專利名稱：用于從過濾器介質釋放氮的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及用于從下流式脫氮介質或填充床過濾器釋放氮的方法，以及，更具體地，涉及基于實際操作條件確定何時開始過濾器的“沖擊”(還公知為氮釋放周期)的方法。 2.現有技術下流式脫氮介質或填充床過濾器用于從廢水中去除氮。過濾器具有重力下流式填充介質床，供給廢水使其穿過該介質。微生物諸如缺氧性異養(yǎng)細菌附著于該過濾器介質。隨著含硝酸鹽的水穿過過濾器中的介質，微生物分解硝酸鹽，使用諸如甲醇的碳源，并釋放氮氣。除非使用更多的驅動頭來保持恒定流率，否則，隨著在介質床中形成氮氣氣泡，氣泡增加了通過過濾器的壓頭損失，從而導致通過介質的流量降低。使用“沖擊”過濾器的技術，從過濾器介質清除氮，該技術通常稱為執(zhí)行氮釋放周期。沖擊實質上是水穿過介質的短反沖，以沖洗氮氣泡。這種沖擊不是如從填充床清除所捕獲懸浮物或一些微生物所需的全反沖，而是涉及具有足夠速度的水向上流動，以松開、結合并從填充床清除所捕獲的氮氣。合適的沖擊方式將有助于在全反沖之間最大化過濾器運行時間，并優(yōu)化能耗。這種沖擊過程需要使過濾器離線(脫機)，導致沖擊過濾器時的生產損失。過濾器的沖擊一般基于時間周期開始，因此，以設定的固定時間間隔沖擊過濾器。典型地，對過濾器在30分鐘至8小時之間的周期內進行沖擊?？蛇x擇地，可以在壓頭損失以最大容許水平增加時，對過濾器進行沖擊。沒有一種方法精確地考慮負荷和操作條件的變化，操作條件諸如溫度、水質、降雨、和操作變化等。這會導致較短的過濾器運行時間，并且比實際需要早或晚地執(zhí)行沖擊從而降低生產率。因此，需要一種開始過濾器沖擊的方法，其考慮操作條件的變化。

發(fā)明內容
本發(fā)明是基于實際操作條件沖擊過濾器的方法。無論自從上次沖擊經過了多長時間，只要氮水平達到不可接受的水平就對過濾器進行沖擊。這能更好地確保，在導致高負荷的操作條件下，在生產率明顯降低之前即對過濾器進行沖擊，以及，在低負荷條件下，直到需要才對過濾器進行沖擊。因此，在兩種情況下都獲得提高的生產率。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)應用于下流式脫氮介質過濾器，該過濾器具有介質床、流入過濾器的流入物、以及從過濾器流出的流出物。該方法包括測量流入物硝酸鹽濃度和流出物硝酸鹽濃度，并至少基于測出的流入物硝酸鹽濃度和流出物硝酸鹽濃度確定總硝酸鹽-氮積聚?；诳傁跛猁}-氮積聚與預定積聚硝酸鹽-氮值的比較，開始過濾器的沖擊?？梢允褂昧魅胛锖土鞒鑫锏南跛猁}濃度定期測量、測量之間的時間間隔、通過過濾器的水流率、以及過濾器面積，確定總硝酸鹽-氮積聚。通過很多合適的方法可以實現總硝酸鹽-氮積聚與預定硝酸鹽-氮積聚值的比較?？蛇x擇地，此方法可以利用具有存儲器的處理器，該處理器能夠與過濾器和任何在線測量工具通信，從它們接收輸入并向它們發(fā)送輸出，以及對它們進行控制。此外，任一方法可修正為包括沖擊定時系數。當實際操作條件實質上不同于確定預定積聚硝酸鹽-氮值時存在的操作條件的情況下，可以使用沖擊定時系數來調節(jié)沖擊間隔。此外，本發(fā)明包括用于預測沖擊間隔的方法，該方法包括確定作為時間函數的總硝酸鹽-氮積聚速度，以及，基于作為時間函數的總硝酸鹽-氮積聚速度和預定積聚硝酸鹽-氮值，預測沖擊間隔。此方法還可以包括確定到下次沖擊之前的估計時間。這些方法還可以通過使用處理器實現，以及使用沖擊定時系數進行修正。本發(fā)明還包括用于下流式脫氮過濾器操作的系統(tǒng)，該過濾器具有介質床、流入過濾器的流入物、以及從過濾器流出的流出物，該系統(tǒng)包括具有存儲器的處理器、定位在介質床之前用于測量流入物硝酸鹽濃度的在線硝酸鹽探針、定位在介質床之后用于測量流出物硝酸鹽濃度的在線硝酸鹽探針、用于測量水通過介質床的流率的在線流量計、以及用于從介質床去除氮的反沖系統(tǒng)。處理器能夠與在線硝酸鹽探針、流量計、以及反沖系統(tǒng)通信，并基于由在線硝酸鹽探針和流量計提供的信息開始沖擊，以從介質床去除氮。


圖I是典型的下流式脫氮介質過濾器的概略圖。
具體實施例方式下流式脫氮介質或填充床過濾器使用生物處理從水中去除硝酸鹽，由此，微生物諸如缺氧性異養(yǎng)細菌附著于過濾器介質。隨著含硝酸鹽的水穿過過濾器中的介質，微生物分解硝酸鹽，使用諸如甲醇的碳源，并釋放氮氣。隨著在介質床中形成氮氣氣泡，氮氣氣泡增加了過濾器的壓頭損失，導致通過介質的流量低，因此需要更多驅動頭以產生恒定流率。使用“沖擊”過濾器的技術，從過濾器介質清除氮，該技術通常稱為執(zhí)行氮釋放周期。沖擊實質上是凈水穿過介質的短反沖，以清洗氮氣氣泡。這種沖擊不是如從填充床清除所捕獲懸浮物或活性微生物的全反沖，而是涉及具有足夠速度的水向上流動，以松開、結合并從填充床清除所捕獲的氮氣。這種沖擊過程需要使過濾器脫機，從而導致沖擊過濾器時的生產損失。理想的是，僅在需要避免過濾器性能發(fā)生不可接受的劣化(即壓頭損失高和流率低)時沖擊過濾器，但不能過于頻繁地沖擊過濾器，這會導致沖擊過程中過濾器離線而降低生產率。為沖擊過程設置有效的定時，以防止填充床壓頭損失高，同時不會造成沖擊過分延遲和中斷，但這種方法存在挑戰(zhàn)。常規(guī)方法為沖擊過濾器采用設定的定時間隔。雖然設定的定時間隔對于給定的液壓和硝酸鹽-氮負荷有效，但可能對于較低負荷來說過量而對于較高負荷來說則不足?？梢詰{經驗確定預定積聚硝酸鹽-氮值，該值確保氮氣積聚水平不影響過濾器的最佳性能。此處硝酸鹽-氮(NOx-N)指NO3-N和NO2-N 二者，并且硝酸鹽-氮的去除磅重大致等于已在過濾器填充床中積聚的氮氣磅重。然而，采用這種預定積聚硝酸鹽-氮值，雖然對于很多情形能夠獲得良好的估計，但僅對于在確定經驗值的時刻存在的操作條件是完全正確的。由 Savage 等人確定了一個這種經驗值(Development Report for Nutrient RemovalProject at Indian Lake Treatment Plant, North Huntington PA, Dravo Corp,1972),為每次沖擊0. 05磅/平方英尺過濾器面積。其他報告顯示，不同介質和排水布置導致氮釋放循環(huán)的頻率降低，指示在過濾器床中氣體積聚較大(WEF, Wastewater treatment plantdesign, Manual of Practice No. 8,1992)?；趹{經驗預定的積聚硝酸鹽-氮值、流入物的平均硝酸鹽濃度、流出物的平均硝酸鹽濃度、水通過過濾器的平均流率、以及過濾器的尺寸，能夠確定沖擊之間的估計時間間隔。該間隔根據下式確定
沖擊間隔= M
(Ni - Ne) X F/A其中M=過濾器每單位面積的預定積聚硝酸鹽-氮Ni=流入物的平均硝酸鹽濃度凡=流出物的平均硝酸鹽濃度F=水通過過濾器的流率A=過濾器的面積例如,對于0. 051bs/sq. ft.(磅/平方英尺)的預定積聚硝酸鹽-氮、19mg/l (毫克/升)的平均流入物硝酸鹽濃度、lmg/1的平均流出物硝酸鹽濃度、1000sq. ft.(平方英尺)的過濾器面積、以及3000gpm (加侖/分鐘)的流率，沖擊間隔將為111分鐘。
沖擊_隔=-0.051b/sqft.-towj；-x I000mg/gx453g/lb.^3.7851/gal = 11 lmm.
(19 mg/1 -1 mg/1) x 3000 gpm+1000 sq. ft.取決于公式中各值所獲得的單位，需要使用已知的轉換系數將這些值轉換成匹配的單位，如上述示例中所示。然而，操作條件并非隨時間固定不變。每日流率和硝酸鹽負荷發(fā)生變化的擺動是正常的。此外，會發(fā)生溫度和水質的季節(jié)性變化、降雨、以及操作變化。本發(fā)明通過在連續(xù)的基礎上響應于實際條件而解決了這些變化，并允許沖擊間隔的最優(yōu)化，而不是依靠取決于操作條件的可能過短或過長的平均沖擊間隔。在本發(fā)明中，基于將算出的總硝酸鹽-氮積聚與預定積聚硝酸鹽-氮值進行比較，開始沖擊的定時。通過將實際操作值與優(yōu)化過濾器性能的預定積聚硝酸鹽-氮值進行比較，也能優(yōu)化沖擊定時。可以使用任何合適的方法來確定總硝酸鹽-氮積聚。下面描述了一種方法。以規(guī)則的時間間隔I定期確定流入物的硝酸鹽濃度(Ni)和流出物的硝酸鹽濃度(N6)?？梢酝ㄟ^離線測量或利用定位在水進入介質床2之前的在線硝酸鹽探針1，確定流入物硝酸鹽濃度?？梢酝ㄟ^離線測量或利用定位在水離開介質床2之后的第二在線硝酸鹽探針3，確定流出物硝酸鹽濃度?？蛇x擇地，可使用流出物硝酸鹽濃度設定點。同時，使用在線流量計4確定流率?？蛇x擇地，可使用流率設定點。根據下述公式，確定在定期測量之間所進行處理時段中發(fā)生的硝酸鹽-氮積聚Nn:Nn= (Ni-Ne) X F/A x I其中Nn=時段n的硝酸鹽-氮積聚，其中n =沖擊之后時段的計數Ni =測出的流入物硝酸鹽濃度
Ne=測出的流出物硝酸鹽濃度或流出物硝酸鹽濃度設定點F=測量的流率或流率設定點A=過濾器面積I=測量之間的時間間隔在每次測量后，時段的硝酸鹽-氮積聚Nn添加至總硝酸鹽-氮積聚，Nt= E N1, N2, 乂…，使得總硝酸鹽-氮積聚Nt代表去除的總硝酸鹽-氮。測量之間的時間間隔I可以很短，例如為I秒，使得總硝酸鹽-氮積聚實質上累計，以更精確地確定硝酸鹽-氮積聚量，并使處理基本上為連續(xù)的。然后，在總硝酸鹽-氮積聚Nt與預定積聚硝酸鹽-氮值M之間進行比較，以確定過濾器中的總硝酸鹽-氮何時等于或大于指示應該執(zhí)行沖擊的預定積聚硝酸鹽-氮值?？梢酝ㄟ^任何合適的方法來實現這種對比并確定何時開始沖擊。一種方法涉及在沖擊之后立即將總硝酸鹽-氮積聚設定為零。在每個時間時段后，將總硝酸鹽-氮積聚Nt與預定積聚硝酸鹽-氮值M進行比較。當Nt大于或等于預定積聚硝酸鹽-氮值M時，開始沖擊。也就是說，當Nt彡M時，開始沖擊。在第二種方法中，允許確定的總硝酸鹽-氮積聚繼續(xù)增加，而不重設為零。在每個時間時段后，將總硝酸鹽-氮積聚與在上次沖擊時的總硝酸鹽-氮積聚~加上預定積聚硝酸鹽-氮值M進行比較。當總硝酸鹽積聚Nt大于或等于在上次沖擊時的總硝酸鹽積聚Ni加上預定積聚硝酸鹽-氮值M時，開始沖擊。也就是說，當Nt彡Ntl+M時，開始沖擊。在第三種方法中，允許確定的總硝酸鹽-氮積聚繼續(xù)增加，而不重設為零。在每個時間時段后，通過使預定積聚硝酸鹽-氮值M乘以在該時段之前發(fā)生的沖擊次數n加1，確定修正的預定積聚硝酸鹽-氮值Mm。因此，Mm=M* (n+1)。將修正的預定積聚硝酸鹽-氮值Mffl與總硝酸鹽積聚Nt進行比較，當總硝酸鹽積聚Nt大于或等于修正的預定積聚硝酸鹽-氮值Mm時,開始沖擊。也就是說，當Nt > Mm時,或用另一種方式表示，當Nt > M* (n+1)時,開始沖擊。在第四種方法中，允許確定的總硝酸鹽-氮積聚繼續(xù)增加，而不重設為零。在每個時段后，確定在上次沖擊時刻的總硝酸鹽積聚Ni與該時段結束時的總硝酸鹽-氮積聚Nt之間的差。將該差與預定積聚硝酸鹽-氮值M進行比較，當該差大于或等于預定積聚硝酸鹽-氮值時，開始沖擊。也就是說，當Nt-Ntl彡M時，開始沖擊。作為進一步改進，可將此方法修改為包括沖擊定時系數B。在實際操作條件實質上不同于在確定預定積聚硝酸鹽-氮值時存在的操作條件時，可使用沖擊定時系數調整沖擊間隔?？蓱{經驗確定或基于經驗估計沖擊定時系數，沖擊定時系數基于下述因素諸如 溫度、水質、碳源、介質等。由于不同類型的介質可具有不同的氮氣保持能力，并且不同的碳源具有不同的影響氮氣積聚最大量的細菌得率，如果使用不同類型的介質布置和/或不同的碳源諸如乙酸和乙醇，則沖擊定時系數是有益的。沖擊定時系數可以插在方法中的任何位置，只要對其量值和位置進行選擇從而以適合于操作條件的方式調整沖擊定時系數即可。例如，如果操作條件指示過濾器將容納比預定積聚硝酸鹽-氮值更多的硝酸鹽-氮而無需沖擊，則應該將沖擊定時系數插入方法中使其增加沖擊之間的時間?？蛇x擇地，如果操作條件指示過濾器將容納比預定積聚硝酸鹽-氮值更少的硝酸鹽-氮去除，并且需要盡快沖擊，則應該將沖擊定時系數插入公式使其減少沖擊之間的時間。例如，可以在總硝酸鹽-氮積聚Nt與最大硝酸鹽-氮值比較之前，使總硝酸鹽-氮 積聚Nt除以沖擊定時系數B。在這種情況下，如果操作條件指示過濾器將容納比預定積聚硝酸鹽-氮值更多的硝酸鹽-氮而無需沖擊，則沖擊系數可以是任何大于I的數，并且可以在I和10之間。如果操作條件指示過濾器將容納比預定積聚硝酸鹽-氮值更少的硝酸鹽-氮去除，并且需要盡快沖擊，則沖擊系數應該小于1，并且可以在0. I與I之間。可選擇地，可以在將預定積聚硝酸鹽-氮值M與總硝酸鹽-氮積聚Nt相比較之前，使預定積聚硝酸鹽-氮值M乘以沖擊定時系數B。在這種情況下，如果操作條件指示過濾器將容納比預定積聚硝酸鹽-氮值更多的硝酸鹽-氮而無需沖擊，則沖擊系數可以是任何大于I的數，并且可以在I和10之間。如果操作條件指示過濾器將容納比預定積聚硝酸鹽-氮值更少的硝酸鹽-氮去除，并且需要盡快沖擊，則沖擊系數應該小于1，并且可以位于0. I與I之間。通過設置具有存儲器的處理器來最有效地實施這種方法，該處理器能夠與過濾器及任何在線測量工具通信、從其接受輸入并向其發(fā)送輸出、并對其進行控制。處理器可以是PLC、PC、或能夠執(zhí)行所述功能的其他類似的計算機系統(tǒng)?？梢允褂萌魏魏线m的方法通過處理器來確定總硝酸鹽-氮積聚。此處描述一種這樣的方法。輸出物硝酸鹽-氮濃度設定點和流率設定點可以存儲在處理器的存儲器中，或由操作員輸入至處理器。處理器向定位在水進入介質床2之前的在線硝酸鹽探針I(yè)輸出信號，以進行流入物硝酸鹽濃度Ni測量，以及，向定位在水離開介質床2之后的在線硝酸鹽探針3輸出信號，以進行流出物硝酸鹽N6測量。以周期性設定時間間隔進行這些測量。將這些測量的結果輸入處理器。用于進行測量的間隔I可以一直存儲在處理器的存儲器中、或由操作員輸入處理器并存儲在存儲器中，直到其發(fā)生變化。同時，處理器命令(poll)在線流量計4來確定通過過濾器的流率F。處理器根據下式來確定在定期測量之間的處理時段內所發(fā)生的硝酸鹽-氮積聚Nn Nn= (Ni-Ne) X F/A x I其中Nn=時段n的硝酸鹽-氮積聚，其中n=沖擊之后的時段計數Ni =測出的流入物硝酸鹽濃度Ne=測出的流出物硝酸鹽濃度
F=測量的流率A=過濾器面積I=測量之間的時間間隔可選擇地，可用流出物硝酸鹽濃度設定點和/或流率設定點來代替測出值。此外，硝酸鹽探針和流量計可設定為以定期間隔進行測量，并將那些數值輸入至處理器，以此代替由處理器開始測量的方式。在每個測量后，處理器將該時段的硝酸鹽-氮積聚Nn加入自從上次氮釋放周期或沖擊以來的所有時段的硝酸鹽-氮積聚之和中Nt= E N1, N2, N3…。測量之間的時間間隔I可以很短，例如為I秒，使得總硝酸鹽-氮積聚實質上累計，以更精確地確定硝酸鹽-氮積聚量，并使該處理基本為連續(xù)的。然后，處理器在總硝酸鹽-氮積聚Nt與預定積聚硝酸鹽-氮值M之間進行比較， 以確定過濾器中的總硝酸鹽-氮何時等于或大于指示應該執(zhí)行沖擊的預定積聚硝酸鹽-氮值。預定積聚硝酸鹽-氮值M可以存儲在處理器的存儲器中，或由操作員輸入。如前文所述，可以使用任何合適的方法來通過處理器實現該比較以及確定何時開始沖擊。當處理器判定需要沖擊時，其將向過濾器輸出信號以開始沖擊。該方法可進一步包括沖擊定時系數，該系數并入上述處理器操作中?？梢杂刹僮鲉T將沖擊定時系數輸入處理器。可選擇地，可在處理器的存儲器中存儲很多的沖擊定時系數，并且處理器能夠基于操作條件選擇沖擊定時系數。可通過手動或從在線測量裝置諸如硝酸鹽探針、溫度傳感器、流量計等，將操作條件輸入處理器。例如，可以基于溫度、水質、碳源、介質類型等，從處理器的存儲器選擇沖擊定時系數。此處，可以通過手動溫度輸入、或來自與處理器通信的溫度傳感器的溫度輸入，確定溫度。此外，還可以預測沖擊過濾器的沖擊間隔，以及到下次沖擊之前剩余的估計時間。通過至少基于測出的流入物硝酸鹽濃度和測出的流出物硝酸鹽濃度來確定作為時間函數的總硝酸鹽-氮積聚速度，以及，基于作為時間函數的總硝酸鹽-氮積聚速度和預定積聚硝酸鹽-氮值來預測沖擊間隔，可以預測沖擊過濾器的時間間隔。這可以通過任何合適的方法來實現。此處描述一種這樣的方法。確定經過時間T?？墒褂枚〞r器進行。如前所述，通過手動或使用處理器，確定在經過時間內發(fā)生的總硝酸鹽-氮積聚Nt。總硝酸鹽-氮積聚除以過濾器面積A與經過時間T的乘積，以確定作為時間函數的總硝酸鹽-氮積聚速度S (S=Nt/(T*A))。然后，通過使預定硝酸鹽-氮積聚值M除以作為時間函數的總硝酸鹽-氮積聚速度S，確定沖擊間隔。同樣，這可通過手動實現，或使用處理器以類似于前文的方式來自動沖擊過濾器。對經過時間和總硝酸鹽-氮積聚Nt重設為零之前的時間周期進行選擇，確定作為時間函數的總硝酸鹽-氮積聚速度S的先前歷史量。例如，通過在每次沖擊之后立即重新設定，僅可使用從上次沖擊以來的歷史，或者，通過直到發(fā)生多次沖擊再重設，可以使用多次沖擊的歷史。較短的重設周期更適合操作參數變化較大的操作，而較長的重設周期更適合具有相當穩(wěn)定狀態(tài)操作條件的操作。當使用確定總硝酸鹽-氮積聚的前述方法時，可在確定總硝酸鹽-氮積聚的每個時間段之后確定預測的沖擊間隔。此外，以與前述自動沖擊過濾器相似的方式，可由沖擊定時系數改變預測，以應對操作變化，已知操作變化在預測沖擊間隔期間發(fā)生和/或當采集用于進行確定的先前歷史時發(fā)生。通 過從沖擊間隔減去自上次沖擊以來經過的時間，可以預測下次沖擊之前的估計時間。應該理解的是，使用預測的沖擊間隔也可以開始沖擊。應該意識到，在這些方法中的任一方法中，可以將用以清潔介質的全反沖視為沖擊。如關于使用上述處理器的方法的描述中所指出的，可以提供一種用于確定沖擊過濾器的最佳定時的系統(tǒng)。圖I示出了典型的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括具有存儲器的處理器、定位在介質床I之前用于測量流入物硝酸鹽濃度的在線硝酸鹽探針(位于圖I中位置2 )、定位在介質床I之后用于測量流出物硝酸鹽濃度的在線硝酸鹽探針(位于圖I中位置10)、用于測量水通過介質床流率的在線流量計(位于圖I中位置2)、以及用于從介質床去除氮的反沖系統(tǒng)8。處理器能夠與位置2的在線硝酸鹽探針和流量計、以及反沖系統(tǒng)8通信，并基于由在線硝酸鹽探針和流量計提供的信息開始沖擊，以而從介質床I去除氮。
權利要求
1.ー種操作下流式脫氮過濾器的方法，該過濾器具有介質床、流入所述過濾器的流入物、以及從所述過濾器流出的流出物，所述方法包括 使用離線測量或在線測量工具，測量流入物硝酸鹽濃度； 使用離線測量或在線測量工具，測量流出物硝酸鹽濃度； 至少基于測出的流入物硝酸鹽濃度和測出的流出物硝酸鹽濃度，確定總硝酸鹽-氮積聚；以及 基于所述總硝酸鹽-氮積聚與預定積聚硝酸鹽-氮值的比較，開始過濾器的沖擊。
2.根據權利要求I所述的方法，其中，所述預定積聚硝酸鹽-氮值為毎次沖擊0.05磅/平方英尺過濾器面積。
3.根據權利要求I所述的方法，進ー步包括使用可調節(jié)的沖擊定時系數，以應對操作條件與用于確定所述預定積聚硝酸鹽-氮值的操作條件不同的情況。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述沖擊定時系數基于溫度、水質、降雨、操作變化、操作者的觀察、或上述的結合。
5.根據權利要求I所述的方法，其中，所述總硝酸鹽-氮積聚由包括下述步驟的方法確定 以規(guī)則的時間間隔，定期確定流入物和流出物的硝酸鹽濃度； 使用所述流入物硝酸鹽濃度和所述流出物硝酸鹽濃度、通過所述過濾器的流率、所述過濾器的面積、以及連續(xù)的硝酸鹽濃度測定之間的時間間隔，以確定用于兩次測量之間的處理時段內的硝酸鹽-氮的積聚；以及 將來自處理的每個時段的硝酸鹽-氮積聚連續(xù)地求和，以確定所述總硝酸鹽-氮積聚。
6.根據權利要求I所述的方法，其中，所述總硝酸鹽-氮積聚與所述預定硝酸鹽-氮積聚值的比較由下述方法之ー實現 在毎次沖擊之后將總硝酸鹽-氮積聚設定為零，以及在每個時段之后，比較所述預定積聚硝酸鹽-氮值與總硝酸鹽-氮積聚，并且在總硝酸鹽-氮積聚大于或等于所述預定積聚硝酸鹽-氮值時開始沖擊； 在每個時段之后，將總硝酸鹽-氮積聚和上次沖擊時的總硝酸鹽-氮積聚加上所述預定積聚硝酸鹽-氮值進行比較，并且在總硝酸鹽-氮積聚大于或等于上次沖擊時的總硝酸鹽-氮積聚加上所述預定積聚硝酸鹽-氮值時，開始沖擊； 在每個時段之后，通過使所述預定積聚硝酸鹽-氮值乘以在該時段之前發(fā)生的沖擊數加一，確定修正的預定積聚硝酸鹽-氮值，將修正的預定積聚硝酸鹽-氮值與總硝酸鹽-氮積聚進行比較，并且在總硝酸鹽-氮積聚大于或等于所述修正的預定積聚硝酸鹽-氮值時，開始沖擊；或者 在每個時段之后，將上次沖擊時刻的總硝酸鹽-氮積聚與當前的總硝酸鹽-氮積聚之間的差與所述預定積聚硝酸鹽-氮值進行比較，并且在所述差大于或等于所述預定積聚硝酸鹽-氮值時，開始沖擊。
7.根據權利要求5所述的方法，其中，所述流出物硝酸鹽濃度為設定點、或所述流率為設定點、或二者都為設定點。
8.根據權利要求5所述的方法，其中，所述時間間隔設定為較短，以使測量步驟基本上為連續(xù)的。
9.根據權利要求I所述的方法，進ー步包括設置具有存儲器的處理器，所述處理器能夠與所述過濾器和任何在線測量工具通信，從它們接收輸入、向它們發(fā)送輸出、并對它們進行控制，所述處理器執(zhí)行所述方法中各步驟的至少之一。
10.根據權利要求9所述的方法，進ー步包括使用可調節(jié)的沖擊定時系數，以應對操作條件與用于確定所述預定積聚硝酸鹽-氮值的操作條件不同的情況，其中，在所述處理器的存儲器中存儲多個沖擊定時系數，并且，基于由操作員手動輸入或來自與所述處理器通信的在線測量工具輸入的操作條件，所述處理器選擇沖擊定時系數。
11.根據權利要求9所述的方法，其中，用于進行硝酸鹽濃度測量的時間間隔存儲在所述處理器的存儲器中或由操作員輸入，使得所述處理器通過與硝酸鹽探針和流量計通信來開始測量。
12.一種用于操作下流式脫氮過濾器的方法，該過濾器具有介質床、流入所述過濾器的流入物、以及從所述過濾器流出的流出物，所述方法包括 至少基于由離線測量或在線測量工具確定的測出流入物硝酸鹽濃度和測出流出物硝酸鹽濃度，確定作為時間函數的總硝酸鹽-氮積聚速度；以及 基于作為時間函數的所述總硝酸鹽-氮積聚速度和預定積聚硝酸鹽-氮值，預測用于何時沖擊所述過濾器的沖擊間隔。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，所述預定積聚硝酸鹽-氮值為每次沖擊0.05磅/平方英尺過濾器面積。
14.根據權利要求12所述的方法，進ー步包括使用可調節(jié)的沖擊定時系數，以應對操作條件與用于確定所述預定積聚硝酸鹽-氮值的操作條件不同的情況。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，所述沖擊定時系數基于溫度、水質、降雨、操作變化、或上述的結合。
16.根據權利要求12所述的方法，進ー步包括，通過從所述沖擊間隔減去自從上次沖擊以來經過的時間，確定下次沖擊之前剰余的估計時間。
17.根據權利要求12所述的方法，進ー步包括基于所述預測的沖擊間隔開始沖擊。
18.根據權利要求12所述的方法，其中，作為時間函數的所述總硝酸鹽-氮積聚速度由包括下述步驟的方法確定 確定經過的時間； 以規(guī)則的時間間隔，定期確定流入物硝酸鹽濃度和流出物硝酸鹽濃度； 使用流入物硝酸鹽濃度和流出物硝酸鹽濃度、通過所述過濾器的流率、所述過濾器的面積、以及連續(xù)的硝酸鹽濃度測定之間的時間間隔，以確定用于兩次測量之間的處理時段內的硝酸鹽-氮的積聚； 將來自處理的每個時段的硝酸鹽-氮積聚連續(xù)求和，以確定總硝酸鹽-氮積聚，以及 使所述總硝酸鹽-氮積聚除以所述過濾器面積與經過時間的乘積。
19.根據權利要求18所述的方法，其中，在基于為確定作為時間函數的總硝酸鹽-氮積聚所選擇的先前歷史長度的時間周期之后，將經過時間重新設定為零。
20.根據權利要求19所述的方法，其中，在一次沖擊之后或在選定次沖擊之后，立即將經過時間重新設定為零。
21.根據權利要求18所述的方法，其中，在每個時段之后，通過使所述預定硝酸鹽-氮積聚值除以作為時間函數的總硝酸鹽-氮積聚速度，進行沖擊間隔的預測。
22.根據權利要求18所述的方法，其中，所述流出物硝酸鹽濃度為設定點、或所述流率為設定點、或二者都為設定點。
23.根據權利要求18所述的方法，其中，所述時間間隔設定為較短，以使測量步驟基本為連續(xù)的。
24.根據權利要求12所述的方法，進ー步包括設置具有存儲器的處理器，所述處理器能夠與所述過濾器和任何在線測量工具通信，從它們接收輸入以及向它們發(fā)送輸出，并對它 們進行控制，所述處理器執(zhí)行所述方法中各步驟的至少之一。
25.根據權利要求24所述的方法，進ー步包括使用可調節(jié)的沖擊定時系數，以應對操作條件與用于確定所述預定積聚硝酸鹽-氮值的操作條件不同的情況，其中，在所述處理器的存儲器中存儲多個沖擊定時系數，并且，基于由操作員手動輸入或來自與所述處理器通信的在線測量工具輸入的操作條件，所述處理器選擇沖擊定時系數。
26.根據權利要求24所述的方法，其中，用于進行硝酸鹽濃度測量的時間間隔存儲在所述處理器的存儲器中或由操作員輸入，使得所述處理器通過與在線測量工具通信來開始測量。
全文摘要
一種用于從下流式脫氮介質過濾器去除氮的方法和系統(tǒng)，其優(yōu)化了能夠增加生產率的沖擊定時。該方法包括測量流入物和流出物的硝酸鹽濃度，并確定總硝酸鹽-氮積聚。基于總硝酸鹽-氮積聚與預定積聚硝酸鹽-氮值的比較，開始過濾器的沖擊。該方法可以利用具有存儲器的處理器，該處理器能夠與過濾器和任何在線測量工具通信，從其接收輸入以及向其發(fā)送輸出、并對其進行控制。該方法可以包括沖擊定時系數，以在實際操作條件實質上不同于確定預定積聚硝酸鹽-氮值時存在的操作條件的情況下，調節(jié)沖擊間隔。本發(fā)明還包括用于預測沖擊間隔以及確定在下次沖擊之前估計時間的方法。
文檔編號C02F3/12GK102781851SQ201180012200
公開日2012年11月14日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權日2010年3月3日
發(fā)明者伊萬·X·朱, 尤金·M·韋格瑟 申請人:賽萊默水處理齊利諾普爾有限公司