环境工程原理教学探讨

1、环境工程原理教学探讨,李 轶 河海大学环境学院 2010-12,第五届大学环境类课程报告论坛 上海 同济大学,河海大学环境学院 - 环境工程系 - 环境科学系 - 市政工程系 - 环境工程研究所 - 环境水利科学研究所 - 固体废弃物处置研究所 - 化学中心 教职工90余名 年招生本科160人,硕士100人,博士20-30人,河海大学环境工程专业,1978 环境水利科学研究所 1986 环境工程 本科招生 1993 环境工程 硕士点 1998 环境工程 博士点 2000 环境科学与工程博士后流动站 2001 江苏省重点学科 2003 环境科学与工程一级学科博士学位授予权 2003 江苏省特色专

2、业 2007 国家重点学科(培育点) 2008 国家级特色专业,河海大学环境工程专业,- 保持传统水利学科优势，以水环境保护及水污染控制为主要特色的环境工程专业。,偏重化工单元操作过程 偏重水、气、固废污染控制和管理 缺乏对微观过程解析与数学表达,缺少全面的、具有一定理论深度的指导环境净化与污染控制工程的环境工程核心课程。,河海大学环境工程专业基础课程： 化工原理、环境工程英文版,环境工程原理教学介绍,2005 参加高校环境工程专业教学指导分委员会 昆明 拟在河海大学开设环境工程原理课程 2006 清华大学 环境工程原理课程研讨 北京 河海大学8名教师参加了该课程的学习 2007 调整河海大学

3、环境工程专业本科生培养方案 确定在河海大学环境工程专业开设环境工程原理课程 2008 环境工程原理研讨 杭州 2009 环境工程原理研讨 南京 2010 环境工程原理研讨 广州,环境工程原理教学介绍,1986-2009 环境工程 市政工程 化工原理 环境工程本科 2008-2010 环境工程 市政工程 环境工程原理 研究生 2011- 环境工程环境工程原理 本科 必修 环境科学 市政工程 环境工程原理 本科 选修,为什么在研究生课程中先行开设？,环境工程原理教学介绍,（1）环境工程原理基础：重点阐述工程学的基本概念和基本理论，主要内容有物料与能量守恒原理以及热量与质量传递过程的基本理论等。 （

4、2）分离过程原理：主要阐述沉淀、过滤、吸收、吸附、离子交换、膜分离等基本分离过程的机理和基本设计计算理论。 （3）反应工程原理：主要阐述化学与生物反应量论及动力学、各类化学与生物反应器的解析与设计理论等。,课程的主要内容,环境工程原理教学介绍,环境工程原理的基本研究方法,物料与能量衡算（质量与能量守恒原理） 微观过程解析（物质与能量的迁移过程、转化过程） 变化速率的数学表达（为工程设计计算提供依据）,“量”与“变化速率”的数学计算,环境工程原理教学介绍,与研究生论文紧密结合,分析问题的基本思路,宏观机理,简单现象,微观过程分析 （看本质）,简单过程的复杂化,数学表达 （定量解析）,复杂化过程的

5、简单化,环境工程原理教学介绍,微观过程分析（简单过程的复杂化）,剖析组成宏观过程的基本要素（过程）,有针对性地采取科学、合理的手段，提高污染物的去除效率,一个宏观过程往往是一系列微观过程的串联 宏观过程的速率往往由某个关键的微观过程速率所决定。该过程称为“控制步骤”或“控速过程”,环境工程原理教学介绍,对研究生论文的促进作用,问题：实验报告式的学位论文 抽象的基础课程教学 基础理论与论文的脱节,要求：在通读环境工程原理的基础上，灵活运用相关知识，结合论文工作，从宏观机理、微观解析、数学表达等多方面着手提高论文质量。,重点：物料衡算、质量传递、分离过程、反应工程,苯酚生物降解动力学研究 活性炭负

6、载TiO2光催化有机物降解动力学,对研究生论文的促进作用,生物活性炭反应器模型 中空纤维膜固定化微生物反应器模型,微絮凝-过滤技术,反应动力学基本方程,（ 时间指数，n 反应级数）,对研究生论文的促进作用,1、苯酚生物降解动力学研究 (第三篇第十五章第三节),Monod Equation,Haldane Equation,对研究生论文的促进作用,1、苯酚生物降解动力学研究,Haldane model,New model,对研究生论文的促进作用,1、苯酚生物降解动力学研究,2、活性炭负载TiO2光催化有机物降解动力学 (第三篇第十一章、第十四章),第一步：确定反应发生的过程,吸附平衡,自由基的产

7、生,有机物被氧化,吸附平衡,对研究生论文的促进作用,第二步：根据反应机理找出影响反应速度的直接因素，建立动力学方程（有机物被氧化）： 第三步：根据反应过程，运用守恒定律解出动力学方程中的未知参数或找出与可直接测出参数的关系（吸附平衡）：,对研究生论文的促进作用,2、活性炭负载TiO2光催化有机物降解动力学,物料恒算,对研究生论文的促进作用,2、活性炭负载TiO2光催化有机物降解动力学,生物活性炭反应器模型,对研究生论文的促进作用,反应器的物料衡算，即：变化量=输入量-输出量+反应量,对研究生论文的促进作用,连续反应器-平推流反应器的基本方程,qnAqnA dqnA (rA)dVdnA/dt,d

8、V,3、生物活性炭反应器模型 (第三篇第十一十五章),对研究生论文的促进作用,BAC反应器模型采用PFD型反应器形式 PFD型反应器是：推流型反应器纵向扩散,BAC模型中，通过选择合适的吸附方程，求得吸附量与浓度的关系，运用于BAC模型方程中，进一步完善BAC模型方程,3、生物活性炭反应器模型,对研究生论文的促进作用,4、中空纤维膜固定化微生物反应器模型 (第三篇第十一十五章),连续反应器-平推流反应器的基本方程,qnAqnA dqnA (rA)dVdnA/dt,dV,中空纤维膜固定化微生物反应器是典型的推流式反应器,对研究生论文的促进作用,4、中空纤维膜固定化微生物反应器模型,对研究生论文的

9、促进作用,4、中空纤维膜固定化微生物反应器模型,深层过滤过程,利用过滤介质间空隙进行过滤。 通常发生在以固体颗粒为滤料的过滤操作中。 滤料内部空隙大于悬浮颗粒粒径。 悬浮颗粒随流体进入滤料内部，在拦截、惯性碰撞、扩散沉淀等作用下颗粒附着在滤料表面上而与流体分开。,流体在颗粒滤料层中的流动规律,对研究生论文的促进作用,5、微絮凝过滤技术 (第二篇第七章),快滤池,对研究生论文的促进作用,5、微絮凝过滤技术,微絮凝过滤又叫接触过滤，一般用于处理低浓度污水。它是在原水中加入絮凝剂后，经快速混合，形成小而密的絮体，直接进入滤池进行过滤。 应用于城市污水处理厂的深度处理过程，可以实现深度处理出水达到（GB18918-2002）1A标准。,5、微絮凝过滤技术,对研究生论文的促进作用,对研究生论文的促进作用,二级出水,管道混合,溶解池,滤池,出水,5、微絮凝过滤技术,基于水质水量变化的微絮凝-