“环境工程原理的教学方法探讨与实践”.ppt

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1、环境工程原理的教学方法探讨与实践清华大学环境科学与工程系张旭2009年11月22日《环境工程原理》课程定位环境污染控制工程环境净化与污染控制技术的基本原理和过程计算的基本理论分析问题和解决问题的方法论提高污染物去除效率理论基础和手段方法问题提取问题解决《环境工程原理》课程定位基础性综合性系统性抽象性涉及基础知识多内容深信息量大需要投入大难度特点问题和挑战问题：学生在接触专业课之前，对很多工程中的分离、反应过程不了解，很难建立概念模型表面催化反应滤床中的传质过程管流系统：湍流流动中流体质点掺混和近壁处层流底层的关系

2、……【例1】汽车尾气净化净化器，尾气中所含的NO与净化器中的催化剂接触，在净化剂表面发生还原反应，这一反应过程可看作气体NO通过静止膜的一维稳态扩散过程。气相主体第三节分子传质【例2】填料床内装填可反应的固体颗粒，液体以表观速度流过床层，通过一定床层高度后，水中物质浓度发生变化。——对流传质过程和物料衡算相结合在微元段内对苯酸作质量衡算，稳态情况下，流出量＝流入量+溶解量溶解量:为单位床层体积的苯酸表面积流入量流出量饱和浓度第四节对流传质问题和挑战思维在工程的实际过程和抽象的理论知识之间穿梭学生用到最多的形容词：纠

3、结。。。如何让学生理解本课程作为专业基础课的地位和作用？如何让学生建立工程概念？如何让学生理解工程中包涵的基本原理和基本理论？要求：先介绍实际污染控制等过程，然后抽象出来，形成概念模型，再回到实际应用中挑战：教学方法探讨探索课堂讲授与自学、课堂讨论、案例分析、实验等多种方式相结合的教学方式，以激发学生的学习兴趣、培养学生的创新思维。教学方法主要体现在：课堂教学与科研、工程实践相结合1灵活、多样、针对性强的教学方式2启发式、讨论式、参与式的教学方法3教学方法探讨课堂教学与科研、工程实践相结合1根据环境学科的科研进展和

4、趋势，结合系里老师的科研成果，不断拓展和更新授课内容，激发学生追求真理、崇尚科学、勇于探索的热情。增加了大量的水处理工程、大气污染控制工程、固体废弃物处理处置工程等环境污染控制以及生态修复方面的研究成果和工程应用实例。采用生动的例子和照片说明复杂的抽象问题。教学方法探讨课堂教学与科研、工程实践相结合1实例图片展示和系统原理介绍提出其中具有共性的基本现象和所包含的基本原理让学生了解所学的基础知识可以解决什么样的实际问题，使学生对课程内容的学习产生浓厚的兴趣提出一些科研中的难点，如土壤多相体系中传质过程的强化，以及传质

5、动力学特征的描述等，激发学生的求知欲环境工程原理基础?环境工程的重要任务之一：污染控制第一篇环境工程原理基础内涵城镇污水处理厂：去除污水中悬浮物、有机物、氮、磷等气体处理系统：工业废气治理－烟气脱硫室内空气净化－去除甲醛等挥发性有机污染物固体介质处理：危险废物，固定重金属等污染土壤修复，去除有机污染物或重金属等环境工程原理基础?环境工程的重要任务之一：污染控制－—从各种介质（水，气，固）中去除/分离污染物方法、技术、工艺、设备…分离/转化/隔离快——过程速率加快过程速率加快反应和输移过程速率传质过程提高速率、强化过

6、程的措施第一篇环境工程原理基础内涵例2：水体污染控制云南滇池暴雨径流氮磷污染控制沸石潜流湿地技术填料植物微生物有机物氮、磷土壤层沸石层1、水流输移Veg-N2、植物吸收3、植物衰亡4、矿化作用5、硝化作用N26、反硝化作用NH4-N7、吸附/解吸Org-NNH4-NNO3-N进水Org-NNH4-NNO3-N出水Org-NNH4-NNO3-N反应单元潜流湿地系统中氮素的迁移转化过程控制暴雨径流中的氨氮微生物分解：氨氮硝酸盐氮气填料吸附和解析氨氮核心问题：氨氮、氧、有机物、硝酸盐等的传质生物膜NO3N2N2NH3NH

7、3NO3植物吸收Org-N(0.02)NH4-N(0.06)NO3-N(0.08)植物态N衰亡0.15氨化0.15吸收0.93吸附态N吸附273.58解吸271.25吸收0.63硝化0.5612.234.737.2710.332.85细胞态N同化2.17衰亡2.1411.64N2反硝化4.23来水单位：gNd-1氮素的去除途径：微生物分解，植物吸收，填料吸附氮素的物料衡算例3：污染土壤修复富集作用（生物、基质）改善水分分布和持水能力增强气体传输、扩散微生物修复石油污染土壤土壤被吸附的基质微生物膜吸附的氧游离的氧游离

8、的基质多相非均质复杂体系传质成为重要制约因素（1）添加载体强化传质：（2）电动修复施加电场定向迁移例4：流体输送处理系统的流体输送给水排水管道工程市政给水系统建筑给水系统建筑热水供应系统……质量衡算与能量衡算流体输送、流体中的分离或混合过程加热、冷却、设备保温等热量传递通过吸收、吸附、萃取、膜分离，以及生物、化学反应等，分离去除污染物质量传递给水排水管道工程