《废水深度处理技术》的课程设置与知识体系构建

卓琼芳  王刚  汪仕勇

摘要

水资源是人类持续发展的重要问题。清洁水资源短缺和人类污水排放已经影响人们的生产生活。高校是科研与教育的前沿阵地，废水处理技术的研究与教学对于环境保护来说具有重要意义。《废水深度处理技术》作为我校环境工程专业的重要选修课程之一，是培育面向未来环境工程师的重要课程。该课程的知识体系对学生深入理解和运用深度处理技术有着深远影响。本论文着重于总结和分析我校该课程的知识体系，旨在为环境工程教育者提供参考。

关键词：废水深度处理；环境工程教育；环境工程；

在环境工程领域，废水深度处理技术的学习与推广正逐渐成为一个焦点。这一领域的重点在于处理废水，达到废水排水标准，防止其对河流、湖泊、海洋等的污染，保护生态环境和人类健康。随着人们对环境质量要求的提高，对废水处理技术的要求也水涨船高。高校作为知识和技术传播的重要平台，承担着在废水深度处理领域培养专业人才的责任。《废水深度处理技术》课程讲授基本理论和实践的多种方法。这些方法从简单物理过滤，发展到现代复杂多菌群生物和化学处理技术。随着环境保护、绿色发展等可持续发展成为设计污染控制系统的一个因素，课程中的技术内容也在随之更新，包括更有效的资源循环利用和能源节约方法。回归大学教育本身，《废水深度处理技术》课程的知识体系构建支持了这一重要学科屹立与发展的基石。

1.高校《废水深度处理技术》课程的发展历程

1.1高校《废水深度处理技术》课程发展历程

《废水深度处理技术》课程的发展历程紧密联系着环境工程领域的历史和技术变革。19世纪，英国由于霍乱疾病等公共卫生问题暴露了城市基础建设设施的不足，引起了人们对城市污水处理系统的关注。这个时期的废水管理重点在排水管网系统的建设，如伦敦的下水道系统，目的是污水的排放而并不是污水处理。

19世纪末到20世纪初，英国和美国开始逐步建立集中式污水处理厂，采用物理、生物和化学等过程来去除污水中的污染物。主要变革是废水管理从简单收集排放向污水处理至相关排放标准转变，对后续相关学科的发展产生了深远影响。

20世纪中叶以来，人们对环境保护意识逐渐增强推进了废水处理技术的进步，并开始出现质的飞跃。废水处理不再仅仅注重去除污染物，更加关注如何再再生利用这些水资源，以应对日益严峻的水资源短缺。1970年代之后，随着全球对水资源危机的关注，废水处理技术和教育也开始关注废水资源化。这一时期，废水处理技术的发展主要理念在于低能耗、高效率、资源化和环境友好型，强调废水处理与资源回收相结合。

进入21世纪，随着全球对水资源可持续发展的重视，废水深度处理技术逐步重视对创新技术和跨专业知识的整合，强调水污染处理、资源回收、经济效益和社会责任的平衡。中国的高校在这一时期也开始增加对废水处理技术教育的在人力、资金等方面投入。这些课程的主要内容不仅包括基本原理，还包括前言技术、实验课、实践案例分析和环境伦理等内容，培养能够应对复杂环境问题的环境工程师。

1.2当前高校《废水深度处理技术》课程现状

在中国高校中，《废水深度处理技术》课程向着更系统、专业化和技术交叉的方向发展。《废水深度处理技术》这门课程涵盖了污水深度处理及其回用的技术与理论，形成了一个囊括传统理论教学、理论与实践相结合的综合性教学体系。

相较于过去，当前的课程设置增加了学生实际操作能力的培养。传统教育更侧重于理论的传授，随着教育理念的提升，现代《废水深度处理技术》课程则更注重培养学生的应用能力和解决问题的思维。通过基础理论普及下的废水处理案例研究、实验实际操作和项目式学习等多种教学手段，帮助学生更好地吸收和实施所学知识，培养学生未来解决实际工程问题的能力。

现代的《废水深度处理技术》课程也更加注重跨专业、学科的技术融合。随着污水中污染物复杂程度的提升，废水处理技术不再是一个孤立的领域，而是需要与化学、生物学、材料学、机械学甚至经济学和法律等学科的交叉和融合。通过跨学科的融合，提高对废水处理的效率、降低成本、回收资源，并拓宽学生的思维和视野，提高该门课程的实用性和前瞻性。

2.《废水深度处理技术》课程设计

2.1课程设置的基本原则

高校《废水深度处理技术》旨在教育学生了解如何运行废水处理技术解决环境中的相关问题，满足学生学习需求。其内容和教学方法符合了环境工程教育的核心理念。

首要原则是确保《废水深度处理技术》课程内容的全面性和深度。课程覆盖污水深度处理的相关概念、处理方法的不同特点和原理，以及微污染水源水处理的基本原理及其技术，帮助学生建立扎实的理论基础。

此外，课程注重培养学生的实践操作技能和批判性思维。通过废水处理案例分析、实验课和项目设计等实践活动，学生有众多机会将理论知识应用于具体问题的解决中，从而加深对理论的理解吸收，并提升解决环境实际问题的能力。

课程还强调学生需要培养严谨的科学态度和职业道德情操。在课堂教授和实际案例的分析中，引导学生形成科学严谨、认真细致、实事求是、环保为民的学习和工作态度，为国家培养环保人次，应对将来环境工程领域的相关工作。

总之，《废水深度处理技术》课程虽然资源和所受关注可能受限，但课程本身内容设置仍然全面而健全。

2.2教材选择与课程内容

课程所需教材则需基于教育目标、学生接受程度、教材内容的深度和广度挑选。以我校为例，主要使用的教材是《水的深度处理与回用技术》第三版，由张林生主编，出版于化学工业出版社。这本教材以其全面和系统的内容，为学生提供了废水处理技术的专业知识。此外，课程还参考了《水污染控制工程》、《给水工程》和《排水工程》等资料，作为教师备课与学生拓展用书，增加了课程内容的广度和深度。

我校《废水深度处理技术》课程的教学内容体现了从基础理论到科技前沿应用的渐进式安排。课程初期，学生学习水的深度处理与回用概述，涵盖中国水资源现状及深度处理技术。这部分内容着重于物理化学处理技术如臭氧、光催化氧化、活性炭吸附等，讲解技术原理与设备应用。课程随后转向微污染水生物处理技术，介绍曝气生物滤池、生物接触氧化法等，强调这些技术的工作原理和设备应用。

进阶阶段，课程内容涉及过滤及膜技术，包括反渗透、纳滤、超滤和微滤，聚焦于这些精确技术的性质、工作原理及应用。

随后是更贴切民生的应用领域，学生学习微污染水处理技术及应用，探讨饮用水水质标准和组合工艺。特种水处理技术如除氟、除砷、除铁等也作为重要组成部分被纳入教学计划。

在课程的更高级阶段，强调污水除磷与脱氮技术，探讨这些技术的原理和应用。污水同步脱氮除磷技术和自然生态处理技术如稳定塘与生态法技术也被纳入教学内容。课程最终涵盖污水再生利用技术及工业废水深度处理技术，重点在技术原理和实际应用。

2.3教学方法

在我校《废水深度处理技术》课程的教学中，教学方法主要以讲课为主要形式。这是因为该课程通常作为环境工程专业的一门选修课程，其性质决定了在有限的学时内需要重点传授基本理论知识和相关技术应用。因此，课程的教学方法侧重于通过讲授课程内容来传递理论基础等知识。

教学方法的设计也结合了先进的教育技术手段，以提高教学效果。虽然主要是课堂讲课，但可以运用现代教育技术，如利用多媒体演示设备的运行原理，在优学院放置臭氧、活性炭、过滤膜技术应用案例在线资源等，以增强教学资料的丰富性和可视化呈现，帮助学生更好地理解和吸收课程内容。通过多媒体演示和实际案例分析，教师可以将难以理解的理论知识与实际应用相结合，使学生更容易吸收和应用所学知识。

然而，我校该课程不足的地方是，由于课时、场地等资源有限，实际实践环节在该课程中可能较少或缺失。在这种情况下，教学方法的设计要确保讲授的内容充分、系统，并且能够满足学生的知识需求。实践环节的设计可以包括让学生观看相关实际操作的视频或增加案例分析的讲解，以增强他们的理解和实际应用能力。可以通过课后的设计作业或废水处理相关项目，让学生运用所学理论知识解决环境中的实际问题。

3.我校《废水深度处理技术》知识体系构建

3.1 知识体系的构建原则

在《废水深度处理技术》知识体系的构建中，首要需要保证的核心是对相关废水处理技术的概念、原理及其应用掌握。课程框架设计应从基础理论开始，逐步过渡到技术原理、应用与操作，确保学生能够充分理解、掌握废水深度处理的核心技术。课程内容安排应侧重于技术的细节，如操作处理过程、设备运作和处理效果。

构建该课程的知识体系还需要注重综合性和跨学科方法，这包括将工程技术、生物、化学、材料、法律等相关学科的知识融合进课程中，以培养学生对废水处理在更广泛环境保护背景下的理解。例如，课程中应包含废水处理技术对水资源可持续性发展的贡献、排污不当构成法律责任等内容。

同时，环境整体化思维和思政教育的融入也是构建知识体系的一部分。通过结合环境伦理和承担社会责任教育，激发学生对其在国家环境保护战略中扮演角色的认识，引导他们在实际操作应用中考虑环境的全局社会环境影响。

3.2 基本知识模块的确定

我校《废水深度处理技术》课程培养环境工程专业人才的核心目标是（1）理解污水深度处理的相关概念及处理方式和工艺的不同特点，掌握微污染水源水处理的基本原理。（2）运用污水深度处理的技术原理，进行逻辑计算和思考，以及工程思维的锻炼。（3）综合基础理论和技术工艺原理，初步学习如何根据具体对象设计污水处理方案。（4）培养学生具有主动参与、积极进取、崇尚科学、探究科学的学习态度和思想意识；养成理论联系实际、科学严谨、认真细致、实事求是的科学态度和职业道德。这些目标旨在为学生提供深入了解给水与污水深度处理与回用的技术与理论的基础而全面的视角。

基本知识模块的构建遵循我校环境工程专业人才培养的核心目标，即培养学生成为水环境专业方向的高级工程技术人才。因此，该模块将围绕水处理专业的核心理论和实际工程应用展开，包括水资源的可持续利用、废水深度处理技术、水质再生与回用等内容。基本知识模块具体包含内容如下表1所示。

表1基本知识模块教学内容设置

基础知识	描述
水资源与水循环	介绍水资源的特点、分布、可持续利用原则，以及水循环的基本概念和过程。
废水处理技术	介绍废水深度处理技术的概念、原理及其应用等，包括生物处理、化学处理、物理处理等。
污水再生与回用	讨论污水再生技术的原理和应用，以及水资源回用的重要性、可持续发展等。

总之，基本知识模块的确定遵循了环境工程专业人才培养的目标、要求和原则，旨在为学生提供充分、全面、扎实的水处理理论基础和实践技能，以应对现代社会中水资源管理、污水处理、水资源可持续发展和环境保护的挑战。这些模块的内容将有助于学生理解吸收和应用废水深度处理与回用的技术与理论，为其未来的职业发展打下坚实的基础。

3.3 高级知识模块的引入

在基础知识模块之外，我校《废水深度处理技术》课程也在探索引入高级知识模块，拓宽学生的环境工程专业视野，为学生提供更加深入、细致、前沿和综合的专业知识，使其具备更专业和先进的水处理技术和工程应用能力。这一模块的构建需要满足专业性、实用性和前瞻性的原则，确保学生在完成课程后能够解决复杂的水环境工程问题并承担相应的研究任务。

高级知识模块的内容应与基本知识模块有机衔接，形成知识的连贯性和逐级递进性。学生在基本知识模块掌握了废水处理领域的基本概念、原理、核心理论和技术，高级模块在此基础上引入更深入、更前沿、更先进的知识内容。例如，深入研究新兴污染物的处理技术、废水高级深度处理方法、先进的膜分离技术等知识。

高级知识模块应强调实践和工程应用能力的培养。学生将学习如何设计和优化水处理工程方案，包括工艺比选、工艺流程设计、设备选型与运行管理等内容。高级模块可以考虑突破传统理论课程的资源与理念限制，引导学生参与实际项目，进行工程研究和实践，真正培养他们解决环境中实际问题的能力。高级知识模块还涵盖了水资源管理的各个环节，使学生深入掌握水环境保护政策与法规。学生将深入了解水资源管理的战略和方法，知晓在环境保护法规框架下开展水处理工程的要求。

高级模块还将关注国际水处理领域的前沿发展，介绍国际上的最新研究成果、工程案例和技术应用。引导学生了解国际性的学术交流和合作项目，增强国际化视野。

总之，高级知识模块的引入是我校《废水深度处理技术》课程设计的重要组成部分，旨在培养学生更专业和先进的水处理技术和工程应用能力，有助于学生深入了解水处理领域的前沿技术，为未来更广阔的职业发展和研究工作奠定基础。

4.结语

我国的环境工程专业教育已经在时代需求中不断地发展完善，《废水深度处理技术》课程随之也获得了长足的发展。如今，我国人民环保意识不断增强，这使得该课程的重要性不断提升。未来，《废水深度处理技术》课程将更注重可持续性、废水中资源回收利用、绿色发展等，培养学生的环保理念和创新思维。通过强调水资源保护、废水处理和可持续发展，培养学生成为绿色发展的倡导者、推动者和实践者，不断满足新时代需求，为我国环境保护事业的发展做出更大贡献。

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