《環(huán)境工程原理》教學大綱

《環(huán)境工程原理》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：03138181課程性質(zhì)：學科基礎(chǔ)必修課學分：2.5學分學時：40學時（理論32學時，實驗8學時）先修課程：無機化學、分析化學、環(huán)境學后續(xù)課程：大氣污染控制工程、水污染控制工程、環(huán)保設(shè)備選型與應用等適用專業(yè)：環(huán)境工程開課單位：材料科學與工程學院一、課程說明《環(huán)境工程原理》是環(huán)境工程專業(yè)的一門學科基礎(chǔ)必修課。本課程主要闡述環(huán)境工程基本原理與工程應用，為學習后續(xù)專業(yè)課程奠定專業(yè)基礎(chǔ)。本課程注重基本環(huán)境工程理論知識的深入學習，強調(diào)培養(yǎng)運用基礎(chǔ)環(huán)境工程理論知識解決生產(chǎn)實際中環(huán)境污染問題的能力，兼顧污染治理新設(shè)備、新工藝及其發(fā)展方向的介紹，使學生具備分析、解決環(huán)境污染問題的基本能力。二、課程目標通過本課程的學習，使學生達到如下目標：課程目標1：掌握大氣、水污染防治和固體廢物污染防治及生態(tài)修復等環(huán)境領(lǐng)域污染防治技術(shù)的基本原理；掌握典型流體設(shè)備的工作原理；掌握當前環(huán)境污染治理領(lǐng)域的新技術(shù)和新方法。課程目標2：具備運用大氣除塵、有機廢氣處理、污水處理等技術(shù)和流體力學原理對復雜環(huán)境工程問題進行識別、表達與邏輯推理。課程目標3：通過課程思政，完善學生社會主義核心價值觀的信念，增強學生理想信念教育；通過污染治理技術(shù)在環(huán)境保護中的應用，學生能更加自覺地愛護大自然，更加積極地參與環(huán)境保護，樹立青山綠水就是金山銀山的發(fā)展理念。三、課程目標與畢業(yè)要求《環(huán)境工程原理》課程教學目標對環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度1.工程知識1.1能夠應用數(shù)學、自然科學、工程基礎(chǔ)和環(huán)境工程專業(yè)知識對環(huán)境工程相關(guān)問題進行合理表述。課程目標1：掌握大氣、水污染防治和固體廢物污染防治及生態(tài)修復等環(huán)境領(lǐng)域污染防治技術(shù)的基本原理；掌握典型流體設(shè)備的工作原理；掌握當前環(huán)境污染治理領(lǐng)域的新技術(shù)和新方法。H2.問題分析2.1能夠應用數(shù)學、自然科學和環(huán)境科學與工程的基本原理，對復雜環(huán)境工程問題進行識別、表達與邏輯推理。課程目標2：具備運用大氣除塵、有機廢氣處理、污水處理等技術(shù)和流體力學原理對復雜環(huán)境工程問題進行識別、表達與邏輯推理。H6.工程與社會6.2能分析和評價復雜環(huán)境工程問題的解決方案及工程實踐對社會、健康、安全、法律和文化的影響，并理解應承擔的責任。課程目標3：通過課程思政，完善學生社會主義核心價值觀的信念，增強學生理想信念教育；通過污染治理技術(shù)在環(huán)境保護中的應用，學生能更加自覺地愛護大自然，更加積極地參與環(huán)境保護，樹立青山綠水就是金山銀山的發(fā)展理念。M11.項目管理11.2能在多學科環(huán)境下，將工程管理與經(jīng)濟決策方法應用于環(huán)境工程相關(guān)的設(shè)計、開發(fā)、工藝和流程優(yōu)化等過程。課程目標1：掌握大氣、水污染防治和固體廢物污染防治及生態(tài)修復等環(huán)境領(lǐng)域污染防治技術(shù)的基本原理；掌握典型流體設(shè)備的工作原理；掌握當前環(huán)境污染治理領(lǐng)域的新技術(shù)和新方法。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配1.理論部分理論部分的教學內(nèi)容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內(nèi)容、基本要求與學時分配教學內(nèi)容教學要求，教學重點難點理論學時實驗學時對應的課程目標1.緒論1.1環(huán)境問題與環(huán)境學科的發(fā)展；1.2環(huán)境污染防控、資源循環(huán)利用和污染環(huán)境凈化等技術(shù)體系；1.3生態(tài)環(huán)境治理技術(shù)體系與技術(shù)原理；1.4環(huán)境工程原理的基本任務。教學要求：了解環(huán)境學科的發(fā)展；理解典型的污染防控、資源利用等技術(shù)；了解典型的生態(tài)環(huán)境治理技術(shù)及原理；掌握環(huán)境工程原理的基本任務。重點：污染防控、資源利用等技術(shù)原理。難點：物理、化學和生態(tài)修復等技術(shù)原理。21、22.質(zhì)量衡算與能量衡算2.1常用物理量；2.2質(zhì)量衡算；2.3能量衡算。教學要求：了解常用的計量單位；掌握常用的物理量及其表示方法；理解衡算的基本概念；掌握總質(zhì)量衡算的計算過程；理解熱力學第一和第二定律。重點：總質(zhì)量衡算的計算過程難點：總質(zhì)量衡算在環(huán)境工程中的應用。21、23.流體流動3.1流體靜力學基本方程式；3.2流體流動的基本方程式；3.3管內(nèi)流體流動現(xiàn)象；3.4流體流動阻力的損失。教學要求：理解流體的流體的密度和靜壓強計算過程；掌握流體靜力學基本方程式的表示方式和應用；理解流體的流動狀態(tài)和雷諾數(shù)的測定；理解流體在直管中的流動阻力和局部阻力；掌握管路系統(tǒng)中的總能量損失。重點：流體靜力學基本方程式的表示方式和應用；流體流動阻力損失計算過程。難點：流體流動阻力損失計算過程。61、2、34.沉降4.1沉降分離的基本概念；4.2重力沉降；4.3離心沉降；4.4其他沉降。教學要求：了解重力沉降、離心沉降和電除塵的基本原理，理解沉降過程中顆粒的受力分析，掌握沉降速度基本計算方法；掌握重力沉降室和旋風分離器的主要結(jié)構(gòu)尺寸。重點：重力沉降速度的計算方法、重力沉降分離設(shè)備和離心設(shè)備的結(jié)構(gòu)與工作原理。難點：沉降速度的計算方法。421、2、35.過濾5.1過濾操作的基本概念；5.2表面過濾的基本理論；5.3深層過濾的基本理論。教學要求：了解過濾操作的基本概念；理解過濾基本方程式的推導過程；掌握恒壓過濾和恒速過濾的計算過程；掌握過濾常數(shù)的測定方法。重點：恒壓過濾和恒速過濾的計算過程。難點：過濾常數(shù)的測定方法。421、2、36.吸收6.1吸收的基本概念；6.2吸收過程中的相平衡關(guān)系；6.3吸收傳質(zhì)機理和速率；6.4吸收設(shè)備。教學要求：理解吸收的定義、應用與類型；了解氣體在液體中的溶解度；理解化學吸收的氣液相平衡；掌握相平衡關(guān)系與吸收過程中的關(guān)系；掌握吸收原理在環(huán)境工程的應用過程。重點：化學吸收的氣液相平衡；相平衡關(guān)系與吸收過程中的關(guān)系。難點：吸收原理在環(huán)境工程的應用過程。41、2、37.吸附7.1吸附分離操作的分類、吸附分離操作的應用；7.2吸附劑顆粒外表面界膜傳質(zhì)速率、吸附劑顆粒內(nèi)表面擴散速率；7.3內(nèi)表面擴散阻力控制時的吸附過程、外表面界膜控制時的吸附過程；7.4吸附原理去除廢氣中的揮發(fā)性有機物和廢水中重金屬。教學要求：了解吸附分離操作的有關(guān)概念；掌握等溫吸附方程及吸附動力學方程；理解吸附操作與吸附穿透曲線的有關(guān)概念及計算；理解膜傳質(zhì)速率、吸附劑顆粒內(nèi)表面擴散速率；了解單級吸附、多級吸附、逆流多級吸附過程。重點：膜傳質(zhì)速率、吸附劑顆粒內(nèi)表面擴散速率。難點：吸附方程及吸附動力學方程、吸附原理在環(huán)境工程中的應用過程。641、2、38.其他傳質(zhì)分離方法8.1離子交換各種工藝；8.2膜分離技術(shù)特點、適用范圍；8.3生物處理工藝；8.4電鍍廢水中的重金屬去除過程及其原理。教學要求：了解握離子交換各種工藝、特點；理解膜分離技術(shù)特點、適用范圍；理解生物處理工藝。重點：膜分離技術(shù)特點、適用范圍。難點：廢水中的重金屬去除過程及其原理。41、2、3合計3282.實驗部分實驗部分的教學內(nèi)容、基本要求與學時分配見表3。表3實驗項目、實驗內(nèi)容與學時實驗項目實驗內(nèi)容和要求實驗學時對應的課程目標1.旋風分離器除塵過程實驗內(nèi)容：旋風分離器的構(gòu)成及工作過程。實驗要求：理解旋風分離器的主要性能指標（臨界直徑、分離效率）的計算；了解旋風分離器在工業(yè)上的應用對象；掌握旋風除塵器各部分尺寸之間的關(guān)系。培養(yǎng)學生團隊協(xié)作、實事求是的精神。212.恒壓過濾實驗實驗內(nèi)容：恒壓過濾性能參數(shù)的測定；實驗要求：理解過濾常數(shù)的計算；通過數(shù)據(jù)作圖求恒壓過濾常數(shù)；了解恒壓過濾原理的應用對象。培養(yǎng)學生團隊協(xié)作、嚴謹求實的精神。213.吸附等溫線測定及其影響因素實驗內(nèi)容：吸附過程性能參數(shù)的測定；實驗要求：理解過濾常數(shù)的計算；理解吸附劑的工作原理；掌握通過數(shù)據(jù)作圖求吸附常數(shù)；掌握吸附作用的影響因素。培養(yǎng)學生團隊協(xié)作、嚴謹求實的精神。42合計8五、教學方法及手段本課程積極探索教學方法改革，借助網(wǎng)上豐富的教學資源，建立線上課程，結(jié)合討論、案例、資源共享、實驗等教學手段完成課程教學任務和相關(guān)能力的培養(yǎng)。精選教學內(nèi)容，精講多練；安排習題課，鞏固課堂所學知識；在課堂上依據(jù)學生線上學習的情況靈活掌控課堂教學；課后及時追蹤學生的學習效果并進行教學反思。在實驗教學環(huán)節(jié)中，通過啟發(fā)式教學、討論式教學培養(yǎng)環(huán)境工程原理應用中的基本理論、基本知識和基本技能。培養(yǎng)學生自主學習能力、實際動手能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。在整個過程中結(jié)合環(huán)境工程技術(shù)的發(fā)展歷史、國家環(huán)保政策的發(fā)展及實際生活及生產(chǎn)中涉及到的污染治理技術(shù)相關(guān)的知識作為教學案例，在教學中進行課堂思政。六、課程資源1.推薦教材：（1）胡洪營主編.《環(huán)境工程原理》[M].北京：高等教育出版社,2022.（2）任洪強主編.《環(huán)境工程原理》[M].北京：科學出版社,2021.（3）賀文智主編.《環(huán)境工程原理》[M].北京：化學工業(yè)出版社,2021.2.參考書：（1）廖輝偉主編.《化工原理》[M].北京：化學工業(yè)出版社,2019.（2）賀文智主編.《環(huán)境工程原理》[M].北京：化學工業(yè)出版社,2014.（3）劉燕主編.《環(huán)境工程原理》[M].北京：科學出版社,2019.（4）王銘琦主編.《化工原理》[M].北京：中國林業(yè)出版社,2017.3.期刊：（1）董春橋,王秀萍,梁莎.“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境工程原理虛擬仿真實驗教學項目建設(shè)[J].實驗技術(shù)與管理,2021,38(08):11-14.（2）徐航,郭亞菲.基于環(huán)境工程原理課程的線上線下混合教學實踐[J].廣東化工,2021,48,10.2021,48(10):277-278.（3）呂愷,姚雪薇,彭黨聰.以城市污水處理廠好氧池生物膜作為接種污泥快速啟動兩段式亞硝化-厭氧氨氧化反應器的可行性[J].環(huán)境工程學報,2021,15,(10):3368-3377.（4）DanNguyenHong,Highorganicremovaloflandfillleachateusingacontinuousflowsequencingbatchbiofilmreactor(CF-SBBR)withdifferentbiocarriers.ScienceoftheTotalEnvironment.2021.787.(5)TaddaMusaAbubakar,Enhancementofnitrite/ammoniaremovalfromsalinerecirculatingaquaculturewastewatersystemusingmovingbedbioreactor[J].JournalofEnvironmentalChemicalEngineering.2021.09.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）陳蕊.環(huán)境工程原理在線開放課程.北京:中國大學生慕課,2019.10./course/NJTU-1205719807?from=searchPage（2）韓曉剛.環(huán)境工程原理在線開放課程.福建:中國大學生慕課.2019.03/course/FAFU-1002766017?from=searchPage七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標123過程性考核簽到1.2（1）根據(jù)課堂的簽到情況進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！?.2課堂互動4.8（1）根據(jù)課堂搶答或者課堂回答問題情況進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?20.8任務點學習4.8（1）根據(jù)線上依托平臺統(tǒng)計的任務點學習時長的完成情況，滿分100分。（2）以線上學習平臺的統(tǒng)計成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√220.8作業(yè)6（1）主要考核學生對各章節(jié)知識點的復習、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√33分組任務7.2（1）主要考核學生對核心知識點的靈活應用能力和學生的團隊合作能力，滿分100分；（2）以分組任務成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?31.2實驗16主要考核學生對實驗內(nèi)容和原理的掌握情況、考察學生的實驗設(shè)計和儀器操作能力，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭?8期末考核60（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核流體的質(zhì)量衡算和能量衡算方法、流體流動阻力損失計算、離心泵的性能、重力沉降速度的計算、除塵設(shè)備的結(jié)構(gòu)與工作原理、吸附原理的應用及吸附動力學方程、反滲透和納濾的過程機理、生物處理工藝等內(nèi)容。（3）考試題型為：名選擇題、填空題、簡答題和分析計算題等。√√√30255合計：100分48439八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以簽到、課堂互動、作業(yè)、線上音視頻學習、分組任務、實驗課、期末考試等方式對學生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┰嚲沓煽兒瓦^程性考核成績組成。其中：期末試卷成績?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類型為填空題、選擇題、簡答題、計算題和分析題等類型，試卷中基本知識、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%，綜合應用題、分析題不低于50%；課堂互動、分組任務、作業(yè)、實驗等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性考核和考試試題分值分配應與教學大綱各章節(jié)的學時基本成比例。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標準、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60簽到3完成90%以上的上課簽到任務。完成90%-80%以上的上課簽到任務。完成8