[发明专利]用于从过滤器介质释放氮的方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年3月3日提交的美国临时专利申请No.61/309,891的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文。

背景技术

1.技术领域

本发明总体涉及用于从下流式脱氮介质或填充床过滤器释放氮的方法，以及，更具体地，涉及基于实际操作条件确定何时开始过滤器的“冲击”（还公知为氮释放周期）的方法。

2.现有技术

下流式脱氮介质或填充床过滤器用于从废水中去除氮。过滤器具有重力下流式填充介质床，供给废水使其穿过该介质。微生物诸如缺氧性异养细菌附着于该过滤器介质。随着含硝酸盐的水穿过过滤器中的介质，微生物分解硝酸盐，使用诸如甲醇的碳源，并释放氮气。除非使用更多的驱动头来保持恒定流率，否则，随着在介质床中形成氮气气泡，气泡增加了通过过滤器的压头损失，从而导致通过介质的流量降低。

使用“冲击”过滤器的技术，从过滤器介质清除氮，该技术通常称为执行氮释放周期。冲击实质上是水穿过介质的短反冲，以冲洗氮气泡。这种冲击不是如从填充床清除所捕获悬浮物或一些微生物所需的全反冲，而是涉及具有足够速度的水向上流动，以松开、结合并从填充床清除所捕获的氮气。合适的冲击方式将有助于在全反冲之间最大化过滤器运行时间，并优化能耗。这种冲击过程需要使过滤器离线（脱机），导致冲击过滤器时的生产损失。

过滤器的冲击一般基于时间周期开始，因此，以设定的固定时间间隔冲击过滤器。典型地，对过滤器在30分钟至8小时之间的周期内进行冲击。可选择地，可以在压头损失以最大容许水平增加时，对过滤器进行冲击。没有一种方法精确地考虑负荷和操作条件的变化，操作条件诸如温度、水质、降雨、和操作变化等。这会导致较短的过滤器运行时间，并且比实际需要早或晚地执行冲击从而降低生产率。因此，需要一种开始过滤器冲击的方法，其考虑操作条件的变化。

发明内容

本发明是基于实际操作条件冲击过滤器的方法。无论自从上次冲击经过了多长时间，只要氮水平达到不可接受的水平就对过滤器进行冲击。这能更好地确保，在导致高负荷的操作条件下，在生产率明显降低之前即对过滤器进行冲击，以及，在低负荷条件下，直到需要才对过滤器进行冲击。因此，在两种情况下都获得提高的生产率。

本发明的方法和系统应用于下流式脱氮介质过滤器，该过滤器具有介质床、流入过滤器的流入物、以及从过滤器流出的流出物。该方法包括：测量流入物硝酸盐浓度和流出物硝酸盐浓度，并至少基于测出的流入物硝酸盐浓度和流出物硝酸盐浓度确定总硝酸盐-氮积聚。基于总硝酸盐-氮积聚与预定积聚硝酸盐-氮值的比较，开始过滤器的冲击。可以使用流入物和流出物的硝酸盐浓度定期测量、测量之间的时间间隔、通过过滤器的水流率、以及过滤器面积，确定总硝酸盐-氮积聚。通过很多合适的方法可以实现总硝酸盐-氮积聚与预定硝酸盐-氮积聚值的比较。

可选择地，此方法可以利用具有存储器的处理器，该处理器能够与过滤器和任何在线测量工具通信，从它们接收输入并向它们发送输出，以及对它们进行控制。

此外，任一方法可修正为包括冲击定时系数。当实际操作条件实质上不同于确定预定积聚硝酸盐-氮值时存在的操作条件的情况下，可以使用冲击定时系数来调节冲击间隔。

此外，本发明包括用于预测冲击间隔的方法，该方法包括：确定作为时间函数的总硝酸盐-氮积聚速度，以及，基于作为时间函数的总硝酸盐-氮积聚速度和预定积聚硝酸盐-氮值，预测冲击间隔。此方法还可以包括确定到下次冲击之前的估计时间。这些方法还可以通过使用处理器实现，以及使用冲击定时系数进行修正。

本发明还包括用于下流式脱氮过滤器操作的系统，该过滤器具有介质床、流入过滤器的流入物、以及从过滤器流出的流出物，该系统包括具有存储器的处理器、定位在介质床之前用于测量流入物硝酸盐浓度的在线硝酸盐探针、定位在介质床之后用于测量流出物硝酸盐浓度的在线硝酸盐探针、用于测量水通过介质床的流率的在线流量计、以及用于从介质床去除氮的反冲系统。处理器能够与在线硝酸盐探针、流量计、以及反冲系统通信，并基于由在线硝酸盐探针和流量计提供的信息开始冲击，以从介质床去除氮。

附图说明

图1是典型的下流式脱氮介质过滤器的概略图。

具体实施方式