环境工程原理

“环境工程原理”课程内容体系研究与教学资源建设胡洪营清华大学环境科学与工程系2009年11月21日第四届“大学环境类课程报告论坛”（2009年11月21—22日，广州）主要内容“环境工程原理”的定位与重要性“环境工程原理”的内容系统课程与教学资源建设优质教学资源的共建共享课程定位与重要性：环境工程专业本科生专业基础课（必修）•专业规范中规定的9门核心课程之一•专业认证标准中规定的必修课程•代替“化工原理”课程•不能代替“水处理”、大气和固废等专业课程一、“环境工程原理”的定位与重要性•环境监测•环境工程微生物学•环境工程原理•水污染控制工程•大气污染控制工程•固体废物处理与处置•物理性污染控制工程•环境规划与管理•环境评价高等学校本科环境工程专业专业规范教育部高等学校环境工程专业教学指导分委员会专业核心课程（9门）及教学基本要求一、“环境工程原理”的定位与重要性3．1．3专业基础类课程（至少11学分）（1）环境科学概论······（2）环境工程原理或化工原理主要包括物料与能量衡算的基本理论和方法、流体流动以及热量和质量传递的基本理论；各种典型单元操作的基本原理、计算及设备，如：沉淀、过滤、吸附、吸收、离子交换、萃取和膜分离等；典型化学和微生物反应的计量学、动力学及其研究方法、环境工程中各类化学和生物反应器的操作原理、基本结构及设计计算方法等。全国工程教育专业认证标准（试行）环境工程专业补充标准全国工程教育专业认证专家委员会（2009年5月）一、“环境工程原理”的定位与重要性•课程目的：系统、深入阐述环境净化与污染控制的基本技术原理、工程设计计算的基本理论以及分析问题和解决问题的方法论，为后续的专业课程学习和解决实际工程问题打下良好的理论基础。•课程安排：3年级上学期，专业课之前（水、气、固的先修课）•课时与学分：64学时、4学分一、“环境工程原理”的定位与重要性环境净化与污染防治技术原理隔离（扩散控制）分离（不同介质间的迁移）转化（化学、生物反应）环境净化与污染控制技术原理二、“环境工程原理”的内容体系利用隔离、分离、转化等技术原理，通过工程手段，实现污染物的高效、快速去除。污染控制工程的重要工作（之一）二、“环境工程原理”的内容体系在工程规模上如何实现水中氨氮的高效、快速去除？问题思考二、“环境工程原理”的内容体系隔离/分离/转化方式的优选与组合污染物的高效（去除效率、能耗）、快速去除装置的优化设计操作方式和操作条件的优化介质的混合状态和流体流态的优化迁移（物质、能量）和反应速率的强化二、“环境工程原理”的内容体系工程学基础：阐述工程学的基本概念和基本理论，包括物料与能量守恒原理以及热量与质量传递过程的基本理论等。分离过程原理：阐述沉淀、过滤、吸收、吸附、离子交换、膜分离等基本分离过程的机理和基本设计计算理论。转化过程原理（反应工程原理）：主要阐述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设计理论等。内容体系二、“环境工程原理”的内容体系利用化学和生物反应，使污染物转化成为无毒无害或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化的技术，即转化技术是去除污染物和净化环境的重要手段。•沉淀反应：水中重金属的沉淀分离•氧化反应：还原性无机污染物和有机污染物氧化分解•生物降解：反应常用于有机废水、挥发性有机废气、恶臭气体和有机固体废弃物的处理•生物硝化反硝化：水中硝酸氮的生物去除二、“环境工程原理”的内容体系•相同的环境条件（温度、压力）•相同的反应器体积•同一反应•相同的反应物料组成和浓度反应结果（反应速率、反应程度）是否相同？不同的反应器结构不同的操作方式影响反应结果（反应速率、反应进度）的主要因素利用“转化原理”高效、快速去除污染物的关键是什么？二、“环境工程原理”的内容体系•“环境工程原理”水处理工程＋大气污染控制工程＋固体废弃物处理处置“环境工程原理”与其它学科与课程的关系•《环境工程原理》＝“环境工程原理”三部分密切联系，缺一不能构成环境工程原理的完整内容体系工程学基础转化过程原理（反应工程原理)分离过程原理二、“环境工程原理”的内容体系“环境工程原理”与其它学科与课程的关系环境工程原理化工原理传递过程原理原理流体力学工程学环境工程原理化工原理传递过程原理反应工程流体力学生物工程工程学“环境工程原理”化工原理二、“环境工程原理”的内容体系2003年08月:开设(2001级本科生)(代替化工原理)出版《环境工程原理讲义》2004年08月:出版《环境工程原理讲义》第二版2004年08月：教学指导委员会定位核心课程2005年08月:《环境工程原理》教材出版2006年08月：第一届“环境工程原理”课程研讨会（北京）2006年12月:《环境工程原理习题集》出版2007年02月:《环境工程原理电子教案》出版《环境工程原理》评为北京市精品教材2007年05月:被评为清华清华大学精品课程2007年11月：第二届“环境工程原理”课程研讨会（杭州）2008年：被评为北京市、国家级精品课程三、“环境工程原理”课程与教学资源建设清华大学环境科学与工程系课程网站：三、“环境工程原理”课程与教学资源建设三、“环境工程原理”课程与教学资源建设第一届“环境工程原理”课程研讨会（北京）三、“环境工程原理”课程与教学资源建设第二届“环境工程原理”课程研讨会（杭州）三、“环境工程原理”课程与教学资源建设胡洪营、张旭、黄霞、王伟合编郝吉明教授主审审稿委员会：郝吉明教授姚重华教授金毓荃教授陈杰瑢教授三、“环境工程原理”课程与教学资源建设三、“环境工程原理”课程与教学资源建设三、“环境工程原理”课程与教学资源建设三、“环境工程原理”课程与教学资源建设教学资源建设（进行中）•《环境工程原理动画素材库》•《环境工程原理实验》•《环境工程原理仿真》四、优质教学资源的共建共享•开设“环境工程原理”课程的学校快速增加•“环境工程原理”一词初步得到认可哈尔滨工业大学、北京师范大学、上海交通大学、华中科技大学、河海大学、中国地质大学(武汉)、山东大学、北京交通大学、华南农业大学、北京航空航天大学、北京林业大学、北京科技大学等40多所学校互联网上有关“环境工程原理”的内容增多（1）“环境工程原理”课程在全国的开设情况•逐步纳入研究生考试科目大连理工大学（硕士生入学考试）兰州理工大学（硕士生入学考试）上海海事大学（博士生考试）、、、北京航空航天大学、北京林业大学、北京科技大学•逐步纳入公务员考试科目四、优质教学资源的共建共享云南省环保局直属事业单位2006年公开招聘工作人员公告2006-09-06考试内容（1）公共知识（2）专业知识环境监测岗位：《环境分析监测理论与技术》，孙宝盛等，化工出版社《环境保护ABC》，潘岳主编，环境科学出版社辐射监测岗位、工业类项目环评审查岗位：《环境工程原理》，胡洪营、张旭等合编，高教社四、优质教学资源的共建共享•内容体系框架需要进一步完善、达成共识•内容体系有待进一步优化内容涉及面广、难度大（？）、抽象•系列教材建设有待加强（教材普适性）•对“环境工程原理”课程的认识有待深入•教师队伍有待强化与壮大四、优质教学资源的共建共享（2）“环境工程原理”课程建设面临的问题（3）任课教师联络会与课程建设工作组四、优质教学资源的共建共享•通过任课教师联络会加强相互联系，交流经验，互通有无•通过课程建设小组，进一步推动课程建设•建设和利用好“全国环境类课程网”四、优质教学资源的共建共享谢谢！全国环境工程专业设置情况年份设置学校数1977年71987年361995年521999年1492000年1752001年1982004年2472005年2772006年306一、环境工程原理开设的背景和必要性1、“环境工程”专业不断发展壮大1928年设立卫生工程组(工学院土木工程系)1952年成立给水排水专业1977年成立环境工程专业1984年成立“环境工程系”(获博士学位授予权)1986年设立环境工程博士后流动站1997年更名为“环境科学与工程系”2000年获环境科学与工程一级学科博士学位授予权清华大学环境学科的发展一、环境工程原理开设的背景和必要性1、“环境工程”专业不断发展壮大环境学科已经形成较为系统、统一的理论体系1998年大学本科专业目录修订环境工程环境监测环境规划与管理（部分）水文地质与工程地质（部分）农业环境保护（部分）环境工程2、环境工程专业内涵的不断扩大不同学科背景的院校如何将环境学科理论体系教育融入教学实践？一、环境工程原理开设的背景和必要性污染控制技术的多样性和复杂性污染地区的社会、经济条件的多样性综合性、复杂性污染物的种类、浓度与组合地域特征时间特征环境污染的复杂性环境领域专业技术人才的知识结构？（宽厚、系统的专业理论基础，良好的素质和综合能力）一、环境工程原理开设的背景和必要性3、环境问题的特点要求环境领域专业人才具有宽厚、系统的专业理论基础“化工原理”不能完全满足环境专业的需求污染控制基本原理教学内容分散•课程内容与环境污染控制需求脱节•难以结合环境问题的前沿与最新进展•不利于激发学生的学习激情（学以致用？）•环境工程基础理论教育分布在各专业课中•各课程间内容重复•不利于开拓学生的视野•专业课程的定位：基础理论的具体应用一、环境工程原理开设的背景和必要性4、现有课程体系有待完善2001年初：清华大学环境科学与工程系决定从2001级本科生开始开设系统阐述环境工程基本原理课程，并定名为“环境工程原理”，并组织相关专业课程主讲教师讨论、编写教学大纲。一、环境工程原理开设的背景和必要性本教材的特点•内容体系新颖，反映了环境工程学科前沿，符合课程改革的方向和学科建设的需要。•系统、深入地阐述污染控制与环境净化工程中具有共性的基本原理、现象和过程，具有较强的理论性和系统性，体现了环境工程学科的特色。•从环境工程的实际需求出发，通过与环境工程实践紧密结合的例题，对基本原理进行深入浅出的阐述，能满足不同学科背景的环境工程专业学生的需求。•理论与实践相结合，能激发学生的学习热情。四、“环境工程原理”课程建设结合实际环境问题结合当今科技前沿，让我们很有收获新颖，有难度，有学习热情旁征博引，视野开阔旁证博引，引人入胜很能开阔同学们的视野内容严密没得什么好说的，牛就一个字学生对课程和教学效果的评价（2005年2月）四、“环境工程原理”课程建设