《环境工程学》教学大纲

一、基本信息  

课程名称		环境工程学				课程编号	ENSE4133
英文名称		Environment Engineering				课程类型	本专业基础课
总学时	54	理论学时		54	实验学时	0	实践学时	0
学分	3	预修课程	数学，物理，化学，微生物学			适用对象	环境科学
课程简介 （200字左右）		本课程主要内容是介绍环境工程学的基本理论，特别是水质净化与水污染控制工程（水的物理化学处理、生物化学处理）、大气污染控制工程（气态污染物的处理、颗粒污染物的处理）、物理性污染控制工程（噪声、振动、电磁辐射等）的理论基础与工程实践，包括这3部分污染控制的基本理论知识、设备工作原理与主要的设计计算，工艺流程等。 通过该课程的学习，初步掌握水、气及物理性污染控制工程的基本原理与方法。

二、教学目标及任务

《环境工程学》是环境科学专业的一门本专业推荐选修课。学生通过该课程的学习，初步掌握污染控制工程和公害防治技术的基本原理与基本方法，特别是水与废水处理、大气污染、噪声与振动污染、电磁污染控制的基本概念、原理和工程实践等；了解环境工程领域相关污染控制技术与工艺的进展；培养学生独立分析和解决环境工程污染控制问题的基本素质与创新能力。

三、学时分配   

教学课时分配

章节	章节内容	讲课	实验	实践	合计
绪论	环境科学与工程学，环境工程学的形成与发展，环境工程学的主要内容等	1			1
第一章	水质与水体自净	2			2
第二章	水的物理化学处理方法	9			9
第三章	水的生物化学处理方法	12			12
第四章	水处理工程系统与废水最终处置	3			3
第五章	大气质量与大气污染	1			1
第六章	颗粒污染物控制	8			8
第七章	气态污染物控制	8			8
第八章	大气污染物的稀释法控制	2			2
第九章	物理性污染的控制	8			8
合计		54			54

四、教学内容及教学要求 

绪论 

1.      环境科学与工程学

2.      环境工程学的形成与发展

3.      环境工程学的主要内容等

习题要点：环境科学与环境工程学的关系；环境工程学的内容、主要任务。

本章重点、难点：环境工程学的主要内容，环境科学与环境工程学的关系。

本章教学要求：了解环境工程学的发展和主要内容，了解环境科学和环境工程学的关系，了解《环境工程学》在环境科学专业中地位和作用。

第一章  水质与水体自净

第一节  自然污染与人为污染

第二节  水污染的分类和影响

习题要点：水污染的类别

第二节  水质指标与水质标准

1.  水质指标

2.      水质标准

习题要点：水质指标类别，COD、BOD、OC的定义与表征；饮用水水质标准，地表水环境质量标准，污水综合排放标准，城镇污水处理厂污染物排放标准，其他水质标准与污染物排放标准。

第三节  废水的成分与性质

1.  生活污水

2.  工业废水

3.      农业废水

习题要点：典型生活污水水质，典型工业废水中主要有害物质，农业废水的来源与组成。

第四节  水体自净作用与水环境容量

1.  废水在水体中的稀释和扩散

2.  水体中的生化自净

3.  水体中细菌的死亡

4.      水环境容量

习题要点：稀释机理，氧垂曲线。

第五节  水处理的基本原则和方法

1.  给水处理的基本方法

2.  废水处理的基本方法

习题要点：给水处理的基本工艺，废水处理的原则。

本章重点、难点：废水成分，氧垂曲线，水处理的基本原则

本章教学要求：了解水体污染及其危害，水质指标；熟悉污水的分类及主要成分，水质标准和主要污水排放标准，水体自净原理；掌握氧垂曲线、水处理的基本原则和方法。

第二章  水的物理化学处理方法

第一节  水中粗大颗粒物质的去除

1.  格栅、筛网和微滤机

2.  沉砂池

3.      离心分离

习题要点：去除粗大颗粒物质的处理设备种类及特点

第二节       水中悬浮物质和胶体物质的去除

1.  沉淀

2.  混凝

3.  澄清

4.      过滤

5.      气浮

习题要点：沉淀的分类和特点，混凝机理，澄清池与沉淀池的异同，滤池工作原理、气浮原理；各类典型处理设备结构与主要设计参数

第三节  水中溶解物质的去除

1.  水的软化与除盐

2.  离子交换法

3.  吸附法

4.  膜分离技术

习题要点：水的软化方法，离子交换树脂的结构，离子交换工艺在水处理中的应用范围，活性碳吸附的基本原理与操作类型，膜分离技术的原理与特点。

第四节  水中有害微生物的去除

1.  氯消毒

2.  其他消毒法

习题要点：氯消毒原理，折点加氯曲线，其他类型的消毒方法。

第五节  水的其他物理化学处理方法

1.  中和法

2.  高级氧化技术

3.  化学还原法

4.      化学沉淀法

5.      电化学法

6.      磁力分离法

7.      溶剂萃取

8.      吹脱与汽提

9.      蒸发、结晶和冷冻

习题要点：高级氧化的基本特点，电解反应过程，溶剂萃取、吹脱蒸发在废水处理中的应用。

本章重点、难点：水的物理化学处理的主要方法与代表性工艺，悬浮物质与胶体物质去除的原理、典型设备、工艺参数及设计计算，折点加氯曲线等。

本章教学要求：了解水中杂质的粒径与对应的物理化学处理方法，了解中和法、化学还原法、化学沉淀法、磁力分离法、蒸发、结晶与冷冻法等；熟悉格栅与沉砂池的工作原理及特点， 熟悉水的软化、离子交换、吸附与膜分离法原理及典型工艺，熟悉高级氧化技术的原理，熟 悉溶剂萃取、吹脱法在污水处理中应用；掌握沉淀曲线，混凝、澄清、过滤、气浮法的工作 原  理及典型工艺，主要设计参数，折点加氯曲线的应用等。

第三章  水的生物化学处理方法

第一节  废水生物处理微生物学基础

1.  废水处理中的微生物

2.  微生物的生理学特性

3.  细菌生长曲线及Monod方程

习题要点：废水处理中的微生物种类及指示生物，细菌生长的环境影响因素，细菌生长曲线，Monod方程，生化反应中的零级反应与一级反应。

第二节       好氧悬浮生长处理技术

1.  活性污泥法

2.  活性污泥法的主要工艺

3.  活性污泥法典型工艺的设计计算

习题要点：活性污泥法基本原理，评价活性污泥的指标，活性污泥系统微生物生长动力学，活性污泥法主要工艺，活性污泥法典型工艺设计计算，曝气系统类型与设计计算。

第三节  好氧附着生长处理技术

1.  生物膜的构造及其对有机物的降解机理

2.  生物膜法的主要工艺

习题要点：生物膜法基本原理，生物膜法的典型工艺，生物接触氧化法的工艺设计参数。

第四节  厌氧生物处理技术

1.  厌氧生物处理的机理

2.  影响厌氧生物处理的主要因素

3.  污泥的厌氧消化

4.  有机废水的厌氧生物处理

5.  厌氧生物处理技术的发展

6.  厌氧-好氧联合处理系统

习题要点：厌氧生物处理的过程与影响因素，污泥的厌氧消化及主要工艺参数，废水厌氧处理的典型工艺与特点等。

第五节  生物脱氮除磷技术

1.  生物脱氮技术及设计基础

2.  生物除磷技术及设计基础

3.  同步脱氮除磷技术

习题要点：生物脱氮、除磷原理及影响因素，脱氮、除磷工艺参数的选取，同步脱氮除磷工艺类型、设计参数、出水水质、工艺特点等。

第六节  水处理厂污水污泥处理技术

1.  污水污泥的性质

2.  污水污泥的浓缩

习题要点：污水污泥的性质与表征指标，污泥浓缩的类型与设计方法。

本章重点、难点：废水处理中的微生物类型，Monod方程式及推论，Lawrence-McCarty方程式及推论，活性污泥法基本原理，活性污泥沉降性能评定指标，活性污泥法的影响因素，运行方式，曝气原理；生物膜法的基本原理与代表性工艺；厌氧生物处理原理；污泥浓缩类型；生物脱氮、除磷原理及目前主流同步生物脱氮除磷工艺。

本章教学要求：了解活性污泥法的运行管理，了解活性污泥法新工艺及其特点，了解污泥和工业废水厌氧消化工艺及应用，了解污泥浓缩方法与设备；熟悉生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床、曝气生物滤池等工艺的工作原理、特点和应用。掌握活性污泥法基本原理、活性污泥降解有机物的规律、活性污泥沉降性能评定指标、活性污泥法的影响因素、运行方式、曝气原理；掌握活性污泥法反应动力学方程式（Monod方程式及推论、Lawrence-Mc Carty方程式及推论），掌握活性污泥法的基本设计计算，掌握生物膜法的基本原理，掌握厌氧生物处理的机理及影响因素，掌握生物脱氮、除磷原理及工艺。

第四章  水处理工程系统与废水最终处置

第一节  给水与排水工程系统

1.  给水工程系统

2.  排水工程系统

习题要点：给水与排水工程系统的组成，配水管网的布置形式，排水体制，给水的典型工艺流程，污水处理的典型流程。

第二节       再生水系统

1.  水的回用与废水资源化

2.  污水回用标准体系

3.  水再生处理工艺流程

习题要点：污水回用对象与相应回用水标准，典型废水再生工艺流程，

第三节  废水的最终处置

1.  废水最终处置的途径与水污染控制

2.  废水湖泊（水库）处置及数学分析

3.  废水江河处置

4.  废水河口处置

5.  废水排海处置

习题要点：废水最终处置途径，各种排放形式与特点。

本章重点、难点：给水处理流程，废水一级、二级、三级与深度处理工艺流程，回用水质标准体系，废水最终处置的排放形式。

本章教学要求：了解给水系统、排水系统组成，了解废水最终处置途径与形式；熟悉配水管网布置，排水体制类别，熟悉回用水对象与相应的回用水质标准；掌握给水处理流程，废水一级、二级、三级与深度处理工艺流程。

第五章  大气质量与大气污染

第一节  大气污染

1.       大气污染的定义

2.       大气污染物的种类

3.       大气污染物的来源和发生量

习题要点：大气污染物的种类

第二节       大气环境质量控制标准

1.       环境空气质量标准

2.       大气污染物排放标准

习题要点：环境空气质量标准中主要污染物的浓度限值，大气污染物综合排放标准，主要的大气污染物行业排放标准。

第三节  大气污染控制的基本方法

1.      大气污染控制的含义

2.      废气排放控制系统

习题要点：颗粒污染物和气态污染物控制方法和设备。

本章重点、难点：大气污染物的种类，环境空气质量标准和大气污染物综合排放标准，废气排放控制系统。

本章教学要求：了解我国乃至全球的大气污染现状；熟悉我国环境空气质量标准和大气污染排放标准体系；掌握大气污染的定义、分类、种类及其来源，掌握大气污染综合防治的含义、原则、措施和基本方法。

第六章  颗粒污染物控制

第一节  除尘技术基础

1.  粉尘粒径

2.  粒径分布

3.  除尘装置的捕集效率

习题要点：粉尘粒径的定义，粒径分布的表示方法，总捕集效率与分级捕集效率。

第二节     重力沉降

1.  颗粒沉降速度

2.  重力沉降室的设计

习题要点：颗粒沉降速度，重力沉降室的设计参数。

第三节  旋风除尘

1.  旋风除尘器的工作原理

2.  旋风除尘器的分离性能

3.  旋风除尘器的分类及选型

4.  旋风除尘器的设计

习题要点：旋风除尘器的工作原理，分离性能参数，分类，选型方法，设计参数。

第四节  静电除尘

1.  静电除尘的基本原理

2.  静电除尘器分类及结构

3.  静电除尘器的效率

4.  静电除尘器的设计

习题要点：静电除尘的基本原理，静电除尘器的分类与结构、除尘效率的影响因素、设计参数。

第五节  袋式除尘

1.  袋式除尘的原理

2.  袋式除尘器的结构形式

3.  袋式除尘器的性能

4.  袋式除尘器的选择与设计

习题要点：袋式除尘的机理，袋式除尘器的分类与结构、除尘效率的影响因素、设计参数。

第六节  湿式除尘

1.  湿式除尘机理

2.  气—液界面及除尘器的形式

3.  湿式除尘器的捕集效率

4.  文丘里洗涤器的设计计算

习题要点：湿式除尘机理，湿式除尘器的分类与捕集效率、设计参数。

本章重点、难点：粉尘的物理性质，粒径分布，净化装置的净化效率及主要设计参数，机械除尘、湿式除尘的原理，静电除尘、袋式除尘的工作原理。

本章教学要求：了解粒径分布函数的表示方法，了解除尘器的选择与发展；熟悉颗粒捕集基础理论的相关知识和内容，熟悉粉尘的物理性质，熟悉机械除尘、湿式除尘的方法原理；掌握颗粒的粒径及粒径分布、净化装置技术性能及净化效率的表示及计算方法，掌握电除尘的分离原理、工作原理，掌握袋式除尘器的分离原理和工作原理。

第七章  气态污染物控制

第一节  吸收净化

1.  吸收平衡

2.  吸收速率方程

3.  吸收设备及设计

习题要点：亨利定律，双膜理论，吸收设备的类型，填料吸收塔的设计。

第二节       吸附净化

1.  吸附过程

2.  吸附装置

3.  固定床吸附装置的设计计算

习题要点：物理吸附与化学吸附，吸附剂类型及再生方法，固定床吸附装置的设计方法。

第三节  催化转化

1.  催化作用与催化剂

2.  气—固相催化反应器及其计算

习题要点：净化气态污染物常用的催化剂的组成。

第四节  燃烧转化

1.  燃烧转化原理

2.  燃烧过程及装置

习题要点：燃烧转化的类型及特点。

第五节  生物净化

1.  废气的微生物处理原理

2.  生物净化方法

3.  生物净化装置及设计计算

习题要点：生物净化方法及主要的净化装置。

第六节  气态污染物的其他净化法

1.  电子束照射法

2.  膜分离法

习题要点：电子束照射法及膜分离法的特点。

本章重点、难点：气态污染物吸收法、吸附法的净化原理，常用烟气脱硫方法的基本原理、典型工艺以及同时脱硫脱销工艺，氮氧化物的形成机理，烟气脱硝技术的基本原理和方法。

本章难点： 烟气脱硫方法、脱硝技术的典型工艺及操作参数。

本章教学要求：了解气态污染物的特点，了解气态污染物净化装置设计及计算，了解国内外烟气脱硫的发展现状；熟悉气态污染物的种类，熟悉吸收剂、吸附剂、催化剂选择的一般原则，熟悉燃前脱硫和流化床燃中脱硫的原理和方法，熟悉烟气脱硫的主要方法和工艺以及脱硫工艺的综合比较，熟悉氮氧化物的来源及性质。掌握气态污染物净化的原理（吸收法、吸附法），掌握常用烟气脱硫方法的基本原理、典型工艺以及同时脱硫脱硝工艺，掌握氮氧化物的形成机理，掌握低氮氧化物燃烧技术、烟气脱硝技术的基本原理和方法。

第八章  污染物的稀释控制

第一节  影响污染物在大气扩散的气象要素

1.  气象的动力因子

2.  气象的热力因子

习题要点：风速廓线模式，大气温度层结，大气稳定度判别。

第二节  烟气抬升高度

1.  烟气抬升高度及其影响因素

2.  烟气抬升高度的计算公式

习题要点：烟气抬升高度计算。

第三节  污染物落地浓度

1.  高斯扩散模式的基本形式

2.  一般气象条件下的扩散模式

3.  特殊气象条件下的扩散模式

4.  扩散参数的确定

5.  影响浓度的时间因素

习题要点：污染物落地浓度与轴线浓度计算，扩散参数确定。

第四节  烟囱计算

1.  烟囱高度的计算

2.  烟囱出口直径的计算

习题要点：烟囱高度的计算

本章重点、难点：烟气抬升高度，污染物落地浓度，扩散参数确定，烟囱高度的概念与计算过程。

本章教学要求：了解主要气象要素以及大气的运动和风；熟悉特殊气象条件下的扩散模式，熟悉烟囱高度设计应注意的问题以及厂址选择，熟悉高斯扩散模式的有关假定、无界空间连续点源扩散模式、高架连续点源扩散模式、颗粒物扩散模式；掌握气温的垂直变化、大气稳定度、逆温，掌握稳定度的确定方法、扩散参数的确定方法、烟气抬升高度的计算、污染物地面浓度、轴线浓度、最大落地浓度的计算，掌握烟囱高度的计算。

第九章 噪声与振动、电磁辐射污染防治技术

第一节  噪声与振动污染控制工程基础

1.  噪声与振动的计量和评价

2.  噪声和振动的测量分析

3.  噪声污染防治工程原理

4.  振动污染防治工程原理

习题要点：级和分贝，声压级，A声级，等效声级，混响等；噪声和振动常用的测量方法；吸声降噪、隔声降噪、消声降噪、控制振动的技术原理。

第二节  噪声与振动污染控制工程实践

1.  吸声降噪工程

2.  隔声降噪工程

3.  消声降噪工程

4.  隔振工程

5.  噪声和振动控制系统设计

习题要点：吸声降噪、隔声降噪、消声降噪、控制振动的措施与表征参数。

第三节  电磁污染源及其特性

1.  大环境中的电磁污染

2.  电磁污染的主要危害

习题要点：电磁污染的来源、测量方法与特点。

第四节  电磁污染防治的基本方法

1.  电磁环境管理法规

2.  电磁环境评价标准

3.  电磁污染防治基本方法

习题要点：电磁污染的主要控制技术。

本章重点、难点：吸声降噪、隔声降噪、消声降噪、控制振动的措施与表征参数；电磁污染的主要控制技术。

本章教学要求：了解噪声、振动、电磁辐射的来源与危害；熟悉噪声、振动、电磁辐射的测量分析与评价标准；掌握声压级、A声级、等效连续A声级、噪声评价数等噪声评价量的含义；掌握隔声、消声、吸声降噪、控制振动的措施；掌握电磁辐射的主要控制措施。

五、考核方式及要求  

采用闭卷考试，题型主要包括选择题、判断题、简答题与案例题。最终成绩由卷面考试成绩（占60—70％）和平时成绩（占30—40％）组成。

六、推荐教材及教学参考书 

教  材：《环境工程学》，蒋展鹏编著，高等教育出版社，2005年第二版，标准书号：ISBN978-7-04-016759-7。

参考书：《排水工程》，张自杰等编著，中国建筑工业出版社，2000年第四版，标准书号：ISBN7-112-04030-2。

《给水排水设计手册》第5册—城镇排水，张中和等编著，中国建筑工业出版社，2004年第二版，标准书号：ISBN978-7-112-04148-0。

《大气污染控制工程》，郝吉明等编著，高等教育出版社，2002年第二版，标准书号：ISBN 7－04－010819－4。

《大气污染控制工程》，蒋文举等编著，高等教育出版社，2006年，标准书号：ISBN 7－04－020208－5。

《物理性污染控制》，陈杰瑢等编著，高等教育出版社，2007年，标准书号：ISBN 978－7－04－020212－0。

七、说明

环境科学专业单独开设有《固体废弃物处理与利用》课程，本课程略去固体废物的处置与管理部分内容。

 

大纲修订人：杨新萍，朱雪竹

大纲审定人：

修订日期：2015年4月28日