《环境工程原理》教学大纲（本科）.docx

环境工程原理教学大纲课程英文 名Principles of Environmental Engineering课程代码06M0075学分4总学时64理论学时54实验/实践学时10课程类别学科基础课课程性质限选先修课程高等数学、大学物理适用专业环境工程开课学院质量与安全工程学院执笔人审定人制定时间2020.11注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。一、课程的地位与任务（一）课程地位环境工程原理课程是环境工程专业基础课程，它在基础课和专业课之间起着承前启 后、由理转工的桥梁作用。在生态文明、可持续性发展和循环经济的基础上，该课程的主要 目标是系统、深入地阐述环境污染控制工程，即水污染控制、大气污染控制工程、污染环境 净化、热交换以及其他污染控制工程中涉及的具有共性的工程学基本过程和现象，以及污染 控制装置的基本原理，培养学生运用基础理论分析单元操作中的各种工程实际问题的能力。 同时引导学生树立尊重自然、顺应自然、保护自然的理念，增强节约意识、环保意识和生态 意识。本课程强调工程观点、定量计算、实验技能和设计，培养学生公正合理、理论与实际 结合，提高分析问题、解决问题的能力。（二）课程目标课程目标毕业要求1.掌握环境工程原理中各单元过程的基本原理、典型 设备构造与操作原理：掌握大气、水等净化设备性能和 主要参数及相关计算，在生态文明、可持续性发展和循 环经济的基础上，根据各单元操作在技术和经济环保特 点进行“过程设备”的选择，以经济有效地满足特定生 产过程的要求。能够应用基础和专业知识，解决环境污 染控制领域复杂的工程问题。工程知识1_3掌握环境监测、环境污染控制工程 等专业知识,并能够用于解决环境 污染计量检测与控制相关的复杂 工程问题。2.基于污染数据分析结果，结合生态文明、健康、安 全等因素，根据污染治理的原理和技术，能对单元操作 进行计算，对结果进行公正、正确的判断，具有用工程 观念提出分析解决方案的能力。问题分析2-3基于数据分析结果,结合环境工程 原理及数学建模，模拟仿真与诊断 环境污染行为特征及环保工艺运 行中的问题，以便针对性的设计开 发解决方案。3.结合生态文明、健康、安全等因素，根据污染数据设计/开发解决方案3-1分析的结果和提出的解决方案，熟悉掌握各单元操作过 程及设备的计算方法，能正确使用各种常用的工程计算 图表、工具书和资料，能够具有进行各单元过程和设备 设计计算的能力。在此基础上理解其他控制技术的设计 要点，从整体上形成对设计的认识，具有一定的工程思 维。能够确定特定水体、大气、固废和 物理性因素等环境污染解决的工 程方案设计/开发任务和目标。4.基于污染物的特性和环境安全，根据分析结果和工 艺流程，具有能够合理的分析并得到公正、合理的结论 的能力，同时具有探索环境污染治理的新途径、新方法 或提高设备效能的能力。研究4-2能够基于环境专业理论,根据对象 特征，设计可行的实验方案。二、课程目标达成的途径与方法课程目标教学环节对应内容课程目标1讲授第 1、3、5、6、8、9、10、 13部分以及作业1绪论3.流体流动5.热量传递6.机械 分离（沉降、过滤）8.吸收9.吸附10.其 他分离过程13.实验课程目标2讲授第 2、4、5、6、7、8、9、 10、13部分及作业2.质量衡算与能量衡算4.流体输送机械5. 热量传递6.机械分离（沉降、过滤）7.质 量传递8.吸收9.吸附10.其他分离过程 13.实验课程目标3讲授第 4、6、7、8、10、11、12、13部分及作业4.流体输送机械5.热量传递6.机械分离 （沉降、过滤）8.吸收9.吸附11 .化学反应器12.微生物反应器13.实验课程目标4讲授第 2、5、6、7、8、9、11、 12、13部分及报告2.质量衡算与能量衡算5.热量传递6.机 械分离（沉降、过滤）7.质量传递8.吸收 9.吸附11 .化学反应器12.微生物反应器 13.实验三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标毕业要求1-32-33-14-2课程目标1H课程目标2M课程目标3M课程目标4M四、课程主要内容与基本要求序 号章节教学内容基本要求1绪论1.1 环境工程原理概述1.2 环境工程原理的基本方 法1 .了解环境问题，环境学科的 发展，环境污染与环境工程学的 学科体系；2.掌握常见环境工 程原理的基本方法。2质量衡算与能量 衡算2. 1物理量的单位换算2.2质量衡算2. 3能量衡算1.了解常用的物理量及单位换 算；2.掌握质量衡算和能量衡算 的基本理论和方法；3.熟悉常用 物理量的表示方法。3流体流动3.1 管流系统的衡算方程3.2 流体流动3.3 边界层3.4 流体流动阻力损失3.5 管路计算1 ,了解雷诺数的定义式、流体流 动型态的判别及特性；2.掌握流 体力学的基本概念；掌握柏努利 方程、机械能衡算式、范宁公式 等计算公式，并能进行灵活的运 算；掌握流体流动的基本方程； 掌握管内流动的阻力损失及管 路计算。4流体输送机械4.1泵4.2风机1.了解流体输送机械的分类；2. 掌握工业上最常用的流体输送 机械的基本结构、工作原理及操 作特性。5热量传递5.1 热量传递方式5.2 热传导5.3 热对流5.4 换热器及其间壁传热过程 计算5.5 传热设备1.了解热量传热相关的各种参 数；2.掌握两流体间热量传递的 计算。6机械分离（沉降、 过滤）6.1沉降6.2过滤1.了解沉降、过滤的概念；2,掌 握沉降、过滤的原理；掌握沉降、 过滤的相关计算。7质量传递7.1传质过程7.2传质基本原理7.3传质方式1.了解传质过程；2.掌握分子传 质和对流传质原理。8吸收8.1 吸收概念8.2 物理吸收8.3 化学吸收8.4 吸收设备的工艺计算8.5 吸收设备1 ,了解吸收过程；2.掌握吸收过 程的机理、吸收过程及设备的计 算、吸收过程的因素分析。9吸附9.1吸附9.2吸附剂9.3吸附平衡9.4吸附动力学1.了解吸附分离操作的基本概 念；2,掌握吸附过程的机理、吸 附过程及吸附过程的因素分析。9.5吸附操作与吸附穿透曲 线10其他分离过程10.1萃取10.2膜分离1.了解萃取、膜分离过程。11化学反应器11.1 均相化学反应器11.2 非均相化学反应器1 .了解化学和微生物反应的计量 学、动力学和研究方法；2.掌握 环境工程中常用的各类化学反 应器及其解析理论。12微生物反应器12.1 悬浮微生物反应器12.2 生物膜反应器1 .了解微生物反应动力学、微生 物反应的计量学和微生物反应 器的分类；2.掌握微生物反应器 的结构和功能。13实验13.1 管内流动阻力测定实验13.2 离心泵特性曲线测定实 验13.3 管内强制对流传热膜系 数的测定13.4 填料塔吸收过程实验133液-液萃取实验1 .了解各设备的分类、操作流程；2 .掌握操作参数取值和计算分 析。五、课程学时安排序号教学内容学时 数学生任务对应课程目 标11.绪论2讨论：你认为这门课应该学习 什么内容？课程目标122.质量衡算与能量衡算4完成课后作业和开展习题讨论 课课程目标2课程目标433.流体流动4完成课后作业和开展习题讨论 课课程目标144.流体输送机械4完成课后作业和开展习题讨论 课课程目标2课程目标355.热量传递6完成课后作业和开展习题讨论 课课程目标1 课程目标2 课程目标3 课程目标466.机械分离（沉降、过滤）8完成课后作业和开展习题讨论 课课程目标1 课程目标2 课程目标3 课程目标476.质量传递4完成课后作业和开展习题讨论 课课程目标2课程目标488.吸收8完成课后作业和开展习题讨论 课课程目标1课程目标2课程目标3课程目标499.吸附4完成课后作业和开展习题讨论 课课程目标1 课程目标2 课程目标3 课程目标41010.其他分离过程2完成课后作业和开展习题讨论 课课程目标1课程目标21111.化学反应器4课程目标31212.微生物反应器4课程目标31313.实验10完成课后习题和实验报告课程目标2 课程目标3课程目标4六、实践环节及基本要求序 号实验项目 名称学 时基本要求学生任务对应课程目标实 验 类 别实 验 要 求1管内流动 阻力测定 实验2结合课堂知识，掌握 测定管内流体阻力的 基本方法，对实验中 的问题进行分析，并 能较熟练进行相应试 验操作掌握实验原理，合 理设计实验条件， 完成相应思考题 和实验报告。课程目标2 课程目标3 课程目标4验证必 做2管内强制 对流传热 膜系数的 测定2了解换热器的结构， 掌握测定间壁换热器 总传热系数的方法； 掌握采用近似法等从 总传热系数实验数据 求取对流传热膜系数掌握实验原理，合 理设计实验条件， 学会求取对流传 热膜系数，完成相 应思考题和实验 报告。课程目标2 课程目标3 课程目标4验 证必 做3填料塔吸 收过程实 验2了解吸收塔结构和吸 收过程，掌握填料塔 压力降与空塔气速u 的关系，测定,pu 曲线和体积传质系 数，进行相关的计算。 熟悉分析尾气浓度的 方法掌握填料塔压力 降与空塔气速U 的关系，合理设计 实验条件，完成相 应思考题和实验 报告。课程目标2 课程目标3 课程目标4验 证必 做4吸附塔过 程实验4了解吸收过程，进行 简单的吸附实验，对 吸附塔进行设计计按照实验指导书 提出实验方案，进 行初步实验，根据课程目标2课程目标3综合性选 做算，根据设计计算:的 结果制作吸附塔，并 进行分析评价初步实验结果进 行吸附器设计、制 作，并检测最终结 果和分析，完成报 告课程目标45液-液萃 取实验2了解萃取过程的基本 操作方法，学习有关 的测定方法按照实验指导书 试验液-液萃取过 程，完成实验报告课程目标2 课程目标3 课程目标4验 证选 做6离心泵特 性曲线测 定实验2掌握离心泵的四个性 能参数的测定，根据 实验结果图表熟练掌 握离心泵特性曲线和 管路特性曲线的特征掌握离心泵性能 参数测定，合理设 计测量点，绘制离 心泵特性曲线图， 完成相应思考题 和实验报告。课程目标2 课程目标3 课程目标4验证选 做七、考核方式及成绩评定1.课程目标的考核方式序号课程目标考核内容考核方式11.掌握环境工程原理中各单元过程 的基本原理、典型设备构造与操作原理： 掌握大气、水等净化设备性能和主要参 数及相关计算，在生态文明、可持续性 发展和循环经济的基础上，根据各单元 操作在技术和经济环保特点进行“过程 设备”的选择，以经济有效地满足特定生 产过程的要求。能够应用基础和专业知 识，解决环境污染控制领域复杂的工程 问题。流体流动基本理论热量传递基本理论 机械分离的基本理论 吸收的基本概念、理论 膜分离的基本概念课堂讨论、期 末考试、习题 作业、22.基于污染数据分析结果，结合生态 文明、健康、安全等因素，根据污染治 理的原理和技术，能对单元操作进行计 算，对结果进行公正、正确的判断，具 有用工程观念提出分析解决方案的能 力。质量、能量衡算去除的计算、判断其合理性传热效果计算传质效果的计算、判断其合理性流体输送设备计算实验过程的计算方法的选择判断其合理性课堂讨论、期 末考试、习题 作业、实验33.结合生态文明、健康、安全等因 素，根据污染数据分析的结果和提出的离心除尘设备设计计算方法 换热器设备的设计计算课堂讨论、期 末考试、习题解决方案，熟悉掌握各单元操作过程及 设备的计算方法，能正确使用各种常用 的工程计算图表、工具书和资料，能够 具有进行各单元过程和设备设计计算的 能力。在此基础上理解其他控制技术的 设计要点，从整体上形成对设计的认识， 具有一定的工程思维。吸收塔的设计计算吸附塔设备的设计计算流体输送设备的选择实验过程的计算方法的选择判断其合理性作业、实验44.基于污染物的特性和环境安全， 根据分析结果和工艺流程，具有能够合 理的分析并得到公正、合理的结论的能 力，同时具有探索环境污染治理的新途 径、新方法或提高设备效能的能力。根据实验过程的计算结果提 出更加合理的改进方法课堂讨论、期 末考试、习题 作业、实验2 .习题作业评分标准考核内容A (90-100)B (80-89)C (70-79)D (60-69)E (<60)知识及概念掌握 程度（权重40%）知识及概念 掌握全面， 运用得当知识及概念掌 握较全 面，能正确运 用知识及概念掌 握较全面，能 够运用，但没 有考虑约束条 件知识及概念掌 握程度一般， 并不能正确运 用没有掌握知识 及概念，不会 运用公式解题过程的正确 性、完整性 （权重60%）解题过程正 确、完整， 逻辑性强， 答案正确率 超过90%, 书写清晰解题过程较正 确、完整，逻 辑性较强，答 案正确率超过 80%,书写清 晰解题过程较基 本正确、完整, 答案正确率超 过70%解题过程中存 在错误，答案 正确率超过 60%解题过程错误 且不完整，答 案正 确率低于60%3.课内实验评分标准考核内容A (90-100)B (80-89)C (70-79)D (60-69)E (<60)实验操作能按实验要求实验操作较为实验操作基本实验操作不够实验操作不熟(权重50%)熟练操作，且熟练，且步骤熟练，且步骤熟练，且步骤练，且步骤有步骤正确较为正确基本正确基本正确误实验报告（权重50%）报告内容十分 正确、完整， 逻辑性强，数 据分析非常详 细，书写清晰报告内容较为 正确、完整， 逻辑性较强， 数据分析较为 详细，书写清 晰报告内容正 确、完整，逻 辑性强，有基 本的数据分 析，书写清晰报告内容基本 正确、完整， 有一定逻辑 性，有数据分 析，书写清晰报告内容不够 正确、不够完 整，数据分析 欠缺4 .总成绩构成序号课程目标评定标准（依据）占总成绩比 例达成度课堂讨 论+作业 （A）实验（B）期末考试 （闭卷） （C）1120%30%23%(A*20%+C*30%)/232220%40%30%29%(A*20%+B*40%+C%30%)/293320%40%30%29%(A*20%+B*40%+C%30%)/294420%20%10%14%(A*20%+B*20%+C% 10%)/14考核方式占总成 绩比例20%15%60%95%考核类别考试成绩登记方式百分制八、推荐教材与主要参考书（一）推荐教材1、环境工程原理，胡洪营，高等教育出版社，2015年，第3版2、化工原理仿真实验，吴嘉,化学工业出版社，2001年，第1版 （二）参考教材1、化工原理，谭天恩等编著，化学工业出版社，2022年，第4版2、环境工程原理，陈杰培，高等教育出版社，2011年，第2版3、化工原理，姚玉英，天津大学出版社，2005年，第2版