Air Pollution Control Engineering
课程编码： 21A63001 学分： 3.5 课程类别：专业课（必修）
计划学时： 56 其中讲课： 56 实验或实践： 0 上机：0
适用专业：环境工程、环境工程专业卓越工程师
推荐教材：郝吉明，《大气污染控制工程》，高等教育出版社，2010年
参考书目：
1.吴忠标，《大气污染控制工程》，科学出版社，2002年
2.朱联锡，《空气污染与控制原理》，成都科技大学出版社，1990年
3.宋文彪，《空气污染控制工程》，冶金工业出版社，1988年
课程的教学目的与任务
本课程的教学目的是使学生在已学习过的数学知识和环境控制工程学原理的基础上，通过对本课程的学习与实践，全面掌握大气污染的来源、途径和机理（包括基本概念、基本理论、基本技能）、大气污染控制的原理、方法和实践，培养学生分析和解决日益严重的大气污染问题的基本能力，结合大气污染控制工程实验、课程设计、实习、毕业设计（论文）等其它教学环节，为学生从事大气污染控制工程设计、系统分析、科学研究及技术管理奠定必要的基础。
课程的基本要求
1、掌握大气污染物的定义及其主要污染源，主要的大气污染问题，大气环境标准及综合防治措施。
2、了解大气污染与燃烧的关系，学会燃烧计算，掌握燃料燃烧污染物控制基本方法和途径。
3、了解大气污染与气象的关系，学会大气污染物扩散浓度估算和烟囱设计的估算方法。
4、基本掌握除尘技术的基本理论，学会正确选用除尘设备、设计除尘系统。
5、基本掌握气态污染物净化的基本原理，主要污染物的典型净化工艺流程和设备。
6、基本掌握设计、选择大气污染净化系统。
各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）
第一章 绪论 建议学时：3
[教学目的与要求]要求了解大气污染的分类、组成、分布及大气污染问题，理解大气污染的综合防治措施定义。
[教学重点与难点]重点:大气污染的综合防治措施;难点:大气污染的来源，大气污染的综合防治措施。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 大气与大气污染
一、大气组成（恒定组分、可变组分、不定组分）
二、大气污染
三、全球性大气污染问题（温室效应、酸雨、臭氧层破坏）
第二节 大气污染物及其来源
一、大气污染物
二、大气污染源的来源和发生量
三、中国城市大气污染概况
第三节 大气污染的影响
一、对人体健康的影响
二、对植物的伤害
三、对器物和材料的影响
四、对大气能见度和气候的影响
第四节 大气污染综合防治
一、大气污染综合防治的含义
二、大气污染综合防治措施
第五节 环境空气质量控制标准
一、环境空气质量控制标准的种类和作用
二、环境空气质量控制标准
三、工业企业设计卫生标准
四、大气污染物排放标准
五、空气污染指数及报告
第二章 燃烧与大气污染 建议学时：5
[教学目的与要求]要求了解燃料的种类、组成，理解燃烧的基本原理和相关污染物形成机理，掌握燃烧的计算。
[教学重点与难点] 重点理解燃烧的基本原理和相关污染物形成机理，重点掌握燃烧过程污染物排放计算。燃烧过程污染物排放计算。
[授 课 方 法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 燃料的性质
一、煤
二、石油
三、天然气
四、非常规燃料
第二节 燃料燃烧过程
一、影响燃烧过程的主要因素
二、燃料燃烧的理论空气量
三、燃烧产生的污染物
四、热化学关系式
第三节 烟气体积及污染物排放量计算
一、烟气体积计算
二、污染物排放量的计算
第四节 燃烧过程硫氧化物的形成
一、燃烧过程硫的氧化机理
二、SO2和SO3的转化
第五节 燃烧过程中颗粒污染物的形成
一、碳粒子的生成
二、燃煤烟尘的生成
第六节 燃烧过程中其他污染物的形成
一、有机污染物的生成
二、一氧化碳的形成
三、汞的形成与排放
第三章 大气污染气象学 建议学时：3
[教学目的与要求] 了解大气的主要气象因素、基本物理性质，掌握大气的四个基本物理特性和描述状态的四个物理量，学会应用干绝热直减率、湿绝热直减率分析大气稳定度，掌握气象因素对大气污染的影响， 了解大气的运动和风的形成机理；掌握大气的运动对大气污染的影响。
[教学重点与难点] 干绝热直减率、湿绝热直减率分析大气稳定度，气象因素对大气污染的影响。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 大气圈结构及气象要素
一、大气层的垂直结构
二、主要气象要素
第二节 大气的热力学过程
一、太阳、大气和地面的热交换
二、气温的垂直变化
三、大气稳定度
四、逆温
五、烟流形状与大气稳定度的关系
第三节 大气的运动和风
一、引起大气运动的作用力
二、大气边界层中风随高度的变化规律—Ekman螺旋线
三、近地层中风速廓线模式
四、地方性风场
第四章 大气扩散浓度估算模式 建议学时：5
[教学目的与要求] 了解大气扩散模式的类型。熟练应用大气扩散高斯模式对大气污染物浓度进行适当的估算和设计。了解大气扩散模式的类型。掌握大气环境对烟囱高空排放的影响。能够对污染性企业的选址等做出规划。
[教学重点与难点] 大气扩散高斯模式对大气污染物浓度进行适当的估算和设计；大气环境对烟囱高空排放的影响和污染性企业的选址依据。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 湍流扩散的基本理论
一、湍流扩散简介
二、湍流扩散理论简介
第二节 高斯扩散模式
一、高斯模式的有关假定
二、无界空间连续点源扩散模式
三、高架连续点源扩散模式
四、地面连续点源扩散模式
五、颗粒物扩散模式
第三节 污染物浓度的估算
一、烟气抬升高度的计算
二、扩散参数的确定
第四节 特殊气象条件下的扩散模式
一、封闭型扩散模式
二、熏烟型扩散模式
第五节 城市及山区的扩散模式
一、城市大气扩散模式
二、山区扩散模式
第六节 区域大气环境质量模型
一、箱式大气环境质量模型
二、多源大气环境质量模型
三、《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》中排放总量限值的计算方法
第七节 烟囱高度的设计
一、烟囱高度的计算
二、烟囱设计中的几个问题
第八节 厂址选择
一、厂址选择中所需的气候资料
二、长期平均浓度的估算
三、厂址选择
第五章 颗粒污染物控制技术基础 建议学时：6
[教学目的与要求] 学习颗粒物的粒径分布等物理特性及除尘装置性能表示方法，并重点介绍颗粒物在各种力场中的空气动力学行为——分离、沉降、捕集等，为学习下一章打下基础。
[教学重点与难点] 颗粒物的粒径分布规律及除尘装置性能表示方法；颗粒物在各种力场中的空气动力学行为——分离、沉降、捕集等。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 颗粒的粒径及粒径分布
一、颗粒的粒径
二、粒径分布
三、平均粒径
四、粒径分布函数
第二节 粉尘的物理性质
一、粉尘的密度
二、粉尘的安息角与滑动角
三、粉尘的比表面积
四、粉尘的含水率
五、粉尘的润湿性
六、粉尘的荷电性和导电性
七、粉尘的黏附性
八、粉尘的自燃性和爆炸性
第三节 净化装置的性能
一、净化装置技术性能的表示方法
二、净化效率的表示方法
第四节 颗粒捕集的理论基础
一、流体阻力
二、阻力导致的减速运动
三、重力沉降
四、离心沉降
五、静电沉降
六、惯性沉降
七、扩散沉降
第六章 除尘装置 建议学时：8
[教学目的与要求] 掌握重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器的工作原理、结构性能和应用范围；掌握电除尘器的工作原理、电晕放电、粒子荷电、荷电粒子的运动和捕集等。掌握湿式除尘器的工作原理、结构性能和应用范围，以及操作条件变化对除尘器性能的影响等。
[教学重点与难点] 各种除尘器的机理；电除尘器的工作原理、电晕放电、粒子荷电、荷电粒子的运动和捕集。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 机械除尘器
一、重力沉降室
二、惯性除尘器
三、旋风除尘器
第二节 电除尘器
一、电除尘器的工作原理
二、电晕放电
三、粒子荷电
四、荷电粒子的运动和捕集
五、被捕集粉尘的清除
六、电除尘器的结构
七、粉尘电阻率
八、电除尘器的选择和设计
九、热端电除尘器
第三节 袋式除尘器
一、袋式除尘器的工作原理
二、袋式除尘器的压力损失
三、袋式除尘器的滤料
四、袋式除尘器的清灰
五、袋式除尘器的选择、设计和应用
六、电袋除尘器
第四节 湿式除尘器
一、概述
二、湿式除尘器的除尘机理
三、喷雾塔洗涤器
四、旋风洗涤器
五、文丘里洗涤器
第五节 除尘器的选择与发展
一、除尘器的合理选择
二、除尘设备的发展
第七章 气态污染物控制技术基础 建议学时：6
[教学目的与要求] 了解气体的扩散过程及各类吸收设备；掌握双膜吸收理论；熟悉气体吸收原理。掌握气体吸附原理，吸附剂的应用技术；了解气体催化净化工艺；掌握气固催化反应动力学。
[教学重点与难点] 双膜吸收理论，吸收和吸附计算；气固催化反应动力学。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 吸收法净化气态污染物
一、吸收原理
二、物理吸收传质计算
三、化学吸收传质计算
四、吸收设备
第二节 吸附法净化气态污染物
一、吸附原理
二、吸附剂
三、吸附速率
四、吸附工艺与设备计算
第三节 催化法净化气态污染物
一、催化原理与催化剂
二、气固催化反应动力学
三、SO2催化氧化动力学方程
四、气固相催化反应器的设计
第八章 硫氧化物的污染控制 建议学时：3
[教学目的与要求] 了解中国和世界的硫排放现状 掌握各种脱硫技术的原理、过程、特点；掌握几种常用的烟气脱硫技术的流程、化学反应、优缺点 ；初步学会选择二氧化硫控制工艺。了解各种烟气脱硫技术的流程、化学反应、优缺点；掌握几种常用的烟气脱硫技术的流程、化学反应、优缺点 ；初步学会选择二氧化硫控制工艺。讨论含二氧化硫烟气的捕集和控制方法。重点学习各类二氧化硫污染控制过程的化学变化、影响这些变化的条件，以及吸收剂和吸收设备的选择。
[教学重点与难点] 选择二氧化硫控制工艺；常用的烟气脱硫技术的流程。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 硫循环及硫排放
第二节 燃烧前燃料脱硫
一、煤炭的固态加工
二、煤炭的转化
三、重油脱硫
第三节 流化床燃烧脱硫
一、流化床燃烧技术概述
二、流化床燃烧脱硫的化学过程
三、流化床燃烧脱硫的主要影响因素
四、脱硫剂的再生
第四节 高浓度二氧化硫尾气的回收与净化
第五节 低浓度二氧化硫烟气脱硫
一、烟气脱硫方法概述
二、石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术
三、喷雾干燥法烟气脱硫技术
四、氧化镁湿法烟气脱硫技术
五、海水烟气脱硫技术
六、湿式氨法烟气脱硫技术
七、干法烟气脱硫技术
八、烟气脱硫技术的综合比较
第九章 固定源氮氧化物污染控制 建议学时：4
[教学目的与要求] 了解NOx的来源，掌握热力型氮氧化物形成机理 ；理解低氮氧化物燃烧技术的原理和方法 了解各类烟气脱硝技术的原理和特点。
[教学重点与难点] 热力型氮氧化物形成机理；低氮氧化物燃烧技术的原理和方法；各类烟气脱硝技术的原理和特点。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 氮氧化物性质及来源
第二节 燃烧过程中氮氧化物的形成机理
一、热力型NOx形成的热力学
二、热力型NOx形成的动力学——Zeldovich模型
三、瞬时NOx的形成
四、燃料型NOx的形成
第三节 低氮氧化物燃烧技术
一、低NOx燃烧技术
二、先进的低NOx的燃烧器
第四节 烟气脱硝技术
一、选择性催化还原法（SCR）脱硝
二、选择性非催化还原法（SNCR）脱硝
三、吸收法净化烟气中的NOx
四、吸附法净化烟气中的NOx
第五节 烟气同时脱硫脱硝技术
一、电子束辐射法
二、湿法同时脱硫脱销技术
三、干法同时脱硫脱销技术
第六节 氮氧化物控制的经济评价
第十章 挥发性有机物污染控制 建议学时：4
[教学目的与要求] 了解VOCs的性质、排放及其污染预防措施；能简单计算VOCs的蒸气压、排放量以及各类控制技术的关键参数。
[教学重点与难点] VOCs的各类控制技术的关键参数。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 定义与排放源
第二节 蒸汽压及蒸发
一、蒸汽压
二、挥发与溶解
第三节 VOCs的污染预防
一、高性能环保产品的替代
二、工艺改革
三、蒸发散逸控制
第四节 燃烧发控制VOCs的污染
一、VOCs燃烧转化原理及燃烧动力学
二、燃烧工艺
第五节 吸收法控制VOCs的污染
一、吸收工艺及吸收剂
二、吸收设备
第六节 冷凝法控制VOCs的污染
一、冷凝原理
二、气态污染物的冷凝分离
三、VOCs的冷凝
四、冷凝类型和设备
第七节 吸附法控制VOCs的污染
一、吸附工艺
二、吸附容量
三、多组分吸附
四、活性炭的吸附热
五、沸石转轮吸附浓缩技术
第八节 生物法控制VOCs的污染
一、生物法控制VOCs污染的原理
二、生物法处理VOCs工艺
三、生物法工艺性能比较及其应用前景
第十一章 城市机动车污染控制 建议学时：3
[教学目的与要求] 了解城市交通发展的趋势，机动车问题的由来；掌握汽油发动机、柴油发动机工作原理、污染物来源、控制技术 ；了解新型机动车的思路、发展状况和面临的问题。
[教学重点与难点] 汽油发动机、柴油发动机工作原理、污染物来源、控制技术。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 机动化交通的环境影响
一、机动车保有量的持续增长
二、交通源对城市空气污染的影响
第二节 汽油车污染排放的形成与控制
一、汽油机的工作原理与污染来源
二、燃烧过程中污染物的形成
三、降低污染物排放的发动机技术
四、汽油车尾气排放后处理技术
五、曲轴箱的污染物排放与控制
六、燃油蒸发排放控制
七、汽油车排放污染物控制的最新进展
第三节 柴油车发动机污染物的形成与控制
一、四冲程柴油机的工作原理
二、柴油机污染物的形成过程
三、控制柴油机污染物排放的发动机技术
四、柴油机排气后处理技术
第四节 新型动力车
一、电动汽车
二、燃料电池汽车
三、混合动力汽车
第五节 城市交通规划与管理措施
一、城市交通的综合规划
二、城市交通规划方法
三、关键的战略措施
四、减少空气污染的交通管理措施
第十二章 大气污染与全球气候 建议学时：2
[教学目的与要求] 掌握温室效应的机理、危害，了解几种常见温室气体的源与汇；掌握臭氧层的作用，臭氧消耗的机理、危害；了解臭氧消耗物质的种类和特性；掌握酸雨形成机理、危害。
[教学重点与难点] 解决全球性大气污染问题的应对措施。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 温室气体和气候变化
一、全球气候变化问题
二、影响气候变化的大气成分
三、应对措施及策略
第二节 臭氧层破坏问题
一、大气臭氧层的主要特征和臭氧层破坏现象
二、平流层臭氧形成及破坏机理
三、臭氧层破坏的危害
四、消耗臭氧层的物质
五、制定臭氧层破坏的应对措施与策略
第三节 致酸前体物与酸雨
一、酸雨问题
二、致酸前体物
三、控制措施与策略
第四节 大气棕色云
第十三章 净化系统的设计 建议学时：2
[教学目的与要求] 了解常用净化装置的组成及净化系统的选择原则；掌握集气罩的集气机理及选择原则。掌握管道系统的压力损失计算；了解管道系统布置及部件；熟悉管道系统保温、防腐和防爆。
[教学重点与难点] 集气罩的集气机理及选择原则；掌握管道系统的压力损失计算。管道系统布置及部件。
[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
[授 课 内 容]
第一节 净化系统的设计
一、局部排气净化系统的组成
二、局部排气净化系统设计的基本内容
第二节 集气罩设计
一、集气罩的基本形式
二、集气罩性能参数及计算
第三节 管道系统设计
一、管道系统压力损失计算
二、管道系统布置及部件
三、管道系统保温、防腐和防爆
撰稿人： 高晓梅 审核人： 国伟林
