虛擬污水處理廠實習軟件的開發與應用探索

楊 ?。ㄟ|寧石化職業技術學院 遼寧錦州 121001）

虛擬污水處理廠實習軟件的開發與應用探索

楊 巍
（遼寧石化職業技術學院 遼寧錦州 121001）

為了滿足教學的實際需要，開發制作了虛擬污水處理廠實習軟件，并在教學應用中按照實習評分標準進行考核。本文著重闡述了軟件的開發制作過程及其應用。

水污染控制技術；虛擬污水處理廠；實習

為了使學生了解典型污水處理企業的先進工藝流程，解決學生無法到企業進行實習的難題，開發制作了虛擬污水處理廠實習軟件，并在教學內容中設置了相關情境，應用效果較好。虛擬污水處理廠實習軟件的開發制作。

1 軟件的開發背景

環境監測與治理技術專業學生的校企合作實習企業主要為石化公司，學生對于煉油污水的處理工藝流程較為熟悉，但對城市污水的處理缺乏了解。為此，開發制作了一套虛擬城市污水處理廠實習軟件，以滿足人才培養目標及教學的需要。

2 軟件的設計藍本

此軟件是以某城市污水處理廠為藍本進行設計的。選擇此污企業為藍本的主要原因有兩點：第一，企業樹立了污水治理環保企業的良好形象，注重文化建設，立足于服務社會、保護環境、和諧發展；第二，企業采用的工藝較典型，具有較好的示例效果。

3 軟件的主要功能

此軟件主要有兩種學習模式，一種是固定路線模式，即學生可任意選擇觀看一期或二期工藝流程動畫，動畫是按照設定的路線進行自動播放的，學生不能自由選擇行走路線，只可通過空格鍵選擇暫停/播放，通過觀看動畫來熟悉污水處理廠的工藝流程；另一種是行走模式，即學生通過指定的前進、后退、左轉、右轉鍵進行漫游或選擇構筑物進行重點學習。

4 開發制作要點

4.1 繪制虛擬污水處理廠的工藝流程圖

工藝流程的選擇至關重要，直接決定此軟件的使用價值和應用前景，所以必須以深入細致的調研為基礎，將先進的、典型的污水處理工藝和藍本企業的處理工藝相結合設計出符合教學要求的工藝流程。虛擬污水處理廠的污水處理系統分為兩期工程，每期工程的日處理能力均為20萬噸；污水回用系統的日處理能力為40萬噸。一期污水處理工程采用厭氧-好氧生物脫氮除磷工藝；二期污水處理工程采用厭氧-缺氧-好氧生物脫氮除磷工藝；污水三級處理系統采用混凝沉淀加過濾工藝。按繪圖要求繪制出虛擬污水處理廠的工藝流程圖。

4.2 明確要展示的主要處理構筑物及設備

設計建立廠房、處理構筑物及設備等模型共24個，主要有索式格柵除污機、轉鼓式格柵除污機、旋流沉砂池、砂水分離器、折板絮凝池、斜板沉淀池、V型濾池、污泥濃縮池、離心脫水機、初沉池、生化池、二沉池、曝氣生物濾池等。此外還設計了長門、停車場、綠化帶、廠區內行走的工人。

4.3 設計虛擬污水處理廠漫游路線，同時確定各處理構筑物或廠房的位置，門、樓梯或臺階的數量和位置，以及上下、進出此構筑物、廠房所走門、臺階或樓梯的順序，以及觀察設備的繞行方向。以各工藝環節之間距離最短為原則，減少固定路線模式中的“行走時間”。

4.4 為各處理構筑物、設備的工作狀態，池內污水污泥的顏色、流向、動態編寫腳本

主要以藍本企業的真實照片、視頻資料為輔助，配有詳細的文字描述作為制作的依據。此部分為制作的重點同時也是難點，對技術人員的專業水平要求較高，稍有偏差，制作出的處理前后的污水幾乎沒有差別，失去了此部分的制作意義。以集泥井和配泥井為例，集泥井中污泥的含水率較配泥井少，從表面觀察發現其污泥較稠，而配泥井中污泥的含水率較高，水層下面可見污泥，但污泥的顏色沒有集泥井中深，這兩個處理構筑物中所容納污泥的差別一定要顯示出來。再如初沉池和二沉池內污水的顏色，前者偏黑，且水面有懸浮固體物質存在，而后者池內污水明顯變清，顏色變淺，若技術人員能夠按照要求制作，學生通過池內污水的顏色即可分辨出初沉池和二沉池。

4.5 為主要展示的各廠房、處理構筑物及設備編寫詳細的制作腳本

這部分為制作的核心部分，也是制作的難點。每個處理構筑物、設備及廠房內需要學生學習哪些知識點和技能點，通過何種方式將它們體現出來，這些對于腳本編寫者的實踐知識和文學功底都具有很大的挑戰性。腳本編寫者必須深入企業向工人師傅、技術人員學習，積累大量有針對性的資料，再根據課程的實際需要篩選出學生應知應會的知識點和技能點作為編寫對象。為了使學習內容層次清晰，需要將編寫對象有序化。腳本必須詳細，因為專業公司技術人員對環境專業知識一竅不通，為了便于他們理解，必須提供大量有價值的圖片、視頻資料。例如，砂水分離器，必須提供六個角度的圖片或視頻，編寫者的工作量很大，同時普通照相器材可能無法保證清晰度和視角的廣闊度，必需專業公司的配合。

5 在教學中的重要作用及應用效果

此軟件用于“虛擬污水處理廠實習”這一教學情境，學生可掌握污水處理工藝流程圖的繪制要點以及在解讀工藝流程的過程中鞏固升華之前學過的知識點和技能點；通過深入細致地學習污水處理構筑物及設備的工藝規程，增加了專業理論和實踐知識，開闊了專業視野；學生可了解處理構筑物或設備的內部構造、工作過程。該軟件的學習按從易到難的遞進順序設置了多個考核任務，每個任務賦予不同的權重值，最后將所有任務的賦分加和即為該情境的總成績。通過應用，教學效果比實習要好很多，也得到了同行的高度評價。