面向新標(biāo)準(zhǔn)的“給水處理”課程體系改革與創(chuàng)新

馬玉新,張軍,賈學(xué)斌

摘 要：隨著飲用水新標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-2006）的實(shí)施，“給水處理”課程原有的教學(xué)體系和內(nèi)容已不能滿(mǎn)足教學(xué)的實(shí)際需求。文章針對(duì)“給水處理”課程的特點(diǎn)與現(xiàn)有教學(xué)體系的缺失，積極吸納科技攻關(guān)的科研成果，對(duì)該門(mén)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系進(jìn)行改革，并關(guān)注其未來(lái)的發(fā)展及科研動(dòng)向。

關(guān)鍵詞：給水處理;新標(biāo)準(zhǔn);課程體系

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2015）1-0031-02

“給水處理”是給排水科學(xué)與工程、水務(wù)工程等專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)課程，該課程注重理論與應(yīng)用的結(jié)合。隨著水源污染加劇、人民生活質(zhì)量的日益提高和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的提高[1]，迫切需要對(duì)現(xiàn)有水廠進(jìn)行升級(jí)改造。而現(xiàn)有的教學(xué)體系和內(nèi)容已不能滿(mǎn)足現(xiàn)在水廠的升級(jí)需求[2]。因此迫切需要將新的水處理技術(shù)和工藝匯總、融合到該課程中，解決理論與應(yīng)用脫節(jié)的問(wèn)題，促進(jìn)該課程教學(xué)改革的發(fā)展。

一、“給水處理”課程的特點(diǎn)

給水處理是指原水經(jīng)過(guò)處理后達(dá)到飲用水水質(zhì)要求的保障飲用水安全的關(guān)鍵水處理技術(shù)。“給水處理”課程的主要目的是通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握從事給水排水和環(huán)境保護(hù)相關(guān)工作所必需的一些水處理方面的相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)和處理問(wèn)題的能力，為以后從事科研、設(shè)計(jì)及相關(guān)工作打好堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

（一）應(yīng)用性

水是生命的基礎(chǔ)，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)的命脈，是人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展不可缺少的最重要的物質(zhì)資源之一。因此，“給水處理”是一門(mén)為安全供水提供理論和技術(shù)支持、保障的應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，其理論和技術(shù)主要來(lái)自于實(shí)踐過(guò)程，并直接應(yīng)用于實(shí)際過(guò)程[3]。

（二）經(jīng)濟(jì)性

給水處理最為關(guān)鍵的問(wèn)題是保障自來(lái)水的安全。飲用水參與人體代謝過(guò)程，不允許有對(duì)人體健康有害的成分;自來(lái)水又是人們的必需品，必須是低價(jià)格的[4]。因此，必須優(yōu)選經(jīng)濟(jì)適用的飲用水安全保障和處理技術(shù)，更好地服務(wù)社會(huì)。

（三）系統(tǒng)性

飲用水水質(zhì)受水源水質(zhì)、水處理技術(shù)、管網(wǎng)輸送等環(huán)節(jié)的影響。水處理技術(shù)為各種水處理單元的組合，而單個(gè)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(xié)同處理，才能提高水處理的效果，保障飲用水水質(zhì)。

（四）復(fù)雜性

水源水質(zhì)：隨著技術(shù)的進(jìn)步，水源水中污染物種類(lèi)和濃度不斷增加，常規(guī)給水處理技術(shù)已滿(mǎn)足不了飲用水水質(zhì)要求，需研發(fā)除去微量、痕量污染物的新技術(shù)。

時(shí)代特征：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)日益提高。水處理技術(shù)也隨著科技的進(jìn)步而得到推進(jìn)。

學(xué)科交叉：“給水處理”是一門(mén)應(yīng)用性強(qiáng)，涉及建筑、機(jī)械、材料等多個(gè)學(xué)科的課程。其他學(xué)科的進(jìn)步必將推動(dòng)給水處理技術(shù)的發(fā)展，而水廠的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)同樣離不開(kāi)相關(guān)學(xué)科的技術(shù)支持。

（五）可靠性

給水處理工程要有設(shè)計(jì)彈性，以滿(mǎn)足供水標(biāo)準(zhǔn)的要求。在選擇技術(shù)方案時(shí)，應(yīng)選擇穩(wěn)定性好、技術(shù)可靠的工藝和技術(shù)裝備，確保水處理系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

二、“給水處理”教學(xué)體系的缺失

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，給水處理技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，原有“給水處理”教學(xué)體系已不能滿(mǎn)足時(shí)代的發(fā)展需求，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（一）水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高

為控制飲用水中不斷增加的不安全因素的數(shù)量，飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中所列的水質(zhì)參數(shù)項(xiàng)目也必然相應(yīng)地迅速增加。我國(guó)2006年制定的新標(biāo)準(zhǔn)由原來(lái)的35項(xiàng)提高到106項(xiàng)。原有水廠的工藝設(shè)備已不能滿(mǎn)足現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要對(duì)水廠的現(xiàn)有工藝和設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造。

（二）教材內(nèi)容體系滯后

現(xiàn)有的“給水處理”教學(xué)體系及教材都是在“十五”之前制定或編寫(xiě)的[5-6]，已不能滿(mǎn)足當(dāng)前的教學(xué)需求。雖然已有學(xué)校將一些新的技術(shù)成果納入教學(xué)內(nèi)容[7]，但仍缺少完善、先進(jìn)的教學(xué)體系和系統(tǒng)、新穎的教材。因此，亟須對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)體系進(jìn)行改革和創(chuàng)新，將“十五”

“十一五”期間的研究成果和經(jīng)驗(yàn)吸納進(jìn)教學(xué)內(nèi)容，與時(shí)俱進(jìn)，以滿(mǎn)足學(xué)生、科研、設(shè)計(jì)、施工和管理人員對(duì)于新知識(shí)的掌握和理解。

（三）水處理工藝與教學(xué)脫節(jié)

我國(guó)飲用水處理工藝的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段[8]：第

一代工藝為常規(guī)水處理工藝，主要針對(duì)水中的生物安全性問(wèn)題。但存在不能有效去除和控制有機(jī)污染物和氯化消毒副產(chǎn)物，產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)不到新水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求等問(wèn)題。第二代工藝為臭氧氧化和生物活性炭強(qiáng)化常規(guī)工藝，主要解決水中有機(jī)污染的問(wèn)題。消毒副產(chǎn)物問(wèn)題、出水中的生物及微生物增多及控制問(wèn)題和水源污染加劇后的產(chǎn)水水質(zhì)難達(dá)標(biāo)問(wèn)題。第三代工藝為膜濾、活性炭吸附和生物降解組合工藝。產(chǎn)水水質(zhì)高，水質(zhì)穩(wěn)定;但國(guó)內(nèi)運(yùn)用案例較少。第二、三代工藝是“十五”以后為解決水廠升級(jí)問(wèn)題而逐漸發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，此類(lèi)技術(shù)雖然已經(jīng)在很多水廠的升級(jí)改造中發(fā)揮了重大作用，但未被吸納到教材中去，導(dǎo)致教學(xué)和實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)。此外，水質(zhì)和工藝過(guò)程的復(fù)雜性使各種組合工藝及技術(shù)的集成顯得十分必要。因此，在給水處理教學(xué)內(nèi)容和體系上應(yīng)充分體現(xiàn)各種技術(shù)的集成、綜合和應(yīng)用。

三、創(chuàng)新課程體系的舉措

針對(duì)給水處理面臨的關(guān)鍵技術(shù)難題如持久性有機(jī)污染物、內(nèi)分泌干擾物、藻及藻毒素、賈第蟲(chóng)、隱孢子蟲(chóng)及消毒副產(chǎn)物等以及現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容與體系已不能滿(mǎn)足現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和給水處理現(xiàn)狀等問(wèn)題，在原有常規(guī)處理基礎(chǔ)上，引進(jìn)和吸收 “十五” “十一五”期間的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使給水處理教學(xué)內(nèi)容和體系得到完善和補(bǔ)充。

（一）完善已有處理技術(shù)與單元

1.增加預(yù)氧化、預(yù)吸附等預(yù)處理技術(shù)。預(yù)氧化技術(shù)是一種提高常規(guī)混凝工藝效率的方法。預(yù)氧化主要起到除藻、消毒、除色、分解嗅味有機(jī)物、強(qiáng)化混凝、降解農(nóng)藥、氧化鐵錳、穩(wěn)定生物等作用。主要包括：臭氧預(yù)氧化、高錳酸鹽預(yù)氧化、預(yù)氯化等及復(fù)合預(yù)氧化等。而以活性炭為代表的預(yù)吸附工藝可有效地脫色、除濁、消味和除有機(jī)污染物。預(yù)氧化及活性炭預(yù)吸附等技術(shù)可提高有機(jī)物氧化和混凝效果、降低消毒副產(chǎn)物生成量，具有良好的除污效果[9]。

2.混凝單元增加強(qiáng)化混凝的內(nèi)容。混凝處理是常規(guī)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(jī)物的去除效率不高。強(qiáng)化混凝是在常規(guī)混凝處理基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的去除水中有機(jī)物特別是富含腐殖酸類(lèi)有機(jī)物的一種低成本、便于實(shí)施的處理工藝[10]。主要內(nèi)容包括：混凝劑的優(yōu)選與優(yōu)化投加;助凝劑;混凝條件的改善與高效混凝設(shè)備;混凝劑投量的控制。

3.過(guò)濾單元加入新的工藝技術(shù)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?yōu)V速;改善初濾水水質(zhì);控制表層有效濾料粒徑;采用新型濾池如翻板濾池等先進(jìn)工藝。

4.增加高級(jí)氧化技術(shù)單元。高級(jí)氧化技術(shù)是強(qiáng)化分解高穩(wěn)定性有機(jī)污染物的有效方法。臭氧催化氧化技術(shù)可顯著降低水中農(nóng)藥、嗅味、內(nèi)分泌干擾物等的濃度[11]。主要增加內(nèi)容有：臭氧催化氧化處理工藝;臭氧催化氧化對(duì)水中農(nóng)藥等高穩(wěn)定性微量有機(jī)污染物的氧化分解和去除;催化氧化對(duì)高錳酸鹽指數(shù)、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(shù)和生物濾池單元。生物活性過(guò)濾技術(shù)是解決以污染地面水為水源的飲用水中有機(jī)微污染的有效方法[12]。增加內(nèi)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(duì)污染物運(yùn)行控制與優(yōu)化設(shè)計(jì);應(yīng)用技術(shù)示范。

6.強(qiáng)化膜分離技術(shù)和工藝。膜法是在壓差推動(dòng)下的物理分離過(guò)程。膜技術(shù)可以不投藥或少投藥，對(duì)水質(zhì)的副作用小，且可有效地去除水中致病微生物?？蓮?qiáng)化以海水、廢水、苦咸水等為水源的飲用水供水技術(shù)的技術(shù)操作。主要內(nèi)容：膜技術(shù)原理;膜處理工藝;膜污染與控制技術(shù);膜技術(shù)與其他技術(shù)耦合處理及其工程示范。

（二）以實(shí)例突出集成水處理技術(shù)工藝和過(guò)程

通過(guò)實(shí)例來(lái)說(shuō)明集成效果和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。主要內(nèi)容包括：預(yù)處理技術(shù)與混凝聯(lián)合處理;高級(jí)氧化與生物處理聯(lián)用;常規(guī)處理與膜技術(shù)聯(lián)用等;生物處理與膜技術(shù)耦合處理;高級(jí)氧化與膜技術(shù)聯(lián)用等。

（三）有針對(duì)性地解決水處理的技術(shù)難題

目前飲用水水質(zhì)問(wèn)題主要包括：微量有機(jī)污染物;藻類(lèi)及其代謝產(chǎn)物;嗅味;氯化消毒副產(chǎn)物;致病微生物;有機(jī)物對(duì)膠體的保護(hù)作用;低溫低濁水處理及剩余鋁問(wèn)題;穩(wěn)定性鐵錳、色度;氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽等;管網(wǎng)微生物再繁殖;重金屬等。提供相應(yīng)的成套或系列成熟技術(shù)工藝和參數(shù)，為該技術(shù)的科研和開(kāi)發(fā)提供方向，從而提高學(xué)生的興趣和能動(dòng)性。

綜上所述，面向飲用水新標(biāo)準(zhǔn)體系，將近年來(lái)的新研究成果結(jié)合新標(biāo)準(zhǔn)融合進(jìn)教學(xué)體系和教材內(nèi)容中，是目前刻不容緩的任務(wù)。給水處理課程教學(xué)的改革與實(shí)踐必將對(duì)給排水學(xué)科的發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-2006）[S].2012.[2]匡科，應(yīng)光國(guó).執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn)給水處理工藝的應(yīng)對(duì)措施

[J].城鎮(zhèn)供水，2008，（6）.

[3]夏大平，郭紅玉.“給水工程”教學(xué)新思路探析[J].中國(guó)科技信息，2010，（14）.

[4]許保久，龍騰銳.當(dāng)代給水與廢水處理原理[M].北京：高等教育出版社，2000：14.

[5]嚴(yán)煦世.給水工程：第四版[M].北京：高等教育出版社，1999.

[6]李圭白，張杰.水質(zhì)工程學(xué)[M].北京：中國(guó)建筑工程出版社，2005.

[7]李圭白.飲用水處理工藝的發(fā)展歷程[J].水工業(yè)市場(chǎng)，2010，（6）.

[8]李紅艷.高等院校給水工程課程的教改探討[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，（12）.

[9]汪亮.飲用水水質(zhì)處理技術(shù)研究[J].水利水電建設(shè)，2008，（4）.

[10]張家松.強(qiáng)化混凝在給水處理工程中的應(yīng)用[J].金田，?2013，（4）.

[11]關(guān)春雨，馬軍等.臭氧催化氧化——活性炭處理微污染源水[J].水處理技術(shù)，2007，（11）.

[12]夏四清，高廷耀.受污染飲用水源的生物預(yù)處理技術(shù)[J].上海環(huán)境科學(xué)，2000，（6）.