在环境工程专业教学中，污水处理厂的真实运行环境存在高温、有毒气体、机械伤害等安全风险，批量学生进厂实习几乎不可能。校内实验设施又受限于场地与资金，通常只有缩微模型或静态流程图，学生难以动手操作，更无法体验参数波动、设备故障等真实工况。导致学生即使考高分，进入工厂后仍然不敢调阀门、不会判异常。

北京象新力科技有限公司以实际城市污水厂为原型，融合三维仿真与实时数学模型，推出污水处理工艺操作虚拟仿真软件，让学生在一个安全、开放、可重复的虚拟环境中，完成从工艺设计到故障排除的全流程实训。

一、软件介绍

本软件是一套面向环境科学与工程专业的沉浸式虚拟仿真教学系统。它以真实污水处理厂为蓝本，采用电影级Maya建模还原厂区全貌，并内置自研仿真引擎，实现“可视即可算”。

①底层数学模型驱动

所有设备参数（如表面负荷、回流比、泥龄）均绑定真实动力学方程。学生在参数调节面板上改变任意数值，系统即时计算COD、氨氮、总磷的去除率变化，拒绝“脚本动画式”的假反馈。

②自由搭建工艺的智能算法

在搭建模块中拖拽调节池、UASB、AAO、MBR等元件并连线，后台可自动分析设备连接关系的合理性。学生可对比不同工艺路线的去除效果，真正理解工艺流程对处理效率的决定性影响。

③二三维融合交互

三维场景中悬浮虚拟数据屏，实时刷新底层计算数据；同时提供二维监控仪表板，展示流量、溶解氧、污泥浓度等变化曲线。学生既能沉浸式巡视厂区，又能像在中控室一样精准调控参数。

二、实验内容

1. 知识预习

通过三维漫游依次学习调节池、AAO、MBR、UASB、二沉池等核心单元。每个设备提供半剖模型与原理动画（如UASB三相分离器气流动态、板框压滤机全周期演示），并附带文字参数与常见故障提示。

2. 工艺自由搭建

在可视化平台拖拽模块（调节池、AAO、MBR、NF/RO、UASB等），自由连线确定工艺顺序。后台算法根据连接关系自动计算理论出水水质，让学生直观验证不同工艺流程的去除效率。

3. 参数调节

支持对粗格栅、细格栅、沉砂池、水解酸化池、AAO、MBR、SBR、UASB、二沉池、NF/RO、污泥浓缩池、板框压滤机等设备进行参数设置。右侧曲线实时反馈COD、氨氮、总磷变化，并配有原理动画与二维监控画面。

4. 异常模拟

以二沉池发生污泥膨胀为示例，让用户通过水样检测判断发生污泥膨胀原因，通过调节加药临时控制，调整运行参数和调整设计参数解决污泥膨胀。通过观察指标参数的实时浓度变化来判定解决方式是否有效。

三、支撑课程

本产品可广泛应用于本科和高职类院校的实训和课程教学，主要针对环境科学与工程相关专业领域，可匹配水处理工程、水污染控制工程等课程。