环境工程原理教案大纲

环境工程教案

授课教师：钱力尧

课程名称环境工程原理

授课对象环境工程专业

考核方式考试课程

《环境工程原理》是环境工程、环境科学、给水排水工程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

教

学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

基

本包括环境工程原理基础、分离过程原理和反应工程原理三部份。环境工程原理基础部份

目

的主要讲述物料与能量守恒原理、传递过程等。分离过程原理部份主要讲述沉淀、过滤、

和

要吸收、吸附的基本原理。反应工程原理部份讲述化学和生物反应计量学、动刀学、各类

求

反应器的过程解析等。

教学重点：

1环境工程学的基本概念和基本理论：主要包括物料与能量衡算、流体流动、热量

教传递和质量传递过程的基本概念和基本理论。

学2分离过程的原理：主要包括沉淀、过滤、吸收、吸附、离子交换、膜分离等基本

重

点分离过程的原理。

和

难教学难点：

点

反应工程原理：主要包括化学与生物反应计量学及动力学，各类化学与生物反应

器的解析与基本设计理论等。

柴诚敬主编，《化工原理》（上，下册），高等教育出版社,2005年。

蒋维钧，戴猷元，顾惠君编著，《化工原理》（第二版），清华大学出版社,2033年。

妙在英主编，《化_L原埋》（第一版），天津科学技术出版社，1993年。

余国琮主编，《化学工程辞典》（第二版），化学工业出版社，2003年。

教材、

参考书邓修,吴俊生编著，《化工分离工程》（第一版）,科学出版社，2002年。

丛德滋，丛梅，方匿南；《化工原理详解与应用》，化学工业出版社

授课内容第一*绪论

教学目的1、了解环境问题与环境学科的发展；了解环境工程学的学科体系。

2、了解环境净化与污染控制的基本方法与原理。

和要求

3、了解环境工程原理课程的主要内容及学习方法。

重点

重点：环境净化与污染控制的基本方法与原理。

难点

(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)

PPT教学

1、环境1'漉与环境学科的发展

学2、环境污染与环境工程学

安

非3、环境净化与污染控制技术概述

4、环境净化与污染控制技术原里

5、环境工程原理课程的主要内容

思颠⑴“环境工程学’的主要研究对象曷十么?

颗mik

(2)去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法？各种方法的技术原理是什么?

教学提升环境工程专业目前就业方向、就业形势与专业提升方向。

备注

授课内容第二章质量与能量衡算

1.熟练掌握各种浓度的表示方法及其相互换算。

教学目的2.熟练掌握质量衡算方法和能量衡算方法。

和要求

3.掌握常用物理量及其单位换算，掌握量纲的概念。

重点：各种浓度的表示方法及其相互换算

重点

难点

难点：各种浓度的表示方法及其相互换算。

(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)

利用多媒体课件(PPT)进行讲授式、讨论式教学

2.1常用物理量

2.1.1计量单位

2.1.2物理量的单位换算

2.1.3量纲与无量纲准数

2.1.4常用物理量及其表示方法

教

2.2质■衡算

学

安2.2.1衡算的基本概念

排

2.2.2总质量衡算

2.3能找衡算

2.3.1能量衡算方程

2.3.2热量衡算方程

2.3.3封闭系统的热量衡算

2.3.4开放系统的热量衡算

主要内容：能量衡算方程，热量衡算方程，封闭系统的热量衡算，开放系统的热

量衡氯

(1)什么是换算因数？英尺和米的换算因数是多少？

(2)什么是量纲和无量纲准数？单位和量纲的区别是什么？

幅侬

(3)质量分数和质量比的区别和关系如何？试举出质量比的应用实例。

教学提升结合学生实际能力，进行重点内容备注，强调环境学中的重要符号。

备注

授课内容第三章流动

掌握管流系统的质量衡算和能量衡算。掌握液体流动状态及雷诺数、理想流体、实际流

教学目的

体、动力黏性系数的概念，掌握牛顿黏性定律。掌握流体流动的阻力损失计算。掌握管

和要求

路计算和流体流速与流量的测量。

重占重点：掌握流体流动的阻力损失计算。

难点

难点：掌握流体流动的阻力损失计算。

(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)

利用多媒体课件(PPT)进行讲授式、讨论式教学

3.1管流系统的衡算方程

3.2流体流动的内摩察力

3.3边界层理论

3.4流体流动的阻力损失

3.5管路计算

3.6流体测量

实验：转子流量计流量测定

教实验：流体流动阻力的测定

学

安

排

，思遗(1)用圆管道输送水，流量增加1倍,若流速不变或者管径不变，则管径或者流速如何变

化？

幅触

(2)当布水孔板的开孑降为30%时，流过布水孔的流速增加多少?

教学提升鉴于我咬实际情况，实验内容部份增加动态PPT演示，开展教学互动。

备注

授课内容第四章热量传递

教学目的

掌握阻力损失的影响因素及阻力损失的计算。

和要求

重点重点：热传导

难点

难点：热传导

（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）

利用多媒体课件（PPT）进行讲授式、讨论式教学

4.1热量传递的方式

教

4.2热传导

学

安4.3对流传热

排

4.4辐射传热

4.5换热器

(1)简述换热器的类型。

(2)什么是间壁式换热器，主要包括哪几种类型？

蛹铀(3)列管式换热器式最常用的换热器，说明什么是管程、壳程，并分析当气体和液体换热

时,气体宜通入哪T则?

教学提升本章教学内容在生活中的应用，国内外知名的换热器品牌及厂商，

备注

授课内容第五章质量传递

教学目的掌握传质的基本概念。了解环境工程中常见的专质过程。

和要求掌握份子传质和对流传质的传质速率方程和传质系数。

重点：质量传递

重点

难点

难点：质量传递

（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）

利用多媒体课件（PPT）进行讲授式、讨论式教学

5.1环境工程中的传质过程

快5.2质量传递的基本原理

学

5.3份子传质

安

诽5.4对流传质

思量题、Q）简述对流传质的机理和传质阻力的分布。

幅mik

（2）传质边界层的范围如何确定？试分析传质边界层与流动边界层的关系。

教学提升环境工程原理基础的温故与总结归纳

备注

授课内容

了解重力沉降和离心沉降的基本原理，堂提沉B售速度基本计算方法及沉降鉴定，旋风分

教学目的

离器的主要性能。

和要求

了解电除尘器和惯性除尘器的工作原理

重点：质量传递

重点

难点

难点：质量传递

(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)

利用多媒体课件(PPT)进行讲授式、讨论式教学

6.1沉降分离的基本概念

6.1.1沉降分离的普通原理和类型

6.1.2流体阻力与阻力系数

6.2重力沉降

6.2.1重力场中颗粒的沉降过程

教

6.2.2沉降速度的计算

学

安6.2.3沉降分离设备

排

6.3离心沉降

6.3.1离心力场中颗粒的沉降分析

6.3.2旋流器工作原理

6.3.3离心沉降机工作原理

6.4其他沉降

6.4.1电沉降

6.4.2惯性沉淀

(1)电沉降过程中颗粒受力情况如何，沉降速度与哪些因素有关？

脚蚀

(2)简述电除尘器的组成和原理。

教学提升沉降原理利用历史以及工艺的发展

备注

授课内容第七章过滤

教学目的掌握过滤操作的基本概念，过滤和过滤速率、恒压过滤，恒速过滤。

和要求掌握恒压过滤常数的计算方法和测定方法。

重点：过滤过程的计算

重点

难点

难点：过滤过程的计算

（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）

利用多媒体课件（PPT）进行讲授式、讨论式教学

7.1过滤操作的基本概念

7.1.1过滤过程

7.1.2过滤介质

7.1.3过滤分类

7.2表面过滤的基本理论

教

7.2.1过滤基本方程

学

安7.2.2过滤过程的计算

排

7.2.3过滤常数的测定

7.2.4滤饼洗涤

7.2.5过滤机生产能力的计算

7.3深层过滤的基本理论

73.1流体通过颗粒床层的流动

7.3.2深层过滤过程中悬浮颗粒的运动

7.3.3深层过滤的水力学

）悬浮颗粒在床层中的运动包括哪些主要行为？

思ass、Q

厢mik

（2）流体在深层过滤中的水头损失如何变化，主要存在哪些变化情况？

教学提升结合学生实际参预过的过滤实验进行讲解

备注

授课内容第八章吸收

了解吸收的概念和吸收的类型、掌握气-液平衡和亨利定律及其应用。

掌握双膜理论的要点及传质速率方程。

教学目的

和要求

熟练掌握吸收塔的物料衡算方程和操作线方程。

熟练掌握吸收剂用量的计算、填料层高度的计算。

重占重点：填料塔吸收过程的物料衡算与操作线方程

难点

难点：填料塔吸收过程的物料衡算与操作线方程

（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）

利用多媒体课件（PPT）进行讲授式、讨论式教学

8.1吸收的基本概念

教

8.2物理吸收

学

安8.3化学吸收

排

8.4吸收设备的主要工艺计算

Q)吸收塔中气液两相的流动方式有几种，各有什么优缺点？

幅触

(2)板式塔和填料塔的主要区别是什么？

教学提升目前国内外常见的吸收设备以及新工艺介绍

备注

授课内容第九章吸附

掌握吸附分离操作的有关概念。

教学目的

和要求掌握等温吸附方程及吸附动力学方程。

重点重点：吸附动力学

难点

难点：吸附动力学

（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）

利用多媒体课件（PPT）进行讲授式、讨论式教学

9.1吸收分离操作的基本概念（1学时）

快9.2吸附剂（1学时）

学

9.3吸附平衡（1学时）

登

乖9.4吸附动力学（0.5学时）

9.5吸附操作与吸附穿透曲线（0.5学时）

，思Q）常见的吸附分离设备和操作方式有哪些？

幅微

（2）接触过滤吸附中，单级吸附、多级吸附和多级逆流吸附的平衡线和操作线关系如何，

教学提升吸附操作与吸附穿透曲线的有关概念及计算技巧

备注

授课内容第十章其他分离过程

掌握离子交换的基本原理；掌握离子交换速度的控制及其影响因素。

教学目的

掌握萃取剂的选择及萃取过程的流程与计算。

和要求

了解膜分离的原理、特点及发展状况。

重点重点：反渗透和纳滤

难点

难点：反渗透和纳滤

（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）

利用多媒体课件（PPT）进行讲授式、讨论式教学

10.1离子交换（1学时）

10.1.1离子交换剂概述

10.1.2离子交换基本原理

10.1.3离子交换速度

10.2萃取（1学时）

10.2.1萃取分离的特点

教

10.2.2萃取过程的热力学基础

学

安10.2.3萃取剂的选择

排

10.2.4萃取过程的流程和计算

10.3膜分离（2学时）

10.3.1膜分离概述

10.3.2膜分离过程中的传递过程

10.33反渗透和纳滤

10.3.4微滤和超滤

10.3.5电港斤

10.3.6其他膜分离

（1）简述膜分离过程的类型、推动力和特点。

幅触（2）膜组件有哪些主要形式？

教学提升现实生活中大中型企业常用方式与原因（引导学生进行成本核算）

备注

授课内容第十一章反应动力学基础

了解反应器的类型及操作方式、掌握反应器操作的几个工程概念。

教学目的

掌握反应式与计量方程、反应进度和转化率的概念及有关计算。

和要求

掌握反应速率的定义及表示方法、反应速率方程的表达式、均相反应动力学及有关计算。

重点：反应式与计量方程

重点

难点

难点：反应式与计量方程

(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)

利用多媒体课件(PPT)进行讲授式、讨论式教学

11.1反应器和反应操作

11.1.1反应操作

11.1.2反应器

11.13反应器的操作方式

11.1.4反应器内物料的流动与混合状态

11.1.5反应器的类型

教

11.1.6反应器的设计

学

安11.1.7反应器的放大

排

11.2反应的计量关系

11.2.1反应式与计量方程

11.2.2反应的分类

11.23反应进度与转化率

11.3反应动力学

11.3.1反应速率的定义及表示方法

113.2反应速率方程

11.3.3均相反应动力学

若将反应速率的定义写成-,该定义式成立的条件是什么？说明理由。

思期、(1)rA=-dcA/dt

幅触

(2)气-固相反应的反应速率有哪几种表达方式？气-液相反应情况又如何？

教学提升各种反应器操作方式类比以及混合使用的条件与技巧

备注

授课内容第十二章反应动力学的解析方法

了解反应器动力学实验的普通步骤、掌握动力学实验数据的普通解析方法及反应器的物

*摘算。

教学目的

和要求

了解间歇反应器的基本方程，掌握间歇反应器的动力学实验方法及实验数据的解析方法。

了解间歇反应器的基本方程，掌握间歇反应器的动力学实验方法及实验数据的解析方法。

重点：反应器的物料衡算

重点

难点

难点：反应器的物料衡算

(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)

利用多媒体课件(PPT)进行讲授式、讨论式教学

12.1动力学实验及实验数据的解析方法

12.1.1动力学实验的普通步骤

12.1.2动力学实验数据的普通解析方法

12.13反应器的物料衡算

教12.2间歇反应器的解析

学

安12.2.1间歇反应器的基本方程

排

12.2.2间歇反应器的动力学实验方法

12.2.3实验数据的枳分解析法

12.2.4实验数据的微分解析法

12.3连续反应器的解析

12.3.1槽式连续反应器的基本方程

12.3.2平推流反应器

思量题、(1)在稳态状态下，槽式连续反应器内的组分组成和转化率随时间变化吗？为什么？

幅触

(2)试用流程图表达利用槽式连续反应器进行动力学实验的普通步骤。

教学提升反应器解析的普通步骤

备注

授课内容第十三章均相化学反应器

了解间歇反应器和半间歇反应器的操作方法，掌握间歇反应器和半间歇反应器的设计计

算。

教学目的

和要求

掌握单级反应器和多级串联反应器的操作方法及其设计计算方法。

掌握简单的平推流反应器和推流循环反应器操的操作方法及其设计计算方法。

重占重点：间歇与半间歇反应器

难点

难点：间歇与半间歇反应器

（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）

利用多媒体课件（PPT）进行讲授式、讨论式教学

13.1间歇与半间歇反应器（2学时）

13.1.1间歇反应器

13.1.2半间歇反应器

教

学13.2彻底混合流反应器（1学时）

安

排13.2.1单级反应器

13.2.2多级串联反应器

13.3平推流反应器（1学时）

13.3.1简单的平推流反应器

13.3.2具有循环操作的平推流反应器

对于一个实际规模的反应器，在什么条件下可视为平推流反应器？

脚蚀

教学提升工业生产中常见情况介绍

备注

授课内容第十四章非均相化学反应器

了解催化反应的特征及其在环境工程中的应用、固体催化剂、固相催化反应过程、反应

物的化学吸附与脱附速率、表面化学反应。

普通掌握催化反应的动力学研究方法，掌握固体床催化反应器和流化床反应器的设计计

教学目的

和要求操作。

掌握气一液反应的动力学方程，掌握填料反应器和鼓泡塔的设计计算。

教学内容

重点：掌握流体流动的阻力损失计算。

重点

难点

难点：掌握流体流动的阻力损失计算。

（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）

利用多媒体课件（PPT）进行讲授式、讨论式教学

14.1固相催化反应器（2学时）

14.1.1固相催化反应与固体催化剂

14.1.2固相催化反应过程

教

14.1.3固相催化反应的本征动力学

学

安14.1.4固相催化反