【在线连续运行水处理实验系统】
功能、作用介绍：
在环境实验教学中，实现实验教学的信息化不仅成为信息技术与实验整合、教育手段现代化的一个突破口，而且对培养学生的实践动手能力、激发学生的学习兴趣、提高综合素质和培养创新思维起着重要作用。
水处理工艺连续运行实验一般采用以主要含有某一类典型污染物质的水为原水，构建水力学相似的构筑物模型做为容器，进行水介质不间断流入流出的模仿实际工艺运行状态的水质处理实验。水处理工艺连续运行实验是使学生深入理解水处理工艺原理、培养工程概念的最佳手段，但实验项目的实施过程具有操作周期长、水质分析工作量大等特点，一个实验的周期可能是十几个小时、几天、几周甚至更长时间。实验的完成要求学生要拿出大量的大块时间和精力投入到实验室中，这对于有大量理论课学习任务的本科生几乎是“不可能完成的任务”。因此高校在本科实验教学中极少开设连续运行的水处理工艺实验。
为了使连续运行水处理工艺实验适应于本科生的教学特点，使本科生付出有限的时间和精力就可以在实践能力、创新能力方面获得有效培养，达到面对复杂的实际问题、提出可行解决方案并实施操作、在实践过程中开拓创新能力得到锻炼的目的，我们设计出在线连续运行水处理实验系统，学生通过这套系统的实验使实践和创新能力得到有效的培养。
实验系统的构成和功能：
整套系统由水处理构筑物模型、机电装置动作执行机构、水质在线监测仪表、电气操控和数据采集发布系统构成。
(一) 目前的水处理构筑物模型按照污水生物处理的CASS工艺和物化处理的高速混凝沉淀池工艺运行原理设计而成;
(二) 机电装置动作执行机构包括构筑物模型进出水、泥、气管道上的电磁阀门、水提升泵、加药泵、气泵、搅拌机等机械装置;
(三) 在线监测仪表由布置在水处理构筑物模型中的UVAS在线COD分析仪、LDO荧光法无膜溶解氧分析仪、差分ORP氧化还原电极、NH4D氨氮分析仪、NITRATAX plus硝氮仪、SONATAX污泥界面监测仪、SOLITAX 悬浮物分析仪、1720E浊度仪等仪表探头和与之连接进行检测信号处理及显示的二次仪表组成;
(四) 电气操控和数据采集发布系统由PLC、计算机、手动盘柜组成，PLC接收各路传感器二次仪表输出的数据信号，并向控制柜输出控制信号，手动盘柜实现手动控制操作功能，计算机将接收的仪表数据和控制参数数据进行存储、处理和向网络实时发布。
实验系统的操作过程：
实验准备。学生将原水水箱储满，将物化处理所需的化学药剂配制好并装满投药箱;清洗维护水质传感器，将执行机构调试在正常状态，正确连接手控盘柜、执行机构、控制主机和传感器。这部分工作在实验室中完成。
实验进行。通过手控盘柜或控制主机或在网络上的操作启闭机电执行机构运行整套实验系统，并能够在上述不同位置调整系统运行参数。水质数据通过传感器产生，另外通过影像监视器实时摄录透明的构筑物模型中物相介质的形态，水质数据和实验现象视频传输到主机上之后通过主机发布到网络上，有数据分享权限的学生可以通过登录网络获取数据。实验系统网上远程操作权限可以限制在少部分学生范围，而实验数据可以在广大的学生范围中共同分享。这部分工作既可以在实验室完成，也可以在教室、图书馆、寝室中登录网络完成，甚至可以通过手机、平板电脑登录网络实现。
实验收尾。构筑物模型清理、传感器和执行机构保养维护、控制主机系统维护，这些工作在实验室由实验教师和学生共同完成。
实验装置的特点和优越性：
㈠通过拓展实验室空间、缩减实验时间和工作量，让连续流水处理工艺实验成为“可以完成的任务”。
在空间上将实验室大幅度延伸，准备工作完成后的实验操作可以在任何能够上网的空间展开;实验过程中繁冗的水质检测工作由各种水质传感器代替人工来完成，让学生不必在水质检测环节耗费大量的时间和精力，从而大大提高了连续运行工艺实验开展的可行性。
㈡实验内容丰富、数据信息量大,学生在实验过程中获得的知识、得到的锻炼是多层次、全方位的。
实验内容是围绕水处理的基本原理展开的，但要圆满完成实验还要基本掌握在线仪表的使用和维护、水处理系统运行操作的基本原则、工业控制系统的基本组成和运用等知识技能。实验系统记录的多种实验条件下的实验结果数据以及肉眼能观察到的实验现象为学生提供了大量比教科书更全面、更生动的学习素材，为学生深入细致地掌握工艺原理、锻炼实践技能创造了良好的条件。
㈢贴近实际的复杂实验过程对实践和创新能力的培养都达到了很好的效果。
实验的水质、运行参数及其它外部条件都完全模仿实际工艺过程，学生面对一个特定的原水水质和处理目标，要通过查阅文献、与指导教师和同学讨论、制定试验计划并进行实施验证，经历一个发现问题、分析问题、解决问题的完整过程，实践能力得到强化培养，同时创新技能和创新思维都得到有效的锻炼。
㈣网络技术的应用使高质量的实验教学资源实现大范围共享。
那些没有参加实验的同学通过获得观察权限也能够在网络上得到实时发布的实验数据和视频，通过旁观实验也能收获教材上得不到的丰富生动的知识信息，使更大范围的同学受益，实现优质教学资源使用效益的最大化。
作品名称：在线连续运行水处理实验系统
完成单位：同济大学环境科学与工程实验教学中心
