大气污染控制工程(AirPollution Control Engineering）课程基本信息课程编号：02021616h课程总学时：48实验学时：0学时课程性质：（必修）课程属性：（专业类）开设学期：第5学期课程负责人：袁远课程团队：朱秀红、李炬桢、授课语言：汉语张建伟适用专业：环境工程；核心对先修的要求：（要求具备环境类实验操作的基本技能，对高等数学的基本概念和公式理解并会计算，对化学动力学、化学热力学部分的原理理解并掌握：对流体流动的基本公式掌握：对化学填料塔的基本计算了解并掌握；先修课程：高等数学、物理化学、分析化学、流体力学、水力学、环境监测、环境工程原理、环境工程微生物学）对后续的支撑：（对大气污染控制工程课程设计、综合教学实习、毕业实习、毕业论文等后续课程提供了大气污染控制的理论及控制技术等知识以及相关实验动手能力的支撑）主撰人：袁远审核人：杨建涛大纲制定（修订）日期：2023.6一、课程的教学理念、性质、目标和任务大气污染控制工程”是高等学校环境类专业的一门重要的专业课，是环境工程的核心课程。它的内容包括大气污染物控制理论基础研究及相应的具体控制技术和设计计算。课程目标：通过本课程的学习，使学生具备以下能力：1、掌握大气污染控制的基本方针、政策和排放标准，具备大气污染物的识别、分析和判断能力；建立大气污染综合防治的概念。。2、掌握大气污染气象学、大气污染物迁移扩散的基本理论，可利用各理论知识估算大气中污染物浓度，可进行初步的厂址选择。3、掌握大气污染控制工程中燃烧基本理论、颗粒物与气态污染物控制的基本理论知识，理解和掌握颗粒物、硫氧化物、氮氧化物等主要大气污染物控制技术、工艺设备原理和特点，能够利用各基本理论知识进行相应的设计计算。4、针对实际大气污染问题，能够综合运用所学的理论知识分析，具备大气污染治理创新的思想与意识。了解大气污染控制领域国际发展趋势及研究热点。教学理念：“以学生为主体，引导式教育”。（1）充分体现学生是学习的主体。调动学生学习的积极性、主动性。培养学生独立学习、独立思考、学会质疑的能力。（2）充分体现学生是创造的主体。引导学生学会独立提出问题、分析问题、解决问题进而学会创造的能力，注重过程学习，实现过程评价。课程和实验教学中采用案例、讨论、互动、问题导向、启发式教学、实验教学中引入3D虚拟仿真技术，引导学生沉浸式、自主性学习。通过本课程的学习，比较全面系统地获得关于大气污染与控制的基本概念、大气污染控制技术的基本知识、大气污染控制技术的基本原理、主要设备98
98 大气污染控制工程 （Air Pollution Control Engineering） 课程基本信息 课程编号：02021616h 课程总学时：48 实验学时：0 学时 课程性质：（必修） 课程属性:（专业类） 开设学期：第 5 学期 课程负责人：袁远 课程团队：朱秀红、李烜桢、 张建伟 授课语言：汉语 适用专业：环境工程；核心 对先修的要求：（要求具备环境类实验操作的基本技能，对高等数学的基本概念和公式理解并会计算，对化学动力 学、化学热力学部分的原理理解并掌握；对流体流动的基本公式掌握；对化学填料塔的基本计算了解并掌握；先 修课程：高等数学、物理化学、分析化学、流体力学、水力学、环境监测、环境工程原理、环境工程微生物学） 对后续的支撑：（对大气污染控制工程课程设计、综合教学实习、毕业实习、毕业论文等后续课程提供了大气污染 控制的理论及控制技术等知识以及相关实验动手能力的支撑） 主撰人：袁远 审核人：杨建涛 大纲制定（修订）日期：2023.6 一、课程的教学理念、性质、目标和任务 大气污染控制工程”是高等学校环境类专业的一门重要的专业课，是环境工程的核心课程。它 的内容包括大气污染物控制理论基础研究及相应的具体控制技术和设计计算。 课程目标： 通过本课程的学习，使学生具备以下能力： 1、掌握大气污染控制的基本方针、政策和排放标准，具备大气污染物的识别、分析和判断能 力；建立大气污染综合防治的概念。 2、掌握大气污染气象学、大气污染物迁移扩散的基本理论，可利用各理论知识估算大气中污 染物浓度，可进行初步的厂址选择。 3、掌握大气污染控制工程中燃烧基本理论、颗粒物与气态污染物控制的基本理论知识，理解 和掌握颗粒物、硫氧化物、氮氧化物等主要大气污染物控制技术、工艺设备原理和特点，能够利 用各基本理论知识进行相应的设计计算。 4、针对实际大气污染问题，能够综合运用所学的理论知识分析，具备大气污染治理创新的思 想与意识。了解大气污染控制领域国际发展趋势及研究热点。 教学理念：“以学生为主体，引导式教育”。 （1）充分体现学生是学习的主体。调动学生学习的积极性、主动性。培养学生独立学习、独 立思考、学会质疑的能力。 （2）充分体现学生是创造的主体。引导学生学会独立提出问题、分析问题、解决问题进而学 会创造的能力，注重过程学习，实现过程评价。 课程和实验教学中采用案例、讨论、互动、问题导向、启发式教学、实验教学中引入 3D 虚拟 仿真技术，引导学生沉浸式、自主性学习。通过本课程的学习，比较全面系统地获得关于大气污 染与控制的基本概念、大气污染控制技术的基本知识、大气污染控制技术的基本原理、主要设备
和典型工艺，为今后从事大气污染防治、资源保护、环境评价与管理等方面的研究、开发与设计奠定扎实的专业基础。二、课程目标及对毕业要求指标点的支撑支撑毕业要求指序号毕业要求课程目标标点目标1：掌握大气污染控制的基本方针、政策和排放标准，具备大气污染物的识别、分析和判断能力：建立大气污染综合防治毕业要求111的概念。目标2：掌握大气污染气象学、大气污染物迁移扩散的基本理论，毕业要求222可利用各理论知识估算大气中污染物浓度，可进行初步的厂址选择。目标3：掌握大气污染控制工程中燃烧基本理论、颗粒物与气态污染物控制的基本理论知识，理解和掌握颗粒物、硫氧化物、3毕业要求33氮氧化物等主要大气污染物控制技术、工艺设备原理和特点，能够利用各基本理论知识进行相应的设计计算。6目标4：针对实际大气污染问题，能够综合运用所学的理论知识毕业要求67毕业要求74分析，具备大气污染治理创新的思想与意识。了解大气污染控12 制领域国际发展趋势及研究热点。毕业要求12三、教学内容及进度安排学生学习课内支撑序号教学内容教学方式学时预期成果课程目标大气、大气污染和大气污染掌握大气污染及大课前预习：大气及大物：大气污染的影响：大气污气污染物的定义、特气污染的定义，大气点、种类，了解大气污染物的分类，大气染综合防治：大气环境保护的法律法规与标准污染的危害及大气污染的影响：重点：大气污染：大气污染物污染相关的标准，了课堂讲授；几大大气解目前存在的主要污染事件、大气污染的来源和分类：AQI指数难点：大气污染综合防治的含大气污染问题，综合综合防治、大气污染义和措施建立有关大气污染标准发展目标113综合防治的基本概习题作业：AQI指数念。理解应用AQI计算、污染物分类、指数。查阅资料，分析空气质量标准和污染物排放标准变化情况以标准变化，引入中国在大气污染控制政策和技术上的飞速发展。燃料的性质：燃料燃烧过程：了解燃料的基本性课前预习：燃料的基2目标3烟气体积及污染物排放量计质与分类，煤的工业本性质、煤的工业分99
99 和典型工艺，为今后从事大气污染防治、资源保护、环境评价与管理等方面的研究、开发与设计 奠定扎实的专业基础。 二、课程目标及对毕业要求指标点的支撑 序号 课程目标 支撑毕业要求指 标点 毕业要求 1 目标 1：掌握大气污染控制的基本方针、政策和排放标准，具备 大气污染物的识别、分析和判断能力；建立大气污染综合防治 的概念。 毕业要求 1 1 2 目标 2：掌握大气污染气象学、大气污染物迁移扩散的基本理论， 可利用各理论知识估算大气中污染物浓度，可进行初步的厂址 选择。 毕业要求 2 2 3 目标 3：掌握大气污染控制工程中燃烧基本理论、颗粒物与气态 污染物控制的基本理论知识，理解和掌握颗粒物、硫氧化物、 氮氧化物等主要大气污染物控制技术、工艺设备原理和特点， 能够利用各基本理论知识进行相应的设计计算。 毕业要求 3 3 4 目标 4：针对实际大气污染问题，能够综合运用所学的理论知识 分析，具备大气污染治理创新的思想与意识。了解大气污染控 制领域国际发展趋势及研究热点。 毕业要求 6 毕业要求 7 毕业要求 12 6 7 12 三、教学内容及进度安排 序号 教学内容 学生学习 预期成果 课内 学时 教学方式 支撑 课程目标 1 大气、大气污染和大气污染 物；大气污染的影响；大气污 染综合防治；大气环境保护的 法律法规与标准 重点：大气污染；大气污染物 的来源和分类；AQI 指数 难点：大气污染综合防治的含 义和措施 掌握大气污染及大 气污染物的定义、特 点、种类，了解大气 污染的危害及大气 污染相关的标准，了 解目前存在的主要 大气污染问题，综合 建立有关大气污染 综合防治的基本概 念。理解应用 AQI 指数。 3 课前预习:大气及大 气污染的定义，大气 污染物的分类，大气 污染的影响； 课堂讲授;几大大气 污染事件、大气污染 综合防治、大气污染 标准发展 习题作业：AQI 指数 计算、污染物分类、 查阅资料，分析空气 质量标准和污染物排 放标准变化情况 以标准变化，引入 中国在大气污染控制 政策和技术上的飞速 发展。 目标 1 2 燃料的性质；燃料燃烧过程； 烟气体积及污染物排放量计 了解燃料的基本性 质与分类，煤的工业 4 课前预习：燃料的基 本性质、煤的工业分 目标 3
分析及元素分析方析与元素分析、影响算：燃烧过程中污染物的形成法：理解燃烧的基本燃烧的基本因素、燃条件，影响燃烧的因烧反应基本方程，理论空气量、过剩空气素，燃烧产生的污染物种类，燃烧过程中系数的定义。气态污染物及颗粒课堂讲授：燃料的性污染物的形成和控质，组成及表示方法；制方法燃料燃烧空气量、烟重点：燃烧的基本气体积及污染物排放原理及相关污染物量的计算、通过燃烧的形成机理：燃烧过烟气分析计算空气过程中理论空气量、实剩系数、燃烧过程中际空气量、污染物产污染物的形成控制。生量的计算。课堂作业：标态与工难点：燃料燃烧空况下烟气体积及污染气量及烟气量的计浓度的换算，体积浓算、污染物产生量的度与质量浓度的换计算。算、干烟气及湿烟气之间换算等。课后作业：燃烧烟气量的计算、污染物浓度的计算、理论空气量和实际空气量的计算、空气过剩系数的计算。大气圈结构及主要气象要素：了解与大气污染相课前预习：大气圈结大气热力过程：大气运动和风关的气象学知识：理构及气象要素：太阳、大气和地面的热交换解大气圈的结构和过程：干绝热直减率、主要气象要素：掌握大气的热力过程，大大气稳定度及逆温的气稳定度的判断、烟定义、地方性风场。流形状与稳定度的课堂讲授：风的表示判断，逆温形成的原及风玫瑰图的绘制、因及机理；掌握风速气温的垂直分布及大目标233随高度的变化，能利气稳定度的判断、分用风速廊线模式计析大气稳定度对烟羽算不同高度处的风扩散的影响、近地层速：理解地方性风场风速廊线模式及地方性风场对污染物扩散的形成及其对污染物扩散的影响的影响。重点：大气圈的结课后作业：大气稳定构：稳定度的判断，度的判断。逆温的形成及分类100
100 算；燃烧过程中污染物的形成 分析及元素分析方 法；理解燃烧的基本 条件，影响燃烧的因 素，燃烧产生的污染 物种类，燃烧过程中 气态污染物及颗粒 污染物的形成和控 制方法 重点：燃烧的基本 原理及相关污染物 的形成机理；燃烧过 程中理论空气量、实 际空气量、污染物产 生量的计算。 难点：燃料燃烧空 气量及烟气量的计 算、污染物产生量的 计算。 析与元素分析、影响 燃烧的基本因素、燃 烧反应基本方程，理 论空气量、过剩空气 系数的定义。 课堂讲授：燃料的性 质，组成及表示方法； 燃料燃烧空气量、烟 气体积及污染物排放 量的计算、通过燃烧 烟气分析计算空气过 剩系数、燃烧过程中 污染物的形成控制。 课堂作业：标态与工 况下烟气体积及污染 浓度的换算，体积浓 度与质量浓度的换 算、干烟气及湿烟气 之间换算等。 课后作业：燃烧烟气 量的计算、污染物浓 度的计算、理论空气 量和实际空气量的计 算、空气过剩系数的 计算。 3 大气圈结构及主要气象要素； 大气热力过程；大气运动和风 了解与大气污染相 关的气象学知识；理 解大气圈的结构和 主要气象要素；掌握 大气的热力过程，大 气稳定度的判断、烟 流形状与稳定度的 判断，逆温形成的原 因及机理；掌握风速 随高度的变化，能利 用风速廓线模式计 算不同高度处的风 速；理解地方性风场 的形成及其对污染 物扩散的影响 重点：大气圈的结 构；稳定度的判断， 逆温的形成及分类、 3 课前预习：大气圈结 构及气象要素；太阳、 大气和地面的热交换 过程；干绝热直减率、 大气稳定度及逆温的 定义、地方性风场。 课堂讲授：风的表示 及风玫瑰图的绘制、 气温的垂直分布及大 气稳定度的判断、分 析大气稳定度对烟羽 扩散的影响、近地层 风速廓线模式及地方 性风场对污染物扩散 的影响。 课后作业：大气稳定 度的判断。 目标 2
稳定度与烟流扩散的关系：难点：大气稳定度的判别：不同类型逆温的形成；瑞流扩散基本理论：高斯扩散了解端流扩散的基课前预习：影响污染模式：污染物浓度的估算方本理论：掌握高斯模物扩散的基本要素（瑞流和风），高斯扩法：特殊气象条件下的扩散模式的计算方法，特别式：烟肉高度的设计：厂址的是高斯模式的计算散模式，厂址选择所选择步骤和计算条件，对考虑的各种因素。多种不同条件下的课堂讲授：高斯模式的建立，烟气抬升高计算公式都要熟练掌握。理解烟肉高度度的计算及影响因的设计方法和厂址素，扩散参数的求取，的选择原则。8污染物地面浓度的估目标2算，烟肉高度的设计重点：污染物浓度估算的高斯模式：烟肉方法。高度的设计方法。课堂作业：污染物浓难点：污染物稀释扩度的计算、扩散参数散法控制，污染物浓的求取。度估算的高斯模式课后作业：污染物浓及其应用。度的估算、烟肉高度及烟气抬升高度计算。颗粒的粒径及粒径分布：粉尘掌握颗粒物的粒径课前预习：粒径及粒的物理性质：净化装置的性分布及其他物理性径分布的表示方法、能：颗粒捕集的理论基础质：掌握评价净化装粉尘的物理性质、净置性能的技术指标；化装置性能评价指掌握颗粒物捕集的标、颗粒物的受力。动力学理论基础。课堂讲授：粒径正态重点：颗粒物的重要分布的基本特点、粉物理性质，包括粒径尘的物理性质在除尘和粒径分布，密度，设备设计及选用中的目标3应用，净化装置性能荷电性和导电性等：35指标的计算以及颗粒除尘装置性能指标捕集过程中的受力分（压力损失、分级除尘效率和总除尘效析及计算。率)：除尘技术的理讨论：是否所有的亲论基础，即不同作用水性粉尘都可以用湿力下对颗粒物的捕式除尘?集，包括重力、离心粉尘的真密度、堆密力、静电力和惯性碰度、安息角在除尘技撞。术中有哪些作用?101
101 稳定度与烟流扩散 的关系； 难点：大气稳定度的 判别；不同类型逆温 的形成； 4 湍流扩散基本理论；高斯扩散 模式；污染物浓度的估算方 法；特殊气象条件下的扩散模 式；烟囱高度的设计；厂址的 选择 了解湍流扩散的基 本理论；掌握高斯模 式的计算方法，特别 是高斯模式的计算 步骤和计算条件，对 多种不同条件下的 计算公式都要熟练 掌握。理解烟囱高度 的设计方法和厂址 的选择原则。 重点：污染物浓度估 算的高斯模式；烟囱 高度的设计方法。 难点：污染物稀释扩 散法控制，污染物浓 度估算的高斯模式 及其应用。 8 课前预习：影响污染 物扩散的基本要素 （湍流和风），高斯扩 散模式，厂址选择所 考虑的各种因素。 课堂讲授：高斯模式 的建立，烟气抬升高 度的计算及影响因 素，扩散参数的求取， 污染物地面浓度的估 算，烟囱高度的设计 方法。 课堂作业：污染物浓 度的计算、扩散参数 的求取。 课后作业：污染物浓 度的估算、烟囱高度 及烟气抬升高度计 算。 目标 2 5 颗粒的粒径及粒径分布；粉尘 的物理性质；净化装置的性 能；颗粒捕集的理论基础 掌握颗粒物的粒径 分布及其他物理性 质；掌握评价净化装 置性能的技术指标； 掌握颗粒物捕集的 动力学理论基础。 重点：颗粒物的重要 物理性质，包括粒径 和粒径分布，密度， 荷电性和导电性等； 除尘装置性能指标 （压力损失、分级除 尘效率和总除尘效 率）；除尘技术的理 论基础，即不同作用 力下对颗粒物的捕 集，包括重力、离心 力、静电力和惯性碰 撞。 3 课前预习：粒径及粒 径分布的表示方法、 粉尘的物理性质、净 化装置性能评价指 标、颗粒物的受力。 课堂讲授：粒径正态 分布的基本特点、粉 尘的物理性质在除尘 设备设计及选用中的 应用，净化装置性能 指标的计算以及颗粒 捕集过程中的受力分 析及计算。 讨论：是否所有的亲 水性粉尘都可以用湿 式除尘？ 粉尘的真密度、堆密 度、安息角在除尘技 术中有哪些作用？ 目标 3
难点：对数正态分布净化设备并联使用时与单个相比效率将如及颗粒物捕集的动力学理论基础。何变化？课后作业：粒径分布计算、净化效率的计算、压力损失的计算、粉尘沉降速度或摩擦阻力的的计算等。机械除尘器；电除尘器；袋式了解除尘器的基本课前预习：各种除尘除尘器；湿式除尘器：除尘器类型：掌握各种除尘器的结构、工作原理的选择与发展器的工作原理，除尘及适用范围。效率的计算；应用：课堂讲授：进行设备能进行重力除尘、旋图片及视频的展示，从除尘器的结构和工风除尘、电除尘及袋除尘器的简单设计。作原理入手对除尘器重点：机械除尘器作的适用范围进行讲原理、结构与设计：解。通过实例结合规电除尘器的工作原范讲解除尘器设计与理、选型和设计；过选择的基本要求与要点。并指导学生进行滤式除尘器的工作原理、选型和设计：文献查阅，了解除尘难点：旋风除尘器、器的发展动向。电除尘器和过滤式讨论：提高重力除尘除尘器的工作原理器、旋风除尘器及电及选型计算。除尘器效率的方法；目标310旋风除尘器为什么必目标4须保证锥底的气密性：粉尘的比电阻对电除尘器性能的影响，如何改善电除尘器对高比电阻粉尘的捕集：电晕闭塞原因及解决方法。影响袋除尘器效率的因素，为什么袋除尘器清灰时不宜破坏粉尘初层。课后作业：重力沉降室、袋除尘、电除尘的相关设计计算、除尘方案的选择等。课程小设计：根据烟气流量、粉尘浓度及102
102 难点：对数正态分布 及颗粒物捕集的动 力学理论基础。 净化设备并联使用时 与单个相比效率将如 何变化？ 课后作业：粒径分布 计算、净化效率的计 算、压力损失的计算、 粉尘沉降速度或摩擦 阻力的的计算等。 6 机械除尘器；电除尘器；袋式 除尘器；湿式除尘器；除尘器 的选择与发展 了解除尘器的基本 类型；掌握各种除尘 器的工作原理，除尘 效率的计算；应用： 能进行重力除尘、旋 风除尘、电除尘及袋 除尘器的简单设计。 重点：机械除尘器作 原理、结构与设计； 电除尘器的工作原 理、选型和设计；过 滤式除尘器的工作 原理、选型和设计； 难点：旋风除尘器、 电除尘器和过滤式 除尘器的工作原理 及选型计算。 10 课前预习：各种除尘 器的结构、工作原理 及适用范围。 课堂讲授：进行设备 图片及视频的展示， 从除尘器的结构和工 作原理入手对除尘器 的适用范围进行讲 解。通过实例结合规 范讲解除尘器设计与 选择的基本要求与要 点。并指导学生进行 文献查阅，了解除尘 器的发展动向。 讨论：提高重力除尘 器、旋风除尘器及电 除尘器效率的方法； 旋风除尘器为什么必 须保证锥底的气密 性；粉尘的比电阻对 电除尘器性能的影 响，如何改善电除尘 器对高比电阻粉尘的 捕集；电晕闭塞原因 及解决方法。影响袋 除尘器效率的因素， 为什么袋除尘器清灰 时不宜破坏粉尘初 层。 课后作业：重力沉降 室、袋除尘、电除尘 的相关设计计算、除 尘方案的选择等。 课程小设计：根据烟 气流量、粉尘浓度及 目标 3 目标 4