污水处理反应器建模技术

课程编码：180084083002P4005H 英文名称：Wastewater Resource Recovery Modelling: Principle and Technology 课时：20 学分：1.00 课程属性：研讨课 主讲教师：郁达伟

教学目的：本课程是为资源与环境、环境工程等专业开设的专业学位研讨课，旨在进一步提高研究生科研综合素质与实战能力。通过课程教学与讨论，理解与掌握污水处理与资源化中数字技术应用的良好建模实践（Good Modelling Practice）方法体系，包括模型定义、多源数据收集、分析与清洗，模型构建与拆分、敏感性分析、拟合与验证、模拟优化与结果解释的流程与方法；熟悉污水处理数值模拟与优化的良好实践流程和方法。通过数字技术的案例研讨，体会良好建模实践在污水处理研究与工程实践中的重要性及实用价值，切实发挥数字技术在污水生物处理和水污染防治中的作用，提高研究生解决复杂问题的科研与工程应用能力。
课程基本要求：基本掌握污水生物处理的建模流程，结合各自研究方向，对主流的模型优化流程和方法能够灵活运用、深刻体会；通过典型案例研究，明晰三个典型流程的优势与应用条件，提高对解决专业问题实际应用的适宜性辨析与综合应用能力，为深入学习数值模拟与优化相关课程打好基础。

排水工程，并掌握一门编程语言（C/C++，R，Python等），或一个模型模拟优化软件（DHI，ANSYS，MATLAB等）。

第一章 污水处理反应器模型简介 3.0学时 郁达伟
第1节 活性污泥模型
第2节 厌氧消化模型
第3节 计算流体力学模型
第4节 人工智能模型
第5节 污水处理反应器模型的未来
第二章 经典反应器建模流程 3.0学时 郁达伟
第1节 流程化建模的优缺点
第2节 基本的建模流程
第3节 经典反应器建模流程简介1-欧洲
第4节 经典反应器建模流程简介2-北欧
第5节 经典反应器建模流程简介3-北美/日本
第三章 标准化的反应器建模GMP流程概览 3.0学时 郁达伟
第1节 GMP流程框架概览
第2节 实验、数值模拟与理论研究的研讨
第3节 需求分析的基本方法
第4节 明确建模目标
第5节 建模目标的相关方确认
第四章 数据收集与准备 3.0学时 郁达伟
第1节 数据准备1-数据收集
第2节 数据准备2-数据清洗
第3节 数据准备3-Measurement Campaigns
第4节 数据准备4-现场调研
第5节 补充文献导读与研讨
第五章 反应器模型建立 3.0学时 郁达伟
第1节 理想反应器模型与实际反应器模型
第2节 污水处理流程与相应模型方法
第3节 命名法、数据结构与数据库
第4节 子模型选择原则
第5节 动力学模型及其抑制函数简介
第六章 模型拟合与验证 3.0学时 郁达伟
第1节 敏感性分析与案例
第2节 模型预测质量的评价
第3节 拟合标准选择的考虑和实验验证
第4节 拟合与验证案例讲解与导读
第5节 结果解读与模型目标的响应
第七章 污水处理反应器建模技术应用实例 3.0学时 郁达伟
第1节 膜生物反应器构型模拟优化
第2节 厌氧膜生物反应器酸碱缓冲体系建模
第3节 沉淀池敏感性分析与构型模拟优化
第4节 污泥生物干化与热干化过程的模拟优化
第5节 干式厌氧消化水动力-反应动力学耦合模拟优化

郁达伟，山西忻州人，博士，副研究员，硕士生导师，国家注册环保工程师。中国科学院大学教师。北京生态修复学会副秘书长，理事。生态环境部长江生态环境保护修复南昌驻点跟踪研究工作组联系人。
2016年7月毕业于中国科学院生态环境研究中心环境工程专业，理学博士。2019年12月比利时根特大学生物科学与工程学院，访问学者。2016年7月-至今在中国科学院生态环境研究中心工作。
主要研究领域为污水处理与资源化，重点关注反应器数值模拟与优化技术与应用，基于反应动力学与计算流体力学模拟与优化方法，开发低耗高效的厌氧膜生物反应器、膜生物反应器，以及基于自然的溢流污染防控技术等。承担国家水体污染控制与治理科技重大专项（简称“水专项”）子课题、国家重点研发计划子课题和课题秘书、载人航天地基预研项目、地方政府和企业的科研与应用项目多项。已在国内外核心刊物发表学术论文70余篇(其中第一作者SCI论文10余篇)，H-指数22，获授权发明专利9项、计算机软件著作权2项，开源程序1项。获奥加诺十周年奖、中国膜工业协会科学技术一等奖、北京水利学会二等奖等。