《环境工程原理》教学大纲

《环境工程原理》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：03138181课程性质：学科基础必修课学分：2.5学分学时：40学时（理论32学时，实验8学时）先修课程：无机化学、分析化学、环境学后续课程：大气污染控制工程、水污染控制工程、环保设备选型与应用等适用专业：环境工程开课单位：材料科学与工程学院一、课程说明《环境工程原理》是环境工程专业的一门学科基础必修课。本课程主要阐述环境工程基本原理与工程应用，为学习后续专业课程奠定专业基础。本课程注重基本环境工程理论知识的深入学习，强调培养运用基础环境工程理论知识解决生产实际中环境污染问题的能力，兼顾污染治理新设备、新工艺及其发展方向的介绍，使学生具备分析、解决环境污染问题的基本能力。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握大气、水污染防治和固体废物污染防治及生态修复等环境领域污染防治技术的基本原理；掌握典型流体设备的工作原理；掌握当前环境污染治理领域的新技术和新方法。课程目标2：具备运用大气除尘、有机废气处理、污水处理等技术和流体力学原理对复杂环境工程问题进行识别、表达与逻辑推理。课程目标3：通过课程思政，完善学生社会主义核心价值观的信念，增强学生理想信念教育；通过污染治理技术在环境保护中的应用，学生能更加自觉地爱护大自然，更加积极地参与环境保护，树立青山绿水就是金山银山的发展理念。三、课程目标与毕业要求《环境工程原理》课程教学目标对环境工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.1能够应用数学、自然科学、工程基础和环境工程专业知识对环境工程相关问题进行合理表述。课程目标1：掌握大气、水污染防治和固体废物污染防治及生态修复等环境领域污染防治技术的基本原理；掌握典型流体设备的工作原理；掌握当前环境污染治理领域的新技术和新方法。H2.问题分析2.1能够应用数学、自然科学和环境科学与工程的基本原理，对复杂环境工程问题进行识别、表达与逻辑推理。课程目标2：具备运用大气除尘、有机废气处理、污水处理等技术和流体力学原理对复杂环境工程问题进行识别、表达与逻辑推理。H6.工程与社会6.2能分析和评价复杂环境工程问题的解决方案及工程实践对社会、健康、安全、法律和文化的影响，并理解应承担的责任。课程目标3：通过课程思政，完善学生社会主义核心价值观的信念，增强学生理想信念教育；通过污染治理技术在环境保护中的应用，学生能更加自觉地爱护大自然，更加积极地参与环境保护，树立青山绿水就是金山银山的发展理念。M11.项目管理11.2能在多学科环境下，将工程管理与经济决策方法应用于环境工程相关的设计、开发、工艺和流程优化等过程。课程目标1：掌握大气、水污染防治和固体废物污染防治及生态修复等环境领域污染防治技术的基本原理；掌握典型流体设备的工作原理；掌握当前环境污染治理领域的新技术和新方法。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标1.绪论1.1环境问题与环境学科的发展；1.2环境污染防控、资源循环利用和污染环境净化等技术体系；1.3生态环境治理技术体系与技术原理；1.4环境工程原理的基本任务。教学要求：了解环境学科的发展；理解典型的污染防控、资源利用等技术；了解典型的生态环境治理技术及原理；掌握环境工程原理的基本任务。重点：污染防控、资源利用等技术原理。难点：物理、化学和生态修复等技术原理。21、22.质量衡算与能量衡算2.1常用物理量；2.2质量衡算；2.3能量衡算。教学要求：了解常用的计量单位；掌握常用的物理量及其表示方法；理解衡算的基本概念；掌握总质量衡算的计算过程；理解热力学第一和第二定律。重点：总质量衡算的计算过程难点：总质量衡算在环境工程中的应用。21、23.流体流动3.1流体静力学基本方程式；3.2流体流动的基本方程式；3.3管内流体流动现象；3.4流体流动阻力的损失。教学要求：理解流体的流体的密度和静压强计算过程；掌握流体静力学基本方程式的表示方式和应用；理解流体的流动状态和雷诺数的测定；理解流体在直管中的流动阻力和局部阻力；掌握管路系统中的总能量损失。重点：流体静力学基本方程式的表示方式和应用；流体流动阻力损失计算过程。难点：流体流动阻力损失计算过程。61、2、34.沉降4.1沉降分离的基本概念；4.2重力沉降；4.3离心沉降；4.4其他沉降。教学要求：了解重力沉降、离心沉降和电除尘的基本原理，理解沉降过程中颗粒的受力分析，掌握沉降速度基本计算方法；掌握重力沉降室和旋风分离器的主要结构尺寸。重点：重力沉降速度的计算方法、重力沉降分离设备和离心设备的结构与工作原理。难点：沉降速度的计算方法。421、2、35.过滤5.1过滤操作的基本概念；5.2表面过滤的基本理论；5.3深层过滤的基本理论。教学要求：了解过滤操作的基本概念；理解过滤基本方程式的推导过程；掌握恒压过滤和恒速过滤的计算过程；掌握过滤常数的测定方法。重点：恒压过滤和恒速过滤的计算过程。难点：过滤常数的测定方法。421、2、36.吸收6.1吸收的基本概念；6.2吸收过程中的相平衡关系；6.3吸收传质机理和速率；6.4吸收设备。教学要求：理解吸收的定义、应用与类型；了解气体在液体中的溶解度；理解化学吸收的气液相平衡；掌握相平衡关系与吸收过程中的关系；掌握吸收原理在环境工程的应用过程。重点：化学吸收的气液相平衡；相平衡关系与吸收过程中的关系。难点：吸收原理在环境工程的应用过程。41、2、37.吸附7.1吸附分离操作的分类、吸附分离操作的应用；7.2吸附剂颗粒外表面界膜传质速率、吸附剂颗粒内表面扩散速率；7.3内表面扩散阻力控制时的吸附过程、外表面界膜控制时的吸附过程；7.4吸附原理去除废气中的挥发性有机物和废水中重金属。教学要求：了解吸附分离操作的有关概念；掌握等温吸附方程及吸附动力学方程；理解吸附操作与吸附穿透曲线的有关概念及计算；理解膜传质速率、吸附剂颗粒内表面扩散速率；了解单级吸附、多级吸附、逆流多级吸附过程。重点：膜传质速率、吸附剂颗粒内表面扩散速率。难点：吸附方程及吸附动力学方程、吸附原理在环境工程中的应用过程。641、2、38.其他传质分离方法8.1离子交换各种工艺；8.2膜分离技术特点、适用范围；8.3生物处理工艺；8.4电镀废水中的重金属去除过程及其原理。教学要求：了解握离子交换各种工艺、特点；理解膜分离技术特点、适用范围；理解生物处理工艺。重点：膜分离技术特点、适用范围。难点：废水中的重金属去除过程及其原理。41、2、3合计3282.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.旋风分离器除尘过程实验内容：旋风分离器的构成及工作过程。实验要求：理解旋风分离器的主要性能指标（临界直径、分离效率）的计算；了解旋风分离器在工业上的应用对象；掌握旋风除尘器各部分尺寸之间的关系。培养学生团队协作、实事求是的精神。212.恒压过滤实验实验内容：恒压过滤性能参数的测定；实验要求：理解过滤常数的计算；通过数据作图求恒压过滤常数；了解恒压过滤原理的应用对象。培养学生团队协作、严谨求实的精神。213.吸附等温线测定及其影响因素实验内容：吸附过程性能参数的测定；实验要求：理解过滤常数的计算；理解吸附剂的工作原理；掌握通过数据作图求吸附常数；掌握吸附作用的影响因素。培养学生团队协作、严谨求实的精神。42合计8五、教学方法及手段本课程积极探索教学方法改革，借助网上丰富的教学资源，建立线上课程，结合讨论、案例、资源共享、实验等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。精选教学内容，精讲多练；安排习题课，巩固课堂所学知识；在课堂上依据学生线上学习的情况灵活掌控课堂教学；课后及时追踪学生的学习效果并进行教学反思。在实验教学环节中，通过启发式教学、讨论式教学培养环境工程原理应用中的基本理论、基本知识和基本技能。培养学生自主学习能力、实际动手能力，激发学生的创新思维。在整个过程中结合环境工程技术的发展历史、国家环保政策的发展及实际生活及生产中涉及到的污染治理技术相关的知识作为教学案例，在教学中进行课堂思政。六、课程资源1.推荐教材：（1）胡洪营主编.《环境工程原理》[M].北京：高等教育出版社,2022.（2）任洪强主编.《环境工程原理》[M].北京：科学出版社,2021.（3）贺文智主编.《环境工程原理》[M].北京：化学工业出版社,2021.2.参考书：（1）廖辉伟主编.《化工原理》[M].北京：化学工业出版社,2019.（2）贺文智主编.《环境工程原理》[M].北京：化学工业出版社,2014.（3）刘燕主编.《环境工程原理》[M].北京：科学出版社,2019.（4）王铭琦主编.《化工原理》[M].北京：中国林业出版社,2017.3.期刊：（1）董春桥,王秀萍,梁莎.“互联网+”环境工程原理虚拟仿真实验教学项目建设[J].实验技术与管理,2021,38(08):11-14.（2）徐航,郭亚菲.基于环境工程原理课程的线上线下混合教学实践[J].广东化工,2021,48,10.2021,48(10):277-278.（3）吕恺,姚雪薇,彭党聪.以城市污水处理厂好氧池生物膜作为接种污泥快速启动两段式亚硝化-厌氧氨氧化反应器的可行性[J].环境工程学报,2021,15,(10):3368-3377.（4）DanNguyenHong,Highorganicremovaloflandfillleachateusingacontinuousflowsequencingbatchbiofilmreactor(CF-SBBR)withdifferentbiocarriers.ScienceoftheTotalEnvironment.2021.787.(5)TaddaMusaAbubakar,Enhancementofnitrite/ammoniaremovalfromsalinerecirculatingaquaculturewastewatersystemusingmovingbedbioreactor[J].JournalofEnvironmentalChemicalEngineering.2021.09.4.网络资源：（1）陈蕊.环境工程原理在线开放课程.北京:中国大学生慕课,2019.10./course/NJTU-1205719807?from=searchPage（2）韩晓刚.环境工程原理在线开放课程.福建:中国大学生慕课.2019.03/course/FAFU-1002766017?from=searchPage七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核签到1.2（1）根据课堂的签到情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√1.2课堂互动4.8（1）根据课堂抢答或者课堂回答问题情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√220.8任务点学习4.8（1）根据线上依托平台统计的任务点学习时长的完成情况，满分100分。（2）以线上学习平台的统计成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√220.8作业6（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√33分组任务7.2（1）主要考核学生对核心知识点的灵活应用能力和学生的团队合作能力，满分100分；（2）以分组任务成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√331.2实验16主要考核学生对实验内容和原理的掌握情况、考察学生的实验设计和仪器操作能力，满分100分；（2）每次实验单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√88期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核流体的质量衡算和能量衡算方法、流体流动阻力损失计算、离心泵的性能、重力沉降速度的计算、除尘设备的结构与工作原理、吸附原理的应用及吸附动力学方程、反渗透和纳滤的过程机理、生物处理工艺等内容。（3）考试题型为：名选择题、填空题、简答题和分析计算题等。√√√30255合计：100分48439八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以签到、课堂互动、作业、线上音视频学习、分组任务、实验课、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重60%），试题类型为填空题、选择题、简答题、计算题和分析题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，综合应用题、分析题不低于50%；课堂互动、分组任务、作业、实验等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60签到3完成90%以上的上课签到任务。完成90%-80%以上的上课签到任务。完成8