《环境工程原理》课程教学大纲

《环境工程原理》课程教学大纲一、基本情况课程代码：1061129039 英文名称：PrincipleofEnvironmentalEngineering课程性质：学科专业基础课程学分：2.5学时：40开课学期：4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：高等数学、大学物理、无机及分析化学、物理化学、有机化学二、课程简介《环境工程原理》是资源循环科学与工程专业的专业基础课，通过该课程的学习，使学生掌握质量与能量衡算、热量和质量传递、分离过程、反应工程的基本原理及典型过程的计算方法，为进一步学习专业课程及从事工程实践奠定必要的理论基础。同时，要求通过各个教学环节培养学生的工程观点，使学生理解传热与传质、分离过程、反应工程的基本原理和特征，提高分析和解决实际工程问题的能力。三、课程教学目标（一）教学任务通过本课程的教学，使学生正确理解环境净化与污染控制技术体系，掌握以“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”为代表的三类污染控制技术的基本原理和一般方法；掌握水质净化与水污染控制工程、大气（包括室内空气）污染控制工程、固体废物处理与处置及资源化工程、污染环境净化与生态修复工程等所涉及的技术原理，以及其他污染控制工程中涉及的具有共性的工程学基础、基本过程和现象，以及污染控制装置的基本原理；掌握解决复杂环境问题的综合能力，培养学生系统、整体优化的环境观念和工程意识，为以后学习其它专业课程打下扎实、系统和宽厚的理论基础。（二）课程目标1.课程目标（1）能够理解、掌握环境净化与污染控制技术的基本概念和原理、环境工程中分析问题的基本方法、热量传递和质量传递的基础理论和相关环境问题的分析计算方法（支撑毕业要求1、2）。（2）能够理解、掌握沉淀、过滤、吸收等分离过程的基本原理、特点和工艺过程的计算方法；掌握污染物净化装置的基本原理和设计计算理论，了解反应动力学基础、反应器的基本类型、操作原理与设计计算方法。为提高环境净化与污染控制工程的效率提供理论支持，从理论上指导环境净化与污染控制技术的选择，阐述提高污染物去除效率的思路、手段和方法（支撑毕业要求1、2）。（3）能够应用环境净化与污染控制工程的基本理论和技术原理，验证环境工程原理单元操作实验的基本理论，提高在完成工程实验中分析问题和解决问题的能力（支撑毕业要求4）。2.课程目标对毕业要求的支撑矩阵表1课程目标对毕业要求的支撑矩阵毕业要求二级指标点课程目标（1）（2）（3）1.工程知识：掌握数学、自然科学、工程基础以及资源循环科学与工程专业知识，并运用其理论和方法解决复杂工程问题。1.3掌握资源循环科学与工程类专业相关的专业基础知识，能够运用其理论和方法解决资源综合利用与工程项目设计、运营中的复杂工程问题。√√2.问题分析：能够应用数学、自然科学和资源循环科学与工程专业的基本知识与原理，并通过文献分析研究，识别、判断、评价实际工程问题，以获得有效结论。2.2能够基于资源循环科学与工程专业相关的知识和原理，并运用专业语言正确表达实际工程问题。√√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。4.2能够根据实验方案构建合理的实验系统，安全地开展实验，科学地采集实验数据。√√√（三）思政元素根据本课程性质和特点，在教学环节中对可持续发展、循环经济、绿色发展理念思政元素进行落实。四、教学内容及要求表2教学内容、要求与达成章节学时课程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一章绪论（2）能够理解和掌握环境净化与污染控制技术及原理。1.环境问题与环境科学发展；2.环境污染与环境工程学；3.环境净化与污染控制技术概述；4.环境净化与污染控制技术原理。1.了解环境污染的危害、环境工程的学科体系、本课程的主要内容；2.熟悉水质净化与水污染控制技术、空气净化与大气污染控制技术、土壤净化与污染控制技术、固体废物处理处置与管理、物理性污染物控制技术、废物资源化技术；3.掌握环境净化与污染控制技术原理。【本章重点】环境污染的概念、环境净化与污染控制技术【本章难点】环境净化与污染控制技术原理【课程介绍】从人类面临的环境问题导入课程的主要内容，课程目标及授课计划、课程意义与重要性。【思政元素】可持续发展理念。【课前预习】什么是环境问题？环境净化与污染控制技术有哪些？【课堂讲授】环境问题与环境科学发展；环境污染与环境工程学；环境净化与污染控制技术原理；提高污染治理工程效率的基本思路和技术路线。【课堂讨论】污水再生处理工艺。【教学方式】讲授\案例分析\项目式教学\混合式教学\研讨式\翻转课堂毕业要求1.3毕业要求2.2平时成绩、期末考试课程目标1、2第二章质量衡算与能量衡算（6）能够理解和掌握质量衡算与能量衡算在环境工程中分析问题的基本方法。1.常用物理量；2.质量衡算；3.能量衡算。1.熟悉常用物理量的定义与表示方法、单位与量纲的差别、物理量之间的单位换算；2.掌握衡算的基本概念、系统的划分、质量衡算方程式、能量衡算方程式。【本章重点】常用物理量的表示方法及单位换算、质量衡算、能量衡算。【本章难点】利用质量衡算与能量衡算在环境工程中分析问题的基本方法。【课前预习】环境工程的重要任务是什么？【课堂讲授】燃煤烟气除硫、水体污染控制、污染土壤修复、流体输送中都涉及物质和能量输送。【课堂讨论】衡算系统的空间范围有多大？【实验】离心泵性能测定实验【习题作业】2.1，2.2，2.6，2.7，2.8(p50-51).【教学方式】讲授\案例分析\项目式教学\混合式教学\研讨式\翻转课堂毕业要求1.3毕业要求4.2平时成绩、实验、期末考试课程目标1、2、3第四章热量传递（4）能够理解和掌握串联热阻叠加原则、保温层临界直径的计算、强化换热器传热过程的途径。1热量的传递方式；2.热传导；3.对流传热；4.辐射传热；5.换热器。1.掌握热量传递的主要方式及定义；2.掌握热传导的规律、通过平壁的稳态热传导的计算；3.掌握对流传热的规律、机理、影响因素；传热边界层理论、间壁传热过程计算；4.掌握辐射传热的规律；5.熟悉白体、黑体、热透体的概念；6.熟悉换热器的分类与结构形式；7.掌握强化换热器传热过程的途径。【本章重点】串联热阻叠加原则、保温层临界直径的计算、强化换热器传热过程的途径。【本章难点】间壁传热过程、传热边界层理论。【课前预习】热量传递的基本方式。【思政元素】绿色发展理念。【课堂讲授】热传导、对流传热、辐射传热三种传热方式的原理及计算。【课堂讨论】强化换热器传热过程的途径有哪些？武器装备为什么要红外隐身？【实验】对流传热系数的测定【习题作业】4.3,4.4,4.6,4.10(p177-179)【教学方式】讲授\案例分析\项目式教学\混合式教学\研讨式\翻转课堂毕业要求1.3毕业要求2.2毕业要求4.2平时成绩、实验、期末考试课程目标1、2、3第五章质量传递（4）能够理解和掌握分子传质、对流传质的规律及计算。1.环境工程中的传质过程；2.质量传递的基本原理；3.分子传质；4.对流传质。1.熟悉环境工程中的传质过程；2.掌握质量传递的基本原理；3.掌握分子传质、对流传质的规律及计算；4.掌握传质边界层理论。【本章重点】分子传质、对流传质的规律及计算。【本章难点】传质边界层理论。【课前预习】分子扩散和涡流扩散。【课堂讲授】分子传质、对流传质的机理及计算。【课堂讨论】石灰/石灰水洗涤烟气脱硫、催化氧化法净化汽车尾气是什么类型的传质过程？【习题作业】5.1,5.4,5.5,5.6,5.8(p204-205)【教学方式】讲授\案例分析\项目式教学\混合式教学\研讨式\翻转课堂毕业要求1.3毕业要求2.2毕业要求4.2平时成绩、期末考试课程目标1、2、3第六章沉降（4）能够理解和掌握沉降分离的原理、沉降速度的计算。1.沉降分离的基本概念；2.重力沉降；3.离心沉降；4.其他沉降。1.掌握沉降分离的一般原理和类型；2.掌握流体阻力与阻力系数、颗粒的几何特性参数（当量直径、形状系数）；3.掌握沉降速度的计算；4.熟悉常用沉降分离设备的结构与类型；5.了解电沉降、惯性沉降。【本章重点】沉降分离的原理、沉降速度的计算。【本章难点】沉降速度的计算、旋风分离器的工作原理。【课前预习】分离过程的分类；沉降分离的一般原理和类型。【课堂讲授】重力沉降、离心沉降的原理及沉降速度的计算。【课堂讨论】环境工程领域哪些处理单元涉及沉降分离过程？各种沉降设备的结构特点。【习题作业】6.1,6.2,6.7,6.12(p235-237)【教学方式】讲授\案例分析\项目式教学\混合式教学\研讨式\翻转课堂毕业要求1.3毕业要求2.2平时成绩、期末考试课程目标1、2第七章过滤（4）能够理解和掌握过滤的基本理论和过滤过程的计算。1.过滤操作的基本概念；2.表面过滤的基本理论；3.深层过滤的基本理论。1.掌握过滤操作的基本概念及分类；2.掌握表面过滤的基本理论和过滤过程的计算；3.掌握深层过滤的基本理论和颗粒床层的几何特征；4.了解常用过滤设备。【本章重点】过滤过程的计算、过滤常数的测定。【本章难点】深层过滤的基本理论。【课前预习】过滤的分类和基本理论。【课堂讲授】表面过滤和深层过滤的基本理论及过滤过程的计算。【课堂讨论】过滤过程在环境工程领域有哪些应用？环境工程领域中的过滤过程，使用的过滤介质主要有哪些？【习题作业】7.4,7.6,7.9,7.13(p259-261)【教学方式】讲授\案例分析\项目式教学\混合式教学\研讨式\翻转课堂毕业要求1.3毕业要求2.2平时成绩、期末考试课程目标1、2第八章吸收（4）能够理解和掌握吸收的相平衡关系、传质阻力分析、双膜理论及吸收设备的主要工艺计算。1.吸收的基本概念；2.物理吸收；3.化学吸收；4.吸收设备的主要工艺计算。1.熟悉环境工程中的吸收类型；2.掌握吸收操作的基本概念；3.掌握物理吸收的热力学基础、相平衡关系的应用；4.掌握物理吸收的动力学基础、传质阻力的分析；5.掌握化学吸收的平衡关系、传质速率；6.掌握吸收过程的物料衡算与操作线方程。【本章重点】吸收的相平衡关系、传质阻力分析、双膜理论。【本章难点】化学吸收的平衡关系。【课前预习】吸收设备及工艺。【思政元素】循环经济理念。【课堂讲授】物理吸收；化学吸收；吸收设备的主要工艺计算。【课堂讨论】吸收在环境领域中的应用有哪些？【实验】吸收实验【习题作业】8.2,8.5,8.8,(p294-296)【教学方式】讲授\案例分析\项目式教学\混合式教学\研讨式\翻转课堂毕业要求1.3毕业要求2.2毕业要求4.2平时成绩、实验、期末考试课程目标1、2、3第十一章反应动力学基础（4）能够理解和掌握反应器理论；转化率的计算；均相反应动力学（零级、一级、二级反应）基本方程。1.反应器和反应操作；2.反应器的计量关系；3.反应动力学。1.掌握反应进度和转化率的定义及转化率的不同表示形式；2.反应速率的定义及表示方法；3.理解均相反应动力学基本方程。【本章重点】反应器理论；反应进度和转化率的定义及转化率的不同表示形式；反应速率的定义及表示方法。【本章难点】均相反应动力学基本方程【课前预习】反应动力学和反应器理论。【课堂讲授】反应器和反应操作；反应器的计量关系；反应动力学。【课堂讨论】利用“转化原理”高效、快速去除污染物的关键是什么？【习题作业】11.3,11.5(p424-426)【教学方式】讲授\案例分析\项目式教学\混合式教学\研讨式\翻转课堂。毕业要求1.3毕业要求2.2平时成绩、期末考试课程目标1、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课程目标1离心泵性能测定实验2了解离心泵的工作原理、构造及操作；掌握单级离心泵特性曲线的测定方法，测定在一定的转速n下，其扬程H、功率N及效率η与流量Q的关系（1）支撑“毕业要求1工程知识”中的“1.3掌握资源循环科学与工程类专业相关的专业基础知识，能够运用其理论和方法解决资源综合利用与工程项目设计、运营中的复杂工程问题”；（2）支撑“毕业要求4研究”中的“指标点4.2能够根据实验方案构建合理的实验系统，安全地开展实验，科学地采集实验数据”课程目标1、32对流传热系数的测定3学会对流传热系数的测定方法；测定空气在圆形直管内的强制对流传热系数，并把数据整理成准数关联式（1）支撑“毕业要求1工程知识”中的“1.3掌握资源循环科学与工程类专业相关的专业基础知识，能够运用其理论和方法解决资源综合利用与工程项目设计、运营中的复杂工程问题”；（2）支撑“毕业要求4研究”中的“指标点4.2能够根据实验方案构建合理的实验系统，安全地开展实验，科学地采集实验数据”课程目标1、33吸收实验3了解填料吸收塔的结构、性能和特点，练习并掌握填料塔操作方法；通过实验测定数据的处理分析，加深对填料塔传质性能理论的理解。掌握填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法。支撑“毕业要求1工程知识”中的“1.3掌握资源循环科学与工程类专业相关的专业基础知识，能够运用其理论和方法解决资源综合利用与工程项目设计、运营中的复杂工程问题”；支撑“毕业要求2问题分析”中的“指标点2.2能够基于资源循环科学与工程专业相关的知识和原理，并运用专业语言正确表达实际工程问题”；支撑“毕业要求4研究”中的“指标点4.2能够根据实验方案构建合理的实验系统，安全地开展实验，科学地采集实验数据”课程目标1、2、3五、课程考核方式与评分标准（一）考核方式表4课程目标的考核方式序号课程目标考核内容考核方式1能够理解、掌握环境净化与污染控制技术的基本概念和原理、环境工程中分析问题的基本方法、热量传递和质量传递的基础理论和相关环境问题的分析计算方法。环境工程学的基本概念和基本理论、环境净化与污染控制技术、环境净化与污染控制技术原理、质量衡算、能量衡算理论知识、热量传递、质量传递过程基本理论。平时成绩、实验、期末考试2能够理解、掌握沉淀、过滤、吸收等分离过程的基本原理、特点和工艺过程的计算方法；掌握污染物净化装置的基本原理和设计计算理论，了解反应动力学基础、反应器的基本类型、操作原理与设计计算方法。为提高环境净化与污染控制工程的效率提供理论支持，从理论上指导环境净化与污染控制技术的选择，阐述提高污染物去除效率的思路、手段和方法。沉降、过滤、吸收等分离过程基本理论和工艺计算，分离设备的操作原理、结构、分离性能和设计计算；反应器和反应操作，反应的计量关系，反应动力学。平时成绩、实验、期末考试3能够应用环境净化与污染控制工程的基本理论和技术原理，验证环境工程原理单元操作实验的基本理论，提高在完成工程实验中分析问题和解决问题的能力。实验装置的组成、结构、原理和流程，实验操作技术，实验结果分析。实验（三）评分标准本课程考核方式：平时成绩占20%，实验成绩占20%，期末考试占60%。1.平时成绩评分标准平时成绩主要包括学习习惯（考勤、课堂表现等，10%）和作业(10%)。课堂表现主要指课堂研讨提问可以提供同学的学习兴趣，能够集中课堂精力，现场记录打分。但由于课时有限，问题挖掘深度受限制，还要综合考虑题的难度和学生的理解情况。作业严格杜绝相互抄袭及资料原样抄袭，要求根据自己的理解，参考一些文献进行回答。表6平时成绩的评定办法考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~90分）中等（70~80分）及格（60~70分）不及格（<60分）学习习惯（10%）考勤全勤，预习非常充分，积极参加课堂研讨与测试，回答问题准确，并有自己独到的见解缺勤1次，预习较为充分，积极参加课堂研讨与测试缺勤1-2次，预习基本充分，能够主动参加课堂研讨与测试缺勤2次以上，预习基本充分，能够参加课堂研讨与测试缺勤3次以上，无预习，不能有效参加课堂研讨与测试课下作业（10%）作业能够独立完成，完成质量优秀，能够灵活运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论作业能够独立完成，完成质量较高，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论作业能够独立完成，完成质量基本符合要求，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得有效结论，有缺交情况作业基本能够独立完成，部分题目解答存在抄袭现象，运用所学知识和理论解决问题的能力基本符合要求，有缺交情况作业不能独立完成，缺交次数多，存在抄作业现象2.实验评分标准通过环境工程原理实验，了解实验装置的组成和结构，理解实验的原理，熟悉实验流程，掌握实验操作技术，学会分析造成实验结果与理论之间差异的原因，培养和提高学生应用理论知识发现、分析和解决问题的能力，增强学生的工程实践能力和创新能力。实验评分标准详见“表7实验成绩的评定办法”。表7实验成绩的评定办法考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~90分）中等（70~80分）及格（60~70分）不及格（<60分）考勤（10%）考勤全勤，积极参与实验讨论缺勤1次，比较积极参与实验讨论缺勤1-2次，能够参与实验讨论缺勤2次以上缺勤3次实验预习（10%）独立、及时完成3次仿真预习实验独立完成3次仿真预习实验独立完成2次仿真预习实验独立完成1次仿真预习实验没有完成3次仿真预习实验实验操作（3