CN102781851A - 用于从过滤器介质释放氮的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于从下流式脱氮介质过滤器去除氮的方法和系统，其优化了能够增加生产率的冲击定时。该方法包括测量流入物和流出物的硝酸盐浓度，并确定总硝酸盐-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。该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，从其接收输入以及向其发送输出、并对其进行控制。该方法可以包括冲击定时系数，以在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，调节冲击间隔。本发明还包括用于预测冲击间隔以及确定在下次冲击之前估计时间的方法。

Description

用于从过滤器介质释放氮的方法和系统
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
下流式脱氮介质或填充床过滤器使用生物处理从水中去除硝酸盐，由此，微生物诸如缺氧性异养细菌附着于过滤器介质。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。随着在介质床中形成氮气气泡，氮气气泡增加了过滤器的压头损失，导致通过介质的流量低，因此需要更多驱动头以产生恒定流率。
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。冲击实质上是净水穿过介质的短反冲，以清洗氮气气泡。这种冲击不是如从填充床清除所捕获悬浮物或活性微生物的全反冲，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。这种冲击过程需要使过滤器脱机，从而导致冲击过滤器时的生产损失。
理想的是，仅在需要避免过滤器性能发生不可接受的劣化（即压头损失高和流率低）时冲击过滤器，但不能过于频繁地冲击过滤器，这会导致冲击过程中过滤器离线而降低生产率。为冲击过程设置有效的定时，以防止填充床压头损失高，同时不会造成冲击过分延迟和中断，但这种方法存在挑战。常规方法为冲击过滤器采用设定的定时间隔。虽然设定的定时间隔对于给定的液压和硝酸盐-氮负荷有效，但可能对于较低负荷来说过量而对于较高负荷来说则不足。
可以凭经验确定预定积聚硝酸盐-氮值，该值确保氮气积聚水平不影响过滤器的最佳性能。此处硝酸盐-氮（NOx-N）指NO3-N和NO2-N二者，并且硝酸盐-氮的去除磅重大致等于已在过滤器填充床中积聚的氮气磅重。然而，采用这种预定积聚硝酸盐-氮值，虽然对于很多情形能够获得良好的估计，但仅对于在确定经验值的时刻存在的操作条件是完全正确的。由Savage等人确定了一个这种经验值（Development Report for Nutrient Removal Project at Indian LakeTreatment Plant，North Huntington PA，Dravo Corp，1972），为每次冲击0.05磅/平方英尺过滤器面积。其他报告显示，不同介质和排水布置导致氮释放循环的频率降低，指示在过滤器床中气体积聚较大（WEF，Wastewater treatment plant design，Manual of Practice No.8，1992）。
基于凭经验预定的积聚硝酸盐-氮值、流入物的平均硝酸盐浓度、流出物的平均硝酸盐浓度、水通过过滤器的平均流率、以及过滤器的尺寸，能够确定冲击之间的估计时间间隔。该间隔根据下式确定：
Figure BDA00002093826000041
其中：M=过滤器每单位面积的预定积聚硝酸盐-氮
Ni=流入物的平均硝酸盐浓度
Ne=流出物的平均硝酸盐浓度
F=水通过过滤器的流率
A=过滤器的面积
例如，对于0.05lbs/sq.ft.（磅/平方英尺）的预定积聚硝酸盐-氮、19mg/l（毫克/升）的平均流入物硝酸盐浓度、1mg/l的平均流出物硝酸盐浓度、1000sq.ft.（平方英尺）的过滤器面积、以及3000gpm（加仑/分钟）的流率，冲击间隔将为111分钟。
Figure BDA00002093826000051
取决于公式中各值所获得的单位，需要使用已知的转换系数将这些值转换成匹配的单位，如上述示例中所示。
然而，操作条件并非随时间固定不变。每日流率和硝酸盐负荷发生变化的摆动是正常的。此外，会发生温度和水质的季节性变化、降雨、以及操作变化。
本发明通过在连续的基础上响应于实际条件而解决了这些变化，并允许冲击间隔的最优化，而不是依靠取决于操作条件的可能过短或过长的平均冲击间隔。
在本发明中，基于将算出的总硝酸盐-氮积聚与预定积聚硝酸盐-氮值进行比较，开始冲击的定时。通过将实际操作值与优化过滤器性能的预定积聚硝酸盐-氮值进行比较，也能优化冲击定时。
可以使用任何合适的方法来确定总硝酸盐-氮积聚。下面描述了一种方法。以规则的时间间隔I定期确定流入物的硝酸盐浓度（Ni）和流出物的硝酸盐浓度（Ne）。可以通过离线测量或利用定位在水进入介质床2之前的在线硝酸盐探针1，确定流入物硝酸盐浓度。可以通过离线测量或利用定位在水离开介质床2之后的第二在线硝酸盐探针3，确定流出物硝酸盐浓度。可选择地，可使用流出物硝酸盐浓度设定点。同时，使用在线流量计4确定流率。可选择地，可使用流率设定点。根据下述公式，确定在定期测量之间所进行处理时段中发生的硝酸盐-氮积聚Nn：
Nn=(Ni-Ne)x F/A x I
其中：
Nn=时段n的硝酸盐-氮积聚，其中n＝冲击之后时段的计数
Ni＝测出的流入物硝酸盐浓度
Ne=测出的流出物硝酸盐浓度或流出物硝酸盐浓度设定点
F=测量的流率或流率设定点
A=过滤器面积
I=测量之间的时间间隔
在每次测量后，时段的硝酸盐-氮积聚Nn添加至总硝酸盐-氮积聚，NT=∑N1,N2,N3…，使得总硝酸盐-氮积聚NT代表去除的总硝酸盐-氮。
测量之间的时间间隔I可以很短，例如为1秒，使得总硝酸盐-氮积聚实质上累计，以更精确地确定硝酸盐-氮积聚量，并使处理基本上为连续的。
然后，在总硝酸盐-氮积聚NT与预定积聚硝酸盐-氮值M之间进行比较，以确定过滤器中的总硝酸盐-氮何时等于或大于指示应该执行冲击的预定积聚硝酸盐-氮值。可以通过任何合适的方法来实现这种对比并确定何时开始冲击。
一种方法涉及在冲击之后立即将总硝酸盐-氮积聚设定为零。在每个时间时段后，将总硝酸盐-氮积聚NT与预定积聚硝酸盐-氮值M进行比较。当NT大于或等于预定积聚硝酸盐-氮值M时，开始冲击。也就是说，当NT≥M时，开始冲击。
在第二种方法中，允许确定的总硝酸盐-氮积聚继续增加，而不重设为零。在每个时间时段后，将总硝酸盐-氮积聚与在上次冲击时的总硝酸盐-氮积聚NTL加上预定积聚硝酸盐-氮值M进行比较。当总硝酸盐积聚NT大于或等于在上次冲击时的总硝酸盐积聚NTL加上预定积聚硝酸盐-氮值M时，开始冲击。也就是说，当NT≥NTL+M时，开始冲击。
在第三种方法中，允许确定的总硝酸盐-氮积聚继续增加，而不重设为零。在每个时间时段后，通过使预定积聚硝酸盐-氮值M乘以在该时段之前发生的冲击次数n加1，确定修正的预定积聚硝酸盐-氮值Mm。因此，Mm=M*(n+1)。将修正的预定积聚硝酸盐-氮值Mm与总硝酸盐积聚NT进行比较，当总硝酸盐积聚NT大于或等于修正的预定积聚硝酸盐-氮值Mm时，开始冲击。也就是说，当NT≥Mm时，或用另一种方式表示，当NT≥M*(n+1)时，开始冲击。
在第四种方法中，允许确定的总硝酸盐-氮积聚继续增加，而不重设为零。在每个时段后，确定在上次冲击时刻的总硝酸盐积聚NTL与该时段结束时的总硝酸盐-氮积聚NT之间的差。将该差与预定积聚硝酸盐-氮值M进行比较，当该差大于或等于预定积聚硝酸盐-氮值时，开始冲击。也就是说，当NT-NTL≥M时，开始冲击。
作为进一步改进，可将此方法修改为包括冲击定时系数B。在实际操作条件实质上不同于在确定预定积聚硝酸盐-氮值时存在的操作条件时，可使用冲击定时系数调整冲击间隔。可凭经验确定或基于经验估计冲击定时系数，冲击定时系数基于下述因素诸如：温度、水质、碳源、介质等。
由于不同类型的介质可具有不同的氮气保持能力，并且不同的碳源具有不同的影响氮气积聚最大量的细菌得率，如果使用不同类型的介质布置和/或不同的碳源诸如乙酸和乙醇，则冲击定时系数是有益的。
冲击定时系数可以插在方法中的任何位置，只要对其量值和位置进行选择从而以适合于操作条件的方式调整冲击定时系数即可。例如，如果操作条件指示过滤器将容纳比预定积聚硝酸盐-氮值更多的硝酸盐-氮而无需冲击，则应该将冲击定时系数插入方法中使其增加冲击之间的时间。可选择地，如果操作条件指示过滤器将容纳比预定积聚硝酸盐-氮值更少的硝酸盐-氮去除，并且需要尽快冲击，则应该将冲击定时系数插入公式使其减少冲击之间的时间。
例如，可以在总硝酸盐-氮积聚NT与最大硝酸盐-氮值比较之前，使总硝酸盐-氮积聚NT除以冲击定时系数B。在这种情况下，如果操作条件指示过滤器将容纳比预定积聚硝酸盐-氮值更多的硝酸盐-氮而无需冲击，则冲击系数可以是任何大于1的数，并且可以在1和10之间。如果操作条件指示过滤器将容纳比预定积聚硝酸盐-氮值更少的硝酸盐-氮去除，并且需要尽快冲击，则冲击系数应该小于1，并且可以在0.1与1之间。
可选择地，可以在将预定积聚硝酸盐-氮值M与总硝酸盐-氮积聚NT相比较之前，使预定积聚硝酸盐-氮值M乘以冲击定时系数B。在这种情况下，如果操作条件指示过滤器将容纳比预定积聚硝酸盐-氮值更多的硝酸盐-氮而无需冲击，则冲击系数可以是任何大于1的数，并且可以在1和10之间。如果操作条件指示过滤器将容纳比预定积聚硝酸盐-氮值更少的硝酸盐-氮去除，并且需要尽快冲击，则冲击系数应该小于1，并且可以位于0.1与1之间。
通过设置具有存储器的处理器来最有效地实施这种方法，该处理器能够与过滤器及任何在线测量工具通信、从其接受输入并向其发送输出、并对其进行控制。处理器可以是PLC、PC、或能够执行所述功能的其他类似的计算机系统。
可以使用任何合适的方法通过处理器来确定总硝酸盐-氮积聚。此处描述一种这样的方法。输出物硝酸盐-氮浓度设定点和流率设定点可以存储在处理器的存储器中，或由操作员输入至处理器。处理器向定位在水进入介质床2之前的在线硝酸盐探针1输出信号，以进行流入物硝酸盐浓度Ni测量，以及，向定位在水离开介质床2之后的在线硝酸盐探针3输出信号，以进行流出物硝酸盐Ne测量。以周期性设定时间间隔进行这些测量。将这些测量的结果输入处理器。用于进行测量的间隔I可以一直存储在处理器的存储器中、或由操作员输入处理器并存储在存储器中，直到其发生变化。同时，处理器命令（poll）在线流量计4来确定通过过滤器的流率F。处理器根据下式来确定在定期测量之间的处理时段内所发生的硝酸盐-氮积聚Nn：
Nn=(Ni-Ne)x F/A x I
其中：
Nn=时段n的硝酸盐-氮积聚，其中n=冲击之后的时段计数
Ni＝测出的流入物硝酸盐浓度
Ne=测出的流出物硝酸盐浓度
F=测量的流率
A=过滤器面积
I=测量之间的时间间隔
可选择地，可用流出物硝酸盐浓度设定点和/或流率设定点来代替测出值。此外，硝酸盐探针和流量计可设定为以定期间隔进行测量，并将那些数值输入至处理器，以此代替由处理器开始测量的方式。在每个测量后，处理器将该时段的硝酸盐-氮积聚Nn加入自从上次氮释放周期或冲击以来的所有时段的硝酸盐-氮积聚之和中：NT=∑N1,N2,N3…。
测量之间的时间间隔I可以很短，例如为1秒，使得总硝酸盐-氮积聚实质上累计，以更精确地确定硝酸盐-氮积聚量，并使该处理基本为连续的。
然后，处理器在总硝酸盐-氮积聚NT与预定积聚硝酸盐-氮值M之间进行比较，以确定过滤器中的总硝酸盐-氮何时等于或大于指示应该执行冲击的预定积聚硝酸盐-氮值。预定积聚硝酸盐-氮值M可以存储在处理器的存储器中，或由操作员输入。如前文所述，可以使用任何合适的方法来通过处理器实现该比较以及确定何时开始冲击。当处理器判定需要冲击时，其将向过滤器输出信号以开始冲击。
该方法可进一步包括冲击定时系数，该系数并入上述处理器操作中。
可以由操作员将冲击定时系数输入处理器。可选择地，可在处理器的存储器中存储很多的冲击定时系数，并且处理器能够基于操作条件选择冲击定时系数。可通过手动或从在线测量装置诸如硝酸盐探针、温度传感器、流量计等，将操作条件输入处理器。例如，可以基于温度、水质、碳源、介质类型等，从处理器的存储器选择冲击定时系数。此处，可以通过手动温度输入、或来自与处理器通信的温度传感器的温度输入，确定温度。
此外，还可以预测冲击过滤器的冲击间隔，以及到下次冲击之前剩余的估计时间。通过至少基于测出的流入物硝酸盐浓度和测出的流出物硝酸盐浓度来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-氮值来预测冲击间隔，可以预测冲击过滤器的时间间隔。
这可以通过任何合适的方法来实现。此处描述一种这样的方法。确定经过时间T。可使用定时器进行。如前所述，通过手动或使用处理器，确定在经过时间内发生的总硝酸盐-氮积聚NT。总硝酸盐-氮积聚除以过滤器面积A与经过时间T的乘积，以确定作为时间函数的总硝酸盐-氮积聚速度S（S=NT/(T*A)）。然后，通过使预定硝酸盐-氮积聚值M除以作为时间函数的总硝酸盐-氮积聚速度S，确定冲击间隔。同样，这可通过手动实现，或使用处理器以类似于前文的方式来自动冲击过滤器。
对经过时间和总硝酸盐-氮积聚NT重设为零之前的时间周期进行选择，确定作为时间函数的总硝酸盐-氮积聚速度S的先前历史量。例如，通过在每次冲击之后立即重新设定，仅可使用从上次冲击以来的历史，或者，通过直到发生多次冲击再重设，可以使用多次冲击的历史。较短的重设周期更适合操作参数变化较大的操作，而较长的重设周期更适合具有相当稳定状态操作条件的操作。
当使用确定总硝酸盐-氮积聚的前述方法时，可在确定总硝酸盐-氮积聚的每个时间段之后确定预测的冲击间隔。
此外，以与前述自动冲击过滤器相似的方式，可由冲击定时系数改变预测，以应对操作变化，已知操作变化在预测冲击间隔期间发生和/或当采集用于进行确定的先前历史时发生。
通过从冲击间隔减去自上次冲击以来经过的时间，可以预测下次冲击之前的估计时间。
应该理解的是，使用预测的冲击间隔也可以开始冲击。
应该意识到，在这些方法中的任一方法中，可以将用以清洁介质的全反冲视为冲击。
如关于使用上述处理器的方法的描述中所指出的，可以提供一种用于确定冲击过滤器的最佳定时的系统。图1示出了典型的系统。该系统包括：具有存储器的处理器、定位在介质床1之前用于测量流入物硝酸盐浓度的在线硝酸盐探针（位于图1中位置2）、定位在介质床1之后用于测量流出物硝酸盐浓度的在线硝酸盐探针（位于图1中位置10）、用于测量水通过介质床流率的在线流量计（位于图1中位置2）、以及用于从介质床去除氮的反冲系统8。处理器能够与位置2的在线硝酸盐探针和流量计、以及反冲系统8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，以而从介质床1去除氮。

Claims (26)

1.一种操作下流式脱氮过滤器的方法，该过滤器具有介质床、流入所述过滤器的流入物、以及从所述过滤器流出的流出物，所述方法包括：
使用离线测量或在线测量工具，测量流入物硝酸盐浓度；
使用离线测量或在线测量工具，测量流出物硝酸盐浓度；
至少基于测出的流入物硝酸盐浓度和测出的流出物硝酸盐浓度，确定总硝酸盐-氮积聚；以及
基于所述总硝酸盐-氮积聚与预定积聚硝酸盐-氮值的比较，开始过滤器的冲击。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定积聚硝酸盐-氮值为每次冲击0.05磅/平方英尺过滤器面积。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使用可调节的冲击定时系数，以应对操作条件与用于确定所述预定积聚硝酸盐-氮值的操作条件不同的情况。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述冲击定时系数基于温度、水质、降雨、操作变化、操作者的观察、或上述的结合。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述总硝酸盐-氮积聚由包括下述步骤的方法确定：
以规则的时间间隔，定期确定流入物和流出物的硝酸盐浓度；
使用所述流入物硝酸盐浓度和所述流出物硝酸盐浓度、通过所述过滤器的流率、所述过滤器的面积、以及连续的硝酸盐浓度测定之间的时间间隔，以确定用于两次测量之间的处理时段内的硝酸盐-氮的积聚；以及
将来自处理的每个时段的硝酸盐-氮积聚连续地求和，以确定所述总硝酸盐-氮积聚。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述总硝酸盐-氮积聚与所述预定硝酸盐-氮积聚值的比较由下述方法之一实现：
在每次冲击之后将总硝酸盐-氮积聚设定为零，以及在每个时段之后，比较所述预定积聚硝酸盐-氮值与总硝酸盐-氮积聚，并且在总硝酸盐-氮积聚大于或等于所述预定积聚硝酸盐-氮值时开始冲击；
在每个时段之后，将总硝酸盐-氮积聚和上次冲击时的总硝酸盐-氮积聚加上所述预定积聚硝酸盐-氮值进行比较，并且在总硝酸盐-氮积聚大于或等于上次冲击时的总硝酸盐-氮积聚加上所述预定积聚硝酸盐-氮值时，开始冲击；
在每个时段之后，通过使所述预定积聚硝酸盐-氮值乘以在该时段之前发生的冲击数加一，确定修正的预定积聚硝酸盐-氮值，将修正的预定积聚硝酸盐-氮值与总硝酸盐-氮积聚进行比较，并且在总硝酸盐-氮积聚大于或等于所述修正的预定积聚硝酸盐-氮值时，开始冲击；或者
在每个时段之后，将上次冲击时刻的总硝酸盐-氮积聚与当前的总硝酸盐-氮积聚之间的差与所述预定积聚硝酸盐-氮值进行比较，并且在所述差大于或等于所述预定积聚硝酸盐-氮值时，开始冲击。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述流出物硝酸盐浓度为设定点、或所述流率为设定点、或二者都为设定点。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述时间间隔设定为较短，以使测量步骤基本上为连续的。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括设置具有存储器的处理器，所述处理器能够与所述过滤器和任何在线测量工具通信，从它们接收输入、向它们发送输出、并对它们进行控制，所述处理器执行所述方法中各步骤的至少之一。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括使用可调节的冲击定时系数，以应对操作条件与用于确定所述预定积聚硝酸盐-氮值的操作条件不同的情况，其中，在所述处理器的存储器中存储多个冲击定时系数，并且，基于由操作员手动输入或来自与所述处理器通信的在线测量工具输入的操作条件，所述处理器选择冲击定时系数。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，用于进行硝酸盐浓度测量的时间间隔存储在所述处理器的存储器中或由操作员输入，使得所述处理器通过与硝酸盐探针和流量计通信来开始测量。
12.一种用于操作下流式脱氮过滤器的方法，该过滤器具有介质床、流入所述过滤器的流入物、以及从所述过滤器流出的流出物，所述方法包括：
至少基于由离线测量或在线测量工具确定的测出流入物硝酸盐浓度和测出流出物硝酸盐浓度，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所述总硝酸盐-氮积聚速度和预定积聚硝酸盐-氮值，预测用于何时冲击所述过滤器的冲击间隔。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述预定积聚硝酸盐-氮值为每次冲击0.05磅/平方英尺过滤器面积。
14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括使用可调节的冲击定时系数，以应对操作条件与用于确定所述预定积聚硝酸盐-氮值的操作条件不同的情况。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述冲击定时系数基于温度、水质、降雨、操作变化、或上述的结合。
16.根据权利要求12所述的方法，进一步包括，通过从所述冲击间隔减去自从上次冲击以来经过的时间，确定下次冲击之前剩余的估计时间。
17.根据权利要求12所述的方法，进一步包括基于所述预测的冲击间隔开始冲击。
18.根据权利要求12所述的方法，其中，作为时间函数的所述总硝酸盐-氮积聚速度由包括下述步骤的方法确定：
确定经过的时间；
以规则的时间间隔，定期确定流入物硝酸盐浓度和流出物硝酸盐浓度；
使用流入物硝酸盐浓度和流出物硝酸盐浓度、通过所述过滤器的流率、所述过滤器的面积、以及连续的硝酸盐浓度测定之间的时间间隔，以确定用于两次测量之间的处理时段内的硝酸盐-氮的积聚；
将来自处理的每个时段的硝酸盐-氮积聚连续求和，以确定总硝酸盐-氮积聚，以及
使所述总硝酸盐-氮积聚除以所述过滤器面积与经过时间的乘积。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，在基于为确定作为时间函数的总硝酸盐-氮积聚所选择的先前历史长度的时间周期之后，将经过时间重新设定为零。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，在一次冲击之后或在选定次冲击之后，立即将经过时间重新设定为零。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，在每个时段之后，通过使所述预定硝酸盐-氮积聚值除以作为时间函数的总硝酸盐-氮积聚速度，进行冲击间隔的预测。
22.根据权利要求18所述的方法，其中，所述流出物硝酸盐浓度为设定点、或所述流率为设定点、或二者都为设定点。
23.根据权利要求18所述的方法，其中，所述时间间隔设定为较短，以使测量步骤基本为连续的。
24.根据权利要求12所述的方法，进一步包括设置具有存储器的处理器，所述处理器能够与所述过滤器和任何在线测量工具通信，从它们接收输入以及向它们发送输出，并对它们进行控制，所述处理器执行所述方法中各步骤的至少之一。
25.根据权利要求24所述的方法，进一步包括使用可调节的冲击定时系数，以应对操作条件与用于确定所述预定积聚硝酸盐-氮值的操作条件不同的情况，其中，在所述处理器的存储器中存储多个冲击定时系数，并且，基于由操作员手动输入或来自与所述处理器通信的在线测量工具输入的操作条件，所述处理器选择冲击定时系数。
26.根据权利要求24所述的方法，其中，用于进行硝酸盐浓度测量的时间间隔存储在所述处理器的存储器中或由操作员输入，使得所述处理器通过与在线测量工具通信来开始测量。
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