民生活质量的日益提高和水质标准的提高[1]，迫切需要对现有水厂进行升级改造。而现有的教学体系和内容已不能满足现在水厂的升级需求[2]。因此迫切需要将新的水处理技术和工艺汇总、融合到该课程中，解决理论与应用脱节的问题，促进该课程教学改革的发展。

一、“给水处理”课程的特点

给水处理是指原水经过处理后达到饮用水水质要求的保障饮用水安全的关键水处理技术。“给水处理”课程的主要目的是通过该课程的学习，使学生掌握从事给水排水和环境保护相关工作所必需的一些水处理方面的相关基础理论知识和处理问题的能力，为以后从事科研、设计及相关工作打好坚实的理论基础。

（一）应用性

水是生命的基础，是社会经济的命脉，是人类赖以生存和发展不可缺少的最重要的物质资源之一。因此，“给水处理”是一门为安全供水提供理论和技术支持、保障的应用性很强的学科，其理论和技术主要来自于实践过程，并直接应用于实际过程[3]。

（二）经济性

给水处理最为关键的问题是保障自来水的安全。饮用水参与人体代谢过程，不允许有对人体健康有害的成分;自来水又是人们的必需品，必须是低价格的[4]。因此，必须优选经济适用的饮用水安全保障和处理技术，更好地服务社会。

（三）系统性

饮用水水质受水源水质、水处理技术、管网输送等环节的影响。水处理技术为各种水处理单元的组合，而单个处理单元只能去除水中的一种或部分污染物，所以需要各处理单元协同处理，才能提高水处理的效果，保障饮用水水质。

（四）复杂性

水源水质：随着技术的进步，水源水中污染物种类和浓度不断增加，常规给水处理技术已满足不了饮用水水质要求，需研发除去微量、痕量污染物的新技术。

时代特征：随着经济的发展和社会的不断进步，水质标准日益提高。水处理技术也随着科技的进步而得到推进。

学科交叉：“给水处理”是一门应用性强，涉及建筑、机械、材料等多个学科的课程。其他学科的进步必将推动给水处理技术的发展，而水厂的建设和运营同样离不开相关学科的技术支持。

（五）可靠性

给水处理工程要有设计弹性，以满足供水标准的要求。在选择技术方案时，应选择稳定性好、技术可靠的工艺和技术装备，确保水处理系统运行的可靠性和稳定性。

二、“给水处理”教学体系的缺失

随着经济发展和科学技术的进步，给水处理技术得到了迅速的发展，原有“给水处理”教学体系已不能满足时代的发展需求，主要体现在以下几个方面。

（一）水质标准不断提高

为控制饮用水中不断增加的不安全因素的数量，饮用水水质标准中所列的水质参数项目也必然相应地迅速增加。我国2006年制定的新标准由原来的35项提高到106项。原有水厂的工艺设备已不能满足现有标准的要求，需要对水厂的现有工艺和设备进行升级改造。

（二）教材内容体系滞后

现有的“给水处理”教学体系及教材都是在“十五”之前制定或编写的[5-6]，已不能满足当前的教学需求。虽然已有学校将一些新的技术成果纳入教学内容[7]，但仍缺少完善、先进的教学体系和系统、新颖的教材。因此，亟须对现有的教学体系进行改革和创新，将“十五”

“十一五”期间的研究成果和经验吸纳进教学内容，与时俱进，以满足学生、科研、设计、施工和管理人员对于新知识的掌握和理解。

（三）水处理工艺与教学脱节

我国饮用水处理工艺的发展经历了三个阶段[8]：第

一代工艺为常规水处理工艺，主要针对水中的生物安全性问题。但存在不能有效去除和控制有机污染物和氯化消毒副产物，产水水质达不到新水质标准要求等问题。第二代工艺为臭氧氧化和生物活性炭强化常规工艺，主要解决水中有机污染的问题。消毒副产物问题、出水中的生物及微生物增多及控制问题和水源污染加剧后的产水水质难达标问题。第三代工艺为膜滤、活性炭吸附和生物降解组合工艺。产水水质高，水质稳定;但国内运用案例较少。第二、三代工艺是“十五”以后为解决水厂升级问题而逐渐发展起来的新技术，此类技术虽然已经在很多水厂的升级改造中发挥了重大作用，但未被吸纳到教材中去，导致教学和实际应用脱节。此外，水质和工艺过程的复杂性使各种组合工艺及技术的集成显得十分必要。因此，在给水处理教学内容和体系上应充分体现各种技术的集成、综合和应用。

三、创新课程体系的举措

针对给水处理面临的关键技术难题如持久性有机污染物、内分泌干扰物、藻及藻毒素、贾第虫、隐孢子虫及消毒副产物等以及现有教学内容与体系已不能满足现有标准和给水处理现状等问题，在原有常规处理基础上，引进和吸收 “十五” “十一五”期间的研究成果和实践经验，使给水处理教学内容和体系得到完善和补充。

（一）完善已有处理技术与单元

1.增加预氧化、预吸附等预处理技术。预氧化技术是一种提高常规混凝工艺效率的方法。预氧化主要起到除藻、消毒、除色、分解嗅味有机物、强化混凝、降解农药、氧化铁锰、稳定生物等作用。主要包括：臭氧预氧化、高锰酸盐预氧化、预氯化等及复合预氧化等。而以活性炭为代表的预吸附工艺可有效地脱色、除浊、消味和除有机污染物。预氧化及活性炭预吸附等技术可提高有机物氧化和混凝效果、降低消毒副产物生成量，具有良好的除污效果[9]。

2.混凝单元增加强化混凝的内容。混凝处理是常规给水处理工艺，通常是去除水中的悬浮颗粒和胶体微粒，但有机物的去除效率不高。强化混凝是在常规混凝处理基础上发展起来的去除水中有机物特别是富含腐殖酸类有机物的一种低成本、便于实施的处理工艺[10]。主要内容包括：混凝剂的优选与优化投加;助凝剂;混凝条件的改善与高效混凝设备;混凝剂投量的控制。

3.过滤单元加入新的工艺技术与装备。采用双层或多层滤料， 提高含污能力;采用助滤剂;采用改性滤料;改变滤速;改善初滤水水质;控制表层有效滤料粒径;采用新型滤池如翻板滤池等先进工艺。

4.增加高级氧化技术单元。高级氧化技术是强化分解高稳定性有机污染物的有效方法。臭氧催化氧化技术可显著降低水中农药、嗅味、内分泌干扰物等的浓度[11]。主要增加内容有：臭氧催化氧化处理工艺;臭氧催化氧化对水中农药等高稳定性微量有机污染物的氧化分解和去除;催化氧化对高锰酸盐指数、致突变活性的影响;臭氧催化氧化除污染工艺。

5.增加生物活性炭技术和生物滤池单元。生物活性过滤技术是解决以污染地面水为水源的饮用水中有机微污染的有效方法[12]。增加内容包括：生物活性滤池工作原理;采用生物活性滤池的组合饮用水处理工艺研究;生物活性滤池对污染物运行控制与优化设计;应用技术示范。

6.强化膜分离技术和工艺。膜法是在压差推动下的物理分离过程。膜技术可以不投药或少投药，对水质的副作用小，且可有效地去除水中致病微生物。可强化以海水、废水、苦咸水等为水源的饮用水供水技术的技术操作。主要内容：膜技术原理;膜处理工艺;膜污染与控制技术;膜技术与其他技术耦合处理及其工程示范。

（二）以实例突出集成水处理技术工艺和过程

通过实例来说明集成效果和技术优势。主要内容包括：预处理技术与混凝联合处理;高级氧化与生物处理联用;常规处理与膜技术联用等;生物处理与膜技术耦合处理;高级氧化与膜技术联用等。

（三）有针对性地解决水处理的技术难题

目前饮用水水质问题主要包括：微量有机污染物;藻类及其代谢产物;嗅味;氯化消毒副产物;致病微生物;有机物对胶体的保护作用;低温低浊水处理及剩余铝问题;稳定性铁锰、色度;氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐等;管网微生物再繁殖;重金属等。提供相应的成套或系列成熟技术工艺和参数，为该技术的科研和开发提供方向，从而提高学生的兴趣和能动性。

综上所述，面向饮用水新标准体系，将近年来的新研究成果结合新标准融合进教学体系和教材内容中，是目前刻不容缓的任务。给水处理课程教学的改革与实践必将对给排水学科的发展起到积极的促进作用。

参考文献：

[1]生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）[S].2012.[2]匡科，应光国.执行新标准给水处理工艺的应对措施

[J].城镇供水，2008，（6）.

[3]夏大平，郭红玉.“给水工程”教学新思路探析[J].中国科技信息，2010，（14）.

[4]许保久，龙腾锐.当代给水与废水处理原理[M].北京：高等教育出版社，2000：14.

[5]严煦世.给水工程：第四版[M].北京：高等教育出版社，1999.

[6]李圭白，张杰.水质工程学[M].北京：中国建筑工程出版社，2005.

[7]李圭白.饮用水处理工艺的发展历程[J].水工业市场，2010，（6）.

[8]李红艳.高等院校给水工程课程的教改探讨[J].太原理工大学学报，2007，（12）.

[9]汪亮.饮用水水质处理技术研究[J].水利水电建设，2008，（4）.

[10]张家松.强化混凝在给水处理工程中的应用[J].金田， 2013，（4）.

[11]关春雨，马军等.臭氧催化氧化——活性炭处理微污染源水[J].水处理技术，2007，（11）.

[12]夏四清，高廷耀.受污染饮用水源的生物预处理技术[J].上海环境科学，2000，（6）.