《大气污染控制工程》
课程编号: |
02C0233 |
课程名称: |
大气污染控制工程 |
学分/学时: |
3学分/48学时 |
英文名称: |
Air Pollution Control Engineering |
大纲执笔人: |
朱玲 |
大纲审核人: |
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适用专业: |
环境工程专业 |
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先修课程: |
物理化学、流体力学、环境工程原理 |
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大纲更新时间: |
2017年1月 |
一、课程性质与定位
大气污染控制工程是环境工程学的一个重要分支,是环境工程专业主干课程。通过本课程的学习,使学生从理论、方法、能力等方面得到训练,为在大气污染控制工艺、设备的设计和调试应用中提供理论和实践知识,同时结合本课程的实验、课程设计及毕业设计(论文)等其他教学环节,为学生进行大气污染控制工程设计、科研及技术管理提供重要基础。
二、课程教学目标与达成途径
本课程的教学任务是通过课程教学、课程大作业和研讨环节,培养学生具有:掌握并使用大气污染控制技术基础知识认识大气污染现象本质的能力;针对污染物的特性和排放要求正确选用基本工艺单元的能力;根据实际应用问题进行工艺设计、净化设备设计的综合创新能力;对于新型净化设备和技术快速学习掌握能力和运用能力。具体体现在以下方面:
课程教学目标1:掌握大气污染控制技术相关知识:通过课堂讲授、实验、研讨课和布置课外作业,让学生了解目前大气环境污染的起因、现状和危害;掌握大气污染化学及污染扩散的原理和应用等知识;掌握污染治理技术单元的特点和适用范围,污染治理设备的结构特性和净化机理。
课程教学目标2:具有净化工艺系统基本设计能力和初步的解决复杂工程问题的能力:通过课堂讲授、项目学习、课堂研讨,培养学生初步的大气污染控制工艺的评价能力,并具有运用已学知识,针对污染物治理和排放需求,选择基本处理技术单元和单体设备的能力;通过项目学习,查阅技术文献,应用大气污染控制工程相关知识,并体现创新意识,考虑环保、技术经济等因素,完成针对指定污染物的治理方案工艺流程设计、主体设备设计电路设计,培养学生初步的解决复杂工程问题,掌握针对实际排放污染物的治理问题。
课程教学目标3:具有获取与运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力:通过查阅各类文献等技术资料,完成有关“大气污染和技术发展现状”的综述报告,培养学生掌握主要文献检索工具和互联网搜索引擎的使用方法,能够利用互联网和文献检索工具收集大气污染控制工程相关问题的技术信息并形成文献综述报告,使学生对目前大气污染现状和主流技术的开发发展,以及未来新技术和新设备的发展方向有一定的了解,激发在此领域中继续学习和研究的愿望,为后续环保设备课程的学习做准备;
课程教学目标4:具有理解及执行环境保护和可持续发展的能力:通过对所学知识的综合运用,学生自行组建3-4人的项目小组,完成“大气污染和技术发展现状”的综述报告和“针对制定污染物设计治理工艺流程”的项目学习报告,并进行项目答辩,培养学生对环境保护和可持续发展的意识。
毕业要求指标点实现矩阵
专业毕业要求 指标点 |
课程教学目标 |
达成途径 |
1.3 具有解决环境复杂工程问题的专业知识及其应用能力。 |
课程教学目标1、2 |
课堂讲授:重点突出、思路清晰、注重师生互动交流,及时掌握学生学习情况,关注每一个学生的学习; 课堂研讨:将膜分离技术一节作为研讨课内容,通过学生课前自学,提交自学报告,小组研讨交流,掌握教学内容; 课后作业:每一节课后都留有保证巩固学习内容的课后作业,并全批全改,及时反馈。 大作业2:通过课后大作业2,学生查阅相关文献,每个同学完成设计报告。 |
2.2 能够将工程科学基本概念和理论运用到环境工程问题的表述和解决之中。 |
课程教学目标1、2 |
课堂讲授:重点突出、思路清晰、注重师生互动交流,及时掌握学生学习情况,关注每一个学生的学习; 大作业2:通过课后大作业2,学生查阅相关文献,每个同学完成设计报告。 |
3.1 掌握工程设计的基本方法,识别制约与影响因素,提出满足多种制约条件的解决方案,并通过分析论证确定适当的解决方案。 |
课程教学目标1、2、3 |
课堂讲授:重点突出、思路清晰、注重师生互动交流,及时掌握学生学习情况,关注每一个学生的学习; 课堂研讨:将膜分离技术一节作为研讨课内容,通过学生课前自学,提交自学报告,小组研讨交流,掌握教学内容; 大作业2:通过课后大作业2,学生查阅相关文献,每个同学完成设计报告。 |
7.1 理解环境保护与可持续发展等方面的方针、政策、法律、法规,认识和理解环境工程实践活动对于环境、社会可持续发展的影响。 |
课程教学目标2、4 |
课堂讲授:重点突出、思路清晰、注重师生互动交流,及时掌握学生学习情况,关注每一个学生的学习; 大作业1:通过课后大作业,学生查阅相关文献,每个同学完成综述报告,分小组制作PPT进行汇报。 |
三、内容提要与要求
序号 |
教学内容 |
教学要求 |
学时 |
对应的教学目标 |
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1 |
1. 绪论 1.1大气与大气污染 1.2大气污染物及其来源 1.3大气污染的影响 1.4大气污染综合防治 1.5环境空气质量控制标准 |
了解:大气组成、大气污染物的来源及分类、大气污染的影响; 掌握:大气浓度的换算、大气污染综合防治的方法。 牢固掌握:空气质量指数的含义及计算方法。 |
2 |
1 |
2 |
2.燃烧与大气污染 2.1 燃料的性质 2.2 燃料燃烧过程 2.3 烟气体积及烟气组成 2.4 燃烧过程硫氧化物的形成 2.5燃烧过程中颗粒污染物的形成 2.6.燃烧过程中其他污染物的形成 |
了解:煤的工业分析及元素分析、燃料种类及其性质; 掌握:燃烧所产生的污染物及其种类和性质、燃烧过程中各污染物的形成机理。 牢固掌握:燃料燃烧所需空气量、气生成量和污染物排放量及其浓度的计算。 |
6 |
1、2 |
3 |
3. 大气污染气象学 3.1大气圈结构及气象要素 3.2大气的热力过程 3.3大气的运动和风 |
了解:大气圈垂直结构、主要气象要素、烟流形状与大气稳定度的关系、大气运动的作用力和风速扩线模式、理解地方性风场。 掌握:气温的垂直变化和大气稳定度、逆温概念。 牢固掌握:泊松方程。 课程大作业1:查阅有关雾霾的科技文献,完成雾霾形成和危害、及治理方法的综述报告,小组制作ppt,并汇报答辩。 |
4 |
1、2、3 |
4 |
4. 大气扩散浓度估算模式 4.1湍流扩散 4.2高斯扩散模式 4.3污染物浓度的估算 4.4特殊气象条件下的扩散模式 4.5城市及山区的扩散模式 4.6区域大气环境质量模型 4.7烟囱高度设计 4.8厂址选择 |
了解:湍流概念和湍流扩散理论,P-T法确定扩散参数的方法,厂址选择的基本准则。 掌握:高斯模式的有关假定、高架连续点源扩散模式的推导、高架连续点源地面浓度模式,地面轴线浓度模式以及地面最大浓度模式、封闭性扩散模式和熏烟模式、烟囱高度的设计、空气污染系数。 牢固掌握:大气稳定度的确定、烟气抬升高度的计算、P-G曲线法确定扩散参数的方法。 |
4 |
1、2 |
5 |
5. 颗粒污染物控制技术基础 5.1颗粒物的粒径及粒径分布 5.2粉尘的物理性质 5.3净化装置的性能
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了解:常用的粒径分布表示方法、粉尘的其他物理性质,粉尘的密度、安息角与滑动角。 掌握:粒径分布的概念、个数分布中的主要参数概念及计算、众径和中位径的定义。 牢固掌握:个数分布中主要参数的计算、除尘总效率与分级效率的计算。 |
4 |
1、2 |
6 |
6. 吸收法净化技术与设备 6.1吸收的基本理论 6.2吸收净化设备 6.3吸收法的典型工程应用 6.4吸收塔的设计 |
了解:典型的吸收净化设备,包括填料塔、板式塔和特种接触塔型的运行机理、特点和适用范围。 掌握:吸收过程的基本理论;吸收法的典型工程应用——石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术;以喷淋吸收塔的设计计算为例,掌握吸收塔主要尺寸的计算过程。 牢固掌握:使用亨利定律计算吸收的参数、使用吸收操作线方程判断吸收的过程。 综合应用:课程大作业2:分组进行、分工协作。通过多次讨论,分别基于不同类型的吸收塔和不同种类的吸收液,设计用于电厂烟道气脱硫的吸收塔和工艺系统,写出主要的设计步骤,并列出主要需设计的参数以及所用到的计算公式。 |
6 |
1、2、3、4 |
7 |
7.吸附法净化技术与设备 7.1吸附的基本理论 7.2吸附净化设备 7.3吸附法的典型工程应用 7.4吸附塔的设计 |
了解:固定床反应器和流化床反应器的优缺点,以及典型吸附装置内的主要部件;吸附法的典型工程应用——吸附+吸收法净化回收有机废气VOCs技术。 掌握:吸附过程的基本理论,吸附塔的设计过程。 牢固掌握:通过希洛夫公式计算固定床吸附器的主体尺寸。 |
5 |
1、2 |
8 |
8. 冷凝法净化技术与设备 8.1冷凝的基本理论 8.2冷凝净化设备 8.3冷凝法的典型工程应用 8.4冷凝装置的设计 |
了解:典型的接触冷凝设备和典型表面冷凝设备;列管式冷凝器设计计算过程;冷凝法的典型工程应用——高浓度有机废气的回收技术。 掌握:冷凝法净化气态污染物的基本原理和适用范围;冷媒量的计算、表面冷凝器的换热计算。 |
2 |
1、2 |
9 |
9. 催化法净化技术与设备 9.1催化的基本理论 9.2催化净化设备 9.3催化法的典型工程应用 9.4催化反应装置的设计 |
了解:催化设备类型与选择依据,催化法净化废气的通用工艺流程,催化法的典型工程应用——SCR技术,包括脱硝原理、SCR系统流程和典型设备,SCR催化剂类型和结构形式。 掌握:催化反应的基本理论,催化剂活性评价指标;通过数学模型法设计计算固定床催化反应器的主要尺寸。 牢固掌握:气固催化反应动力学过程及消除速度控制步骤的措施。 |
5 |
1、2 |
10 |
10. 燃烧法净化技术与设备 10.1燃烧的基本理论 10.2燃烧净化设备 10.3燃烧法的典型工程应用 |
了解:各种燃烧净化技术的特点、工艺流程和适用范围;燃烧法的典型工程应用——低NOx燃烧技术,包括空气分级燃烧、燃料分级燃烧和EGR技术。 掌握:燃烧法净化技术的原理以及燃烧的基本条件。 |
4 |
1、2 |
11 |
11.环保过程钢制容器与塔设备的设计 11.1钢制容器与塔设备概述 11.2内压容器的设计 11.3 容器零部件结构设计 11.4 塔设备的结构强度设计 |
了解:压力容器与塔设备的结构、分类、设计参数和设计步骤;塔设备的结构强度设计原理和步骤。 掌握:压力容器零部件的设计,包括法兰、支座、开孔补强。 牢固掌握:内压容器筒体的强度计算方法。 |
4 |
1、2、3 |
12 |
12. 大气污染控制工程常用软件 12.1 Aspen Plus软件的使用 12.2 SW6软件的使用 |
了解:Aspen Plus和SW6软件的适用范围和使用步骤。 掌握:软件Aspen Plus进行冷凝工艺设计和SW6软件进行塔设备中部件的校核。 |
2 |
1、2 |
注:了解要求包括识别和回忆指能从记忆库中找到相关的知识、概念、术语或材料与当前的信息进行比较、确认,能记住并能不加理解的列出、描述这些知识、概念、术语或材料;掌握指能对所学的内容作归纳、分类、解释,总结、推断和一定程度的发挥;牢固掌握指能选择正确的程序应用、实施所学到的内容,并能进行必要的计算或决断;综合应用指能将所学的内容分解并找出它们的相互关系和构成;或能计划、创造、建造或有改变的重构;或能作评论、总结、估计、预测、评估、论证和答辩。
四、教学方式
探索和改进教学方法,提倡启发式、讨论式、研究式教学,避免重演绎推理、轻归纳综合,突出对学生工程应用能力和创新意识的培养。课程教学分课内与课外二部分,课内教学:课堂讲授、研讨、习题讲解;课外学习:课程作业、大作业。具体教学方式如下:
1.课程教学充分利用数字化技术、网络技术制作丰富多彩的教学和辅导材料,多种教学手段和工具共同实施。课堂讲授为主,网络多媒体教学、教学网站为辅,注重基本知识、工艺原理和典型设备的教学;课程的教学将调动学习积极性,提高教学效率;对于难以理解的内容,则进行深入讲解,使学生能够容易地掌握;课程注重过程考核,采用工程背景强的综合来锻炼学生综合能力。
2.本课程将以大气中主要污染物的形成、传输和特性、气态污染物的控制技术和设备为主线,结合工艺和设备设计及运行的基本理念。重点培养学生的团队合作能力,产品设计能力和创新能力,培养学生的工程实践能力。课程采用“理论-工艺-设备”的教学模式。
3.采用大作业为载体、任务驱动的教学模式,选择合适的项目构建学习载体,学生分组完成大作业,教师做专业性指导。
五、建议教材或参考书
建议教材:
1.郝吉明,马广大,王书肖.大气污染控制工程(第3版).北京:高等教育出版社,2010
2.陈家庆.环保设备原理与设计(第2版).北京:中国石化出版社,2008
参考书:
1.大学环境教育丛书:大气污染控制工程(第2版)(影印版).北京:清华大学出版社,2012
2. 蒋文举.大气污染控制工程.北京:高等教育出版社,2006
3. 竹涛,徐东耀,于妍.大气颗粒物控制.北京:化学工业出版社,2013
4. 杨西萍. 化工反应原理与设备. 北京:化学工业出版社,2011
六、学生成绩评定方法
1.学生在提交所有作业、大作业和自学作业后才能参加考试。
2.课程评分类型:百分制。
3.结课考核方式:闭卷。
4.总成绩组成:平时成绩(包括:参与研讨的积极性、通过随堂测试所反映的注意力集中度和对新知识的敏感度以及理解与应用能力、课后作业所反映的学习态度和思考问题解决问题的深入程度,研讨课等)占总成绩的15%,平时测试(课堂测试+课堂提问+期中考试)占总成绩的15%,大作业占总成绩的20%(大作业1和2分别占总成绩的10%),期末考试占总成绩的50%。
课程教学目标评价矩阵
成绩组成 |
考核/评价环节 |
分值 |
考核/评价细则 |
对应的教学目标 |
平时成绩 50% |
平时作业 |
15 |
主要考核学生对每节课知识点的复习、理解和掌握程度,计算全部作业的平均成绩再按15%计入总成绩。 |
1、2 |
大作业 |
20 |
根据小组项目设计报告、小组成员互评,综合评价学生的各项能力。最后按20%计入课程总成绩,具体见评分标准。 |
1、2、3、4 |
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平时测试 |
15 |
根据课堂内容进行随堂小测试(题型为计算题)和提问,以及期中测试(以前18课时的课程教学目标和学时安排,主要考核前五章的内容,考试的题型为基于知识综合分析和运用的计算题),计算全部测试的平均成绩再按15%计入总成绩 |
1、2、3 |
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期末考试 50% |
期末考试卷面成绩 |
50 |
根据课程教学目标和学时安排,主要考核内容包括:燃烧过程基本参数、气态污染物扩散过程、颗粒分布频率、污染净化设备主体尺寸计算等内容,以卷面成绩的50%计入课程总成绩。考试的题型为:基于知识综合分析和运用的简答题和计算题。 |
1、2、3 |
项目学习(1)评分标准:
(1)团队得分
序号 |
评价内容 |
总分 |
评价要求 |
优 5 |
良 4 |
中 3 |
差 2 |
不及格 1 |
1 |
观点明确 |
10 |
(1)报告观点来自于视频的文字内容; (2)明确说明自己的观点,并有充足资料做支撑。 |
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2 |
内容详实 |
20 |
(1)报告内容包括论点、论据、分析讨论等内容; (2)语言流畅、结构严谨。 |
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3 |
论证有据 |
20 |
(1)报告概念清楚、立论正确、技术用语准确、结论严谨合理; (2)报告引用资料、数据合理,支持报告论点。 |
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4 |
报告格式 |
10 |
(1)报告内容符合科技论文要求; (2)报告的格式符合给定模板的要求。 |
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5 |
ppt制作 |
10 |
(1)内容:结构合理、逻辑顺畅,幻灯片之间具有层次性和连续性;整体风格统一流畅、协调; (2)制作:整体布局风格美观合理、文字清晰。使用了文本、图表、图片、动画等表现的工具。 |
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6 |
报告及回答问题 |
15 |
(1)报告时表达准确、有吸引力,准确地表达论文主要内容; (2)时间严格控制在7.5-8分钟之内; (3)能简明、正确回答问题 |
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得分 |
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(2)个人得分
序号 |
姓名 |
承担任务及完成情况 |
报告主讲人 |
互评总得分 |
加权 |
最终得分 |
1 |
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2 |
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3 |
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4 |
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5 |
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6 |
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七、毕业要求达成度评价依据与方法
指标点 |
评价依据 |
评价方法 |
1.3 |
期末考试成绩、平时成绩、大作业(2)成绩、大作业(1)、成绩、平时测试成绩。 |
期末考试占50%,平时成绩占15%,大作业1成绩占10%,大作业2成绩占10%,平时测试成绩占15%,总分100分
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2.2 |
期末考试成绩、平时成绩、大作业(2)成绩、平时测试成绩。 |
期末考试占50%,平时成绩占15%,大作业2成绩占10%,平时测试成绩占15%,总分90分
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3.1 |
期末考试成绩、平时成绩、大作业(2)成绩、平时测试成绩。 |
期末考试占50%,平时成绩占15%,大作业2成绩占10%,平时测试成绩占15%,总分90分
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7.1 |
期末考试成绩、平时成绩、大作业(1)成绩、平时测试成绩。 |
期末考试占50%,平时成绩占15%,大作业1成绩占10%,平时测试成绩占15%,总分90分
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