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大气污染控制工程

大气污染控制工程

英文名称:Air Pollution Control Engineering

课程编号】ENV13804 所属模块学科基础课/专业方向课
学分数】   3学分 适用专业环境工程,环境科学
学时数】 32+32学时 开设学期】春季学期
【已开设次数】9 【建议选课人数】15-30……(需要助教1-2人)
授课教师姓名】田贺忠 授课教师职称】教授/博导
授课教师联系方式Emailhztian@bnu.edu.cn 办公电话:010-58800176 授课教师所属单位】 捷报比分手机版
【先修课要求】:高等数学、基础物理、无机(与分析)化学、有机化学、物理化学、工程力学、工程制图基础、环境工程原理等基础课和专业基础课程。

一、课程简介

《大气污染控制工程》是高等学校环境工程专业的一门重要专业课。本课程针对我国城市大气污染有煤烟型污染转化为机动车和煤烟复合型污染的特点,结合国内外大气污染控制技术和大气科学研究的最新进展,系统地介绍大气污染控制的原理、方法和技术。本课程要求学生掌握大气污染控制的有关法规标准体系,能源利用产生空气污染的原理,燃烧产生空气污染物的定量计算方法,空气污染物的输送扩散基本模式计算,颗粒污染物及气体污染物(二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物等)净化基础、原理、技术、工艺和设备的基本知识,城市机动车污染及其综合防治,以及大气污染与全球气候变化相互影响等的基本知识。

《大气污染控制工程》课程计划选用由郝吉明、马广大主编,高等教育出版社出版的《大气污染控制工程》(第二版)作为基本参考教材。该教材是教育部“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”的研究成果,是面向21世纪课程教材和国家“十五”规划教材。在讲授过程中,将积极借鉴其他相关教材的内容,为环境工程专业学生系统的介绍大气污染控制的理论与技术,并帮助学生了解相关理论与技术的发展趋势。

二、课程目标

知识掌握:通过本课程学习,使学生了解和掌握大气污染控制的有关法规标准体系,能源利用等人类生产生活活动导致空气污染的原理,燃烧产生空气污染物的定量计算方法,空气污染物的输送扩散基本模式计算,颗粒污染物及气体污染物(二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物等)净化基础、原理、技术、工艺和设备的基本知识,城市机动车污染及其综合防治,以及大气污染与全球气候变化的基本知识。

能力与技能:通过本课程的学习,使学生对大气污染的问题、来源、影响及其控制法规、技术和工程有一个系统、全面的了解,为进一步从事大气污染控制工作或宏观的环境管理工作打下一个系统的基础。

态度与情感:通过《大气污染控制工程》课程的系统学习,使学生了解大气污染理论与技术的基本知识,以积极的、负责人的态度深入认识我国大气污染现状及我国大气环境问题的复杂性,为日后投身到大气污染控制领域奠定知识和情感的基础。

三、教学内容和学时分配

(一)总论(概论等)   2  学时(课堂讲授学时+课程实践学时

主要内容::关于《大气污染控制工程》课程内容、教学方法、学习手段、教学目标等的综合介绍。

教学要求::要求学生了解《大气污染控制工程》的主要课程内容和目标,从而为接下来的课程学习做好相关准备。

课前学习要求::了解中国大气污染形势

重点、难点:

其它教学环节:(如实验、习题课、讨论课、其它实践活动):大气污染认识的互动交流和讨论

(二)第一章……概论2    学时(课堂讲授学时+课程实践学时

主要内容:概要性地介绍大气污染的概念、大气污染物及其主要来源、大气污染的影响、大气污染防治法规、环境空气质量保准及典型污染源排放标准等

教学要求:要求学生掌握大气污染的概念、主要大气污染物的性质、来源及其影响等。

课前学习要求:学生可通过先修课、网络、图书馆等途径对大气污染做预习了解。

重点、难点:重点掌握大气污染及其来源、了解世界各国大气污染控制法规标准等。

其它教学环节:关于中国大气污染的互动讨论

(三)第二章……燃烧与大气污染2  学时(课堂讲授学时+课程实践学时

主要内容:介绍燃料及其性质、燃料燃烧过程及影响因素、燃烧烟气体积及污染物排放量计算、燃烧过程中典型污染物二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、一氧化碳、重金属Hg形成等。

教学要求:要求学生掌握燃烧烟气理论计算方法、理论烟气量和过剩空气系数等概念。

课前学习要求:学生可通过做预习了解煤、石油、天然气等化石燃料的来源及特点。

重点、难点:重点掌握燃烧烟气量和污染物排放量的计算方法等。

其它教学环节:布置课后关于燃烧计算的习题

(四)第三章……大气污染气象学2  学时(课堂讲授学时+课程实践学时

主要内容::介绍大气圈结构及气象要素、大气的热力过程和大气稳定度、大气的运动和风等知识。

教学要求::要求学生了解和掌握逆温、大气稳定度判别、地方性风场形成机制等。

课前学习要求::可参阅《大气污染气象学》相关书籍

重点、难点::了解和掌握大气稳定度的判别方法、主要气象要素对大气污染的影响。

其它教学环节:特殊天气下的灰霾污染讨论

(五)第四章……大气扩散浓度估算模式2  学时(课堂讲授学时+课程实践学时

主要内容::介绍大气湍流的基本概念、高斯扩散模式、大气污染物浓度的估算、特殊气象条件和地形下的大气扩散模式、烟囱高度计算和工厂厂址选择等知识。

教学要求::了解和掌握大气湍流对污染物浓度的影响,高斯扩散模式及应用。

课前学习要求::可参阅《大气污染气象学》相关书籍

重点、难点::掌握高架源污染物最大落地浓度计算方法等。

其它教学环节:区域空气质量模拟讨论

(六)第五章……颗粒物污染物控制技术基础2  学时(课堂讲授学时+课程实践学时

主要内容:介绍燃料及其性质、燃料燃烧过程及影响因素、燃烧烟气体积及污染物排放量计算、燃烧过程中典型污染物二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、一氧化碳、重金属Hg形成等。

教学要求:要求学生掌握燃烧烟气理论计算方法、理论烟气量和过剩空气系数等概念。

课前学习要求:学生可通过做预习了解煤、石油、天然气等化石燃料的来源及特点。

重点、难点:重点掌握燃烧烟气量和污染物排放量的计算方法等。

其它教学环节:课后习题+ 实验课

(七)第六章……除尘装置4  学时(课堂讲授学时+课程实践学时

主要内容::介绍机械式除尘器、电除尘器、湿式除尘器、袋式除尘器等四大类主要的除尘技术设备原理及特点。

教学要求:要求学生了解和掌握主要除尘器技术的原理和最新技术发展趋势。

课前学习要求:

重点、难点::电除尘器和袋式除尘器工作原理及特点。

其它教学环节:习题+实验

(八)第七章……气态污染物控制技术基础2  学时(课堂讲授学时+课程实践学时

主要内容::介绍吸收法、吸附法、催化转化法净化气态污染物的原理和设备。

教学要求::要求了解和掌握吸收、吸附和催化转化净化气态污染物的原理。

课前学习要求:

重点、难点::气体吸收的亨利定律和双膜理论;吸附等温线和穿透曲线。

其它教学环节:布置习题+实验。

(九)第八章……硫氧化物污染控制4  学时(课堂讲授学时+课程实践学时

主要内容::介绍燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫原理和技术

教学要求::要求学生了解和掌握燃料燃烧二氧化物排放污染控制的主要技术及特点。

课前学习要求::课前预习

重点、难点::重点掌握石灰石-石膏和海水等湿法烟气脱硫技术原理和工艺特点。

其它教学环节:讨论+SO2吸收实验。

(十)第九章……固定源氮氧化物污染控制4  学时(课堂讲授学时+课程实践学时

主要内容::介绍燃烧过程中氮氧化物的生产和破坏机理,低氮氧化物燃烧技术和烟气脱硝技术等。

教学要求::要求学生了解和掌握氮氧化物的三种生成机理,以及典型的低氮氧化物燃烧技术和烟气脱硝技术(SCR和SNCR)。

课前学习要求::课前预习

重点、难点:氮氧化物生产和破坏机理;SCR和SNCR技术原理及特点。

其它教学环节: NOx控制讨论+实验

(十一)第十章……挥发性有机物污染控制2  学时(课堂讲授学时+课程实践学时

主要内容::介绍挥发性有机物(VOCs)的来源和预防,以及燃烧法、吸收法、吸附法、生物法等污染控制技术。

教学要求::要求学生了解和掌握挥发性有机物的预防措施和典型污染控制技术原理。

课前学习要求:

重点、难点:吸收、吸附和生物法净化技术

其它教学环节:结合水处理和垃圾处理过程中产生的VOCs,开展相关讨论

(十二)第十一章……城市机动车污染控制2  学时(课堂讲授学时+课程实践学时

主要内容::介绍城市交通环境发展及其影响,汽油车、柴油车尾气污染物的形成与控制,以及各种先进的机动车技术发展趋势。

教学要求::要求学生了解和掌握机动车尾气污染产生及控制技术,了解智能交通环境和先进的机动车技术发展趋势。

课前学习要求:通过预习初步了解城市交通和机动车发展趋势。

重点、难点::机动车尾气机内净化技术和机外净化技术,重点掌握三元催化转化器工作原理及特点。

其它教学环节:针对北京交通形势的机动车污染控制专题讨论

(十三)第十二章……大气污染与全球气候变化2  学时(课堂讲授学时+课程实践学时

主要内容::介绍温室气体和全球气候变化、臭氧层破坏、区域酸雨和光化学污染、及大气棕色云等。

教学要求::了解大气污染和全球气候变化之间的相互影响、相互作用。

课前学习要求::了解气候变化的相关知识。

重点、难点::重点掌握区域酸雨和光化学污染对气候变化的影响。

其它教学环节:10-15分钟专题讨论。

四、教材与学习资源

《大气污染控制工程》课程的参考教材和参考书目如下:

(1)郝吉明 马广大主编,大气污染控制工程(第二版),北京:高等教育出版社. 2001

(2)Noel de Nevers, Air Pollution Control Engineering (Second edition), Mcgraw-Hill &清华大学出版社.2000

(3)Robert M. Bethea, Air Pollution Control Technology, Van Nostrand Reinhold Company.

(4)马广大 主编. 大气污染控制工程(第二版). 中国环境科学出版社. 2003.11

(5)何争光 主编. 大气污染控制工程及应用实例. 化学工业出版社. 2004.9

其他参考学习资源:

(1)国际顶级期刊:Environmental Science and Technology(ES&T),Atmospheric Environment(AE), J. of Air, Waste and Management Association (AWMA), JGR,etc.

(2)国内核心期刊:环境科学、中国环境科学、环境科学学报、环境工程等

(3)图书馆电子资源:CNKI中国学术期刊网、中国数字化期刊群(万方)、Elsevier Science Direct, Springer Online Journals, Web of Knowledge(SCI)等.

相关网站:

中国国家环境保护总局网站://http:www.sepa.gov.cn;

北京市环保局网站://http:www.bjepb.gov.cn;

美国国家环境保护署网站://http:www.epa.gov;

五、教学策略与方法建议

教学方式(包括课堂讲授、组织讨论、作业方式).  根据环境科学与环境工程专业课程设置特点,《大气污染控制工程》课程将以课堂系统讲授和专题讨论相结合为主,为学生讲授大气污染控制领域的系统专门知识;

在讲授过程中,穿插安排课堂讨论和专题讨论课,增进学生的感性认识,活跃课堂气氛;根据各章学习内容,适当布置课堂作业,并在可能情况下,组织学生到燃煤电厂等典型的大气污染工业现场实地参观考察,增进感性认识。

学习方式(研究型学习、自主性学习、探究性学习内容等). 根据学生知识结构和课程进度安排,部分章节内容结合学生提前预习和查阅相关资料将主要采用学生自学加课堂小组讨论、总结的形式学习;强化学生对课程内容的认识,达到锻炼学生自主学习和探究性学习的目的,为进一步从事大气污染控制工作或宏观的环境管理工作打下一个系统的基础。

六、考核方式

考核方式采用平时考核成绩与期末考试成绩相结合的形式,注重考察学生对《大气污染控制工程》基本知识的理解掌握与综合运用能力。

(1)平时考核成绩:占总成绩40%. 平时成绩包括考勤、课堂发言及专题讨论、作业等 

(2)期末考试成绩:占总成绩60%,考试题目的命题原则着重进行知识和能力方面的考察。

(3)期末考试一般采用闭卷考试方式,主要考察对大气污染控制的基本知识掌握和综合运用能力,占总成绩60%。