一種釋放反硝化深床濾池中氣體的方法和系統與流程

本發明屬于污水處理技術領域，特別是涉及一種釋放反硝化深床濾池中氣體的方法和系統。

背景技術：

反硝化深床濾池運行過程中，吸附在濾料表面的微生物利用外加碳源將污水中的硝基氮轉化為氮氣，氮氣堆積在濾料層中造成濾料層水頭損失迅速增加，降低反硝化深床濾池的運行性能，需要定期采用水反沖釋放氣體，降低濾料層的水頭損失，恢復反硝化濾池運行性能。

反硝化深床濾池采用水反沖釋放氣體，水反沖過程水流由濾池底部進入濾池，向上流動，通過濾料層時，推動濾料層中的氣泡向上運動，并釋放到空氣中。在濾料層中，水流推動氣泡向上流動，該過程對濾料層有攪動作用力，水反沖強度越高，攪動作用越強烈，氣體釋放初期，由于濾料層中氣體含量較大，對濾料層的氣水攪動強度最高，氣水攪動能夠對吸附生長在濾料表面的微生物膜產生破壞，應盡量降低氣體釋放水反沖過程對微生物膜的損傷。

定期水反沖釋放氣體是反硝化深床濾池重要的運行控制手段工藝。目前，反硝化深床濾池采用的水反沖氣體釋放技術的特征為:其一，采用恒定水反沖強度釋放；其二，釋放強度通常選擇15m/h的中等強度或20m/h-30m/h的高強度。現狀氣體釋放技術，控制簡單，但采用恒定中等強度釋放氣體，往往造成氣體釋放不徹底，微生物膜有一定的損傷；采用恒定高強度釋放氣體，能夠徹底釋放氣體，但微生物膜損傷嚴重，尤其低溫環境下，致使系統微生物濃度不斷降低，嚴重影響反硝化脫氮性能。

技術實現要素：

本發明主要解決的技術問題是提供一種釋放反硝化深床濾池中氣體的方法和系統，能夠降低氣體釋放對微生物膜的影響，提高氣體的釋放率。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是提供一種釋放反硝化深床濾池中氣體的方法，所述方法包括：監測脫氮過程中反硝化深床濾池中濾料層中的氮氣濃度；根據監測到的氮氣濃度選擇是否開啟水反沖；在需要開啟水反沖時，在水反沖過程中調節水反沖強度使之逐漸增大。

其中，所述在水反沖過程中調節水反沖強度使之逐漸增大包括：在水反沖過程中逐漸加大單個水反沖裝置的功率。

其中，所述在水反沖過程中逐漸加大單個水反沖裝置的功率包括：在水反沖過程中逐漸加大單個水反沖裝置的電機頻率。

其中，所述在水反沖過程中調節水反沖強度使之逐漸增大包括：在水反沖過程中逐漸增加水反沖裝置的開啟數量。

其中，所述在水反沖過程中調節水反沖強度包括：記錄水反沖過程進行的時間，當水反沖過程進行的時間到達預設的時間后，調節水反沖強度；所述預設的時間包含若干個時間點，每一個所述時間點有對應的水反沖強度。

其中，所述在水反沖過程中調節水反沖強度包括：當所述監測到的氮氣濃度低于預設的水反沖調節氮氣濃度后，調節水反沖強度；所述預設的水反沖調節氮氣濃度包含若干個濃度值，每一個所述濃度值有對應的水反沖強度。

其中，所述根據監測到的氮氣濃度選擇是否開啟水反沖包括：判斷所述監測到的氮氣濃度是否到達預設的水反沖開啟的氮氣濃度，若到達，則開啟水反沖。

為解決上述技術問題，本發明采用的另一個技術方案是提供一種釋放反硝化深床濾池中氣體的系統，所述系統包括：監測電路，用于監測脫氮過程中反硝化深床濾池中濾料層中的氮氣濃度；控制電路，電性耦接所述監測電路，用于根據監測到的氮氣濃度選擇是否開啟水反沖；調節裝置，電性耦接所述控制電路，用于在需要開啟水反沖時，在水反沖過程中調節水反沖強度使之逐漸增大。

其中，所述控制電路進一步：判斷水反沖過程進行的時間是否到達預設的時間，或者判斷監測到的氮氣濃度是否低于預設的水反沖調節氮氣濃度；

當水反沖過程進行的時間未到達預設的時間時，控制所述調節裝置保持反沖強度不變，當水反沖過程進行的時間到達預設的時間時，提高水反沖強度，所述預設的時間包含若干個時間點，每一個所述時間點有對應的水反沖強度；

或者當監測到的氮氣濃度不低于預設的水反沖調節氮氣濃度時，保持反沖強度不變，當監測到的氮氣濃度低于預設的水反沖調節氮氣濃度時，提高水反沖強度，所述預設的水反沖調節氮氣濃度包含若干個濃度值，每一個所述濃度值有對應的水反沖強度。

其中，所述控制電路通過在水反沖過程中逐漸加大單個水反沖裝置的功率或者逐漸增加水反沖裝置的開啟數量來使水反沖強度逐漸增大。

本發明的有益效果是：區別于現有技術的情況，水反沖初期降低氣水攪動強度，進而降低或避免氣體釋放對微生物膜造成損傷，氣體釋放過程逐步提高水反沖強度，提高氣體的釋放率。

附圖說明

圖1為本發明一種釋放反硝化深床濾池中氣體的方法一實施方式的流程示意圖；

圖2是本發明一種釋放反硝化深床濾池中氣體的系統一實施方式的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施方式對本發明進行詳細說明。

請參閱圖1，圖1為本發明一種釋放反硝化深床濾池中氣體的方法一實施方式的流程示意圖，包括以下步驟：

S101監測脫氮過程中反硝化深床濾池中濾料層中的氮氣濃度。

其中，監測氮氣濃度可以是實時不間斷監測，也可以預先設定監測的頻率。

S102根據監測到的氮氣濃度選擇是否開啟水反沖。

具體上，判斷所述監測到的氮氣濃度是否到達預設的水反沖開啟的氮氣濃度，若到達，則開啟水反沖。例如，監測到的氮氣濃度會與預設的水反沖開啟的氮氣濃度進行對比，然后判斷所述監測到的氮氣濃度是否到達預設的水反沖開啟的氮氣濃度；若監測到的氮氣濃度大于或等于預設的水反沖開啟的氮氣濃度，則開啟水反沖。

S103在需要開啟水反沖時，在水反沖過程中調節水反沖強度使之逐漸增大。

本實施例中，在反硝化深床濾池的脫氮過程中，通過間斷或不間斷對濾料層中的氮氣濃度進行監測，保證當監測到的氮氣濃度到達預設的水反沖開啟的氮氣濃度時開啟水反沖；在水反沖初期，水反沖強度最低，進而降低或避免了氣體釋放對微生物膜造成損傷，氣體釋放過程中逐步提高水反沖強度至最高強度，隨著強度提高，氣體釋放越來越徹底。

在其他實施例中，調節水反沖強度使之逐漸增大可以通過在水反沖過程中逐漸加大單個水反沖裝置的功率來實現。其中，水反沖裝置可以是反沖水泵，如臥式離泵或潛水泵等。例如，在水反沖開啟時，反沖水泵的使用功率為W₁，隨著水反沖過程的進行，加大反沖水泵的使用功率到W₂，水反沖過程繼續進行，再加大反沖水泵的使用功率到W₃，一直到反沖水泵的使用功率到達最大值W_N，直到水反沖過程結束時停止反沖水泵。

其中，上述水反沖裝置的功率可以是它的電機頻率。例如，反沖水泵的電機是變頻電機，安裝有變頻器，在水反沖過程中通過逐步提高電機頻率來使水反沖強度逐漸增大。

在其他實施例中，調節水反沖強度使之逐漸增大可以通過在水反沖過程中逐漸增加水反沖裝置的開啟數量來實現。例如，在水反沖開啟時，只開啟1臺反沖水泵，水反沖進行一段時間后，加開1臺反沖水泵，此時開啟的反沖水泵為2臺，水反沖過程繼續進行一段時間，再加開1臺反沖水泵，一直到開啟的反沖水泵數量到達最大值N臺直到水反沖過程結束。其中，上述增加反沖水泵數量的方式中的反沖水泵配備的電機不要求是變頻電機，這樣在實際應用中可以較容易的對現有的反硝化深床濾池進行改造。

在其他實施例中，在水反沖過程中調節水反沖強度具體包括：記錄水反沖過程進行的時間，當水反沖過程進行的時間到達預設的時間后，調節水反沖強度。其中預設的時間包含若干個時間點，每一個所述時間點有對應的水反沖強度。每個相鄰時間點之間的間隔可以是相等的，也可以不相等。

在一個應用場景中，事先對水反沖開啟的氮氣濃度進行設置，并且在水反沖過程中預設T₁、T₂、T₃至T_N等若干個時間點。在反硝化深床濾池脫氮過程中，對濾料層中的氣體含量進行實時監測，將監測到的氮氣濃度與預設的水反沖開啟的氮氣濃度進行對比，然后判斷監測到的氮氣濃度是否到達預設的水反沖開啟的氮氣濃度。當監測到的氮氣濃度大于或等于預設的水反沖開啟的氮氣濃度時，開啟水反沖。在水反沖開啟時，只開啟1臺反沖水泵，水反沖過程進行到T₁時間點時，加開1臺反沖水泵，此時開啟的反沖水泵為2臺；水反沖過程繼續進行到T₂時間點，再加開1臺反沖水泵，此時開啟的反沖水泵為3臺；水反沖過程繼續進行到T₃時間點，再加開1臺反沖水泵，此時開啟的反沖水泵為4臺；一直到水反沖過程進行到T_N時間點，開啟最后1臺反沖水泵，此時開啟的反沖水泵數量到達最大值N+1臺；之后繼續進行水反沖過程，直到水反沖過程結束時同時關閉所有的反沖水泵，反硝化深床濾池恢復過濾和反硝化脫氮功能。通過上述啟動反沖水泵的數量來調節水反沖強度，使水反沖初期水反沖強度最低，降低了氣水攪動強度，降低或避免了氣體釋放對微生物膜造成損傷，氣體釋放過程逐步提高水反沖強度至最高強度，氣體釋放越來越徹底，提高了氣體的釋放率，延長反硝化深床濾池氣體釋放間隔周期和過濾周期，降低濾池運行能耗。

在其他實施例中，在水反沖過程中調節水反沖強度具體包括：當所述監測到的氮氣濃度低于預設的水反沖調節氮氣濃度后，調節水反沖強度。其中，預設的水反沖調節氮氣濃度包含若干個濃度值，每一個所述濃度值有對應的水反沖強度。

例如，在開啟水反沖之后，對濾料層中的氮氣濃度繼續進行監測，預設若干個氮氣濃度值C₁、C₂至C_N，以及C_M，其中C₁>C₂…>C_N>C_M，C_M為結束水反沖過程的氮氣濃度。在水反沖開啟時，將反沖水泵的變頻電機的頻率調到W₀，水反沖過程中對氮氣濃度繼續監測，當氮氣濃度到達C₁時，將反沖水泵的變頻電機的頻率增大到W₁；繼續水反沖過程，當氮氣濃度到達C₂時，將反沖水泵的變頻電機的頻率增大到W₂；一直到氮氣濃度到達C_N時，將反沖水泵的變頻電機的頻率增大到W_N；之后繼續進行水反沖過程，當氮氣濃度到達C_M時關閉反沖水泵，水反沖過程結束。

請參閱圖2，圖2是本發明一種釋放反硝化深床濾池中氣體的系統一實施方式的結構示意圖，系統包括監測電路21、控制電路22和調節裝置23。

監測電路21用于監測脫氮過程中反硝化深床濾池中濾料層中的氮氣濃度。

控制電路22電性耦接監測電路21，用于根據監測到的氮氣濃度選擇是否開啟水反沖。

其中，監測電路21監測到的氮氣濃度會與預設的水反沖開啟的氮氣濃度進行對比，然后判斷所述監測到的氮氣濃度是否到達預設的水反沖開啟的氮氣濃度；若監測到的氮氣濃度大于或等于預設的水反沖開啟的氮氣濃度，則控制電路22開啟水反沖。

調節裝置23電性耦接控制電路22，用于在需要開啟水反沖時，在水反沖過程中調節水反沖強度使之逐漸增大。

其中，調節裝置23可以是單個可調節功率的反沖水泵，也可以是多個普通水泵組合而成，還可以是由多個反沖水進水閥組成，或者是其他形式以及至少兩種不同方式的組合形式。

本實施例中的系統可以是全自動運行控制系統，其中的氮氣濃度的監測和水反沖過程中水反沖強度的調節都可以是自動控制和調節的。

在其他實施例中，控制電路22進一步：

判斷水反沖過程進行的時間是否到達預設的時間，或者判斷監測到的氮氣濃度是否低于預設的水反沖調節氮氣濃度；

當水反沖過程進行的時間未到達預設的時間時，控制調節裝置23保持反沖強度不變，當水反沖過程進行的時間到達預設的時間時，提高水反沖強度，所述預設的時間包含若干個時間點，每一個所述時間點有對應的水反沖強度；

或者當監測到的氮氣濃度不低于預設的水反沖調節氮氣濃度時，保持反沖強度不變，當監測到的氮氣濃度低于預設的水反沖調節氮氣濃度時，提高水反沖強度，所述預設的水反沖調節氮氣濃度包含若干個濃度值，每一個所述濃度值有對應的水反沖強度。

其中，每個預設的時間和預設的氮氣濃度均可以在系統中設置和修改。在其他實施例中，系統設置的最低氣體釋放水反沖強度小于15m/h，即小于4L/(s·m2)，.最大氣體釋放水反沖強度大于20m/h，即大于5.5L/(s·m2)。

在其他實施例中，控制電路22通過在水反沖過程中逐漸加大單個水反沖裝置的功率或者逐漸增加水反沖裝置的開啟數量來使水反沖強度逐漸增大。可以理解的是，系統中的反沖水泵配備的電機不要求是變頻電機，當電機為普通電機時，通過增加水泵數量同樣可以使水反沖強度增大。在實際應用中的可以較容易的對現有的反硝化深床濾池進行改造。

在一個應用場景中，釋放反硝化深床濾池中氣體的系統為全自動運行控制系統，事先在監測電路21中設置一個水反沖開啟的氮氣濃度C₀，在調節裝置23的中設置Tt₁、Tt₂、Tt₃至Tt_N等若干個時間點。在反硝化深床濾池脫氮過程中，監測電路21對濾料層中的氣體含量進行實時監測，將監測到的氮氣濃度與C₀進行對比，然后判斷監測到的氮氣濃度是否到達預設的水反沖開啟的氮氣濃度。當監測到的氮氣濃度大于或等于C₀時，控制電路22開啟水反沖。在水反沖開啟時，控制電路22控制調節裝置23將水反沖強度調整到W₀，其中W₀小于15m/h，即小于4L/(s·m2)；水反沖過程繼續進行，當系統判斷水反沖進行的時間到Tt₁時間點時，調節裝置23將水反沖強度增大到W₁；然后水反沖過程繼續進行，當系統判斷水反沖進行的時間到Tt₂時間點時，調節裝置23將水反沖強度增大到W₂；接著，水反沖過程繼續，當系統判斷水反沖進行的時間到Tt₃時間點時，調節裝置23將水反沖強度增大到W₃；一直到當系統判斷水反沖進行的時間到Tt_N時間點時，調節裝置23將水反沖強度增大到W_N，其中W_N大于20m/h，即大于5.5L/(s·m2)；之后繼續進行水反沖過程，到當系統判斷水反沖進行的時間到Tt_終時間點時，控制電路22結束水反沖過程。通過在氣體釋放過程中，逐步提高水反沖強度至最高強度，降低或避免氣體釋放對微生物膜造成損傷，氣體釋放徹底。

區別于現有技術，本發明通過變強度氣體釋放技術，在氣體釋放初期，水反沖強度最低，降低氣水攪動強度，降低或避免氣體釋放對微生物膜造成損傷；氣體釋放過程中，逐步提高水反沖強度至最高強度，避免強度提升過程氣水攪動造成微生物膜破壞；隨著強度提高，氣體釋放越來越徹底，濾料層水頭損失恢復徹底，氣體釋放周期延長，反硝化深床濾池系統過濾周期延長，濾池能耗降低，出水水質提高；通過控制系統自動執行，無需人為操作。

在本發明所提供的幾個實施方式中，應該理解到，所揭露的多設備運動軌跡更新及追蹤系統，可以通過其它的方式實現。例如，以上所描述的系統實施方式僅僅是示意性的，所述模塊或單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個模塊或單元可以結合或者可以集成到一個系統，各功能模塊或單元可以集成在一個處理裝置中，也可以是各個模塊或單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上模塊或單元集成在一個模塊或單元中。

以上所述僅為本發明的實施方式，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。