环境工程原理电子教案-第6章沉降
环境工程学教案
《环境工程学》教案绪论一、环境科学与环境工程学1、环境科学环境——在《中华人民共和国环境保护法》中规定：―本法所称环境，是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等2、环境工程学环境工程学——是运用工程学的基础知识和方法，结合环境科学的理论，研究保护自然环境所应采取的具体工程措施，开发和设计去除各种污染物的设施和设备，实现保护环境、改善或修复破坏的环境的目标。
它是环境科学理论和研究成果的实施者。
美国土木工程师学会（American Society of Civil Engineers, ASCE）环境工程分会给出的环境工程的定义：环境工程（Environmental Engineering）通过健全的工程理论与实践来解决环境卫生（environmental sanitation）问题，主要包括：提供安全、可口和充足的公共给水；适当处理与循环使用废水和固体废物；建立城市和农村符合卫生要求的排水系统；控制水、土壤和空气污染，并消除这些问题对社会和环境所造成的影响。
而且，环境工程所涉及的是公共卫生领域里的工程问题，例如控制通过节肢动物传染的疾病、消除工业健康危害、为城市、农村和娱乐场所提供合适的卫生设施，评价技术进步对环境的影响等。
因而，人们提出：―科学家发现事物，工程师使它们有用‖即―Scientists discover things, engineers make them work.‖二、环境工程学的形成与发展给排水方面：公元前两千年中国已用陶土管修建地下排水道，并在明朝以前开始用明矾净水。
古罗马在公元前6世纪修建下水道，英国在19世纪初开始用砂滤法净化自来水，并在1850年把漂白粉用于饮用水消毒。
英国在19世纪后半叶开始建立公共污水处理厂。
1914年出现了活性污泥法处理污水新技术。
环境工程原理复习教材(doc 7页)
环境工程原理复习教材(doc 7页)(4)为什么管道进口段附近的摩擦系数最大？(5)简述边界层分离的条件和过程。
流体沿平壁面的流动和理想流体绕过圆柱体流动时是否会发生边界层分离？(6)当逆压梯度相同时，层流边界层和湍流边界层分离点的相对位置如何?请解释其原因。
第四节流体流动的阻力损失(1)简述运动中的物体受到阻力的原因。
流线形物体运动时是否存在形体阻力？(2)简述流态对流动阻力的影响。
(3)分析物体表面的粗糙度对流动阻力的影响，举应用实例说明。
(4)不可压缩流体在水平直管中稳态流动，试分析以下情况下，管内压力差如何变化：a.管径增加一倍；b.流量增加一倍；c.管长增加一倍。
(5)试比较圆管中层流和湍流流动的速度分布特征。
(6)试分析圆管湍流流动的雷诺数和管道相对粗糙度对摩擦系数的影响。
第四章热量传递第一节热量传递的方式(1)什么是热传导？(2)什么是对流传热？分别举出一个强制对流传热和自然对流传热的实例。
(3)简述辐射传热的过程及其特点。
(4)试分析在居室内人体所发生的传热过程，设室内空气处于流动状态。
(5)若冬季和夏季的室温均为18℃，人对冷暖的感觉是否相同？在哪种情况下觉得更暖和？为什么？第二节热传导(1)简述傅立叶定律的意义和适用条件。
(2)分析导温系数和导热系数的涵义及影响因素。
(3)为什么多孔材料具有保温性能？保温材料为什么需要防潮？(4)当平壁面的导热系数随温度变化时，若分别按变量和平均导热系数计算，导热热通量和平壁内的温度分布有何差异。
(5)若采用两种导热系数不同的材料为管道保温，试分析应如何布置效果最好。
第三节对流传热(1)简述影响对流传热的因素。
(2)简述对流传热的机理、传热阻力的分布及强化传热的措施。
(3)为什么流体层流流动时其传热过程较静止时增强？(4) 传热边界层的范围如何确定？试分析传热边界层与流动边界层的关系。
(5)试分析影响对流传热系数的因素。
(6) 分析圆直管内湍流流动的对流传热系数与流量和管径的关系，若要提高对流传热系数，采取哪种措施最有效？(7)流体由直管流入短管和弯管，其对流传热系数将如何变化？为什么？(8)什么情况下保温层厚度增加反而会使热损失加大？保温层的临界直径由什么决定？(9)间壁传热热阻包括哪几部分？若冷热流体分别为气体和液体，要强化换热过程，需在哪一侧采取措施？(10)什么是传热效率和传热单元数？第四节辐射传热(1)分析热辐射对固体、液体和气体的作用特点。
环境工程原理思考题
环境工程原理思考题第一章绪论1.“环境工程学”的主要研究对象是什么？2.去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法？它们的技术原理是什么？3.简述土壤污染治理的技术体系。
4.简述废物资源化的技术体系。
5.阐述环境净化与污染控制技术原理体系。
6.一般情况下，污染物处理工程的核心任务是：利用隔离、分离和（或）转化技术原理，通过工程手段（利用各类装置），实现污染物的高效、快速去除。
试根据环境净化与污染防治技术的基本原理，阐述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。
第二章质量衡算与能量衡算第一节常用物理量1．什么是换算因数？英尺和米的换算因素是多少？2．什么是量纲和无量纲准数？单位和量纲的区别是什么？3．质量分数和质量比的区别和关系如何？试举出质量比的应用实例。
4．大气污染控制工程中经常用体积分数表示污染物的浓度，试说明该单位的优点，并阐述与质量浓度的关系。
5．平均速度的涵义是什么？用管道输送水和空气时，较为经济的流速范围为多少？第二节质量衡算1.进行质量衡算的三个要素是什么？2.简述稳态系统和非稳态系统的特征。
3.质量衡算的基本关系是什么？4.以全部组分为对象进行质量衡算时，衡算方程具有什么特征？5.对存在一级反应过程的系统进行质量衡算时，物质的转化速率如何表示？第三节能量衡算1．物质的总能量由哪几部分组成？系统内部能量的变化与环境的关系如何？2．什么是封闭系统和开放系统？3．简述热量衡算方程的涵义。
4．对于不对外做功的封闭系统，其内部能量的变化如何表现？5．对于不对外做功的开放系统，系统能量能量变化率可如何表示？第三章流体流动第一节管流系统的衡算方程1．用圆管道输送水，流量增加1倍，若流速不变或管径不变，则管径或流速如何变化？2．当布水孔板的开孔率为30％时，流过布水孔的流速增加多少？3．拓展的伯努利方程表明管路中各种机械能变化和外界能量之间的关系，试简述这种关系，并说明该方程的适用条件。
4．在管流系统中，机械能的损耗转变为什么形式的能量？其宏观的表现形式是什么？5．对于实际流体，流动过程中若无外功加入，则流体将向哪个方向流动？6．如何确定流体输送管路系统所需要的输送机械的功率？第二节流体流动的内摩擦力1.简述层流和湍流的流态特征。
环境工程原理-沉降(2)
浮力(向心力)Fb
Fb
1 6
d
P
3
r
2
惯性离心力Fc
r
Fc
mr 2
1 6
d
P
3
P
r
2
颗粒与流体之间产生相对运动，颗粒还会受到来自流体的
阻力（曳力）FD的作用。 ……CD与Re有关
FD
CD
4
dP2
u2
utlb
流体中直径为dc的颗粒完全去除的条件。
第二节 重力沉降
6.7 降尘室是从气体中除去固体颗粒的重力沉降设备，气体通过降 尘室具有一定的停留时间，若在这个时间内颗粒沉到室底，就可以
从气体中去除，如图所示。现在用降尘室分离气体中的粉尘（密度 为4500kg/m3），操作条件是：气体流量为6m3/s，密度为0.6kg/m3， 粘度为3.0×10-5Pa·s，降尘室高2m，宽2m，长5m。求能被完全去除 的最小尘粒的直径。
第二节 重力沉降
（2）粒径为40μm的颗粒回收百分率 由以上计算知，直径为40 μ m的颗粒的沉降必定在滞 流区，其沉降速度可用斯托克斯公式计算。 假设颗粒在降尘室入口处的炉气中是均匀分布的，则 颗粒在降尘室内的沉降高度与降尘室高度之比约等于 该尺寸颗粒被分离下来的百分率。 由于各种尺寸颗粒在降尘室内的停留时间均相同， 故40μm颗粒的回收率也可用其沉降速度u't与69.1μm颗 粒的沉降速度ut之比来确定，在斯托克斯定律区则为
分为两大类
旋流器：设备静止，流体在设备 中旋转运行而产生离心作用， 可用于气体和液体非均相混 合物的分离。
旋风分 离器
旋流分 离器
离心沉降机：通常用于液体非均 相混合物的分离，其特点是 装有液体混合物的设备本身 高速旋转并带动液体一起旋 转，从而产生离心作用。
环境工程原理电子教案第6章沉降
第二节 重力沉降
（2）过渡区：2<ReP<103
（6.2.7）
艾仑(Allen)公式 （3）湍流区：103<ReP<2105 CD = 0.44
（6.2.8）
牛顿（Newton）公式
环境工程原理电子教案第6章沉降
第二节 重力沉降 上述式子有何意义？
• 了解影响颗粒沉速的因素（颗粒粒径……） • 在已知的颗粒粒径条件下求沉降速度 • 由颗粒沉降速度求颗粒粒径
环境工程原理电子教案第6章沉降
第II篇 分离过程原理
本篇的主要内容 第六章 沉降 第七章 过滤 第八章 吸收 第九章 吸附 第十章 其他分离过程
环境工程原理电子教案第6章沉降
第六章 沉降
环境工程原理电子教案第6章沉降
第六章 沉降
本章主要内容
第一节 沉降分离的基本概念 第二节 重力沉降 第三节 离心沉降 第四节 其他沉降
么影响。
环境工程原理电子教案第6章沉降
第二节 重力沉降
本节的主要内容
一、重力场中颗粒的沉降过程 二、沉降速度的计算 三、沉降分离设备
环境工程原理电子教案第6章沉降
第二节 重力沉降
一、重力场中颗粒的沉降过程
假设球形颗粒粒径为dP、质量为m。沉速如何计算？
浮力Fb
（6.2.2）
重力Fg
（6.2.1）
（6.3.3） 颗粒在此位置上的离心沉降速度：
重力沉降 （6.3.4） • 沉降方向不是向下，而是向外，即背离旋转中心。 • 由于离心力随旋转半径而变化，致使离心沉降速度也随粒 径所处的位置而变。 • 离心沉降速率在数值上远大于重力沉降环速境工率程原。理电子教案第6章沉降
第三节 离心沉降
离心加速度与重力加速度的比值（离心分离因素）Kc
环境工程原理教案大纲
环境工程教案授课教师：钱力尧课程名称环境工程原理授课对象环境工程专业考核方式考试课程教学基本目的和要求《环境工程原理》是环境工程、环境科学、给水排水工程等相关专业的主干专业基础课，主要讲述水处理工程、大气污染控制工程、固体废弃物处理处置工程等环境污染防治以及生态修复工程中涉及的具有共性的基本现象和基本过程的基本原理。
主要内容包括环境工程原理基础、分离过程原理和反应工程原理三部分。
环境工程原理基础部分主要讲述物料与能量守恒原理、传递过程等。
分离过程原理部分主要讲述沉淀、过滤、吸收、吸附的基本原理。
反应工程原理部分讲述化学和生物反应计量学、动力学、各类反应器的过程解析等。
教学重点和难点教学重点：1环境工程学的基本概念和基本理论：主要包括物料与能量衡算、流体流动、热量传递和质量传递过程的基本概念和基本理论。
2分离过程的原理：主要包括沉淀、过滤、吸收、吸附、离子交换、膜分离等基本分离过程的原理。
教学难点：反应工程原理：主要包括化学与生物反应计量学及动力学，各类化学与生物反应器的解析与基本设计理论等。
教材、参考书柴诚敬主编，《化工原理》（上，下册），高等教育出版社，2005年。
蒋维钧，戴猷元，顾惠君编著，《化工原理》（第二版），清华大学出版社，2003年。
姚玉英主编，《化工原理》（第一版），天津科学技术出版社，1993年。
余国琮主编，《化学工程辞典》（第二版），化学工业出版社，2003年。
邓修，吴俊生编著，《化工分离工程》（第一版），科学出版社，2002年。
丛德滋,丛梅,方图南;《化工原理详解与应用》,化学工业出版社授课内容第一章绪论教学目的和要求1、了解环境问题与环境学科的发展；了解环境工程学的学科体系。
2、了解环境净化与污染控制的基本方法与原理。
3、了解环境工程原理课程的主要内容及学习方法。
重点难点重点：环境净化与污染控制的基本方法与原理。
教学安排(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等) PPT教学1、环境问题与环境学科的发展2、环境污染与环境工程学3、环境净化与污染控制技术概述4、环境净化与污染控制技术原理5、环境工程原理课程的主要内容思考题、课后作业(1) “环境工程学”的主要研究对象是什么？(2) 去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法？各种方法的技术原理是什么？教学提升环境工程专业目前就业方向、就业形势与专业提升方向。
环境工程原理教案
环境工程原理教案教案标题：环境工程原理教案教案目标：1. 了解环境工程原理的基本概念和重要性。
2. 掌握环境工程原理中的关键概念和基本原理。
3. 培养学生的创新思维和问题解决能力。
教学重点：1. 理解环境工程原理的概念和意义。
2. 掌握环境工程原理中的关键概念，如环境污染、污染物、环境质量标准等。
3. 理解环境工程原理中的基本原理，如污染物迁移转化、环境监测和治理等。
教学难点：1. 理解环境工程原理中的复杂概念和原理。
2. 运用环境工程原理解决实际环境问题。
教学方法：1. 授课结合案例分析，引导学生理解和应用环境工程原理。
2. 小组讨论和合作学习，培养学生的团队合作和解决问题的能力。
3. 实地考察和实验操作，加深学生对环境工程原理的理解和应用。
教学内容和进度安排：第一课：环境工程原理概述- 环境工程原理的定义和意义- 环境工程原理与环境保护的关系- 环境工程原理的基本原理和方法第二课：环境污染与污染物迁移转化- 环境污染的概念和分类- 污染物在环境中的迁移转化过程- 污染物迁移转化的数学模型和模拟方法第三课：环境监测与评价- 环境监测的目的和方法- 环境质量标准与评价方法- 环境监测技术的应用与发展第四课：环境治理与修复- 环境治理的原则和方法- 污染物治理与减排技术- 环境修复技术与案例分析第五课：环境工程原理的应用与展望- 环境工程原理在实际工程中的应用- 环境工程原理的发展趋势和挑战- 学生自主研究和创新项目的展示教学评估：1. 课堂小测验，检验学生对环境工程原理的掌握程度。
2. 小组项目报告，评估学生的团队合作和问题解决能力。
3. 个人总结和反思，促进学生对环境工程原理的深入理解和应用。
教学资源：1. 教科书：《环境工程原理导论》2. 案例分析：相关环境工程案例和实际问题3. 实验设备和材料：环境监测和治理实验设备4. 多媒体教学辅助工具：投影仪、电脑等教学反馈与调整：根据学生的学习情况和反馈，及时调整教学方法和内容，确保教学效果和学生学习的质量。
环境工程原理 沉降与过滤
⑶旋风分离器类型与选用
①CLT/A型 采用倾斜螺旋面进口的 旋风分离器。
CLT/A型
②CLP型 CLP型是带有半螺旋 线和螺旋线的旁路分离室 的旋风分离器。
CLP/B型
③扩散式 它主要的特点是圆筒以
下部分的直径逐渐扩大，底 部有一刀锥体形、顶部有口 的反射屏，下沿有缝隙与集 灰斗相通。
扩散式旋风分离器
多层降尘室： 隔板间距一般为40～100nm 降尘室内设置n层水平隔板，
生产能力：
qv (n 1)blUt
2.沉降槽 沉降槽又称增浓器或澄清器，是利用重力沉降来提高悬 浮液浓度并同时得到澄清液的设备。
连续沉降槽
3.普通沉淀池 ⑴平流式沉淀池
设链带刮泥机的平流沉淀池
平流式沉淀池的优点是构造简单，效果良好， 工作性能稳定，但排泥较为困难。
（1）织物介质（又称滤布） 这类介质能截流颗粒
2.旋液分离器 利用离心沉降原理从悬浮液中分离固体颗粒的设备
第四节 过 滤
过滤是在外力作用下，使悬浮液中的液体通过多孔介质 的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离 的操作。
过滤操作示意图
推动力：压力差，离心力， 重力
阻 力：滤饼、过滤介质 阻力
一、过滤操作的基本概念 1.过滤介质
F
g
6
d
3s
g
Fb
6
d 3g
Fd
A
su2
2
∴
Fg Fb Fd ma
6
d 3 (s
)g
d 2
4
su2
2
ma
⑵颗粒沉降过程分析
沉降过程可分为两个阶段: 第一阶段为加速运动，
第二阶段为匀速运动。
环境工程原理课件
第七章 过滤
1、写出过滤操作的基本原理。
2、简述表面过滤的过滤速度与推动力和阻力的关系。
3、简述深层过滤过程中悬浮颗粒在床层中的主要运
动行为。
第八章 吸收
1、写出吸收的机理。 2、简述化学吸收与物理吸收的主要区别。 3、如何解释化学吸收中传质速率的增加？
第九章 吸附
1、写出吸附分离操作的基本概念。 2、什么是平衡吸附量？写出其计算表达式。 3、如何评价不同吸附剂对污染物的吸附性能？ 4、简述吸附过程的机理？ 5、简述内、外扩散控制的影响因素及其消除方法。
第十章 其他分离过程
1、写出离子交换的基本原理。 2、简述影响离子交换速度的主要因素。 3、写出萃取分离的原理。 4、简述萃取剂选择的原则。
计算题（课件）
第二章 第三章 第四章 第六章 第七章 第八章
第三章流体流动
1、什么是“内摩擦力”？ 2、简述流态对剪应力的影响。 3、什么是边界层分离？ 4、简述边界层分离的条件。流体沿平壁面的流动和理 想流体绕过圆柱体流动时是否会发生边界层分离？
第四章 热量传递
1、什么是热传导？ 2、什么是对流传热？ 3、写出傅立叶定律及其表达式。 4、简述强化换热器传递过程的途径。
第五章 质量传递
1、质量传递的含义是什么？
2、什么是分子扩散和涡流扩散？ 3、写出费克定律及其表达式。 4、什么是等分子反向扩散？ 5、什么是单向扩散？ 6、什么是主体流动？ 7、简述主体流动和分子扩散的关系。
8、简述对流传质过程的机理。
第六章 沉降
1、写出沉降分离的一般原理 2、写出离心沉降和重力沉降的主要区别。
第一章 绪论
1、试根据环境净化与污染防治技术的基本原理，阐 述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。 2、论述去除水中溶解性有机污染物的可能方法及各 方法的技术原理。 3、论述废物资源化的么是量纲和无量纲准数？写出量纲与单位区别。 2、什么是稳态系统和非稳态系统？其特征是什么？ 3、什么是封闭系统和开放系统？ 4、简述质量衡算的分析步骤。 5、简述能量衡算的分析步骤。
环境工程原理 沉降与过滤66页PPT
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
环境工程原理 沉降与过滤
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
环境工程原理
1.简述土壤污染治理的技术体系。
处理技术利用的主要原理主要去除对象客土法隔离法清洗法（萃取法）吹脱法（通气法）热处理法电化学法焚烧法微生物净化法植物净化法稀释作用物理隔离（防止扩散）溶解作用挥发作用热分解作用、挥发作用电场作用（移动）燃烧反应生物降解作用植物转化、植物挥发、植物吸收/固定所有污染物所有污染物溶解性污染物挥发性有机物有机污染物离子或极性污染物有机污染物可降解性有机污染物重金属、有机污染物2.简述废物资源化的技术体系资源化技术主要原理应用对象焚烧堆肥离子交换溶剂萃取电解沉淀蒸发浓缩沼气发酵燃烧反应生物降解作用离子交换萃取电化学反应沉淀挥发生物降解作用有机固体废弃物的能源化城市垃圾还田工业废水、废液中金属的回收；废酸的再生利用工业废水、废液中金属的回收；废酸的再生利用工业废水、废液中金属的回收；废酸的再生利用工业废水、废液中金属的回收废酸的再生利用高浓度有机废水/废液利用3.简述沉降分离的原理、类型和各类型的主要特征。
原理:将含有颗粒物的流体(水或气体）置于某种力场（重力场、离心力场、电场或惯性场等）中，使颗粒物与连续相的流体之间发生相对运动，沉降到器壁、器底或其他沉积表面,从而实现颗粒物与流体的分离.4.比较重力沉降和离心沉降的主要区别。
与重力沉降相比，离心沉降有如下特征：①沉降方向不是向下，而是向外,即背离旋转中心②由于离心力随旋转半径而变化，致使离心沉降速率也随颗粒所处的位置而变，所以颗粒的离心沉降速率不是恒定的，而重力沉降速率则是不变的。
③离心沉降速率在数值上远大于重力沉降速率，对于细小颗粒以及密度与流体相近的颗粒的分离，利用离心沉降要比重力沉降有效得多。
④离心沉降使用的是离心力而重力沉降利用的是重力5。
表面过滤与深层过滤的主要区别是什么?各自的定义？表面过滤: ①过滤介质的孔一般要比待过滤流体中的固体颗粒的粒径小②过滤时固体颗粒被过滤介质截留,并在其表面逐渐积累成滤饼③此时沉积的滤饼亦起过滤作用，又称滤饼过滤④通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速度较慢的情况。
环境工程原理教案大纲(尧)
环境工程原理教案大纲（一）一、课程简介1.1 课程定位：本课程旨在帮助学生了解和掌握环境工程的基本原理、方法和应用，提高学生对环境问题的认识和解决能力。
1.2 课程目标：通过本课程的学习，使学生能够掌握环境工程的基本概念、原理和方法，了解环境工程的技术体系和应用领域，提高学生的环境保护意识和责任感。
二、教学内容2.1 环境工程概述2.1.1 环境工程的定义和发展历程2.1.2 环境工程的目标和任务2.1.3 环境工程的研究方法和技术体系2.2 环境污染与控制2.2.1 水质污染与控制2.2.2 空气质量污染与控制2.2.3 土壤污染与控制2.2.4 噪声污染与控制2.2.5 固体废物处理与处置2.3 环境监测与评价2.3.1 环境监测的定义和方法2.3.2 环境评价的定义和方法2.3.3 环境影响评价案例分析2.4 环境规划与管理2.4.1 环境规划的定义和方法2.4.2 环境管理的定义和方法2.4.3 环境政策法规和标准体系2.5 环境保护与可持续发展2.5.1 环境保护的重要性2.5.2 可持续发展的概念和原则2.5.3 环境保护与可持续发展的关系三、教学方法3.1 讲授：通过讲解环境工程的的基本概念、原理和方法，使学生掌握环境工程的核心知识。
3.2 案例分析：通过分析环境工程案例，使学生了解环境工程的应用领域和技术体系。
3.3 实验实践：通过实验实践，使学生掌握环境监测和评价的方法，提高学生的实践能力。
四、课程考核4.1 考核方式：课程考核分为期末考试和实验实践两部分，其中期末考试占80%，实验实践占20%。
4.2 期末考试：期末考试采用闭卷形式，考试内容涵盖本课程所有章节。
4.3 实验实践：实验实践成绩根据学生的实验报告和实验操作表现进行评定。
五、参考教材5.1 《环境工程原理》，作者：张晓宁，出版社：化学工业出版社，出版日期：2024年。
5.2 《环境工程》，作者：李国建，出版社：中国环境科学出版社，出版日期：2024年。
环境工程原理教案大纲(尧)
环境工程原理教案大纲（一）一、课程简介1.1 课程背景随着社会经济的快速发展，环境问题日益严重，环境保护和可持续发展成为全球关注的焦点。
为了应对环境污染和生态破坏，环境工程这一跨学科领域应运而生。
环境工程原理是环境工程专业的基础课程，旨在培养学生对环境工程基本概念、原理和技术的学习和应用能力。
1.2 课程目标通过本课程的学习，使学生掌握环境工程的基本概念、原理和方法，了解环境污染的来源、危害及防治措施，培养学生的环境保护意识和解决环境问题的能力。
1.3 课程内容本课程主要内容包括：环境工程概述、环境污染与防治、环境监测与评价、环境生态工程、环境生物技术等。
二、教学方法2.1 授课方式采用课堂讲授、案例分析、讨论交流等多种教学方式，结合教材、课件和互联网资源，提高学生的学习兴趣和参与度。
2.2 实践环节组织学生参观环保企业、污水处理厂等实践基地，使学生更好地理解环境工程原理在实际工程中的应用。
2.3 考核方式课程考核采用期末考试和平时成绩相结合的方式，其中期末考试占60%，平时成绩占40%。
平时成绩包括课堂表现、作业完成情况、实践报告等。
三、教学教材与参考资料3.1 教材《环境工程原理》，作者：，出版社：清华大学出版社，出版年份：2024年。
3.2 参考资料（1）. 环境工程[M]. 北京：化学工业出版社，2024.（2）. 环境监测与评价[M]. 北京：中国环境科学出版社，2014.（3）网络资源：环境保护部官方网站、国际环保组织官网等。
四、教学进度安排4.1 第一周：环境工程概述4.2 第二周：环境污染与防治4.3 第三周：环境监测与评价4.4 第四周：环境生态工程4.5 第五周：环境生物技术五、课程评价与反馈5.1 课程结束后，对学生进行课程评价，了解学生对课程内容的掌握程度，以及对教学方法的满意度。
5.2 根据学生反馈，调整教学内容和方法，不断提高教学质量，以满足学生的学习需求。
环境工程原理教案大纲（六）六、环境污染与防治（续）6.1 第六周：大气污染与控制大气污染物的来源、危害及其控制技术空气质量评价指标及方法大气污染防治法规与政策6.2 第七周：水污染与控制水污染物的来源、危害及其控制技术水体自净机制与水环境容量污水处理技术及其工程应用6.3 第八周：土壤污染与修复土壤污染物的来源、危害及其控制技术土壤修复方法及其工程应用土壤污染防治法规与政策七、环境监测与评价7.1 第九周：环境监测基础环境监测的概念、目的与方法监测设备与技术监测数据处理与分析7.2 第十周：环境质量评价环境质量评价的类型与方法环境指数与环境风险评价环境影响评价案例分析八、环境生态工程8.1 第十一周：生态系统与生物多样性保护生态系统的概念与功能生物多样性保护的重要性与措施生态恢复与生态建设技术8.2 第十二周：生态规划与管理生态规划的原则与方法生态系统管理策略与实践生态补偿机制与政策九、环境生物技术9.1 第十四周：环境生物技术的概述环境生物技术的定义、分类与作用微生物在环境工程中的应用生物处理技术及其在废水处理中的应用9.2 第十五周：环境生物技术的应用案例生物修复技术在土壤与水体中的应用生物传感器与环境监测环境生物技术的发展趋势与前景十、课程总结与展望10.1 第十六周：课程总结回顾本课程的主要内容，总结环境工程原理的核心知识点分析学生在本课程学习中的优点与不足，提出改进建议10.2 第十七周：环境工程未来发展展望介绍环境工程领域的前沿课题与技术发展讨论环境保护与可持续发展的重要性激发学生对环境工程领域的兴趣与责任感环境工程原理教案大纲（十一）十一、环境管理与法规11.1 第十八周：环境管理基本概念与原则环境管理的定义、目标与任务环境管理的原则与方法国际环境保护与合作11.2 第十九周：环境法规与政策环境法律体系的结构与内容环境政策的制定与实施环境执法与监管机制十二、环境经济学12.1 第二十周：环境经济学的原理环境经济学的概念与基本原理环境资源的价值评估方法环境成本与市场失灵12.2 第二十一周：环境经济政策工具环境税收与补贴政策环境影响评估制度环境与发展综合决策十三、环境伦理与公民参与13.1 第二十二周：环境伦理学环境伦理学的核心思想与原则可持续发展与生态文明建设企业环境责任与绿色消费13.2 第二十三周：公民参与与环境治理公民参与环境保护的途径与方法环境非政府组织的作用与实践公众环境意识与行为改变十四、案例分析与讨论14.1 第二十四周：国内外环境工程案例分析分析国内外典型的环境工程案例讨论案例中环境工程原理的应用与效果提炼环境工程实践中的成功经验与教训14.2 第二十五周：环境工程案例设计与模拟学生分组设计环境工程案例模拟环境工程项目的实施与评估汇报案例设计成果，开展班级讨论十五、课程复习与考试准备15.1 第二十六周：课程复习复习本课程的主要知识点与重点内容解答学生提出的问题，巩固学习成果15.2 第二十七周：考试准备与指导分析期末考试的题型与要求指导学生进行考试复习与资料整理安排模拟考试，帮助学生提高应试能力重点和难点解析。
环境工程原理大型作业--重力沉降室的设计方案
《环境工程原理》大型作业题目：3000m3/h重力降尘室的设计学院：环境科学与工程学院专业名称：环境监测与治理技术学号：************学生姓名：指导教师：***2013年 12 月 15 日目录一、前言 (3)二、设计条件 (4)三、设计要求 (4)四、设计说明 (4)1、重力降尘室的工作原理 (4)2、重力降尘室的类型 (5)3、实际性能和测试 (5)五、工艺计算 (5)1、设计降尘室尺寸 (5)2、沉降时间和沉降速度 (5)3、颗粒回收百分率 (6)4、降尘室的隔板数 (7)六、总结 (7)七、参考文献 (7)一、前言大型作业是《环境工程原理》课程的一个总结性教案环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。
在整个教案计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。
大型作业不同于平时的作业，在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。
所以，大型作业是培养学生独立工作能力的有益实践。
通过大型作业,学生应该注重以下几个能力的训练和培养：1. 查阅资料，选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；2. 树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；3. 迅速准确的进行工程计算的能力；4. 用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
二、设计条件1、含尘气体成分：炉气和矿石；2、气体密度：0.6kg/m³；3、矿石密度：4500kg/m³；4、黏度：3×10﹣5N·s/㎡；5、气体流量：3000m³/h三、设计要求1、设计方案确定（长宽高）；2、矿尘颗粒沉降流型判断；3、理论上能完全捕集的最小颗粒直径；4、降尘室的隔板数；5、重力降尘室的工艺尺寸计算。
环境工程学原理沉降PPT课件
d
p3g(P 2
)
2
紊流区：下限是ReP为1000
K 36
ReP
dP
1.74
dP(P )g
（6.2.11）
1.74
dP3g(P ) 2
1.74 K 1000
第28页/共68页
K 3.3 105 （6.2.12）
第二节 重力沉降
例 6.2.1：求直径为 40m，密度为 2700kg/m3 的固体颗粒在 20℃的 常压空气中的自由沉降速度。已知 20℃，常压状态下空气密度为 1.205 kg/m3，黏度为 1.81×10-5Pa·s。 解：（1）试差法
• 如在给水处理中需要从水源水中分离去除各种浊 度物质、细菌等。
• 在废气净化中，也需要分离废气中的粉尘等。
第2页/共68页
第II篇 分离过程原理
分离过程的分类？
• 机械分离：非均相混合体系（两相以上所组成的 混合物）--利用流体力学原理 （沉降、过滤）
• 传质分离：均相混合体系--利用物料平衡和传质原理 • 平衡分离过程（借助分离媒介，如溶剂或吸附 剂等，使均相混合体系变成两相系统） • 速率分离过程（在某种推动力下，利用各组分 扩散速率的差异实现组分分离）
(
ut 2
2
)
0
ut
4(P )dPg 3CD
(6.2.5)
ut——颗粒终端沉降速度（terminal velocity）
（1）层流区：ReP2 CD=24/ReP
ut
1 18
P
gdP2
(6.2.6)
斯托克斯（Stokes）公式 第21页/共68页
第二节 重力沉降
（2）过渡区：2<ReP<103
环境工程原理教学大纲
《环境工程原理》教学大纲一、基本信息二、教学目标及任务《环境工程原理》是环境工程专业的重要专业基础课，该课程的主要任务是系统、深入地阐述环境污染控制工程，即水质净化与水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废物处理与处置及资源化工程，以及其他污染控制工程中涉及的具有共性的工程学基础基本过程和现象，以及污染控制装置的基本原理。
通过本课程的学习应使学生能掌握物料与能量衡算、传热、传质、沉降、离心、过滤、吸收、吸附的基本原理和基本计算，掌握化学与生物反应动力学、各类化学及生化反应器理论，为后续专业课程的学习奠定基础。
课程学习结束后，学生应达到以下要求：①掌握环境工程学的基本概念和基本理论：主要包括物料与能量衡算、流体流动、热量传递和质量传递过程的基本概念和基本理论；②掌握分离过程的原理：主要包括沉淀、过滤、吸收、吸附、离子交换、膜分离等基本分离过程的原理；③掌握反应工程原理：主要包括化学与生物反应计量学及动力学，各类化学与生物反应器的解析与基本设计理论等。
本课程支撑环境工程专业毕业要求1、2、3、4、5、6和12。
三、学时分配四、教学内容及教学要求第一章绪论1.环境问题与环境学科的发展2.环境污染与环境工程学3.污染控制技术体系，包括水污染控制技术体系大气污染控制技术体系固体废物处理处置技术体系等。
4.污染控制技术原理的基本类型5.环境工程原理课程的主要内容本章重点、难点：环境污染与环境工程学；环境工程原理课程的主要内容本章教学要求：了解环境问题与环境学科的发展；了解环境工程学的学科体系；了解环境净化与污染控制的基本方法与原理；了解环境工程原理课程的主要内容及学习方法。
第二章质量与能量衡算第一节常用物理量1.计量单位2.物理量的单位换算3.量纲和无量纲准数4.常用物理量及其表示方法习题要点：物理量的单位换算；各种浓度的相互换算第二节质量衡算1.质量衡算的基本概念2.总质量衡算习题要点：质量衡算第三节能量衡算1.能量衡算方程2.热量衡算方程3.封闭系统的热量衡算4.开放系统的热量衡算习题要点：各类能量衡算本章重点、难点：计量单位、物理量的单位换算、量纲和无量纲准数、常用物理量及其表示方法。
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第II篇 分离过程原理
分离在环境污染防治中的作用
• 将污染物与污染介质或其他污染物分离开来，从
而达到去除污染物或回收利用的目的。
• 如在给水处理中需要从水源水中分离去除各种浊
度物质、细菌等。
• 在废气净化中，也需要分离废气中的粉尘等。
第II篇 分离过程原理
分离过程的分类？
• 机械分离：非均相混合体系（两相以上所组成的
第二节 重力沉降
将颗粒沉速计算式（6.2.5)进行变换得到CD计算式：
ReP2
4d P ( P ) g CD 3 u t 2
ReP2
ห้องสมุดไป่ตู้
ReP
d P ut
3 4dP ( P ) g 2 CD ReP 3 2
（6.2.9）
不包含沉降速度ut的摩擦数群。
含尘气体 含悬浮物液体
l dc
b
净化气体 净化液体
ui
位于沉淀池（降尘室）最高点的颗粒
沉降至池底需要的时间为 ： 流体通过沉淀池（降尘室）的时间为:
h
为满足除尘或悬浮物要求， t停t沉 Vut 即： qV ut lb 流体中直径为dc的颗粒完全去除的条件。 h
h t沉 ut l V t停 ui qV
6 3 5 2
所以可判断沉降位于层流区，由斯托克斯公式，可得：
ut
P gd
18
2 P
2700 9.81 40 10 18 1.8110
5
6 2
0.13 m/s
第二节 重力沉降
三、沉降分离设备
水处理：平流沉淀池
气净化：降尘室
第二节 重力沉降
沉淀池或降尘室工作过程示意图
第一节 沉降分离的基本概念
对于球形颗粒，流体阻力的计算方程：
FD CD AP
u
2
2
（6.1.10）
CD:阻力系数，是雷诺数的函数。 AP：颗粒的投影面积
CD f ( ReP )
ReP ud P
（6.1.11）
颗粒的雷诺数
第一节 沉降分离的基本概念
层流区 过渡区 湍流区
第一节 反应器与反应操作
• 当某一颗粒在不可压缩的连续流体中做稳定运行时，颗粒会受 到来自流体的阻力。 • 该阻力由两部分组成：形状阻力和摩擦阻力。
• 流体阻力的方向与颗粒物在流体中运动的方向相反，其大小与
流体和颗粒物之间的相对运动速度u、流体的密度、黏度以 及颗粒物的大小、形状有关。 • 对于非球形颗粒物，这种关系非常复杂。
扩散沉降
惯性力
热运动
适用于10～20 m以上粉尘的分离
微细粒子（<0.01 m）的分离
在环境领域沉降原理如何利用？
• 水与废水处理：
各种颗粒物（无机砂粒、有机絮体……）的沉降 密度较小絮体的上浮 油珠的上浮 • 气体净化：
第一节 沉降分离的基本概念
粉尘、液珠……
第一节 沉降分离的基本概念
二、流体阻力与阻力系数
（1）层流区：ReP2
(6.2.5)
ut——颗粒终端沉降速度（terminal velocity）
CD=24/ReP
(6.2.6)
1 P 2 ut gd P 18
斯托克斯（Stokes）公式
第二节 重力沉降
（2）过渡区：2<ReP<103
18.5 CD 0.6 ReP
ut 0.27
0.32
0.3 1.81105 因此，可得 ut 0.125 m/s 6 dp 40 10 1.205
由于查图得到的 Rep 误差较大，所以可以作为判断颗粒沉降所处区域的依 据，而 u t 的计算仍然采用式（6.2.6） ，
Rep
ut
P gd
18
ReP ut （6.2.10） dP
如何由沉降速度计算颗粒直径？
第二节 重力沉降
3. 无因次判据K
用K判别沉降属于什么区域？ 层流区：上限是ReP＝2
ReP d P ut
2 d P d P g ( P ) 18
湍流区：下限是ReP为1000
ReP 1.74 dP
无因次，也是ReP的函数。
2 CD与ReP的关系曲线转换成 CD ReP 与ReP的关系曲线。
第二节 重力沉降
CDReP－1（不包含颗粒直径的摩擦数群） 由颗粒直径计算沉降速度 由颗粒直径和其他参 数，计算摩擦数群。
2 由左图 CD ReP-ReP的 关系曲线，查出相应 的ReP值。
CDRe2P
根据ReP的定义反算出ut
• 沉降方向不是向下，而是向外，即背离旋转中心。 • 由于离心力随旋转半径而变化，致使离心沉降速度也随粒 径所处的位置而变。 • 离心沉降速率在数值上远大于重力沉降速率。
第三节 离心沉降
离心加速度与重力加速度的比值（离心分离因素）Kc
r 2 Kc g 大小可以人为调节
（6.3.5）
离心沉降分离设备有两种型式：旋流器和离心沉降机
1 3 2 Fb πd P r 6
惯性离心力Fc
（6.3.2）
r
1 3 Fc mr πd P P r 2 6
2
（6.3.1）
颗粒与流体之间产生相对运动，颗粒还会受到来自流体的 阻力（曳力）FD的作用。
π 2 u 2 FD CD dP 4 2
CD与Re有关
第三节 离心沉降
0.6 ( P ) gd P ReP
（6.2.7）
艾仑(Allen)公式 CD = 0.44
（6.2.8）
（3）湍流区：103<ReP<2105
ut 1.74
( P ) gdP
牛顿（Newton）公式
第二节 重力沉降
上述式子有何意义？
• 了解影响颗粒沉速的因素（颗粒粒径……） • 在已知的颗粒粒径条件下求沉降速度 • 由颗粒沉降速度求颗粒粒径 ……水处理中的沉降实验 • 由颗粒沉降速度求液体黏度 ……落球法测定黏度
第六章 沉 降
第六章 沉降
本章主要内容
第一节 沉降分离的基本概念
第二节 重力沉降 第三节 离心沉降 第四节 其他沉降
第一节 沉降分离的基本概念
本节的主要内容
一、沉降分离的一般原理和类型
二、流体阻力与阻力系数
第一节 沉降分离的基本概念
一、沉降分离的一般原理和类型
重力场 离心力场 电场 惯性力场 重力沉降 离心沉降 电沉降 惯性沉降 扩散沉降
第 II 篇
第II篇 分离过程原理
为什么要学习分离过程？ 在环境领域哪些问题涉及分离过程？
分离有什么手段？
本篇主要讲授内容。
第II篇 分离过程原理
问题的出现？
• 自然界是混合体系。在生活和生产 过程中常常会遇到对混合体系中的
混合体系
物质进行分离的问题。 • 在环境污染防治领域，研究对象都 是混合体系（非均相和均相）。
π 3 Fg d P P g 6
du Fg Fb m dt
FD CD AP
（6.2.3）
u 2
2
第二节 重力沉降
达到平衡时：
Fg Fb FD 0
π 3 π 3 π 2 ut2 d P P g d P g CD d P ( )0 6 6 4 2
4( P )d P g ut 3 CD
旋流器的特点：设备静止，流体在设备中作旋转运行而产
生离心作用。Kc 一般在几十到数百之间。 离心沉降机的特点：装有液体混合物的设备本身高速旋转 并带动液体一起旋转，从而产生离心作用。Kc可以高达数 十万。
第三节 离心沉降
二、旋流器工作原理
• 旋风分离器：用于气体非均相混合物分离
混合物） • 传质分离：均相混合体系 • 平衡分离过程（借助分离媒介，如溶剂或吸附 剂等，使均相混合体系变成两相系统）
• 速率分离过程（在某种推动力下，利用各组分
扩散速率的差异实现组分分离）
第II篇 分离过程原理
本篇的主要内容 第六章 沉降
第七章 过滤
第八章 吸收 第九章 吸附 第十章 其他分离过程
本节思考题
(1)简述沉降分离的原理、类型和各类型的主要特征。
(2)简要说明环境工程领域哪些处理单元涉及沉降分离过程。
(3)颗粒的几何特性如何影响颗粒在流体中受到的阻力？
(4)不同流态区，颗粒受到的流体阻力不同的原因是什么？ (5)颗粒和流体的哪些性质会影响到颗粒所受到的流体阻力，怎 么影响。
第二节 重力沉降
ut
P gd
18
2 P
2700 9.81 40 10 18 1.8110
5
6 2
0.13 m/s
检验：
ReP
d P ut
40 106 0.13 1.205 0.346 2 5 1.8110
所以在层流区，与假设相符，计算正确。
第二节 重力沉降
（2）摩擦数群法
2 首先计算摩擦数群 CD Rep
CD Re
2 p
4d P g
3 p
3
2
4 40 10
1.205 2700 9.81 8.31 3 1.8110
6 3 5 2
2 假设颗粒的球形度为 1，则由 CD Rep 与 Rep 的关系曲线，可以查得 Rep 为
本节的主要内容
一、重力场中颗粒的沉降过程
二、沉降速度的计算 三、沉降分离设备
第二节 重力沉降
一、重力场中颗粒的沉降过程