大气污染控制工程课程教学大纲

《大气污染控制工程》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称大气污染控制工程AirPollutionControlEngineering课程代码课程性质必修授课学期第五学期学分/学时2.5学分/40学时课内学时40理论学时40实验学时/实训（含上机）/实习/其他/适用专业纺织工程201101，201102授课语言中文对先修的要求先修《高等数学》、《概率论与数理统计》、《物理化学》、《环境工程原理》、《环境学导论》等。具备理解建立大气污染传输高斯模型的能力，具备环境工程基本原理知识，大气污染物吸收、吸附和催化反应过程知识，树立科学发展观和可持续发展观。对后续的支撑对《环境工程设计基础》、《大气污染控制工程设计》、《毕业设计》等后续课程提供大气污染物传输、颗粒污染物与气态污染物治理技术方面的知识，以及设计、优化综合治理方案的能力。课程思政设计教学过程中贯彻“立德树人”的宗旨，坚持实事求是、与时俱进，强化务实创新，融入“科学发展观”、“可持续发展观”等理念，使学生树立建设美丽新中国的使命感和社会责任感。创新创业教育设计课程中实施项目式案例教学，通过具体案例分析加强对学生创新思维的培养，以能力培养为目标，将专业教育与创新教育有机融合，力求知行合一。课程简介课程定位：本课程是纺织化学与清洁生产专业本科生第五学期开设的一门专业核心必修课。主要内容：包括大气污染的来源、影响、传输扩散和控制技术，包括大气污染控制工程的基本原理、颗粒污染物和气态污染物的各种控制技术，典型控制设备的结构特征与应用范围，以及典型工艺和设备的设计计算等。核心学习结果：通过对大气污染控制基本知识与理论、治理技术及设备的设计计算的系统学习，结合同学期的实践课程《大气污染控制工程实验》的实训操作，使学生具有运用大气污染控制的基本理论知识，去发现、分析和分解大气污染控制工程问题的能力，初步具备进行大气污染工程工艺设计和治理技术研究的能力，为后续课程打下坚实的理论基础，也为以后从事大气污染控制工程工艺设计与系统分析、科学研究与管理等工作打下必要的专业理论基础。主要教学方法：本课程将以学生获得知识能力为目标，采用集中讲授、案例教学、习题讨论等方式贯穿课堂理论教学的全过程。在课堂教学中，严格树立立德树人，以学生为本，坚持“四个回归”，因材施教，遵循实事求是、创新思维、突出重点、注重实效的原则，寻找德育元素融入课堂教学，介绍环境治理新技术、新案例，科学家精神走进课堂，培养有专业素质、有职业道德、有科学探索精神和家国情怀的国家有用应用型工程技术人才。二、课程目标及对毕业要求指标点的支撑序号课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求1目标1：能够理解大气污染的来源、污染原理、排放标准等基本知识，能够综合分析大气污染源，利用扩散模型进行大气污染的预测与计算。1.4能利用专业知识解决清洁生产和环境工程领域的复杂工程问题，比较、优化改进解决方案。1.工程知识能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决环境工程领域复杂工程问题。2目标2：理解大气污染控制技术的基本原理与工艺过程，理解主要治理技术和设备的应用范围和优缺点。能够运用基本原理分析判断主要治理设备的主要参数的变化对评价指标的影响，能够初步提出分解方案。2.4能够运用数学、自然科学和工程科学的基本原理，借助文献研究，分析环境工程领域复杂工程问题的影响因素，获得有效结论。2.能够应用数学、自然科学纺织工程和环境工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析清洁生产、环境工程领域复杂工程问题，得出有效结论。3目标3：能够理解主要治理设备的设计原则、程序与计算。理解大气污染控制的工艺优选和技术研究方法，初步具备大气污染控制工程工艺研究与设计的能力。3.1掌握清洁生产、环境工程设计开发全周期、全流程的基本设计/开发方法和技术，了解影响设计目标和技术方案的各种因素；3.能够设计针对清洁生产和环境工程领域复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。4目标4：能够不断学习并理解大气污染控制工程的新技术及其发展方向，具有了解技术发展前沿并对其进行归纳总结的能力。12.2具有自主学习的能力，包括对技术问题的理解能力，归纳总结的能力和提出问题的能力等。12.具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。具有健康的体魄和良好的心理素质，达到国家规定的大学生体质健康标准。三、教学内容及进度安排序号教学内容学生学习预期成果课内学时教学方式支撑课程目标1大气与大气污染概念；大气污染的特征及其来源、中国大气污染概况；大气污染的影响；大气污染综合防治；环境空气质量控制标准。重点：大气污染物特征、来源、现状难点：大气污染综合防治在实际工程中的应用课程思政：引入“蓝天碧水”“两会蓝”“APEC蓝”例子，介绍相关环境监察的工作，践行“科学发展观”“可持续发展观”理念，树立建设美丽中国的社会责任感和使命感。能认知大气污染控制工程的研究对象、目的和学习方法，大气环境与大气污染。理解并能表达各章节内容之间的逻辑关系。2讲授：大气污染基本知识与综合防治现状。目标12燃料的性质与燃烧过程；烟气体积及污染物排放量计算；燃烧过程中硫氧化物的形成；燃烧过程中颗粒污染物的形成、其它污染物形成。重点：烟气体积及污染物排放量计算。难点：燃烧过程中颗粒物与其他污染物的形成过程。理解燃料燃烧的基本原理和污染物的形成机理。重点学会燃烧过程的影响因素分析，燃烧所需空气量、烟气量及污染物排放量计算，具备大气污染物排放量的估算能力。5讲授：燃料燃烧过程中产生的颗粒物与气体污染。讨论：就燃烧过程的影响因素分析讨论，引导学生总结提出改善措施。作业：烟气体积及污染物排放量计算。目标13大气圈结构与气象要素；大气的热力过程；大气稳定度与逆温；大气的运动、风速廓线模式，地方性风场。重点：大气稳定度判定与扩散参数估算难点：风速廓线模式课程思政：引入“核电站爆炸突发事件”在监测期天气条件下的扩散，对周围居民的影响，实事求是的报道会给民众带来安全感。树立环保人的实事求是、坚守岗位的社会责任感和职业道德。能够认知大气气象学基本知识，理解掌握大气污染扩散的热力过程。能够分析判断大气稳定度、理解逆温对大气污染的影响，理解应用风速廓线模式进行计算，为学习下一章打基础。3讲授：大气污染气象学知识。案例：核电站事故污染物扩散。目标14湍流扩散的基本理论；点源扩散的高斯模式；污染物浓度的估算方法；特殊气象条件下的扩散模式；城市及山区的扩散模式—线源和面源扩散模式；区域大气环境质量模型；烟囱高度的设计；厂址的选择。重点：污染物浓度的估算方法。难点：特殊气象条件下的扩散模式分析，城市及山区的扩散模式。理解大气扩散的基本原理，理解正态分布理论、湍流理论和高斯扩散模式的建立。理解烟云抬升高度的影响与计算、扩散参数的确定，特殊扩散模式建立与分析。能够运用扩散模型初步估算烟云高度，能够根据地形、背景浓度、气象条件及扩散模型估算大气污染物地面浓度。能够初步进行烟囱设计和厂址选择。6讲授：大气扩散浓度估算模式。讨论：就厂址的选择因素分析讨论，引导学生总结提出合理选址方案。作业：各种模式下污染物浓度的估算。目标1目标35颗粒粒径与粒径分布；粉尘的物理性质；净化装置的性能；颗粒捕集的理论基础:流体阻力和颗粒的沉降、惯性碰撞、机械拦截和扩散重点：颗粒捕集理论难点：惯性碰撞、机械拦截和扩散理论理解粉尘粒径分布测定的方法、粉尘物理性质，及除尘装置性能表示方法。重点学习颗粒物在各种力场中的空气动力学行为，理解理论分离、沉降、捕集等，为学习下一章打下基础。4讲授：颗粒污染物控制技术基础作业：净化装置的除尘效率计算；颗粒捕集理论涉及的沉降末速、阻力等计算。目标1目标26机械除尘器；重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器；电除尘器：电晕放电和粒子荷电、荷电颗粒的运动和捕集、电除尘器的结构和设计；袋式除尘器的工作原理、压力损失和清灰、除尘器的设计和应用；湿式除尘器的工作原理、旋风洗涤器、文丘里洗涤器；除尘器的选择与发展。重点：电除尘器袋式除尘器文丘里除尘器难点：除尘影响因素与参数对效率影响分析课程思政：介绍我国新型除尘装置发展，体现创新思维，务实创新，增加民族自豪感。认知目前工业界广泛使用的除尘装置，包括机械式除尘器、电除尘器、袋式除尘器和湿式除尘器。理解各类除尘器的工作原理、结构性能和应用范围，能够分析操作条件变化对除尘器性能的影响等。理解除尘装置的有关设计原则、程序和计算方法，能够初步进行合理选择、设计主要除尘装置。12讲授：除尘装置基本原理、参数和除尘过程案例：某发电厂锅炉除尘系统引导学生发言、总结提出改善措施作业：除尘器的除尘效率计算目标1目标2目标3目标47吸收法净化气态污染物的吸收原理与计算；吸附法净化气态污染物的吸附原理与速率计算；催化法净化气态污染物的催化原理、气固催化反应动力学。重点：治理技术基本原理与计算难点：传质计算、反应动力学。能够理解物理化学的基本吸收、吸附、催化原理，为后续气态污染物治理章节打下基础。课外2结合先修《物理化学》课程基础知识：气态污染物控制技术基础，主要是复习先修知识。目标2目标38硫循环及硫排放；燃烧前燃料脱硫、流化床燃烧脱硫；高浓度二氧化硫尾气回收；低浓度二氧化硫烟气脱硫：石灰石/石灰湿法、氧化镁湿法、海水烟气脱硫技术、湿式氨法等烟气脱硫技术的综合比较及研究进展。重点：二氧化硫治理技术。难点：影响硫氧化物的因素，治理技术的应用。课程思政：介绍脱氮除硫新技术，强调务实创新的重要性。蓝天碧水工程，建设美丽中国，培养学生的创新意识和解决环境问题的责任感和使命感。理解烟气中二氧化硫的控制方法与治理技术。理解二氧化硫控制过程的影响因素，以及改进措施。认知理解主要二氧化硫污染控制技术的优缺点与应用，能够运用原理知识进行工艺技术的比较。理解脱硫工艺的设计原则、程序与计算，初步具备选择合理工艺的能力。3讲授：硫氧化物的污染分析与控制技术案例：某企业脱硫系统工艺建设、改造。针对案例引导学生发言、老师及时反馈，引导学生会总结提出改善措施。作业：污染物的排放浓度计算和脱除效率目标1目标2目标3目标49氮氧化物性质及来源；低氮氧化物燃烧技术；烟气脱硝技术：选择性催化还原技术、选择性非催化还原技术、SNCR-SCR联合烟气脱硝技术；烟气同时脱硫脱硝技术。重点：烟气脱硝技术难点：氮氧化物产生的因素，脱硫脱硝技术的应用理解氮氧化物的产生与危害，理解燃料燃烧过程中氮氧化物的形成机理，理解主要氮氧化物的控制技术的原理、优缺点、适用范围，理解脱硝工艺的设计原则、程序与计算，具备初步选择合理工艺与设备的能力。3讲授：固定源氮氧化物污染控制案例：某企业脱硝系统工艺建设、改造作业：燃烧过程中氮氧化物形成机理，燃烧中氮氧化物的浓度计算，SCR和SNCR工艺比较。目标1目标2目标3目标410挥发性有机物排放源介绍；蒸气压及蒸发；VOCs污染预防与主要控制技术：燃烧法、冷凝法、生物法。重点：主要控制技术：燃烧法、冷凝法、生物法。难点：在VOCs污染预防中的应用。认知挥发性有机物（VOCs）特征，理解掌握VOCs污染的控制管理措施与主要控制技术的基本原理、主要设备优缺点、适用范围，具备初步选择合理工艺的能力。课外2习题答疑2讲授：挥发性有机物污染控制案例：某制漆车间有机废气治理项目目标1目标2目标3目标4注：“学生学习预期成果”是描述学生在学完本课程后应具有的能力，可以用认知、理解、应用、分析、综合、判断等描述预期成果达到的程度。

四、课程考核序号课程目标（支撑毕业要求指标点）考核内容评价依据及成绩比例(%)成绩比例(%)平时表现作业考试1目标1：能够理解掌握大气污染的来源、污染原理、排放标准等基本知识，能够综合分析大气污染源，利用扩散模型进行大气污染的预测与计算。（支撑毕业要求指标点1.4）大气污染物来源；环境空气质量控制标准；燃料的燃烧过程；大气污染物扩散的气象因素；选择合适的扩散模型进行大气污染预测。51020352目标2：掌握大气污染控制技术的基本原理与工艺过程，理解主要治理技术和设备的应用范围和优缺点。能够运用基本原理分析判断主要治理设备的主要参数的变化对评价指标的影响，能够初步提出分解方案。（支撑毕业要求指标点2.4）主要大气污染治理装置与技术的原理、应用范围和主要参数；能够选择合适的设备装置和治理技术。51020353目标3：能够理解主要治理设备的设计原则、程序与计算。初步掌握大气污染控制的工艺优选和技术研究方法，初步具备大气污染控制工程工艺研究与设计的能力。（支撑毕业要求指标点3.1）运用燃烧过程和预测模型，对硫氧化物、氮氧化物的产生机理、扩散及其治理过程进行分析，能够初步选择合适的治理设备与工艺。5015204目标4：能够不断学习并理解大气污染控制工程的新技术及其发展方向，具有了解技术发展前沿并对其进行归纳总结的能力。（支撑毕业要求指标点12.2）能够独立查阅文献资料，具备进行气体污染物控制工艺流程设计的能力。010010合计153055100注：各类考核评价的具体评分标准见《附录：各类考核评分标准表》（说明：1.评价依据主要有：平时表现、作业、案例分析、实验/实习/调研报告、上机、考试等，应根据该课程实际设置的考核方式填写，不够可以加列；2.各考核方式逐一填写评分标准表）

五、教材及参考资料1.教材[1].《大气污染控制工程》，郝吉明，马广大，王书肖，北京：高等教育出版社，2021，第四版（2021.5月第1次印刷），ISBN：9787040555806.2.主要参考书[1].《大气污染控制工程》，郝吉明，马广大，王书肖，北京：高等教育出版社，2010，第三版（2013.12月第8次印刷），ISBN：9787040284065.[2].《大气污染控制工程》，赵兵涛，北京：化学工业出版社，2017，第一版，ISBN：7122304213.[3].《大气污染控制工程案例教程》，潘琼，北京：化学工业出版社，2013，ISBN：9787122182814.（重点推荐参考书）[4].《大气污染防治技术及工程作用》，熊振湖，北京：机械工业出版社，2003ISBN：7111122941.[5].《大气污染控制工程》，童志权，北京：机械工业出版社，2006，ISBN：7111193814.[6].《大气污染控制工程》，NoeldeNevers，北京：清华大学出版社，2005，ISBN：703008140.[7].《工业烟尘减排与回收利用》，王纯，张殿印，北京：化学工业出版社，2013，ISBN：9787122187413.[8].《大气污染控制工程例题与习题集》，郝吉明，北京：高等教育出版社，2003，ISBN：7040130017.六、教学条件多媒体教室

附录：各类考核评分标准表平时表现评分标准教学目标要求评分标准权重（%）90-10080-8960-790-59目标1：能够理解掌握大气污染的来源、污染原理、排放标准等基本知识，能够综合分析大气污染源，利用扩散模型进行大气污染的预测与计算。（支撑毕业要求指标点1.4）在课堂问答和测验中回答大气污染控制工程涉及的基础知识和理论等内容完整、正确，语言表达流畅、结构清晰具有逻辑性。在课堂问答和测验中回答大气污染控制工程涉及的基础知识和等内容完整、正确，表达清楚、逻辑性较好。在课堂问答和测验中回答大气污染控制工程涉及的基础知识和理论等内容基本正确，表达与逻辑性欠佳。在课堂问答和测验中回答大气污染控制工程涉及的基础知识和理论等内容不完整，表达逻辑不清。5目标2：掌握大气污染控制技术的基本原理与工艺过程，理解主要治理技术和设备的应用范围和优缺点。能够运用基本原理分析判断主要治理设备的主要参数的变化对评价指标的影响，能够初步提出分解方案。（支撑毕业要求指标点2.4）在课堂问答和测验中回答的主要治理设备影响因素分析与计算正确、改善措施较优。在课堂问答和测验中回答的主要治理设备影响因素分析与计算正确、改善措施可行。在课堂问答和测验中回答的主要治理设备影响因素分析与计算基本正确、改善措施基本可行。在课堂问答和测验中回答的主要治理设备影响因素分析与计算不正确、改善措施可行条件不可行。5目标3：能够理解主要治理设备的设计原则、程序与计算。初步掌握大气污染控制的工艺优选和技术研究方法，初步具备大气污染控制工程工艺研究与设计的能力。（支撑毕业要求指标点3.1）在课堂问答和测验中对主要治理技术与设备的优缺点和应用范围熟练掌握，灵活提出的治理方法合理、可行，较优。在课堂问答和测验中对主要治理技术与设备的优缺点和应用范围较熟悉，提出的治理方法合理、可行。在课堂问答和测验中对主要治理技术与设备的优缺点和应用范围描述有少量错误，提出的治理方法基本可行。在课堂问答和测验中不了解主要治理技术与设备的优缺点和应用范围，存在大量错误，提出的方法不可行。5注：评分标准的分数段划分可以根据课程需要自行设计。平时作业评分标准教学目标要求评分标准权重（%）90-10080-8960-790-59目标1：能够理解掌握大气污染的来源、污染原理、排放标准等基本知识，能够综合分析大气污染源，利用扩散模型进行大气污染的预测与计算。（支撑毕业要求指标点1.4）按时提交作业；大气污染控制工程涉及的基础知识和理论表达正确，逻辑清晰，计算方法合理、计算结果正确。按时提交作业；大气污染控制工程涉及的基础知识和理论表达较完整、逻辑清楚，计算基本正确。按时提交作业；大气污染控制工程涉及的基础知识和理论表达有较少错误，计算较少错误。不按时提交作业；大气污染控制工程涉及的基础知识和理论表达错误较多，计算错误较多。10目标2：理解大气污染控制技术的基本原理与工艺过程，理解主要治理技术和设备的应用范围和优缺点。能够运用基本原理分析判断主要治理设备的主要参数的变化对评价指标的影响，能够初步提出分解方案。（支撑毕业要求指标点2.4）按时提交作业；主要影响因素分析与计算合理、可行，且改善措施较优。按时提交作业；主要影响因素分析与计算基本合理、可行，且改善措施可行。按时提交作业；因素分析与计算基本可行，且改善措施基本合理。不按时提交作业；因素分析与计算不合理，且措施不可行。10目标4：能够不断学习并理解大气污染控制工程的新技术及其发展方向，具有了解技术发展前沿并对其进行归纳总结的能力。（支撑毕业要求指标点12.2）按时提交作业；自主学习能力强，能独立查阅文献，追踪污染治理新技术，理解准确，具备对技术前沿进行归纳总结的能力。能够针对给出的具体污染问题选择、设计合理工艺流程。按时提交作业；自主学习能力较强，能独立查阅文献，理解正确，具备对技术前沿进行归纳总结的能力，能够针对给出的具体污染问题选择、设计较合理工艺流程。按时提交作业；具备自主学习能力，对新技术理解基本正确