能力培养：通过实验，使学生能够综合运用所学知识，在教师指导下，完成污水生化处理实验的设计，并对实验及结果进行验证。学生需具备以下能力和要求：

①掌握污水生物除磷、脱氮、有机物去除理论的相关基本知识；

②掌握污水生物处理构筑物的结构、功能；

③具备一定的自主创新设计和独立解决问题的能力；

④能够使用虚拟软件进行全过程设计，解决设计过程中遇到的实际问题。

实验操作：通过实验使学生掌握①生化处理构筑物构造与原理，②生化反应动力学参数实验操作，③生化反应池设计与实验。

主要有以下内容和操作步骤

（1）污水处理工艺流程、处理构筑结构功能及工作原理

通过3D模型展示并详细讲解使学生掌握污水处理工艺及各构筑物的内部构造、工作原理等。

（2）污水处理动力学参数实验

通过与学生之间的交互作用引导学生进行动力学参数实验， 给定水质水量特征，通过设计不同的污泥浓度、停留时间等参数设计动力学仿真实验并进行相应操作，获得仿真实验数据，并通过仿真实验数据分析得到对于特定性质污水的污水生化处理的动力学参数 、Ks及K2。

（3）生化反应池设计及实验

参考设计规范中不同处理要求时对活性污泥负荷率、水力停留时间及污泥浓度的规定，选择不同的参数值，设计不同的污水生化反应池。在设计的生化反应池中，用上述实验得到的动力学参数进行生化处理仿真实验。根据实验结果及污染物的去除过程，分析得到合理的生化反应池设计方案。

（4）实验报告的编制

对实验数据进行总结分析，包括对实验中遇到科学问题及解决方法进行总结分析，完成实验报告的编制。

污水处理厂生化处理实验操作性差，实际实验耗时长及实验存在不稳定性，对于本科教学实验不具操作性。

为使学生能充分理解和掌握污水处理的生化反应原理，使学生掌握生化处理设计参数的应用和意义，设计虚拟仿真实验平台。

实验课程的主要设计原则有：

（1）仿真实验的直观性

污水处理厂处理工艺其运行参数如SRT、HRT等，以及污水处理的生化反应过程难以在实际运行工艺中实现，通过虚拟仿真实验实现处理工艺的运行参数设置与实验。

（2）实验的可操作性

实际污水处理厂中生化反应池生化反应池运行参数调整耗时长，且具有一定的滞后性，其难以满足本科教学实验，通过虚拟仿真实验实现实验的可操作性。

（3）实验的可重复性

生化反应实验结果受多种条件影响，且部分条件难以，影响实验结果，通过虚拟仿真实验研究单一参数的实验效果。

污水处理厂生化反应虚拟仿真实验是一项涉及到反应器理论、生物化学反应等相关内容的综合性、实践性很强的实验，通过虚拟仿真实验使学生掌握相关理论基础与增强实践认识。具体如下：

1.使学生更好地理解和掌握污水出生化处理构筑物：包括其结构、功能、运行模式；

2.使学生更好的理解和掌握污水生化处理的机理：包括有机物的去除、氮磷营养物质在生化反应池内的转化与去除过程，如厌氧、缺氧、好氧区（池）的主要功能与生化反应及影响机理；

3.使学生更好的掌握生化处理设计参数的应用和意义：包括有机负荷、污泥龄、水力停留时间、污泥回流、硝化液回流等设计参数在实际设计中的应用。

通过构建多元的评价体系，分别从前期实验准备、基础理论知识、动力学参数实验、生化池设计与实验等多方面进行学生综合能力的评价。评价维度上包括，基础知识、实验动手能力、自主创新能力、实验分析创造能力的培养。

成绩评定包括：基础知识（30%）；实验设计（30%）；实验过程和结果分析与讨论（40%）。