环境数模课程设计说明书
环境课程设计任务书
环境课程设计任务书一、课程目标知识目标：1. 学生能理解环境问题的基本概念，掌握环境保护的重要性。
2. 学生能掌握我国环境现状及其影响因素，了解环境保护的政策与法规。
3. 学生能了解环境科学的基本原理，理解生态系统的平衡与可持续发展。
技能目标：1. 学生具备收集、整理和分析环境数据的能力，能运用图表等形式进行展示。
2. 学生能运用所学知识，分析现实生活中遇到的环境问题，并提出合理的解决措施。
3. 学生具备参与环境保护活动的能力，能够设计并实施简单的环保项目。
情感态度价值观目标：1. 学生能认识到环境保护的紧迫性和责任感，树立绿色生活理念。
2. 学生能尊重自然、珍爱生命，关注生态环境问题，形成可持续发展观念。
3. 学生通过学习环境课程，培养团队协作、批判性思维和创新精神。
课程性质：本课程为环境科学启蒙课程，旨在培养学生的环境意识、科学素养和实践能力。
学生特点：六年级学生具有一定的认知能力、独立思考和合作学习能力，对现实生活中的环境问题充满好奇。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，培养其探究精神和实践能力。
通过课程学习，使学生具备环境保护的基本知识和技能，形成良好的环境素养。
课程目标分解为具体学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 环境问题基本概念：环境污染、生态破坏、资源枯竭等。
教材章节：第一章 环境与环境问题2. 我国环境现状及其影响因素：大气污染、水污染、土壤污染等现状及主要原因。
教材章节：第二章 我国环境现状与挑战3. 环境保护政策与法规：国家环境保护政策、法律法规及其实施。
教材章节：第三章 环境保护的政策与法规4. 环境科学基本原理：生态系统、生物多样性、物质循环等。
教材章节：第四章 环境科学基本原理5. 生态平衡与可持续发展：生态平衡的概念、可持续发展战略。
教材章节：第五章 生态平衡与可持续发展6. 环境数据收集与分析：收集环境数据的方法、数据分析技巧。
环保课程设计说明
环保课程设计说明一、教学目标本课程旨在让学生了解环保的基本概念，认识到环境保护的重要性，理解环境问题的成因和影响，掌握环保的基本知识和技能，培养学生保护环境的意识，提高学生参与环保行动的能力。
具体目标如下：知识目标：使学生了解环保的基本概念、环境问题的成因和影响，掌握环保的基本知识和技能。
技能目标：培养学生分析环境问题、提出环保解决方案的能力，以及参与环保行动的实践能力。
情感态度价值观目标：增强学生对环境保护的意识，培养学生关心环境、爱护环境的情感和价值观念。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括环保的基本概念、环境问题的成因和影响、环保的基本知识和技能、环保行动的实践等。
具体安排如下：第一章：环保的基本概念1.1 环境的定义和分类1.2 环保的定义和意义1.3 环保的发展历程和现状第二章：环境问题的成因和影响2.1 环境问题的定义和分类2.2 环境问题的成因2.3 环境问题的影响第三章：环保的基本知识和技能3.1 环境科学的基本知识3.2 环保技术和方法3.3 环保行为的养成第四章：环保行动的实践4.1 环保行动的定义和意义4.2 环保行动的类型和方式4.3 环保行动的实施和评估三、教学方法本课程采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等，以激发学生的学习兴趣和主动性。
讲授法：通过讲解环保的基本概念、环境问题的成因和影响、环保的基本知识和技能等内容，使学生掌握相关知识。
讨论法：学生就环保问题进行讨论，培养学生的思考和分析能力。
案例分析法：分析具体的环保案例，使学生了解环保行动的实施和评估。
实验法：进行环保相关的实验，培养学生的实践能力。
四、教学资源本课程所需的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
教材：环保教材，用于讲解环保的基本概念、环境问题的成因和影响、环保的基本知识和技能等内容。
参考书：提供更多的环保知识，供学生自主学习。
多媒体资料：包括环保相关的图片、视频等，用于辅助讲解和展示。
《环境设施设计》课程教学大纲.doc
《环境设施设计》课程教学大纲一、课程与任课教师基本信息课程名称：环境设施设计课程类别：选修课总学时/周学时/学分：32学时/4学时/2学分其中实验（实训、讨论等）学时：18学时授课时间：9-16周三3-4节、周五1-2节授课地点：6C-302任课教师姓名：班琼、杨响亮职称：副教授、讲师所属院（系）：东莞理工学院机械工程学院联系电话：答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课前、课间和课后，采用一对一的解答方式；2.课后在学生宿舍或者办公室辅导学生答疑。
二、课程简介环境设施设计是工业设计专业的一门专业选修课程，其内容涉及“环境·设施·人”的各个方面以及相互关系。
通过本课程的学习，学生可以了解环境设施的组成、概念，以及环境、设施、人三者之间的相互关系，理解环境设施设计的设计要求和设计理念，掌握设计的原则、程序及方法，尤其是无障碍设施的设计，提升对环境、空间的全方位认识和把握，为今后从事环境设计创作奠定基础。
三、课程目标结合专业培养目标，提出本课程要达到的目标。
这些目标包括：1、知识与技能目标：通过该课程的学习，使学生了解环境设施的相关组成、概念、以及环境——设施——人的相互关系，理解环境设施设计的设计要求和设计理念，掌握设计的流程与原则，尤其是无障碍设施的设计。
2、过程与方法目标：通过本课程的学习，学生能够理解整个环境设施设计，培养学生系统地环境设施设计的知识和技能技巧，具有创造性和严密性的设计思维能力，使学生掌握环境——设施——人系统设计的综合能力。
3、情感、态度与价值观发展目标：在本课程的学习中，同时培养作为一个工业设计师必须具备的坚持不懈的学习精神，严谨治学的科学态度和积极向上的价值观，为未来的学习、工作和生活奠定良好的基础。
四、与前后课程的联系先行课程主要以三大《构成》、《产品模型制作》来培养学生的立体思维、色彩与空间美感，立体模型制作的能力，并通过《素描》等基础课对简易结构以及形体的设计训练来锻炼学生的专业基础能力；以《效果图技法》来培养学生的徒手绘制效果图的快速表达能力；以《计算机辅助设计》及《工程制图》、《模型渲染技术》等课程来培养学生对常用计算机辅助设计软件的应用能力、与工程技术人员进行沟通的专业基础语言能力；以《人机工程学》、《设计心理学》来培养学生正确理解与恰当处理作为人造物的产品与人的生理、心理以及消费行为之间关系的能力。
《水环境数学模型及其应用》课程说明书(精)
《水环境数学模型及其应用》课程说明书一、主讲教师信息姓名刘志彦性别女学历博士职称讲师研究方向环境科学工作单位环境与规划学院讲授课程水环境数学模型及其应用联系电话、电子信箱liuzhiyan＠ 二、课程信息课程名称中文水环境数学模型及其应用先修课程环境生态学，环境经济学英文The Application of AquaticEnvironmental MathematicalModel课程性质专业方向课学时 /学分40/2 授课范围环境科学专业2006级本科6班授课时间和地点周一、周三、周五：4B号教学楼 206室人数限制42课程简介本课程主要以仿真、逼近客观实际为目标，以地面水环境为重点，以完善的理论和方法，突出实际应用为特点，给出了多种因素影响的水体和多孔介质中流体和污染质迁移方程，求解的近代数值方法，解析解法和应用实例；深入论证了定解条件和定解问题的提法；系统严格的推导了水环境污染介质迁移规律的数学模型。
三、教学资源指定教材彭泽周、杨天行、梁秀娟、古照升等. 水环境数学模型及其应用，北京：化学工业出版社，2007，1.参考文献汪家权、钱家忠. 水环境系统模拟.合肥工业大学出版社,2006，1.教学网站[1][2]四、教学信息教学目标通过本课程的学习和实验，让学生了解水环境模型，尤其是地表水环境模型的构建方法，并能够熟练应用于实践。
教学进度（以周为单位）课堂讲授实验、实习、作业、课外阅读及参考文献等教学内容摘要（章节名称、讲述的内容提要，课堂讨论的题目等）内容及时间、地点第1周第一章环境数学模型概述1.1 数学模型在环境问题中的应用1.2 建立数学模型的步骤1.3 水环境数学模型的分类与水质模型1.4 建立数学模型的一个实例第二章污染物在水体中迁移模型的建立和应用范围2.1 流体运动的某些概念2.2 水流连续方程2.3 污染物在水体内迁移的主要方式2.4 分子扩散方程2.5 污染物在水体中的随流扩散方程2.6 紊流扩散方程2.7 剪切流扩散方程第2周第三章污染物迁移模型的解析及应用3.1 一维污染物迁移问题的解析解3.2 二维和三维污染物迁移问题的解析解3.3 污染物有连续点源注入情况下的扩散3.4 有边界影响的扩散3.5 河流一维随流具有降解污染物的弥散方程的解析解及其应用3.6 河流二维降解污染物质具有边界影响的扩散规律及其应用3.7 确定扩散系数的解析方法3.8 河流水力学参数估计第3周第四章水体的温度模型4.1 水与大气之间的热交换4.2 河流水温模型4.3 湖泊、水库的水温迁移模型第五章有机污染物的数学模型及其预测5.1 有机污染物的分类及危害5.2 水体的耗氧和复氧5.3 有机污染的衰减变化5.4 河流BOD-DO模型及其预测5.5 QUAL-II河流水质综合模型5.6 河口BOD-DO模型及模拟预测5.7 混合型水库湖泊分层BOD-DO模型及模拟预测第4周第六章水库（湖泊）富营养化的数学模型及其模拟预测6.1 磷元素在水体中迁移转化的数学模型6.2 混合型水库、湖泊总磷数学模型及其分析解6.3 浮游植物质量平衡模型及其分析解6.4 总磷浓度与富营养化状态的统计相关模型6.5 罗伦珍模型6.6 氮迁移转化的数学模型6.7 在氧化条件下三氮迁移转化的数学模型6.8 应用实例分析第5周第七章重金属“三态”数学模型及其模拟预测7.1 重金属在水库（湖泊）和河流中的迁移转化形式7.2 重金属三态迁移转化的微分方程和数学模型7.3 一维流场中重金属随水悬浮物迁移转化方程的解析解及其应用7.4 一维流场中重金属迁移转化方程的解析解及其应用7.5 重金属随底泥迁移转化的一维模型7.6 应用实例分析第6周第八章地下水运动数学模型8.1 地下水模型概述8.2 地下水流方程逆问题提法第九章多孔介质中污染物迁移预测9.1 多孔介质中溶质运移的机制9.2 溶液中一种组分的质量与对流扩散方程9.3 多孔介质中的溶质运移微分方程9.4 地表水地下水污染质运移转化的耦合数学模型9.5 海水入侵的对流——弥散数学模型及其模拟9.6 含水层中热量迁移的数学模型9.7 应用实例——山东济宁市水质预测第7周复习本课程教学方法与手段通过教材进行基本内容讲解，理论联系实际，并辅以多媒体辅助教学手段。
环境数学模型
n——观测值数量。
18
▪ 相关系数法基于如下假设：以观测值y和计算 值y’存在一定的线性关系： y＝α+βy’+ε 式中：α和β——分别是计算值 和观测值线性关系的截矩和斜率，ε是两者间 的误差。
▪ 相关系数检验需进行相应的显著性分析，只 有当假设α＝0和β＝1为真时，用相关系数验 证才有实际意义。
偏差，同时有助于建立运行上较可靠的低灵 敏度系统和确定合理的设计裕量。
17
模型的吻合度检验
（一）相关系数法
n
( yi y)(y'i y')
R
i 1
n
n
( y'i y')2 ( yi y)2
i 1
i 1
式中y和y’——分别表示观测值和计算值的平均
值；
R——相关系数,R越接近1,相关性越强，反 之，R越接近0，相关性越弱；
不二存是在与误各差测，量因 值y变’j拟量合的得值最y’j好含的有线测性量方误程差； y=a1x1+a2x2+….+anxn+b 是能使各点到直线的竖向偏差的平方和最小的
直线。
15
m
m
Z
d
2 j
[
y
' j
(a1 x1 j
a2 x2 j
ai xij
an xnj
b)]2
j 1
j 1
据极值存在的条件，分别对Z作ai,b的一阶偏导
Z Z
0, 0
ai
b
由此可求得偏差平方和Z最小时的参数ai
16
四、模型的检验
▪ 模型在投入使用之前，要进行模型的检验。 检验包括两部分：
环境参数测试课程设计
环境参数测试课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握环境参数测试的基本概念和原理，如温度、湿度、光照、噪音等；2. 使学生了解不同环境参数的测量方法和仪器，并能正确使用；3. 帮助学生理解环境参数对人们生活和健康的影响，提高环保意识。
技能目标：1. 培养学生独立操作环境参数测试设备的能力，熟练进行数据采集和分析；2. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，如针对环境污染提出改善措施；3. 提高学生的团队协作和沟通能力，通过小组讨论、实验操作等形式，共同完成环境参数测试任务。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对环境问题的关注和责任感，积极参与环保行动；2. 培养学生热爱科学、勇于探索的精神，激发学生对环境科学的学习兴趣；3. 增强学生的法律意识和社会责任感，遵循环保法规，为建设美好家园贡献力量。
本课程针对初中年级学生，结合学科特点，注重实践性与理论性的结合，以培养学生的动手操作能力、问题解决能力和环保意识为主要目标。
在教学过程中，教师需关注学生的个体差异，因材施教，确保课程目标的达成。
通过本课程的学习，学生将能够掌握环境参数测试的基本知识和技能，提高自身综合素质，为未来的环保事业贡献力量。
二、教学内容1. 环境参数测试基本概念：温度、湿度、光照、噪音等参数的定义及单位；2. 环境参数测试原理：传感器工作原理、数据采集与处理方法；3. 测试设备的使用与维护：介绍常见环境参数测试设备，如温湿度计、光照仪、噪音计等，并讲解使用方法及注意事项；4. 实践操作：分组进行环境参数测试实验，让学生亲自动手操作，培养实际操作能力；5. 数据分析与应用：学习如何分析测试数据，发现环境问题，并提出相应的改善措施；6. 环保意识教育：结合实际案例，让学生了解环境参数对人们生活和健康的影响，提高环保意识。
教学内容参考教材相关章节，按照以下进度安排：1. 第1课时：环境参数测试基本概念及单位；2. 第2课时：环境参数测试原理及传感器工作原理；3. 第3课时：测试设备的使用与维护；4. 第4课时：实践操作（分组进行环境参数测试实验）；5. 第5课时：数据分析与应用；6. 第6课时：环保意识教育。
第1讲 环境数学模型概述
数学模型的分类
划分依据
变量与时间关系
模型类型
稳态模型
动态模型
变量关系
变量性质
参量性质
对模型机理的 把握程度
线性模型
非线性模型
确定性模型 随机性模型
集中参数模型 分布参数模型
白箱模型、灰箱模型以及 黑箱模型
数学模型具有下列特征：
高度的抽象性。通过数学模型能够将形象思维转化 为抽象思维，从而可以突破实际系统的约束，运用已 有的数学研究成果对研究对象进行深入的研究。
我们则将事物 M 称为事物 S 的模型。从形式 上看，模型可分成抽象模型和具体模型。
模型分类：
模型
抽象模型 具体模型
数学模型:方程式,函数,逻辑式 图象模型:流程图,方向图,框图； 计算机程序:计算程序,模拟程序
相似模型:(实物放大缩小) 建筑模型，风洞实验模型 模拟模型:电模拟模型
满足模型条件的数学表达式和算法叫做 数学模型.
(2)灰箱模型
即半机理模型。在建立环境数学模型的过程 中,几乎每个模型都包含一个或多个待定参数,这 些待定参数一般无法由过程机理来确定。通常采 用经验系数来定量说明。经验系数的确定则要借 助于以往的观测数据或实验结果。
(3)黑箱模型
即输入-输出模型。需要大量的输入,输出数据 以获得经验模型。它们可在日常例行观察中 积累,也可由专门实验获得。根据对系统输入 输出数据的观测,在数理统计基础上建立起经 验模型的方法又叫归纳法。
归纳法：信息来自系统输入和输出观 测数据。
从考虑问题的系统性，可以将建模方法分 为：
系统建模法：从环境系统入手，采用系统 方法建立数学模型；
简单建模法：仅仅考虑某几种因素，并未 考虑其它因素，简单建立其数学模型。
环境模拟数值方法课程设计
环境模拟数值方法课程设计简介环境模拟是一项在环境科学、生态学和地球科学等领域中广泛应用的技术，通过数值方法模拟环境过程，从而预测和评估环境变化对人类和自然系统的影响。
数值方法是环境模拟的核心，可以通过离散化模型、数值积分和求解微分方程等方式实现环境模拟。
本文将介绍环境模拟数值方法的课程设计，该课程设计是环境科学、生态学和地球科学等专业的重要实践环节，其目的是通过实际环境模拟实例和数值方法编程实践，提高学生对环境过程模拟和数值方法应用的理解和能力。
课程设计内容课程设计分为两个部分：实例讲解和编程实践。
实例讲解在实例讲解中，我们将介绍三个环境过程数值模拟实例，涉及水文过程模拟、气候变化预测和生态系统动态模拟。
实例教学将通过案例分析、模型推导和数值计算等方式展开。
•水文过程模拟：介绍数值模拟水循环、流域径流和山洪泥石流等重要水文过程，并结合Python编程实现水文过程数值模拟。
•气候变化预测：介绍全球气候变化机理、气候模型原理和气候预测方法，通过Python编程实现二氧化碳浓度和地表温度的模拟预测。
•生态系统动态模拟：介绍生态系统结构和演化规律，通过结合GIS空间分析和模型构建方法，模拟山地森林生态系统的演化过程。
编程实践编程实践是课程设计的重点，学生需要利用Python编程语言实现数值方法，对上述环境过程进行数值模拟。
编程实践的具体要求如下：1.学生需要按照老师指导的实例代码调试、运行和分析数据，学会使用Python编写高效的数值模拟程序；2.学生需要对实例进行改进或创新，例如模型参数调整、参数优化、算法改进或新模型构建；3.学生需要编写数值模拟报告，对模拟结果进行分析和解释，并对模型优化进行总结和归纳。
考核方式课程设计的考核方式主要包括个人编程报告和小组讨论分享两个方面。
1.个人编程报告：每位学生需要独立完成一份编程报告，报告中需包含编程说明、结果分析和结论总结。
编程报告的撰写要求使用Markdown格式，不少于5000字，并包含程序源代码和数据图表等附件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2016《环境数学模型》课程设计说明书1.题目活性污泥系统生化反应器中底物降解与微生物增长数学模型的建立2.实验方法与结果2.1.实验方法2.1.1.工艺流程与反应器本设计采用的工艺流程如下图所示：图2-1 活性污泥系统工艺流程图本设计工艺采用活性污泥法处理污水，工艺的主要反应器包括生化反应器和沉淀池。
污水通过蠕动泵恒速加到生化反应器中，反应器内活性污泥和污水在机械搅拌设备和鼓风曝气设备的共同作用下充分接触，并在氧气充足的条件下进行反应。
经处理后，污泥混液通过管道自流到沉淀池中，在里面实现泥水分离。
分离后的水通过溢流堰从周边排出，直接被排放到下水道系统，沉淀下来的污泥则通过回流泵，全部被抽回进行回流。
系统运行过程中，进出水流量、进水质量、污水的停留时间、生化反应器的容积、机械搅拌设备转轴转速、鼓风曝气装置的曝气风量气速、污泥回流量等参数在系统运行的过程中都保持不变。
待系统持续运行一周稳定后再取样进行分析。
实验的进水为实验室配置的污水，污水分别以葡萄糖、尿素、磷酸二氢钾为碳源、氮源和磷源，其中C：N：P=100：40：1（浓度比），TOC含量为200mg/L。
生化反应器内污泥混液的容量为12L，污水停留时间为6h。
系统运行时间为两周，第一周是调适阶段，第二周取样测试，测得的数据作为建模的原始数据。
表2-1 污水中各营养物质的含量营养物质葡萄糖（C）尿素（N）磷酸二氢钾（P）含量（mg/L）500（200）85（40）8.77（1）2.1.2.取样方法每隔24h取一次样，通过虹吸管取样。
每次取样时，先取进水和出水水样用于测水体的COD指标，其中进水直接取配得的污水溶液，出水取沉淀池上清液。
取得的水样过膜除去水中的悬浮固体和微生物，保存在5ml玻璃消解管中，并在4℃下冷藏保存。
取完用于测COD的水样后，全开污泥回流泵，将沉淀池中的污泥全部抽回生化反应器（由于实验装置的原因，沉淀池排泥管易堵，污泥易积聚在沉淀池中，为更准确测定活性污泥的增长情况，在此实验中将泥完全抽回后再测定），待搅拌均匀后，取5ml污泥混液于干净、衡重的坩埚中，待用于测污泥混液的SS。
2.1.3.分析方法本实验一共分析进出水COD和污泥混液SS两个指标。
其中COD采用《水质快速消解分光光度法》（HJ/T 399-2007）方法进行分析，SS采用《水质悬浮物的测定重量法》（GB 11901-89）方法进行分析。
准确取2ml经过膜处理的水样于5mlcod消解管中，以重铬酸钾为氧化剂，硫酸银-浓硫酸为催化剂，硫酸汞为抗氯离子干扰剂，按一定比例与水样混合均匀。
将消解管放在COD 消解仪中，在150℃条件下消解2h。
待经消解的溶液冷却后，以空白样为参比液，在COD 分析仪上读出待测水样的COD值，记录数据。
将装在已衡重称重的坩埚中的污泥混液放在烘箱中，在105℃温度下烘3h以上，保证污泥中的水分被充分除去。
坩埚冷却后衡重称重，记录干污泥的质量，求得活性污泥的SS。
实验过程的所有样品都设置两个平行样，最后结果取平行样的算术平均值。
2.2.实验结果2.2.1.实验数据实验测得数据如下表：表2-2 活性污泥系统水质分析结果2.2.2.数据分析根据表中数据，混合液悬浮固体MLSS的浓度随着活性污泥系统运行时间的延长而增大，对于同一活性污泥系统，MLSS浓度与活性污泥量成正比，MLSS的变化在一定程度上反应系统内的活性污泥量的变化，系统中的活性污泥量随时间的延长而呈增长趋势。
在本设计中，活性污泥系统生化反应器处于稳定状态，底物充足且浓度基本不变。
微生物在营养物质充足、曝气充分的条件下得以快速生长繁殖。
实验测得的结果与现实规律一致。
本设计配的营养液中葡萄糖浓度为0.5g/L，对应的理论COD值为533mg/L。
实际测得的进水COD 值普遍低于533mg/L，这是由于葡萄糖非常容易被微生物降解利用。
实验所用营养液暴露在空气中，可以被空气中的微生物利用，使得实际测得值偏低。
另一个可能原因是实验所用的COD消解仪由于使用年限较长，工作性能下降，不能消解充分，进而使得实验结果偏低，且实验结果偏差较大。
进水中碳源葡萄糖为溶解性有机物，容易被微生物利用。
进水COD含量不算高，停留时间长达6h，根据已有的经验，出水COD值应该为0或接近0。
但表中DAY 3和DAY 4的出水COD高达66-75mg/L。
这是由于人员操作失误，在测COD时没有进行空白样的参比，由此致使出水COD值比其他时期的要高。
3.数学建模3.1.模型假设与前提为了简化实际问题，方便研究问题，在建立底物降解与微生物增长数学模型时对反应系统作出如下假设：（1）生化反应器处于完全混合状态，所有生物反应均在恒定温度下进行；（2）进水中的微生物浓度与曝气池中的活性污泥微生物浓度相比很小，可以忽略；（3）系统处于稳定状态；（4）二沉池中没有微生物的活动，没有污泥累积，泥水分离良好；（5）生化反应器曝气充足，污泥混液氧含量为常数，不存在微生物的厌氧代谢；（6）反应系统的PH维持在适宜微生物生长代谢的水平，PH为常数；（7）反应系统的氮含量很低，与以溶解性可生化有机物的代谢相比，微生物的氨化作用、硝化作用、反硝化作用以及有机氮的水解作用水平很低，可以忽略。
（8）不考虑颗粒态有机物因吸附作用而从反应体系中被除去。
（9）颗粒态有机物质的生物网捕瞬间完成。
（10）微生物的衰减与电子受体的形式无关。
3.2.模型工艺流程与反应器为了使建立的数学模型更符合实际实验情况，建立模型采用的工艺流程尽量接近实际情况。
基于这样的考虑，本设计采用的模型工艺流程与反应器如下图所示：模型处于稳定运行的理想状态，进出水流量相等。
污水从进水管流入生化反应器，经生化反应器内的活性污泥代谢处理后，进入沉淀池。
污泥和处理水在沉淀池中完全分离，污泥全部回流到生化反应器中，回流流量为进水流量的50%。
经处理后的净水从沉淀池中被排出系统。
3.3.生化反应模型模型的建立是基于活性污泥1号模型（Activated Sludge Model No.Ⅰ，简称ASM1）建立。
ASM1采用了Dold等人1980年提出的死亡—再生理论对单级活性污泥系统的碳氧化、硝化和反硝化三种主要生物学过程中的相关速率进行了定量描述。
模型中采用Monod比生长速率动力学来解释自养菌或异养菌的生长，与生长速率有关的单个过程中各组分之间的数量关系用化学当量系数描述。
为简化单位的换算，模型对全部有机组分和生物体统一采用COD 当量来表示。
ASM1从呼吸过程中电子受体的角度将活性污泥体系划分为8个过程，包括异养菌的好氧和厌氧生长、自养菌的好氧生长、异养菌和自养菌的衰减、可溶性有机氮的氨化以及网捕性有机物、有机氮的水解。
本实验中，在实验假设前提下，生化反应器内充分曝气，不存在厌氧代谢，不考虑氮磷的影响，故仅存在异养菌的好氧生长、异养菌的衰减和网捕性有机物的水解三种反应过程。
另外由于忽略生化反应器中PH的变化和氮对过程微生物生长的影响，本设计的模型方程式与ASM1存在差异，两者的动力学方程式对比如下表。
表3-1 ASM1方程式与本实验模型方程式对比3.4. 变量与常数3.4.1. 模型的变量本模型围绕底物降解对微生物生长的影响建立，过程包括的变量有：溶解性底物浓度S S 、异养菌生物量X BH 、微生物衰减产生的颗粒性产物含量X p 、慢速可生物降解基质X S 、系统的运行时间t 。
3.4.2. 模型的常数对于ASM1，模拟的反应过程常数主要可分为三种类型：化学计量常数、动力学常数、反应器常数。
对于本设计模型，涉及异养菌的好氧生长、异养菌的衰减和网捕性有机物的水解三种过程，设计的动力学常数包括：异养菌最大比增长速率μH 、异养菌版饱和系数K S 、异养菌的氧半饱和系数K OH 、异养菌衰减系数b H 、最大比水解速率K h 、慢速可生化降解基质水解的半饱和系数K X ，化学计量常数包括：生物量中可转化为颗粒性产物的比例f p 、异养菌产率Y H ，反应器常数包括反应器的体积V 。
另外，在实验假设前提下，模型在常温下运行，反应器充分曝气，生化反应器中污泥混液的溶解氧含量也为定值，各常数参数的具体取值如下表。
表3-2 本设计模型常数的取值4.计算机实现4.1.建模软件本设计采用AQUASIM 2.0作为建模软件，AQUASIM是一个被广泛应用于水系统辨析与过程模拟的电脑程序，不同版本的AQUASIM的基本功能一致。
启动程序后，进入的AQUASIM 界面如图4-1所示。
除了一般软件常有的打开文件、保存文件等功能外，AQUASIM的主要编辑功能包括：编辑系统、计算、敏感度分析、参数估值、查看计算结果、关闭对话框等，上图中编号1-6对应的菜单栏按钮依次对应控制上述六种编辑功能。
图4-1 AQUASIM 2.0程序界面4.1.1.编辑系统功能选按钮1编辑系统(edit system)，AQUASIM界面就会出现如图4-1的四个窗口：编辑变量(Edit Variation)窗口、编辑过程(Edit Processes)窗口、编辑组件(Edit Compartments)窗口和编辑联结(Edit Links)窗口。
这四个窗口编辑的内容最终构成了整个模型结构的主要因素。
图4-2 构成模型的主要因素之间的关系图编辑变量窗口用于编辑输入模型的设计参数和设计变量。
变量类型包括状态变量(state varible)、程序变量(program varible)、常数变量(constant varible)、真值数列(real list varible)、变值变量(variable list varible)、方程变量(formula varible)、调查变量(probe varible)。
在建模中用得比较多的是状态变量、常数变量、真值数列和方程变量。
各种类型变量代表的含义如下表所示。
表4-1 变量类型及其代表的含义变量类型代表含义state varible type 用于描述模型过程的状态变量program varible type 用于描述时间、空间坐标、流出量等程序变量constant varible type 用于描述模型的常数变量，包括化学计量常数、动力学常数等real list varible type 用于输入实测数据variable list varible type 用于给定的任意参数值的其他变量间的内插，比如多维插值formula varible type 描述表达方程式的变量probe varible type 用于描述在给定可行组件内的可评价变量4.1.1.2.编辑过程窗口编辑过程窗口主要用于编辑模型反应的过程，包括反应的速率方程式、反应组分的化学计量关系。