一、基本信息

课程代码：2320812

学分：1

总学时：30

课程性质：专业选修课

适用专业：环境科学、环境工程

先修课程：水污染控制工程、环境微生物学

二、本课程教学的和任务

通过学习活性污泥1号模型（ASM1）和全耦合活性污泥3号模型（FCASM3）机理机制及其建立方法，了解活性污泥模型工作原理及意义。并通过计算机操作，调整模型相关参数，对比不同的模拟效果，加深对环境工程工艺模型数值仿真的认识。

另一方面，参观学习实验室规模的智能化SBR污水处理系统，了解污水处理过程自动化控制的工作原理，通过对该系统参数手动设定的操作，完成SBR工艺一个周期的成功运行。

最后，结合活性污泥工艺模型和SBR硬件控制系统，进行污水处理过程参数自适应调整的智能化控制实验，同样完成一个SBR周期的成功运行，进一步地加深对环境工程仿真与控制的学习。

三、教学方法与手段

实验现场教学，学生分组实验

四、教学内容与要求

实验1 活性性污泥1号模型机理介绍及matlab模型仿真演示

介绍活性污泥1号模型的机理机制，详细讲解其中8个子过程的反应速率方程：异养菌好氧生长；异养菌缺氧生长；自养菌好氧生长；异养菌衰减；自养菌衰减；可溶性有机氮的氨化；缓慢降解有机碳的“水解”；缓慢降解有机氮的“水解”。

实验2  SBR工艺特点介绍及智能化SBR污水处理系统演示

智能化SBR污水处理系统，主要包括，基于PXI系统的控制柜，圆柱形SBR反应器，温度传感器、溶解氧（DO）、pH值在线监测仪等。SBR反应器的一整套工艺过程通过PXI系统来完成。PXI系统的外设模块中设有数据采集板卡，对在线监测仪上的数据进行实时的采集及处理。通过将处理后的数据与设定值进行比对，嵌入式系统向控制柜发送命令，控制柜执行相应的动作，以实现实时的负反馈控制，以此来维持整个SBR反应器的环境条件，使微生物在最佳的环境中生长，提高了系统抵抗冲击负荷的能力以及处理效果。

装置图如下：

    1-嵌入式控制器       2-控制柜        3-排水电磁阀     

4-出水箱             5-排泥阀        6-水浴温度探头

7-水浴               8-溶解氧探头    9-pH探头          

10-穿孔曝气头        11-进水口       12-水浴循环泵  

13-水浴进水口        14- 水浴箱      15-进水泵  

16-进水箱            17-水浴出水口   18-搅拌器

19-液位计                       20-空气流量计   21-空气泵

22-加碱蠕动泵        23-加酸蠕动泵

确保20台计算机正常工作；确保智能化SBR污水处理系统稳定运行。

实验3  城镇污水处理厂活性污泥法工艺模型数值仿真实验

利用matlab软件，基于FCASM3对SBR污水处理工艺进行数学建模，修改模型中相关参数，对比不同的模拟出水，比较其COD、氨氮、磷酸盐的去除情况。

实验4  智能化SBR污水处理系统参数手动设定操作实验

智能化SBR污水处理系统参数手动设定操作，完成一个周期的稳定运行。实验5  智能化SBR污水处理系统参数模型计算操作实验

智能化SBR污水处理系统参数模型计算操作，完成一个周期的稳定运行，设定各反应条件，添加相应matlab文件（数值模型部分），观察各反应周期的温度、pH及DO的变化情况。