Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна»
Рабочая программа
по курсу «Теоретические основы защиты окружающей среды»
(наименование дисциплины)
для направления (специальности) 280200 «Инженерная защита окружающей среды»
(код и наименование направления или специальности)
Кафедра инженерной химии и промышленной экологии
(наименование кафедры)
План учебного процесса
Составляющие учебного процесса | Очное обучение | Очно-заочное (вечернее) обучение | Заочное обучение | |
Объем работы студента, час. | Всего | 119 | – | – |
Аудиторные занятия | 85 | – | – | |
Лекции | 51 | – | – | |
Лабораторные занятия | – | – | – | |
Практические занятия | 34 | – | – | |
Самостоятельная работа | 34 | – | – | |
Форма итогового контроля по семестрам | Экзамен | 6 | – | – |
Зачет | – | – | – | |
Контрольная работа | – | – | – | |
Курсовой проект | – | – | – |
Санкт-Петербург
2009
Рабочая программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению 280200 специальности подготовки 280202 и на основании рабочего учебного плана № 1/04 (2008 г.)
Составители: проф.
____________
(должность, ФИО, подпись)
Рабочая программа принята на заседании кафедры «___» _________ 2009 г.
Зав. кафедрой ИХПЭ ___________
(наименование кафедры, ФИО заведующего, подпись)
СОГЛАСОВАНИЕ:
Факультет прикладной химии и промышленной экологии
(наименование факультета или института, осуществляющего подготовку выпускников
по соответствующему направлению или специальности)
Декан факультета (директор института) ___________
(ФИО декана или директора, подпись)
Учебно-методический отдел _____________________________________________________
(должность сотрудника отдела, ФИО, подпись)
1. Введение к рабочей программе
1.1. Актуальность, роль и место преподаваемой дисциплины в структуре учебного плана
Курс «Теоретические основы защиты окружающей среды » является базовым, формирующим современного инженера. Курс базируется на общих законах физики, химии, физической и коллоидной химии и является теоретической основой разработки технологии обезвреживания промышленных отходов и ее аппаратурного оформления. Знание курса позволяет анализировать закономерности процессов обезвреживания промышленных отходов, рассчитывать процесс, находить оптимальные параметры, проводить выбор наиболее оптимальных методов решения экологических проблем. Общая идеология и основные разделы курса «Теоретические основы защиты окружающей среды » изучают на лекциях. Необходимая детализация и усвоение курса обеспечиваются на практических занятиях.
1.2. Цель преподаваемой дисциплины
Цель курса – научить студента физико-химическим и технологическим основам процессов обезвреживания промышленных отходов, принципам процессов и технологий очистки газовых выбросов и жидких сбросов при достижении требуемого состава для предотвращения загрязнений окружающей среды.
1.3. Задачи преподаваемой дисциплины
В процессе изучения курса у студентов формируется умение исследования моделей процессов, современных средств и методов инженерной защиты окружающей среды с учетом отраслевой специфики.
Курс «Теоретические основы защиты окружающей среды» начинает подготовку по специальности 280200 «Инженерная защита окружающей среды» и является базовым для изучения специальных дисциплин по «Технике и технологии защиты окружающей среды».
1.4. Требования к знаниям и умениям, приобретаемым в процессе изучения курса
После изучения курса «Теоретические основы защиты окружающей среды » студент должен знать физико-химические и технологические основы процессов очистки сточных вод и отходящих газов, утилизация твердых отходов, методы расчета процессов, основы технологического оформления их, сочетание процессов при решении конкретных задач.
Приобретенные при изучении курса знания и умения являются основой для усвоения таких дисциплин, как «Проектирование производственных систем защиты окружающей среды», «Моделирование и оптимизация процессов обезвреживания и утилизации отходов», а так же при выполнении курсовых и дипломных проектов.
Содержание дисциплины2.1. Выписка из ГОС по направлению 280200 – Защита окружающей среды
Теоретические основы защиты окружающей среды
Теоретические основы защиты окружающей среды: физико-химические основы процессов очистки сточных вод и отходящих газов и утилизация твердых отходов. Процессы коагуляции, флокуляции, флотации, адсорбции, жидкостной экстракции, ионного обмена, электрохимического окисления и восстановления, электрокоагуляции и процессы (обратный осмос, ультрафильтрация), осаждения, дезодорации и дегазации, катализа, конденсации, пиролиза, переплава, обжига, огневого обезвреживания, высокотемпературной агломерации.
Теоретические основы защиты окружающей среды от энергетических воздействий. Принцип экранирования, поглощения и подавления в источнике. Диффузионные процессы в атмосфере и гидросфере. Методы расчета и разбавления.
2.2. Наименование тем, их содержание и объем
Наименование и содержание тем | Объем выделяемого времени, час. |
Введение. Предмет курса «Теоретические основы защиты окружающей среды» и его задачи в развитии технологии защиты окружающей среды в промышленности. Основы классификации методов очистки и удаляемых примесей. Методы очистки, основанные на выделении примесей, на превращении примесей, биохимические методы. | 2 |
Тема 1. Осветление промышленных сточных вод. Дисперсные системы. Осветление сточных вод под действием сил тяжести. Выделение грубодисперсных частиц из сточных вод. Основы процессов осветления воды в поле центробежных сил. Технологическое моделирование процессов осветления. | 6 |
Тема 2. Коагуляция примесей сточных вод. Устойчивость дисперсных систем. Гидролиз солей, используемых в качестве коагулянтов. Механизм процессов очистки сточных вод коагулянтами. Особенности применения различных солей в качестве коагулянтов. | 8 |
Тема 3. Теоретические основы флокуляции. Механизм флокуляции. Кинетика флокуляции. Флокулянты и области их применения. Технологические основы очистки сточных вод коагуляцией и флокуляцией примесей. | 6 |
Тема 4. Флотационное осветление сточных вод. Теоретические основы флотации. Механизм процесса. Кинетика флотации. Технологические основы флотационного процесса. | 6 |
Тема 5. Очистка воды фильтрованием. Кинетика осветления воды фильтрованием. Фильтрующие материалы. Зернистые слои. Технологические основы очистки воды фильтрованием. Обезвоживание осадков и шламов. Микрофильтрование. Мембранные методы – обратный осмос, утилизация. | 6 |
Тема 6. Процессы пылеулавливания. Дисперсный состав пыли, свойства уловленной пыли. Физико-химические основы гравитационных и инерционных процессов сухого и мокрого пылеулавливания. Физические основы электрической очистки газов. | 5 |
Тема 7. Методы дегазации воды. Классификация методов дегазации воды. Физические методы дегазации. Химические методы дегазации воды. | 2 |
Тема 8. Электрохимические процессы в очистке сточных вод. Теоретические основы электрохимических процессов. Основные электродные процессы, протекающие при очистке природных и сточных вод: катодные и анодные процессы, Электрохимические процессы восстановления и окислении. Коагуляция частиц в электрическом поле. Электрокоагуляция со стружечными электродами. Гальванокоагуляция. Электрофлотация. Электрохимическая деструкция примесей сточных вод. Электродиализ. Электрофорез. | 10 |
Тема 9. Адсорбционная очистка сточных вод и промышленных выбросов. Равновесие в гетерогенных системах адсорбент – адсорбтив (адсорбат). Изотермы адсорбции. Теория мономолекулярной и полимолекулярной адсорбции. Теория объемного заполнения микропор. Избирательность адсорбции. Основные виды пористых адсорбентов. Кинетика адсорбции. Динамика адсорбции. Выходные кривые. Основные типы аппаратов адсорбционной очистки. | 10 |
Тема 10. Адсорбционно-каталитическая очистка промышленных выбросов. Физико-химические основы адсорбционно-каталитической очистки газовых сред. Закономерности адсорбционно-каталитических процессов полного окисления примесей. Основы технологического оформления процессов. | 6 |
Тема 11. Ионообменная очистка сточных вод. Сущность ионного обмена. Иониты, основные характеристики. Равновесие ионного обмена. Механизм и кинетика процессов ионного обмена. Умягчение воды методом ионного обмена. | 8 |
Тема 12. Абсорбционная очистка газовых выбросов. Основные определения. Равновесие в системах газ-жидкость. Материальный и тепловой баланс абсорбции. Кинетика абсорбции. Кинетика абсорбции, сопровождаемой химической реакцией. Абсорбционные методы очистки газов. | 8 |
Тема 13. Экстракционные методы очистки сточных вод. Сущность жидкостной экстракции. Изотермы экстракции. Экстрагирующая способность растворителей. Принципиальные схемы процессов экстракции. | 4 |
Тема 14. Фотохимические процессы в очистке сточных вод. Фотолиз, реакции фотохимического инициирования. Гомогенное расщепление связей при УФ облучении молекул. Фотоэлектронный перенос. Фотохимическая деструкция и очистка с использованием О2, Н2О2, О3 или их смесей. Фотохимическое обезвреживание сточных вод. Фотохимическое и фотокаталитическое обесцвечивание окрашенных сточных вод и деструкция органических примесей. Технологические основы фотокаталитических процессов. | 6 |
Тема 15. Основы биохимической очистки сточных вод Микробиологическое самоочищение. Химико-биологические процессы в сточных водах. Активный ил. Кинетика биохимических реакций. Анаэробные и аэробные процессы. Мощность аэротенков. Биофильтры. Основы фитоочистки. Особенности использования биохимических процессов в текстильной и легкой промышленности. | 8 |
Тема 16. Термические методы обезвреживания промышленных отходов Особенности методов обезвреживания промышленных отходов (газообразных, жидких и твердых) при высоких температурах. Газификация мазутов, пиролиз. Методы уменьшения концентрации СО, NOX в продуктах сгорания. Влияние балласта на устойчивость горения газов. Современные методы обезвреживания вентиляционных выбросов. Термическое обезвреживание (каталитическое окисление) газовых смесей. Высокотемпературные процессы обезвреживания твердых отходов, пиролиз, переплав, высокотемпературная агломерация. | 6 |
Тема 17. Энергетическое загрязнение окружающей среды Теоретические основы защиты окружающей среды от энергетических воздействий. Термические сбросы и процессы в водных объектах. Магнитное воздействие. Защита окружающей среды методами экранирования. | 4 |
Тема 18. Основы защиты окружающей среды методами рассеивания и разбавления примесей Диффузионные процессы в атмосфере и гидросфере. Транспортный перенос загрязнения. Основы расчета рассеивания примесей в атмосфере, расчет высоты дымовых труб. | 5 |
Заключение. Основы построения технологических схем очистки выбросов, сбросов и утилизации твердых отходов. | 3 |
Всего: | 119 |
3. Тематический план
3.2.Лекции
Номера изучаемых тем | Очное обучение | Очно-заочное (вечернее) обучение | Заочное обучение | |||
Номер семестра | Объем, час. | Номер семестра | Объем, час. | Номер семестра | Объем, час. | |
Введение | 6 | 2 | ||||
1 | 6 | 2 | ||||
2 | 6 | 4 | ||||
3 | 6 | 2 | ||||
4 | 6 | 2 | ||||
5 | 6 | 2 | ||||
6 | 6 | 2 | ||||
7 | 6 | 2 | ||||
8 | 6 | 4 | ||||
9 | 6 | 2 | ||||
10 | 6 | 2 | ||||
11 | 6 | 2 | ||||
12 | 6 | 4 | ||||
13 | 6 | 2 | ||||
14 | 6 | 2 | ||||
15 | 6 | 4 | ||||
16 | 6 | 2 | ||||
17 | 6 | 2 | ||||
18 | 6 | 4 | ||||
Заключение | 6 | 3 | ||||
Всего: | 51 |
3.3.Практические (семинарские) занятия
Номера изучаемых тем | Наименование практических занятий | Очное обучение | Очно-заочное (вечернее) обучение | Заочное обучение | |||
Номер семестра | Объем, час. | Номер семестра | Объем, час. | Номер семестра | Объем, час. | ||
1 | Расчет состава смешанных стоков | 6 | 2 | ||||
2-3 | Расчет объема и состава шламов при коагуляционно-флотационном осветлении сточных вод | 6 | 4 | ||||
4 | Определение объема пены и очищаемой воды при флотации | 6 | 2 | ||||
5 | Материальный баланс процессов очистки при фильтрации | 6 | 4 | ||||
8 | Расчет расхода реагентов и энергии при электрокоагуляции | 6 | 2 | ||||
9-10 | Расчет материальных балансов процессов адсорбционной очистки газов и сточных вод | 6 | 4 | ||||
11 | Расчет материального баланса процесса умягчения воды в водоподготовке | 6 | 4 | ||||
12 | Материальный баланс процесса хемосорбции очистки вентгазов | 6 | 4 | ||||
13 | Определение удельных расходов реагентов при экстракции примесей | 6 | 2 | ||||
16 | Расчет теплового баланса процессов очистки выбросов | 6 | 2 | ||||
18 | Расчет рассеивания примесей в атмосфере | 6 | 4 | ||||
Всего: | 34 |
3.4.Лабораторные занятия не предусмотрены.
4. Курсовое проектирование
Не предусмотрено.
5. Дополнительные Формы контроля и закрепления знаний и навыков студентов
Номера тем, по которым проводится контроль | Форма контроля знаний | Очное обучение | Очно-заочное (вечернее) обучение | Заочное обучение | |||
Номер семестра | Колич. | Номер семестра | Колич. | Номер семестра | Колич. | ||
6, 7 | Беглый опрос на практических занятиях | 6 | 2 | ||||
12, 15 | Беглый опрос на практических занятиях | 6 | 2 |
6. Самостоятельная работа студента
Виды самостоятельной работы студента | Очное обучение | Очно-заочное (вечернее) обучение | Заочное обучение | |||
Номер семестра | Объем, час. | Номер семестра | Объем, час. | Номер семестра | Объем, час. | |
Усвоение теоретического материала по дисциплине | 6 | 9 | ||||
Подготовка к практическим занятиям | 6 | 4 | ||||
Выполнение домашних заданий | 6 | 6 | ||||
Подготовка к экзамену | 6 | 15 | ||||
Выполнение курсовых проектов (работ) | – | – | ||||
Выполнение учебно - или научно - исследовательских работ | – | – | ||||
Всего: | 34 | |||||
Доля самостоятельной работы студента в % от общего объема работы | 28,6 |
7. Учебно-методические материалы по дисциплине
7.1. Перечень основной и дополнительной литературы (использовать сквозную нумерацию)
а) основная литература
1. Панов основы защиты окружающей среды. М. Академия, 2008.– 320 с.
2. , , Скрябин газов и воздуха от пыли в химической промышленности. СПб, «Химия», 1993.– 320 с.
3. Краснобородько очистка сточных вод от красителей. Л., «Химия», 1988.–192 с.
б) дополнительная литература
4. Николадзе очистки природных водоемов. М. «Высшая школа», 1987.– 479 с.
5. , , Введение в экологическую химию. М. «Высшая школа», 1994.– 400 с.
6. Фролов коллоидной химии. М. «Химия», 2001.– 464 с.
7. , , Шевченко по свойствам, методам анализа и очистке воды. Киев «Наукова думка», 1980.– в двух частях.– 1206 с.
8. Чупалов экология. Методические указания к лабораторным работам. / Под ред. проф. , СПб., СПГУТД.– 2005.– 36 с.
7.2. Перечень демонстрационных материалов и технических средств обеспечения освоения дисциплины
а) Технологические схемы очистных сооружений различных производств (плакаты – 4, компьютерные программы – 3).
8. Протокол согласования рабочей программы
Наименование дисциплин, изучение которых базируется на знаниях студентов по данной дисциплине | Наименование кафедр, обеспечивающих учебный процесс по указанным в ст. 1 дисциплинам | Предложения и замечания по содержанию рабочей программы | Зав. кафедрой, указанной в ст. 2 (ФИО, подпись, дата) |
1 | 2 | 3 | 4 |
о внесении дополнений и изменений
в Рабочую программу*
по ___________________________________________________________________________
(наименование дисциплины)
для направления (специальности) ________________________________________________
(код и наименование направления или специальности)
кафедра________________________________________________
(наименование кафедры)
В рабочую программу,
составленную на основании рабочего учебного плана № ______________ (20___ г.)
вносятся следующие дополнения (изменения):
- в раздел 1: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
- в раздел 2: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
и т. д.
Дополнения (изменения) приняты на заседании кафедры «_____» _____________ 20___ г.
Зав. кафедрой _________________________________________________________________
(наименование кафедры, ФИО заведующего, подпись)
СОГЛАСОВАНИЕ:
_____________________________________________________________________________
(наименование факультета или института, осуществляющего подготовку выпускников
по соответствующему направлению или специальности)
Декан факультета (директор института)___________________________________________
(ФИО декана или директора, подпись)
Учебно-методический отдел _____________________________________________________
(должность сотрудника отдела, ФИО, подпись)
* - изменения и дополнения по объемам работы и формам итогового контроля принимаются ежегодно с 1 по 31 января (на следующий учебный год); изменения и дополнения по содержательной части программы принимаются ежегодно с 1 по 31 мая (на следующий учебный год).
