虛擬污水處理廠實(shí)習(xí)軟件的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用探索

楊 巍（遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院 遼寧錦州 121001）

虛擬污水處理廠實(shí)習(xí)軟件的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用探索

楊 巍
（遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院 遼寧錦州 121001）

為了滿足教學(xué)的實(shí)際需要，開(kāi)發(fā)制作了虛擬污水處理廠實(shí)習(xí)軟件，并在教學(xué)應(yīng)用中按照實(shí)習(xí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核。本文著重闡述了軟件的開(kāi)發(fā)制作過(guò)程及其應(yīng)用。

水污染控制技術(shù)；虛擬污水處理廠；實(shí)習(xí)

為了使學(xué)生了解典型污水處理企業(yè)的先進(jìn)工藝流程，解決學(xué)生無(wú)法到企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)的難題，開(kāi)發(fā)制作了虛擬污水處理廠實(shí)習(xí)軟件，并在教學(xué)內(nèi)容中設(shè)置了相關(guān)情境，應(yīng)用效果較好。虛擬污水處理廠實(shí)習(xí)軟件的開(kāi)發(fā)制作。

1 軟件的開(kāi)發(fā)背景

環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)專業(yè)學(xué)生的校企合作實(shí)習(xí)企業(yè)主要為石化公司，學(xué)生對(duì)于煉油污水的處理工藝流程較為熟悉，但對(duì)城市污水的處理缺乏了解。為此，開(kāi)發(fā)制作了一套虛擬城市污水處理廠實(shí)習(xí)軟件，以滿足人才培養(yǎng)目標(biāo)及教學(xué)的需要。

2 軟件的設(shè)計(jì)藍(lán)本

此軟件是以某城市污水處理廠為藍(lán)本進(jìn)行設(shè)計(jì)的。選擇此污企業(yè)為藍(lán)本的主要原因有兩點(diǎn)：第一，企業(yè)樹(shù)立了污水治理環(huán)保企業(yè)的良好形象，注重文化建設(shè)，立足于服務(wù)社會(huì)、保護(hù)環(huán)境、和諧發(fā)展；第二，企業(yè)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(xué)習(xí)模式，一種是固定路線模式，即學(xué)生可任意選擇觀看一期或二期工藝流程動(dòng)畫(huà)，動(dòng)畫(huà)是按照設(shè)定的路線進(jìn)行自動(dòng)播放的，學(xué)生不能自由選擇行走路線，只可通過(guò)空格鍵選擇暫停/播放，通過(guò)觀看動(dòng)畫(huà)來(lái)熟悉污水處理廠的工藝流程；另一種是行走模式，即學(xué)生通過(guò)指定的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)鍵進(jìn)行漫游或選擇構(gòu)筑物進(jìn)行重點(diǎn)學(xué)習(xí)。

4 開(kāi)發(fā)制作要點(diǎn)

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(guān)重要，直接決定此軟件的使用價(jià)值和應(yīng)用前景，所以必須以深入細(xì)致的調(diào)研為基礎(chǔ)，將先進(jìn)的、典型的污水處理工藝和藍(lán)本企業(yè)的處理工藝相結(jié)合設(shè)計(jì)出符合教學(xué)要求的工藝流程。虛擬污水處理廠的污水處理系統(tǒng)分為兩期工程，每期工程的日處理能力均為20萬(wàn)噸；污水回用系統(tǒng)的日處理能力為40萬(wàn)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(jí)處理系統(tǒng)采用混凝沉淀加過(guò)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(gòu)筑物及設(shè)備

設(shè)計(jì)建立廠房、處理構(gòu)筑物及設(shè)備等模型共24個(gè)，主要有索式格柵除污機(jī)、轉(zhuǎn)鼓式格柵除污機(jī)、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(jī)、初沉池、生化池、二沉池、曝氣生物濾池等。此外還設(shè)計(jì)了長(zhǎng)門(mén)、停車(chē)場(chǎng)、綠化帶、廠區(qū)內(nèi)行走的工人。

4.3 設(shè)計(jì)虛擬污水處理廠漫游路線，同時(shí)確定各處理構(gòu)筑物或廠房的位置，門(mén)、樓梯或臺(tái)階的數(shù)量和位置，以及上下、進(jìn)出此構(gòu)筑物、廠房所走門(mén)、臺(tái)階或樓梯的順序，以及觀察設(shè)備的繞行方向。以各工藝環(huán)節(jié)之間距離最短為原則，減少固定路線模式中的“行走時(shí)間”。

4.4 為各處理構(gòu)筑物、設(shè)備的工作狀態(tài)，池內(nèi)污水污泥的顏色、流向、動(dòng)態(tài)編寫(xiě)腳本

主要以藍(lán)本企業(yè)的真實(shí)照片、視頻資料為輔助，配有詳細(xì)的文字描述作為制作的依據(jù)。此部分為制作的重點(diǎn)同時(shí)也是難點(diǎn)，對(duì)技術(shù)人員的專業(yè)水平要求較高，稍有偏差，制作出的處理前后的污水幾乎沒(méi)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(fā)現(xiàn)其污泥較稠，而配泥井中污泥的含水率較高，水層下面可見(jiàn)污泥，但污泥的顏色沒(méi)有集泥井中深，這兩個(gè)處理構(gòu)筑物中所容納污泥的差別一定要顯示出來(lái)。再如初沉池和二沉池內(nèi)污水的顏色，前者偏黑，且水面有懸浮固體物質(zhì)存在，而后者池內(nèi)污水明顯變清，顏色變淺，若技術(shù)人員能夠按照要求制作，學(xué)生通過(guò)池內(nèi)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(gòu)筑物及設(shè)備編寫(xiě)詳細(xì)的制作腳本

這部分為制作的核心部分，也是制作的難點(diǎn)。每個(gè)處理構(gòu)筑物、設(shè)備及廠房?jī)?nèi)需要學(xué)生學(xué)習(xí)哪些知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)，通過(guò)何種方式將它們體現(xiàn)出來(lái)，這些對(duì)于腳本編寫(xiě)者的實(shí)踐知識(shí)和文學(xué)功底都具有很大的挑戰(zhàn)性。腳本編寫(xiě)者必須深入企業(yè)向工人師傅、技術(shù)人員學(xué)習(xí)，積累大量有針對(duì)性的資料，再根據(jù)課程的實(shí)際需要篩選出學(xué)生應(yīng)知應(yīng)會(huì)的知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)作為編寫(xiě)對(duì)象。為了使學(xué)習(xí)內(nèi)容層次清晰，需要將編寫(xiě)對(duì)象有序化。腳本必須詳細(xì)，因?yàn)閷I(yè)公司技術(shù)人員對(duì)環(huán)境專業(yè)知識(shí)一竅不通，為了便于他們理解，必須提供大量有價(jià)值的圖片、視頻資料。例如，砂水分離器，必須提供六個(gè)角度的圖片或視頻，編寫(xiě)者的工作量很大，同時(shí)普通照相器材可能無(wú)法保證清晰度和視角的廣闊度，必需專業(yè)公司的配合。

5 在教學(xué)中的重要作用及應(yīng)用效果

此軟件用于“虛擬污水處理廠實(shí)習(xí)”這一教學(xué)情境，學(xué)生可掌握污水處理工藝流程圖的繪制要點(diǎn)以及在解讀工藝流程的過(guò)程中鞏固升華之前學(xué)過(guò)的知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)；通過(guò)深入細(xì)致地學(xué)習(xí)污水處理構(gòu)筑物及設(shè)備的工藝規(guī)程，增加了專業(yè)理論和實(shí)踐知識(shí)，開(kāi)闊了專業(yè)視野；學(xué)生可了解處理構(gòu)筑物或設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造、工作過(guò)程。該軟件的學(xué)習(xí)按從易到難的遞進(jìn)順序設(shè)置了多個(gè)考核任務(wù)，每個(gè)任務(wù)賦予不同的權(quán)重值，最后將所有任務(wù)的賦分加和即為該情境的總成績(jī)。通過(guò)應(yīng)用，教學(xué)效果比實(shí)習(xí)要好很多，也得到了同行的高度評(píng)價(jià)。