一种释放反硝化深床滤池中气体的方法和系统与流程

本发明属于污水处理技术领域，特别是涉及一种释放反硝化深床滤池中气体的方法和系统。

背景技术：

反硝化深床滤池运行过程中，吸附在滤料表面的微生物利用外加碳源将污水中的硝基氮转化为氮气，氮气堆积在滤料层中造成滤料层水头损失迅速增加，降低反硝化深床滤池的运行性能，需要定期采用水反冲释放气体，降低滤料层的水头损失，恢复反硝化滤池运行性能。

反硝化深床滤池采用水反冲释放气体，水反冲过程水流由滤池底部进入滤池，向上流动，通过滤料层时，推动滤料层中的气泡向上运动，并释放到空气中。在滤料层中，水流推动气泡向上流动，该过程对滤料层有搅动作用力，水反冲强度越高，搅动作用越强烈，气体释放初期，由于滤料层中气体含量较大，对滤料层的气水搅动强度最高，气水搅动能够对吸附生长在滤料表面的微生物膜产生破坏，应尽量降低气体释放水反冲过程对微生物膜的损伤。

定期水反冲释放气体是反硝化深床滤池重要的运行控制手段工艺。目前，反硝化深床滤池采用的水反冲气体释放技术的特征为:其一，采用恒定水反冲强度释放；其二，释放强度通常选择15m/h的中等强度或20m/h-30m/h的高强度。现状气体释放技术，控制简单，但采用恒定中等强度释放气体，往往造成气体释放不彻底，微生物膜有一定的损伤；采用恒定高强度释放气体，能够彻底释放气体，但微生物膜损伤严重，尤其低温环境下，致使系统微生物浓度不断降低，严重影响反硝化脱氮性能。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种释放反硝化深床滤池中气体的方法和系统，能够降低气体释放对微生物膜的影响，提高气体的释放率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种释放反硝化深床滤池中气体的方法，所述方法包括：监测脱氮过程中反硝化深床滤池中滤料层中的氮气浓度；根据监测到的氮气浓度选择是否开启水反冲；在需要开启水反冲时，在水反冲过程中调节水反冲强度使之逐渐增大。

其中，所述在水反冲过程中调节水反冲强度使之逐渐增大包括：在水反冲过程中逐渐加大单个水反冲装置的功率。

其中，所述在水反冲过程中逐渐加大单个水反冲装置的功率包括：在水反冲过程中逐渐加大单个水反冲装置的电机频率。

其中，所述在水反冲过程中调节水反冲强度使之逐渐增大包括：在水反冲过程中逐渐增加水反冲装置的开启数量。

其中，所述在水反冲过程中调节水反冲强度包括：记录水反冲过程进行的时间，当水反冲过程进行的时间到达预设的时间后，调节水反冲强度；所述预设的时间包含若干个时间点，每一个所述时间点有对应的水反冲强度。

其中，所述在水反冲过程中调节水反冲强度包括：当所述监测到的氮气浓度低于预设的水反冲调节氮气浓度后，调节水反冲强度；所述预设的水反冲调节氮气浓度包含若干个浓度值，每一个所述浓度值有对应的水反冲强度。

其中，所述根据监测到的氮气浓度选择是否开启水反冲包括：判断所述监测到的氮气浓度是否到达预设的水反冲开启的氮气浓度，若到达，则开启水反冲。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是提供一种释放反硝化深床滤池中气体的系统，所述系统包括：监测电路，用于监测脱氮过程中反硝化深床滤池中滤料层中的氮气浓度；控制电路，电性耦接所述监测电路，用于根据监测到的氮气浓度选择是否开启水反冲；调节装置，电性耦接所述控制电路，用于在需要开启水反冲时，在水反冲过程中调节水反冲强度使之逐渐增大。

其中，所述控制电路进一步：判断水反冲过程进行的时间是否到达预设的时间，或者判断监测到的氮气浓度是否低于预设的水反冲调节氮气浓度；

当水反冲过程进行的时间未到达预设的时间时，控制所述调节装置保持反冲强度不变，当水反冲过程进行的时间到达预设的时间时，提高水反冲强度，所述预设的时间包含若干个时间点，每一个所述时间点有对应的水反冲强度；

或者当监测到的氮气浓度不低于预设的水反冲调节氮气浓度时，保持反冲强度不变，当监测到的氮气浓度低于预设的水反冲调节氮气浓度时，提高水反冲强度，所述预设的水反冲调节氮气浓度包含若干个浓度值，每一个所述浓度值有对应的水反冲强度。

其中，所述控制电路通过在水反冲过程中逐渐加大单个水反冲装置的功率或者逐渐增加水反冲装置的开启数量来使水反冲强度逐渐增大。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，水反冲初期降低气水搅动强度，进而降低或避免气体释放对微生物膜造成损伤，气体释放过程逐步提高水反冲强度，提高气体的释放率。

附图说明

图1为本发明一种释放反硝化深床滤池中气体的方法一实施方式的流程示意图；

图2是本发明一种释放反硝化深床滤池中气体的系统一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

请参阅图1，图1为本发明一种释放反硝化深床滤池中气体的方法一实施方式的流程示意图，包括以下步骤：

S101监测脱氮过程中反硝化深床滤池中滤料层中的氮气浓度。

其中，监测氮气浓度可以是实时不间断监测，也可以预先设定监测的频率。

S102根据监测到的氮气浓度选择是否开启水反冲。

具体上，判断所述监测到的氮气浓度是否到达预设的水反冲开启的氮气浓度，若到达，则开启水反冲。例如，监测到的氮气浓度会与预设的水反冲开启的氮气浓度进行对比，然后判断所述监测到的氮气浓度是否到达预设的水反冲开启的氮气浓度；若监测到的氮气浓度大于或等于预设的水反冲开启的氮气浓度，则开启水反冲。

S103在需要开启水反冲时，在水反冲过程中调节水反冲强度使之逐渐增大。

本实施例中，在反硝化深床滤池的脱氮过程中，通过间断或不间断对滤料层中的氮气浓度进行监测，保证当监测到的氮气浓度到达预设的水反冲开启的氮气浓度时开启水反冲；在水反冲初期，水反冲强度最低，进而降低或避免了气体释放对微生物膜造成损伤，气体释放过程中逐步提高水反冲强度至最高强度，随着强度提高，气体释放越来越彻底。

在其他实施例中，调节水反冲强度使之逐渐增大可以通过在水反冲过程中逐渐加大单个水反冲装置的功率来实现。其中，水反冲装置可以是反冲水泵，如卧式离泵或潜水泵等。例如，在水反冲开启时，反冲水泵的使用功率为W₁，随着水反冲过程的进行，加大反冲水泵的使用功率到W₂，水反冲过程继续进行，再加大反冲水泵的使用功率到W₃，一直到反冲水泵的使用功率到达最大值W_N，直到水反冲过程结束时停止反冲水泵。

其中，上述水反冲装置的功率可以是它的电机频率。例如，反冲水泵的电机是变频电机，安装有变频器，在水反冲过程中通过逐步提高电机频率来使水反冲强度逐渐增大。

在其他实施例中，调节水反冲强度使之逐渐增大可以通过在水反冲过程中逐渐增加水反冲装置的开启数量来实现。例如，在水反冲开启时，只开启1台反冲水泵，水反冲进行一段时间后，加开1台反冲水泵，此时开启的反冲水泵为2台，水反冲过程继续进行一段时间，再加开1台反冲水泵，一直到开启的反冲水泵数量到达最大值N台直到水反冲过程结束。其中，上述增加反冲水泵数量的方式中的反冲水泵配备的电机不要求是变频电机，这样在实际应用中可以较容易的对现有的反硝化深床滤池进行改造。

在其他实施例中，在水反冲过程中调节水反冲强度具体包括：记录水反冲过程进行的时间，当水反冲过程进行的时间到达预设的时间后，调节水反冲强度。其中预设的时间包含若干个时间点，每一个所述时间点有对应的水反冲强度。每个相邻时间点之间的间隔可以是相等的，也可以不相等。

在一个应用场景中，事先对水反冲开启的氮气浓度进行设置，并且在水反冲过程中预设T₁、T₂、T₃至T_N等若干个时间点。在反硝化深床滤池脱氮过程中，对滤料层中的气体含量进行实时监测，将监测到的氮气浓度与预设的水反冲开启的氮气浓度进行对比，然后判断监测到的氮气浓度是否到达预设的水反冲开启的氮气浓度。当监测到的氮气浓度大于或等于预设的水反冲开启的氮气浓度时，开启水反冲。在水反冲开启时，只开启1台反冲水泵，水反冲过程进行到T₁时间点时，加开1台反冲水泵，此时开启的反冲水泵为2台；水反冲过程继续进行到T₂时间点，再加开1台反冲水泵，此时开启的反冲水泵为3台；水反冲过程继续进行到T₃时间点，再加开1台反冲水泵，此时开启的反冲水泵为4台；一直到水反冲过程进行到T_N时间点，开启最后1台反冲水泵，此时开启的反冲水泵数量到达最大值N+1台；之后继续进行水反冲过程，直到水反冲过程结束时同时关闭所有的反冲水泵，反硝化深床滤池恢复过滤和反硝化脱氮功能。通过上述启动反冲水泵的数量来调节水反冲强度，使水反冲初期水反冲强度最低，降低了气水搅动强度，降低或避免了气体释放对微生物膜造成损伤，气体释放过程逐步提高水反冲强度至最高强度，气体释放越来越彻底，提高了气体的释放率，延长反硝化深床滤池气体释放间隔周期和过滤周期，降低滤池运行能耗。

在其他实施例中，在水反冲过程中调节水反冲强度具体包括：当所述监测到的氮气浓度低于预设的水反冲调节氮气浓度后，调节水反冲强度。其中，预设的水反冲调节氮气浓度包含若干个浓度值，每一个所述浓度值有对应的水反冲强度。

例如，在开启水反冲之后，对滤料层中的氮气浓度继续进行监测，预设若干个氮气浓度值C₁、C₂至C_N，以及C_M，其中C₁>C₂…>C_N>C_M，C_M为结束水反冲过程的氮气浓度。在水反冲开启时，将反冲水泵的变频电机的频率调到W₀，水反冲过程中对氮气浓度继续监测，当氮气浓度到达C₁时，将反冲水泵的变频电机的频率增大到W₁；继续水反冲过程，当氮气浓度到达C₂时，将反冲水泵的变频电机的频率增大到W₂；一直到氮气浓度到达C_N时，将反冲水泵的变频电机的频率增大到W_N；之后继续进行水反冲过程，当氮气浓度到达C_M时关闭反冲水泵，水反冲过程结束。

请参阅图2，图2是本发明一种释放反硝化深床滤池中气体的系统一实施方式的结构示意图，系统包括监测电路21、控制电路22和调节装置23。

监测电路21用于监测脱氮过程中反硝化深床滤池中滤料层中的氮气浓度。

控制电路22电性耦接监测电路21，用于根据监测到的氮气浓度选择是否开启水反冲。

其中，监测电路21监测到的氮气浓度会与预设的水反冲开启的氮气浓度进行对比，然后判断所述监测到的氮气浓度是否到达预设的水反冲开启的氮气浓度；若监测到的氮气浓度大于或等于预设的水反冲开启的氮气浓度，则控制电路22开启水反冲。

调节装置23电性耦接控制电路22，用于在需要开启水反冲时，在水反冲过程中调节水反冲强度使之逐渐增大。

其中，调节装置23可以是单个可调节功率的反冲水泵，也可以是多个普通水泵组合而成，还可以是由多个反冲水进水阀组成，或者是其他形式以及至少两种不同方式的组合形式。

本实施例中的系统可以是全自动运行控制系统，其中的氮气浓度的监测和水反冲过程中水反冲强度的调节都可以是自动控制和调节的。

在其他实施例中，控制电路22进一步：

判断水反冲过程进行的时间是否到达预设的时间，或者判断监测到的氮气浓度是否低于预设的水反冲调节氮气浓度；

当水反冲过程进行的时间未到达预设的时间时，控制调节装置23保持反冲强度不变，当水反冲过程进行的时间到达预设的时间时，提高水反冲强度，所述预设的时间包含若干个时间点，每一个所述时间点有对应的水反冲强度；

或者当监测到的氮气浓度不低于预设的水反冲调节氮气浓度时，保持反冲强度不变，当监测到的氮气浓度低于预设的水反冲调节氮气浓度时，提高水反冲强度，所述预设的水反冲调节氮气浓度包含若干个浓度值，每一个所述浓度值有对应的水反冲强度。

其中，每个预设的时间和预设的氮气浓度均可以在系统中设置和修改。在其他实施例中，系统设置的最低气体释放水反冲强度小于15m/h，即小于4L/(s·m2)，.最大气体释放水反冲强度大于20m/h，即大于5.5L/(s·m2)。

在其他实施例中，控制电路22通过在水反冲过程中逐渐加大单个水反冲装置的功率或者逐渐增加水反冲装置的开启数量来使水反冲强度逐渐增大。可以理解的是，系统中的反冲水泵配备的电机不要求是变频电机，当电机为普通电机时，通过增加水泵数量同样可以使水反冲强度增大。在实际应用中的可以较容易的对现有的反硝化深床滤池进行改造。

在一个应用场景中，释放反硝化深床滤池中气体的系统为全自动运行控制系统，事先在监测电路21中设置一个水反冲开启的氮气浓度C₀，在调节装置23的中设置Tt₁、Tt₂、Tt₃至Tt_N等若干个时间点。在反硝化深床滤池脱氮过程中，监测电路21对滤料层中的气体含量进行实时监测，将监测到的氮气浓度与C₀进行对比，然后判断监测到的氮气浓度是否到达预设的水反冲开启的氮气浓度。当监测到的氮气浓度大于或等于C₀时，控制电路22开启水反冲。在水反冲开启时，控制电路22控制调节装置23将水反冲强度调整到W₀，其中W₀小于15m/h，即小于4L/(s·m2)；水反冲过程继续进行，当系统判断水反冲进行的时间到Tt₁时间点时，调节装置23将水反冲强度增大到W₁；然后水反冲过程继续进行，当系统判断水反冲进行的时间到Tt₂时间点时，调节装置23将水反冲强度增大到W₂；接着，水反冲过程继续，当系统判断水反冲进行的时间到Tt₃时间点时，调节装置23将水反冲强度增大到W₃；一直到当系统判断水反冲进行的时间到Tt_N时间点时，调节装置23将水反冲强度增大到W_N，其中W_N大于20m/h，即大于5.5L/(s·m2)；之后继续进行水反冲过程，到当系统判断水反冲进行的时间到Tt_终时间点时，控制电路22结束水反冲过程。通过在气体释放过程中，逐步提高水反冲强度至最高强度，降低或避免气体释放对微生物膜造成损伤，气体释放彻底。

区别于现有技术，本发明通过变强度气体释放技术，在气体释放初期，水反冲强度最低，降低气水搅动强度，降低或避免气体释放对微生物膜造成损伤；气体释放过程中，逐步提高水反冲强度至最高强度，避免强度提升过程气水搅动造成微生物膜破坏；随着强度提高，气体释放越来越彻底，滤料层水头损失恢复彻底，气体释放周期延长，反硝化深床滤池系统过滤周期延长，滤池能耗降低，出水水质提高；通过控制系统自动执行，无需人为操作。

在本发明所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的多设备运动轨迹更新及追踪系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施方式仅仅是示意性的，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或单元可以结合或者可以集成到一个系统，各功能模块或单元可以集成在一个处理装置中，也可以是各个模块或单元单独物理存在，也可以两个或两个以上模块或单元集成在一个模块或单元中。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。