【实验技术成果】智慧水处理综合实验教学平台
在面对日益严峻的水环境挑战和智慧城市建设的需求下，华中科技大学环境科学与工程学院响应国家新工科建设的号召，以提升学生问题分析、设计开发、科学研究能力为目标，构建了集系统化、一体化、智能化、多功能于一体的智慧水处理综合实验教学平台，旨在培养具有创新思维和实践能力的高素质环境工程人才。
智慧水处理综合实验教学平台由给水综合实验教学平台、污水处理综合实验教学平台及配套的智慧管控平台组成。给水综合实验教学平台处理规模高达5 m³/d，支持12学时的实验课程，可组合16种处理工艺；污水综合实验教学平台日处理规模为0.1~1 m³/d，可提供18学时的实验课程，新增10个实验项目，是国内高校首个集智慧监控和实际操作于一体的综合实验平台。
图1 部分智慧水处理综合实验教学平台反应装置
该平台具有高度的集成度和信息化水平、强大的通用性、较小的占地面积，并能实现多种工艺实验模式的串并联运行，是一体化全流程实验教学的先进装置。首先，平台的集成化设计巧妙，融合了先进的工艺与设备，实现了实验流程的全自动运行，优化了空间利用，使教学环境更高效紧凑。其次，其智能化管控系统显著提升了学生的实验操作技能和对智慧水务的理解，多功能性设计也满足了学生多样化的实验需求。同时，实验空间的优化和灵活的操作模式确保了教学活动的高效与灵活，使教学内容能迅速适应不同的教学目标和学生需求。最后，实时数据反馈机制为学生提供了即时的实验结果，加深了学生对水处理工艺动态变化的理解，增强了实验教学的互动性和实效性。
图2 污水处理全流程智能控制系统关键输出参数
该实验教学平台的建成为我校给排水科学与工程专业及环境工程专业的学生培养提供了重要支持。它主要解决了三大教学难题：一是实验教学中难以观察工艺构筑物水下部分构造的问题；二是传统演示性和验证性实验装置在培养学生动手能力和分析能力方面的局限性；三是单一工艺实验装置无法全面培养学生的分析观察能力和技术综合应用能力。该平台不仅为我校环境类专业学生的培养和学科发展提供了坚实的实验教学基础，而且依托于此，学生的实践能力、创新能力以及解决复杂水系统问题的能力均得到了显著提升。
图3 依托实验教学平台的科普实践活动图
华中科技大学智慧水处理综合实验平台不仅是一个教学平台，更是一个科研和科普的基地，是环境科学与工程学院省级科普基地的重要组成部分，自建成以来已经接待了3000多名中小学生参观学习。我们诚邀广大实验技术人员和环境工程爱好者关注和探索，共同推动环境工程教育的发展，培养更多优秀的环境工程师，为建设美丽中国贡献力量。
该成果获2024年华中科技大学第十三届实验技术成果一等奖。
作者单位：环境科学与工程学院
撰稿：谢鹏超
审核：胡敬平、侯慧杰
