《废气资源化利用技术》课程教学大纲

《废气资源化利用技术》课程教学大纲一、基本信息课程编码：1061139024英文名称：TechnologiesofExhaustRecycling课程性质：专业必修课程学分：2.5学时：40（授课32学时，实验8学时）开课学期：6开课院系：环境工程与化学学院适用专业：资源循环科学与工程先修课程：工程流体力学、环境工程原理、物理化学、分析测试技术二、课程简介《废气资源化利用技术》是资源循环科学与工程专业的一门专业必修课。本课程系统地阐述废气来源、分类，颗粒污染物及气态污染物去除与循环利用的基本原理和主要设备及典型工艺等内容。培养学生分析和解决废气污染控制具体工程问题的能力，为学生从事废气资源循环利用工程设计、污染控制设备运行与管理等工作打下扎实的专业基础。三、课程教学任务与教学目标（一）教学任务本课程教学任务是使学生能够掌握废气污染控制与循环利用理论与技术，学会分析解决具体废气污染及利用问题，激发学生的创新意识，培养学生的自我学习能力。其基本任务如下：通过课堂教学使学生掌握废气污染物及其来源、燃烧与污染控制、废气污染控制工程(除尘、脱硫、脱硝、VOCs治理等)的基本知识和分析设计方法，培养学生综合运用课程知识解决废气气污染及利用具体问题的基本能力。本课程的重点是污染物产生、控制及循环利用领域所涉及的基础理论、基本原理、主要设备和基本控制技术。本课程难点在于涉及的学科领域多、所需专业知识广、知识更新速度快、对学生的实践能力要求高。（二）教学目标1、教学目标通过本课程学习，使学生具备以下能力：（1）能够理解和掌握废气来源、分类，颗粒污染物及气态污染物去除与循环利用的基本原理和主要设备及典型工艺等(支撑毕业要求4.3)。（2）能够针对具体废气问题进行实验研究，对实验数据进行整理、分析和解释，在综合信息的基础上得出合理有效结论。(支撑毕业要求4.3)。2、教学目标对毕业要求的支撑矩阵表1教学目标对毕业要求的支撑矩阵毕业要求二级指标点课程教学目标（1）（2）4.研究：能够基于资源综合利用工程相关知识与原理，采用科学方法对实际工程问题进行研究，包括实验设计、数据分析与解释，并通过信息综合得到合理有效的结论。4.3对实验数据进行整理、分析和解释，在综合信息的基础上得出合理有效结论。√√（三）思政元素根据课程性质和教学内容，本课程的思政元素有：环境保护，生态文明建设。四、教学内容及要求表2教学内容、要求与达成章节学时教学目标教学内容教学要求重点难点教学活动达成能力达成途径支撑目标第1章绪论（2）能够理解和掌握废气、污染源、污染物等废气污染基本概念和原理。废气概念；废气污染物与污染源；我国废气污染现状；废气污染的可能解决途径；废气污染的影响。掌握废气污染的概念；掌握废气污染物的概念；理解废气污染的来源；熟悉中国废气污染现状；熟悉废气污染的影响。【重点】废气污染物与污染源；大气污染防治攻坚战;蓝天幸福感。【课前预习】什么是废气污染？什么是一次污染物和二次污染物？污染源有哪些？【思政元素】大气污染防治攻坚战；蓝天幸福感。【课堂讲授】废气与废气污染；废气污染物与污染源；我国空气污染现状；废气污染的可能解决途径；废气污染的影响。【课堂讨论】为什么天空是蓝色的？洛阳应对雾霾事件的可行性策略？【教学方式】讲授\混合式\研讨式。【习题作业】1.3,1.5（p27）毕业要求4.3课堂讨论习题作业期末考试教学目标1第2章燃烧与污染（4）能够理解和掌握燃烧基本理论；具备进行燃烧烟气污染控制系统、设备的设计的基本思想。燃烧烟气污染问题解决的方案；设计大气污染控制系统；燃烧理论与烟气计算。熟悉燃烧烟气污染控制的选择方案；学会利用化学反应方程计算污染物量与污染成分。【重点】燃烧烟气的计算。【难点】燃烧烟气污染控制系统的设计思想。【课前预习】燃烧烟气污染控制系统的设计思想。【课堂讲授】控制系统；燃烧理论与烟气计算；体积流量的变化问题。【课堂讨论】工程上经常将燃烧烟气通入下游污染控制设备之前，采用冷却措施来降低烟气温度。这样做的原因是什么？实施该措施最应注意什么问题？【教学方式】讲授\研讨式【习题作业】2.1,2.2,2.3(p63-64)毕业要求4.3课堂讨论习题作业期末考试教学目标1第3章颗粒污染物的控制技术基础（2）能够理解和掌握颗粒污染物控制的基本理论。一次与二次颗粒污染物；沉降速度与阻力；粒径分布；大气中颗粒的行为。掌握颗粒粒径分布特点，学会计算平均粒径；熟悉粉尘物理性质；掌握颗粒捕集的理论基础，学会计算几种主要作用力及分级除尘效率。【难点】粒径分布的计算；颗粒性质在控制中的重要性。【课前预习】废气污染控制系统、设备的设计思想。【课堂讲授】粉尘的粒径及粒径分布；粉尘的物理性质；颗粒捕集理论基础。【教学方式】讲授\翻转课堂\研讨式【习题作业】5.5，5.7(p169)毕业要求4.3期末考试教学目标1和2第4章除尘设备（6）能够理解和掌握颗粒污染物的控制方法的原理与设备；掌握各类除尘设备的效率和性能计算。壁收集装置1）重力沉降室、2）旋风除尘器、3）静电除尘器；分级收集装置1）表面过滤、2）深度过滤、3）洗涤器；选择除尘器。掌握各类除尘器的工作原理、结构及性能；能够进行简单除尘器的选择和设计；熟悉目前除尘器的研究和发展情况。【重点】各类除尘器的工作原理、结构及性能。【难点】除尘器的选择和设计。【课前预习】各类除尘器的工作原理、结构及性能。【课堂讲授】五大除尘器的工作原理、结构及性能。【课堂讨论】旋风除尘器、静电除尘器和喷雾洗涤器这三种除尘设备在水泥厂的应用并分析其处理对象与处理效果差异。【教学方式】讲授\案例教学【习题作业】6.2，6.3，6.13，6.15(p243-345)毕业要求4.3课堂讨论习题作业期末考试教学目标1和2第5章气态污染物控制与循环利用技术基础（4）能够理解和掌握气态污染物控制与循环利用的基本理论。气体吸收、吸附和催化操作等单元操作过程。理解和掌握气体吸收、吸附和催化的基本原理、工艺流程和操作条件；初步掌握设计吸收塔、吸附床计算。【重点】各种方法去除与循环利用原理及设备【难点】设备的设计。【课前预习】各种技术的原理、设备、特点。【课堂讲授】吸收法净化原理及设备；吸附法净化原理及设备；催化转化法净化原理及设备。【课堂讨论】讨论吸收法与吸附法处理气态污染物的联系与区别。【教学方式】讲授\研讨式【习题作业】补充作业：一逆流操作的填料塔中，用清水吸收混合气中的氨。混合气流率为300Kmol/m2·h，某氨含量y1=5%，出塔净化器含量y2=0.1%(均为摩尔分率)。操作条件下气液平衡关系服从亨利定律，y=1.2x，实际液气比为最小液气比的2倍，试计算清水用量和出塔氨水浓度x1。毕业要求4.3课堂讨论期末考试教学目标1和2第6章SOx控制与循环利用技术（4）能够理解和掌握SOx控制的技术与方法。硫问题概况；还原态硫化物的去除；废气中二氧化硫的去除；其它方法。了解中国世界的硫排放现状；理解和掌握高浓度二氧化硫尾气脱硫、低浓度二氧化硫烟气脱硫；初步学会选择二氧化硫控制工艺。【重点】燃烧后脱硫技术。【难点】燃烧前后脱硫技术的比较。【课前预习】各种脱硫技术的原理、过程、特点。【课堂讲授】硫循环及硫排放；燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺；燃烧后脱硫技术及其研究进展。【课堂讨论】硫氧化物综合控制方法。【教学方式】讲授\案例教学\研讨式。毕业要求4.3课堂讨论期末考试教学目标1和2第7章NOx控制与循环利用技术（4）能够理解和掌握氮氧化物形成机理；NOx控制的技术与方法。氮氧化物问题总论；热力型NO、瞬间型NO、燃料型NO；各类氮氧化物的控制。熟悉氮氧化物性质和来源；理解燃烧过程中NOx的形成机理；掌握低氮氧化物燃烧技术的原理和方法；掌握各类烟气脱硝技术的原理和特点。【重点】各类烟气脱硝技术的原理和特点。【难点】NOx的形成机理。【课前预习】燃烧过程中氮氧化物的形成机理。【课堂讲授】NOx的性质及来源；燃烧过程中氮氧化物的形成机理；低氮氧化物燃烧技术；烟气脱硝技术。【课堂讨论】根据硫循环和氮循环，讨论两种空气污染物的不同；控制燃烧过程引起的NOx的排放与控制燃烧过程引起的SO2污染有哪些不同？【教学方式】讲授\案例教学\研讨式。【方案设计】水泥企业脱硝系统方案设计。毕业要求4.3课堂讨论期末考试教学目标1和2第8章VOCs控制与循环利用（4）理解和掌握VOCs的控制技术工艺（燃烧、吸收、冷凝、吸附、生物等）及设备原理。蒸气压与挥发；VOCs概念；VOCs预防性控制；VOCs控制方法与工艺。熟悉VOCs的性质、排放及其污染预防措施；掌握燃烧、吸收、冷凝、吸附、生物、催化等技术的原理、工艺和设备；具备计算VOCs的蒸气压、排放量的能力。【重点】VOCs控制的基本理论、技术工艺特点。【难点】蒸气压的概念与计算；吸收、吸附的理论应用。【课前预习】蒸气压与挥发；燃烧、吸收、冷凝、吸附、生物等技术的原理、工艺和设备。【课堂讲授】蒸气压与挥发；VOCs概念；VOCs预防性控制；VOCs控制方法与工艺。【教学方式】讲授\研讨式。毕业要求4.3期末考试教学目标1和2第9章废气循环利用案例(2)通过案例讲解加强理解与掌握废气循环利用原理与技术。废气控制方法与工艺。熟悉行业法规，掌握废气治理与循环利用技术。【重点】废气治理技术。【难点】废气循环利用方案设计。【课前预习】废气治理与循环利用技术。【课堂讲授】废气性质分析；行业法规；废气治理与循环利用方案。【课堂讨论】风机在净化系统的位置？【教学方式】讲授/案例教学/混合式教学。毕业要求4.3课堂讨论期末考试教学目标1和2五、课内实验名称及基本要求表3实验内容、要求与达成序号实验名称学时内容与要求达成能力支撑教学目标1废气中颗粒物的综合利用41.了解颗粒物来源。2.分析测定废气中颗粒物浓度、性质。3.对实验数据进行处理，得到有效结论并设计颗粒物综合利用方案，撰写实验报告。（1）支撑“毕业要求4研究”中的“指标点4.3对实验数据进行整理、分析和解释，在综合信息的基础上得出合理有效结论”。教学目标1、22硫氧化物废气污染控制21.掌握吸收设备的结构。2.配置吸收液。3.改变实验参数，进行吸收实验操作，并观察实验现象。4.对实验数据进行处理，得到有效结论并撰写实验报告。（1）支撑“毕业要求4研究”中的“指标点4.3对实验数据进行整理、分析和解释，在综合信息的基础上得出合理有效结论”。教学目标1、23VOCs废气的污染控制21.掌握催化转化设备的结构。2.改变污染气体流量等实验参数，进行实验操作。3.对实验数据进行处理，得到有效结论并撰写实验报告。（1）支撑“毕业要求4研究”中的“指标点4.3对实验数据进行整理、分析和解释，在综合信息的基础上得出合理有效结论”。教学目标1、2六、课程考核方式与评分标准（一）考核方式表4教学目标的考核方式序号教学目标考核内容考核方式1能够理解和掌握废气来源、分类，颗粒污染物及气态污染物去除与循环利用的基本原理和主要设备及典型工艺等。废气污染概念、燃烧基本理论、颗粒污染控制技术基础、气态污染控制与循环利用基本原理和主要设备及典型工艺。课堂讨论+习题作业+期末考试2能够针对具体废气问题进行实验研究，对实验数据进行整理、分析和解释，在综合信息的基础上得出合理有效结论。实验安全、实验操作、实验数据、数据整理与分析、实验结论。实验报告（二）总成绩构成本课程考核由形成性评价（20%）、实验成绩（20%）和结果性评价（60%）构成，其中形成性评价包括课堂讨论、习题作业两个部分，分别占总成绩的15%。实验成绩包括实验预习、实验操作和实验报告成绩。结果性评价以期末考试为主。各考核方式与课程目标对应的关系如表5所示。表5总成绩构成表序号教学目标教学目标在各考核方式中的比例教学目标占总成绩比例课堂讨论+习题作业实验期末考试1能够理解和掌握废气来源、分类，颗粒污染物及气态污染物去除与循环利用的基本原理和主要设备及典型工艺等80%100%762能够针对具体废气问题进行实验研究，对实验数据进行整理、分析和解释，在综合信息的基础上得出合理有效结论。20%100%24%考核方式占总成绩比例20%20%60%100%（三）评分标准1、课堂讨论评分标准讨论不设标准答案，同学们只要态度认真（准备充分）、讨论积极、回答概念正确、合理，以作业形式呈现，即可获得满分。2、习题作业评分标准习题作业按照等级进行评分，标准如下：表6作业评分标准A+（100）A（95分）A-（90分）B+（85分）B（80分）B-（75分）C+（70分）C（60分）0分评分标准答案完善、全对，且字迹工整答案完善、全对，但字迹欠工整答案基本正确，但字迹工整答案不完善且字迹欠工整答案有错误但字迹工整答案有错误且字迹欠工整答案错误较明显作业按时提交未交作业3、实验评分标准实验成绩以实验过程及实验报告综合考评，其中实验预习报告占10%、实验操作过程占40%，实验报告占50%，实验评分标准详见“表7实验评分标准”。表7实验评分标准评价细则考核环节预习报告实验操作实习报告优秀（90-100分）预习报告内容完整充实，书写工整规范，实验原理描述准确，并能提出实验过程中的注意事项实验过程中操作仔细规范，小组分工明确，实验结果准确可靠；实验报告内容完整充实，书写工整规范，实验结果描述准确，并结合实验过程中的出现的问题进行有效的分析和讨论良好（80-90分）预习报告内容完整充实，书写工整规范，实验原理描述比较准确，未能提出实验过程中的注意事项实验操作过程中仔细认真，操作规范，小组分工明确，实验结果可靠；实验报告内容完整，书写规范，实验结果描述准确，简单对实验结果进行分析和讨论中等（70-80分）预习报告内容基本完整充实，书写工整规范，实验原理描述基本准确，未能提出实验过程中的注意事项实验操作过程中仔细认真，操作规范性不够，小组分工明确，实验结果基本可靠；实验报告内容完整，书写规范，实验结果描述准确，未对