虚拟污水处理厂实习软件的开发与应用探索

杨 巍（辽宁石化职业技术学院 辽宁锦州 121001）

虚拟污水处理厂实习软件的开发与应用探索

杨 巍
（辽宁石化职业技术学院 辽宁锦州 121001）

为了满足教学的实际需要，开发制作了虚拟污水处理厂实习软件，并在教学应用中按照实习评分标准进行考核。本文着重阐述了软件的开发制作过程及其应用。

水污染控制技术；虚拟污水处理厂；实习

为了使学生了解典型污水处理企业的先进工艺流程，解决学生无法到企业进行实习的难题，开发制作了虚拟污水处理厂实习软件，并在教学内容中设置了相关情境，应用效果较好。虚拟污水处理厂实习软件的开发制作。

1 软件的开发背景

环境监测与治理技术专业学生的校企合作实习企业主要为石化公司，学生对于炼油污水的处理工艺流程较为熟悉，但对城市污水的处理缺乏了解。为此，开发制作了一套虚拟城市污水处理厂实习软件，以满足人才培养目标及教学的需要。

2 软件的设计蓝本

此软件是以某城市污水处理厂为蓝本进行设计的。选择此污企业为蓝本的主要原因有两点：第一，企业树立了污水治理环保企业的良好形象，注重文化建设，立足于服务社会、保护环境、和谐发展；第二，企业采用的工艺较典型，具有较好的示例效果。

3 软件的主要功能

此软件主要有两种学习模式，一种是固定路线模式，即学生可任意选择观看一期或二期工艺流程动画，动画是按照设定的路线进行自动播放的，学生不能自由选择行走路线，只可通过空格键选择暂停/播放，通过观看动画来熟悉污水处理厂的工艺流程；另一种是行走模式，即学生通过指定的前进、后退、左转、右转键进行漫游或选择构筑物进行重点学习。

4 开发制作要点

4.1 绘制虚拟污水处理厂的工艺流程图

工艺流程的选择至关重要，直接决定此软件的使用价值和应用前景，所以必须以深入细致的调研为基础，将先进的、典型的污水处理工艺和蓝本企业的处理工艺相结合设计出符合教学要求的工艺流程。虚拟污水处理厂的污水处理系统分为两期工程，每期工程的日处理能力均为20万吨；污水回用系统的日处理能力为40万吨。一期污水处理工程采用厌氧-好氧生物脱氮除磷工艺；二期污水处理工程采用厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺；污水三级处理系统采用混凝沉淀加过滤工艺。按绘图要求绘制出虚拟污水处理厂的工艺流程图。

4.2 明确要展示的主要处理构筑物及设备

设计建立厂房、处理构筑物及设备等模型共24个，主要有索式格栅除污机、转鼓式格栅除污机、旋流沉砂池、砂水分离器、折板絮凝池、斜板沉淀池、V型滤池、污泥浓缩池、离心脱水机、初沉池、生化池、二沉池、曝气生物滤池等。此外还设计了长门、停车场、绿化带、厂区内行走的工人。

4.3 设计虚拟污水处理厂漫游路线，同时确定各处理构筑物或厂房的位置，门、楼梯或台阶的数量和位置，以及上下、进出此构筑物、厂房所走门、台阶或楼梯的顺序，以及观察设备的绕行方向。以各工艺环节之间距离最短为原则，减少固定路线模式中的“行走时间”。

4.4 为各处理构筑物、设备的工作状态，池内污水污泥的颜色、流向、动态编写脚本

主要以蓝本企业的真实照片、视频资料为辅助，配有详细的文字描述作为制作的依据。此部分为制作的重点同时也是难点，对技术人员的专业水平要求较高，稍有偏差，制作出的处理前后的污水几乎没有差别，失去了此部分的制作意义。以集泥井和配泥井为例，集泥井中污泥的含水率较配泥井少，从表面观察发现其污泥较稠，而配泥井中污泥的含水率较高，水层下面可见污泥，但污泥的颜色没有集泥井中深，这两个处理构筑物中所容纳污泥的差别一定要显示出来。再如初沉池和二沉池内污水的颜色，前者偏黑，且水面有悬浮固体物质存在，而后者池内污水明显变清，颜色变浅，若技术人员能够按照要求制作，学生通过池内污水的颜色即可分辨出初沉池和二沉池。

4.5 为主要展示的各厂房、处理构筑物及设备编写详细的制作脚本

这部分为制作的核心部分，也是制作的难点。每个处理构筑物、设备及厂房内需要学生学习哪些知识点和技能点，通过何种方式将它们体现出来，这些对于脚本编写者的实践知识和文学功底都具有很大的挑战性。脚本编写者必须深入企业向工人师傅、技术人员学习，积累大量有针对性的资料，再根据课程的实际需要筛选出学生应知应会的知识点和技能点作为编写对象。为了使学习内容层次清晰，需要将编写对象有序化。脚本必须详细，因为专业公司技术人员对环境专业知识一窍不通，为了便于他们理解，必须提供大量有价值的图片、视频资料。例如，砂水分离器，必须提供六个角度的图片或视频，编写者的工作量很大，同时普通照相器材可能无法保证清晰度和视角的广阔度，必需专业公司的配合。

5 在教学中的重要作用及应用效果

此软件用于“虚拟污水处理厂实习”这一教学情境，学生可掌握污水处理工艺流程图的绘制要点以及在解读工艺流程的过程中巩固升华之前学过的知识点和技能点；通过深入细致地学习污水处理构筑物及设备的工艺规程，增加了专业理论和实践知识，开阔了专业视野；学生可了解处理构筑物或设备的内部构造、工作过程。该软件的学习按从易到难的递进顺序设置了多个考核任务，每个任务赋予不同的权重值，最后将所有任务的赋分加和即为该情境的总成绩。通过应用，教学效果比实习要好很多，也得到了同行的高度评价。