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环境工程原理

Principles of Environmental Engineering

课程编号：03600048j

适用专业：环境科学、环境工程

总学时数：48      

总学分：3

课程类型：专业基础课

先修课程：普通化学、有机化学、环境科学概论类课程

大纲主撰人：代英杰

                     内容简介

《环境工程原理》是环境工程、环境科学等相关专业的主干专业基础课，主要讲述水处理工程、大气污染控制工程、固体废弃物处理处置工程等环境污染防治以及生态修复工程中涉及的具有共性的基本现象和基本过程的基本原理。主要内容包括环境工程原理基础和分离过程原理。环境工程原理基础部分主要讲述物料与能量守恒原理、传递过程等。分离过程原理部分主要讲述沉淀、过滤、吸收、吸附的基本原理。课程系统地分析和归纳了水处理工程、大气污染控制工程、固体废物处理工程、污染环境净化系统等所涉及的技术理论，提炼出具有共性的基本原理、现象和过程，进行系统、深入地阐述，其内容主要包括环境工程和分离过程基础原理。该课程为培养员工分析和解决环境工程问题的能力、进行环境工程的设计、科研及技术管理打下必要的基础。

                     教学大纲

课堂讲授部分

（一）分章节列出标题、各章节要点及授课时数

第一章绪论                                                               4学时                        

主要内容：污染物及其处理方法、原理和主要去除对象

重点与难点（带*既是重点又是难点，其余为重点，下同）：水、大气、土壤固体废弃物、物理性污染等所包含的内容、主要处理技术*、污染控制技术的原理*和去除对象，

第二章质量衡算与能量衡算                                              2学时

主要内容：常用物理量的表示方法及其单位换算关系、质量衡算的计本概念、基本方法、质量衡算与能量衡算的基本原理和方法、能量衡算的基本方程及其系统。

重点与难点：常用物理量的表示方法及其单位换算关系；稳态系统质量衡算的过程*；封闭和开放系统能算衡算过程。

第一节 <![endif]>常用物理量                                                      

   掌握常用物理量的表示方法及其单位换算关系。

第二节 <![endif]>质量衡算                                                        

   掌握稳态系统质量衡算的过程。

第三节能量衡算                                                          

掌握封闭和开放系统能算衡算过程。

第三章 <![endif]>流体流动                                                           6学时

主要内容：管流系统的质量衡算和能量衡算；液体流动状态及雷诺数、理想流体、实际流体、动力黏性系数的概念，掌握牛顿黏性定律。

重点与难点：流体的层流和湍流、雷诺数及其与流体流动状态的关系，牛顿黏性定律、动力黏性系数、流体类别、流动状态对剪切应力的影响。

第一节管流系统的衡算方程

第二节流体流动的内摩擦力

第三节边界层理论

第四节流体流动的阻力损失

第五节管路计算

第六节流体测量

第四章热量传递                                                     6学时

主要内容：热量传递方式、发生条件、热传导的定义、热传导的计算方法、对流传热的影响因素、对流传热的机理、对流传热的计算方法、辐射传热的定义、辐射传热的计算、主要换热设备及结构。

重点与难点：各种传递方式发生的条件、传热机理、热平壁及圆管壁的稳态热传导规律*及相关传热计算*、冷、热流体分别在管内和管外与管壁面的对流传热规律*及相关计算*、灰体之间的辐射传热、换热器的一般结构、传热过程及结构。

第一节 <![endif]>热量传递的方式                                              

   了解各传热方式的特点。

第二节热传导                                                            

   掌握热平壁及圆管壁的稳态热传导规律及相关传热计算。

第三节对流传热                                                        

   掌握冷、热流体分别在管内和管外与管壁面的对流传热规律及相关计算。

第四节辐射传热                                                          

   掌握灰体之间的辐射传热。

第五节换热器                                                            

掌握换热器的一般结构、传热过程及结构。

第五章质量传递                                                           4学时

主要内容：常见的传质过程、质量传递的基本原理、分子扩散、对流传质。

重点与难点：分子扩散的规律、单向扩散的计算、对流传质过程的机理*、对流传质方程的一般形式。

第一节 <![endif]>环境工程中的传质过程                                              

   了解环境工程中常见的传质过程。

第二节 <![endif]>质量传递的基本原理                                              

   掌握分子扩散的规律

第三节 <![endif]>分子传质                                                          

   掌握单向扩散和等分子反向扩散。

第四节对流传质                                                              

掌握对流传质的机理及在单相介质中的应用。

第六章沉降                                                               6学时

主要内容：沉降分离的原理和类型、颗粒的几何特性及球形颗粒的阻力计算、重力沉降过程分析、离心沉降、其他沉降。

重点与难点：沉降分离的原理和类型、重力沉降时速的求法、离心沉降的原理*、旋流器的工作原理及离心分离机的工作原理。

第一节沉降分离的基本概念                                                

   掌握沉降分离的一般原理和类型、颗粒的几何特性及球形颗粒的阻力计算。

第二节重力沉降                                                          

   掌握重力沉降时速度的求法。

第三节离心沉降                                                          

   掌握离心沉降的原理、旋流器的工作原理及离心分离机的工作原理。

第四节其他沉降                                                              

电沉降和惯性沉降作一般了解。

第七章过滤                                                     4学时

主要内容：过滤的过程、分类；表面过滤的基本方程、机理及其计算；深层过滤的基本理论。

重点与难点：表面过滤的基本方程、恒压过滤及恒速过滤的计算*及相关过滤常数的测定。

第一节过滤操作的基本概念                                              

   掌握过滤的基本概念、分类。

第二节表面过滤的基本理论                                                

   掌握表面过滤的基本方程、恒压过滤及恒速过滤的计算及相关过滤常数的测定。

第三节深层过滤的基本理论                                                    

   一般了解。

第八章吸收                                                             4学时

主要内容：吸收的定义、分类、物理吸收、化学吸收。

重点与难点：单组分等温物理吸收的热力学、亨利定律及其应用*、双膜理论及其应用及填料塔高度的计算方法。

第一节吸收的基本概念                                                  

   掌握吸收的基本概念和类型。

第二节物理吸收                                                          

   亨利定律的应用和双膜理论的应用。

第三节化学吸收                                        

了解化学吸收的平衡关系。

第四节吸收设备的主要工艺计算                                            

掌握填料塔高度的计算过程及方法。

第九章吸附                                                              8学时                                  

主要内容：吸收的概念、分类、吸附剂、吸附平衡及动力学。

重点与难点：吸附的分类、常用吸附剂的特征、单组分吸附平衡理论*、过滤吸附的相关计算。

第一节吸附分离操作的基本概念                                          

掌握吸附分离操作的分类。

第二节吸附剂

   掌握常用吸附剂的特征和类型。

第三节吸附平衡                                                          

   掌握单组分吸附平衡理论。

第四节吸附动力学                                                            

   一般了解。

第五节吸附操作与吸附穿透曲线                                          

   掌握过滤吸附的过程和相关计算。

第十章 <![endif]> 其它分离过程                                                      4学时

    主要内容：离子交换树脂性能：含水量；溶胀性；机械强度；耐热性；可逆性；酸碱性；选择性；交换容量；交换特性。

重点与难点：反渗透、纳滤、超滤、微滤。

第一节 <![endif]>离子交换

第二节 <![endif]>萃取、膜分离                                                            

（二）教材及主要参考书

1．教材：胡洪营，环境工程原理，高等教育出版社，2011

2．主要参考书：

姚玉英等，化工原理（新版），天津大学出版社，2001

许保久等，当代给水与废水处理原理，高等教育出版社，2000

刘家祺，分离过程，化学工业出版社，2002

教学大纲说明

一、教学目的、课程性质任务，与其它课程的关系，所需先修课程

环境工程原理是一门专业必修课。本课程主要讨论环境工程、分离过程和反应过程三大基础原理部分。其主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，培养员工分析和解决环境工程问题的能力。为员工进行环境工程设计、科研及技术管理打下必要的基础。

所需先修课程为环境学、化工原理、物理化学和环境化学。

二、教学要求及选编教材的依据

1 教学要求

1）了解主要污染物及其来源、危害及涉及到的相关标准和综合防治措施；

2）了解复杂环境问题的分析方法；；

3）掌握环境工程中的基本理论，初步具备解释环境工程中的基本现象并具有选用一般环境设备、设计一般环境设备的能力；

4）掌握不同污染物的控制原理及其方法，能进行一般环境控制系统的设计和典型设备的工艺计算。

2 教材选择依据

教材系统地分析和归纳了水处理工程、大气污染控制工程、固体废物处理工程、污染环境净化系统等所涉及的技术理论，提炼出具有共性的基本原理、现象和过程，进行系统、深入地阐述，具有很强的系统性和理论性及浓厚的环境工程特色。

三、教学环节和教学方法

课程主要采取板书形式进行教学，并结合现代多媒体教学方式给员工展示部分动画素材，使员工更加深入了解、掌握所学内容。教学环节除教师讲授外，还进行必要的提问、课间和课后答疑、课堂考试等形式，督促员工及时、彻底掌握所学内容。

四、改革思路和说明

采用课堂提问形式，促使员工掌握环境工程中一般污染物的去除原理、途径。

采用课后作业形式，使员工学会应用环境工程中的基本理论、掌握基本的概念。

采用动画素材，使员工更加直观、鲜明的了解、认识一些反应器的结构及其工作原理。