CN105026011B - 具有自动集成的反冲洗和化学清洁系统的旋转盘式过滤器 - Google Patents

Abstract

一种旋转盘式过滤器，设有集成的反冲洗和化学清洁系统。在一种操作模式中，反冲洗流通过控制阀被引导至一个或多个喷嘴，所述喷嘴将反冲洗流喷射到形成旋转盘式过滤器的一部分的过滤器介质上。在作为化学清洁模式的第二种模式中，泵将反冲洗流引导通过喷射器，喷射器将化学物引入到引入器，化学物与反冲洗流混合，以形成反冲洗流‑化学物混合物，反冲洗流‑化学物混合物被喷射到过滤器介质上。控制系统结合反冲洗和清洁系统使用，以监测过程信息和/或过滤介质属性，并且确定何时执行反冲洗和再生清洁，以便优化过滤器系统的性能。

Description

具有自动集成的反冲洗和化学清洁系统的旋转盘式过滤器

技术领域

本发明涉及旋转盘式过滤器，更具体地涉及具有用于自动控制过滤器介质的反冲洗（backwash）和化学清洁两者的系统的旋转盘式过滤器，所述过滤器介质形成所述旋转盘式过滤器的一部分。

背景技术

旋转盘式过滤器利用反冲洗系统来定期清洁过滤器介质，该过滤器介质布置在旋转盘状过滤器构件的相对侧。通常，需要反冲洗时，支撑盘状过滤器构件的旋转鼓旋转。反冲洗系统在大约689KPa（100psi）的压力下喷射反冲洗流到例如过滤器介质的外部表面。这导致固定在过滤器介质内侧的悬置固体被移去，并落入盘式过滤器的鼓内的收集槽。虽然标准加压的反冲洗流在许多情况下都足以保持过滤器介质干净，并在大多数条件下维持液压能力，但经验表明某些过程条件将会导致过滤器介质上的结垢效果，该结垢效果不能通过标准的反冲洗移除。这种结垢效果可能会由于生物生长、矿物沉积、化学残留物（例如聚合物）的堆积或其它各种过程条件而发生，这些过程条件可导致脂肪、油、油脂等与过滤器介质接触。当这发生时，过滤器介质的液压能力因结垢而显著下降。

当过滤器介质显著结垢时，需要化学清洁，化学清洁有时被称为过滤器介质再生。虽然化学清洁是已知的，但是今天常规的旋转盘式过滤器的一个缺点是，通过常规的反冲洗方法和再生清洁（例如，利用化学物）的清洁通常是分开的，在相对于彼此的关系上不是集成的和受控制的。这经常导致低效的反冲洗和化学清洁体系。

此外，当进行再生清洁时，通常很难确定需要或要求再生清洁的合适时间，也很难确定如何以大体不影响旋转盘式过滤器的正在进行的性能的方式实施再生清洁。在过去，再生清洁已经在盘式过滤器脱机（off-line）或不使用时被采用。这是代价高的和昂贵的。因此，已经有且持续有集成的反冲洗和再生清洁系统的需要，集成的反冲洗和再生清洁系统被自动控制，且其中再生清洁可以以大体不减损旋转盘式过滤器的能力的方式执行。

发明内容

本发明涉及一种具有集成的自动反冲洗和清洁系统的旋转盘式过滤器。在一个实施例中，旋转盘式过滤器包括旋转鼓、用于旋转地驱动所述旋转鼓的驱动器、一个或多个盘状过滤器构件，所述盘状过滤器构件围绕鼓固定且从那里向外延伸，每个盘状过滤器构件包括布置在其每一侧上的过滤器介质。在一个实施例中，旋转盘式过滤器包括集成的反冲洗和化学清洁系统，反冲洗和化学清洁系统在反冲洗模式中操作（operative），以将反冲洗流引导至过滤器介质上，且在化学清洁模式中操作，以将反冲洗流与化学物混合，以便形成反冲洗流-化学物混合物并将反冲洗流-化学物混合物引导至过滤器介质上。在集成的反冲洗和化学清洁系统的一个特殊的实施例中，提供了喷射器，所述喷射器操作以接收反冲洗流作为动力流体。反冲洗流在压力下被引导至喷射器内，使喷射器从化学物源引入化学物，且将化学物与通过喷射器的反冲洗流混合，以形成反冲洗流-化学物混合物。这种反冲洗流-化学物混合物被引导至一个或多个喷雾嘴，喷雾嘴将反冲洗流-化学物混合物喷射到过滤器介质上。与今天为每种类型的清洁使用分开的泵的通常系统相比，使用喷射器允许相同的泵被用于标准的反冲洗、以及化学清洁。

本发明还牵涉一种旋转盘式过滤器，具有用于控制过滤器介质的再生和化学清洁的控制系统。在一个示例性的实施例中，旋转盘式过滤器设有控制器，所述控制器用于基于当前的过程信息和历史或模型过程信息来确定何时执行过滤器介质再生清洁。在一个实例中，控制器估算当前的过程信息，将当前的过程信息与历史或模型过程信息比较，并在当前的过程信息与历史或模型过程信息的比较指示再生清洁对维持选定过滤效率将会有用时，启用用于清洁过滤器介质的化学或再生清洁过程。

从对以下描述和附图的研究中，本发明的其它目的和优点将会变得明白和明显，附图仅仅说明本发明。

附图说明

图1是示例性的盘式过滤器的透视图，结构的多个部分被移走，以更好地显示盘式过滤器的基本部件。

图1A是盘式过滤器的端部视图的示意性说明，示出了反冲洗泵和用于驱动鼓和过滤器盘的驱动系统。

图2是鼓式过滤器的透视图。

图3是图2中所示的鼓式过滤器的另一个透视图。

图4是本发明的集成的自动反冲洗和化学清洁系统的示意说明。

图5示出了集成的反冲洗和化学清洁系统的示例性逻辑控制图。

具体实施方式

本发明涉及旋转过滤器，且如上所讨论的，涉及具有集成的自动反冲洗和化学清洁系统的旋转盘式过滤器或鼓式过滤器。不时地，本文的公开将涉及旋转盘式过滤器，且在其它时候，本公开将涉及鼓式过滤器。应当理解和明白，本文所讨论的集成的自动反冲洗和化学清洁系统可以应用到每一者。

如以下所讨论的，集成的自动反冲洗和化学清洁系统在一种模式操作，以将反冲洗流引导至形成旋转盘式过滤器的一部分的过滤器介质上，且在另一种模式，操作以将反冲洗流-化学物混合物引导至过滤器介质上。旋转盘式过滤器设有系统和过程，系统和过程基于当前的过程条件和信息、以及历史或模型过程信息，自动控制化学或再生清洁。系统和过程操作，以估算当前的过程信息，并将它与历史或模型过程信息比较，并确定是否合适开始化学或再生清洁，如果合适，系统和过程确定这样做而大体上不影响旋转盘式过滤器的过滤能力的最佳时间。

在讨论这些控制系统之前，简要回顾一般的旋转盘式过滤器、它们的基本构造、以及它们如何被用于过滤水或废水是有益的。旋转盘式过滤器是已知的，并且广泛地用于提供水过滤。如本文所使用，术语“水”包含所有形式的给水，包括废水。旋转盘式过滤器在专利和其它公开材料中被示出和描述。例如，参照美国专利No. 7,597,805和美国专利公开No. 2008/0035584。可通过回顾这些材料，获得对盘式过滤器、它们的结构以及操作的完整和统一的理解。

图1示出了一般由数字10指示的盘式过滤器。盘式过滤器10包括外部壳体12或用于安装在通道内的开放的框架结构。旋转安装在壳体12内的是鼓13。一般地，鼓13是封闭的，除了它包括入口开口外，在一个实施例中，一系列开口形成于其表面，使得流入物从鼓13流动进入安装在鼓13上的一系列旋转过滤器盘内，旋转过滤器盘一般由数字14指示。也就是，从本文后续的讨论将会明白，在一个实施例中，流入物被引导至鼓13内，且从鼓13通过其表面上的开口进入各自的旋转过滤器盘14。

固定在鼓13上且可随之旋转的旋转过滤器盘14的数量可以变化。基本上，每个旋转过滤器盘14包括过滤器框架16和固定在每个旋转过滤器盘14的相对侧上的过滤器介质18。保持区域被限定在每个旋转过滤器盘14内，以接收即将被旋转过滤器盘14过滤的流入物。应该注意，本文所示的旋转盘式过滤器10是内向外型（inside-out type），这意味着待过滤的水进入鼓13，且从鼓13流动进入盘状过滤器构件内，并从这里向外通过过滤器介质。本发明的集成的自动反冲洗和化学清洁系统可以在外向内（outside-in）旋转过滤器中使用。在那种情况下，待过滤的水通过过滤器介质进入盘状过滤器构件，且被过滤的流出物从旋转盘式过滤器处被引导。

盘式过滤器10设有驱动系统，驱动系统用于旋转驱动鼓13和安装在其上的旋转过滤器盘14。设有鼓马达64，鼓马达64操作，以驱动连接至鼓13的链轮或滑轮（未示出）。参见图1A。各种装置可以操作地互连在鼓马达64和链轮之间，用于驱动链轮，因此驱动鼓13。例如带驱动器可以被利用。各种其它类型的驱动系统可以被利用，以旋转鼓13和安装在其上的旋转过滤器盘14。

继续参照图1，盘式过滤器10包括流入物入口22。流入物入口22通向流入物保持槽24。流入物保持槽24布置得邻近鼓13内形成的入口开口，使得保持在流入物保持槽24内的流入物能够从保持槽流动进入鼓13内。如图中所看见的，流入物保持槽布置在盘式过滤器10的上游侧。围绕流入物保持槽24布置且一般在流入物保持槽24下方的是旁通槽30。出口32使得流入物能从旁通槽30流动。注意到流入物保持槽24包括溢流开口。这些溢流开口允许流入物溢流，以从流入物保持槽24向下流动进入旁通槽30。这有效地限制了流入物保持槽24内的水位高度。

盘式过滤器10还包括流出物保持槽26。流出物保持槽26围绕盘式过滤器10的下游端部部分布置，且如图中所示，围绕旋转过滤器盘14的至少下部部分延伸。由于流入物向外移动通过过滤器介质18，这导致水被过滤，因此被过滤的水构成流出物。被保持在流出物保持槽26内的是这种流出物。还设有与流出物保持槽26相关联的流出物出口，用于引导来自盘式过滤器10的流出物或被过滤的水。

因此，待处理或待过滤的流入水被引导进入流入物入口22，并进入流入物保持槽24，在流入物保持槽24处，水在其中积累至选定高度，以便提供排出压力，以有效地导致水从旋转过滤器盘14的内部部分向外流动通过过滤器介质18。保持在保持槽24内的流入物最终被引导进入鼓13，且从鼓13通过其中的开口，进入旋转过滤器盘14的内部区域。现在，旋转过滤器盘内的水向外移动通过过滤器介质18、进入流出物保持槽26，并最终流出流出物出口。

以上的讨论重点在于盘式过滤器10。有另一种水过滤装置，与以上讨论的盘式过滤器10在很多方面非常类似。它被称为鼓式过滤器。在图2和3中示出的鼓式过滤器一般由数字11指示。鼓式过滤器的细节没有在本文中讨论，因为鼓式过滤器在本领域是已知的，且是市场上可以买到的。例如，瑞典的Mejselgatan 6, 235 32 Vellinge的HydrotechVeolia Water Systems Aktiebolag制造和售卖鼓式过滤器。鼓式过滤器11与以上讨论的盘式过滤器10的不同在于，过滤器介质18被放置在鼓式过滤器11的鼓13上，而在盘式过滤器10的情况下，过滤器介质18被放置在过滤器盘14的相对侧。

特别参照图2和3，鼓式过滤器11在其中示出，且包括壳体12。鼓13旋转地安装在壳体12内。入口22将待过滤的水引导进入鼓13。如以上讨论的，鼓13包括固定在鼓周围的过滤器介质18的板。参见图2和3。像盘式过滤器10一样，鼓式过滤器11包括反冲洗系统和出口50，出口50用于引导由于通过反冲洗的清洁造成的来自鼓式过滤器11的油泥和固体。注意到图2和3所示的反冲洗系统。反冲洗系统包括歧管或集管（header）40，歧管或集管40平行于鼓13的纵向轴线延伸，且与过滤器介质18向外间隔。操作地连接到歧管40的是一系列喷嘴46。歧管或集管连接到反冲洗泵。因此，当过滤器介质18被反冲洗时，反冲洗泵将水或清洁溶液引导通过歧管40，且流出喷雾嘴46。这使过滤器介质18的内侧的固体被移去且落入捕集区域，在捕集区域之后，固体或油泥从鼓式过滤器11被引导，并从油泥出口50流出。

鼓式过滤器11包括用于旋转鼓13的驱动系统。这在图3中特别地示出。驱动系统包括马达64，马达64通过链驱动器63可驱动地连接到鼓13。马达64的促动使链驱动器63驱动并旋转鼓13。

因此，以与参照盘式过滤器10讨论的过程类似的方式，待过滤的水被引导进入鼓式过滤器11的入口22。被引导进入入口22的水最终被排放至鼓13的内部。一旦在鼓内，水就被过滤，因为水向外流动通过鼓13的壁结构且通过固定在鼓上的过滤器介质。也就是，流出通过过滤器介质18的水变成被过滤的流出物，且被收集在包围鼓13的下部部分的腔体或收集盆内。之后，被过滤的流出物从鼓式过滤器11被引导，在一些情况下被引导至下游的处理站，在处理站处对流出物执行进一步的处理。

转到图4，其中示出了以上讨论的集成的自动反冲洗和化学清洁系统。这个系统包括反冲洗泵，反冲洗泵操作以将反冲洗流（例如被过滤的水或清洁水）从源经管线102泵送至控制阀104。控制阀104可采取各种形式，但是在一个实施例中，它包括三通球阀。在控制阀104的出口侧，控制阀连接到反冲洗流供应管线106和化学物供应管线108。反冲洗流供应管线108通向喷雾嘴组件，喷雾嘴组件一般由数字116指示。更具体地，喷雾嘴组件116包括反冲洗组喷嘴116A和化学清洁组喷嘴116B。在一些实施例中，用于反冲洗的喷雾嘴也可以用于化学清洁。在图4所说明的实施例中，反冲洗流供应管线106操作地连接到反冲洗组喷雾嘴116A。

回到化学物供应管线108，在图4中看到喷射器110操作地连接在这个管线内。喷射器110是常规的文丘里设备，被设计为利用动力流体，以引入次要流体进入动力流体，其中次要流体与动力流体混合。在这种情况下，喷射器110操作地连接到化学物储器112，化学物储器112保持用于清洁过滤器介质的化学物。进料管线114从化学物储器112延伸至喷射器。如从后续的公开部分将会理解的，控制阀104在化学清洁模式中，将反冲洗流从控制阀104引导通过化学物供应管线108、进入并通过喷射器110。反冲洗流用作动力流体，且将化学物从化学物储器引入喷射器内，在喷射器中化学物与反冲洗流混合，以形成反冲洗流-化学物混合物。这个反冲洗流-化学物混合物被引导至化学清洁组喷嘴116B。

图4中描述的集成的自动反冲洗和化学清洁系统包括控制器或控制器电路118，用于控制泵和控制阀104。会理解，控制器118也可以控制旋转盘式过滤器或鼓式过滤器的其它部件，例如盘或鼓的旋转、以及它们的旋转速度。在任何情况下，控制器118经信号线120和122操作地连接到泵和控制阀104。此外，提供了至控制器118的多个输入，这些输入被利用以控制清洁模式，也就是反冲洗清洁模式或化学清洁模式，以及泵的“开”或“关”状态。在一些实施例中，泵是变速泵，且控制器118控制泵的速度。

如图4所示，有提供至控制器118的五个数据输入线124、126、128、130和132。各种信息可以被与旋转过滤器相关联的传感器感测或收集，以表示当前的操作条件或当前的过程信息。在图4的示例性实施例中，看到过滤器流率、以及过滤器流出物和流入物水平被输入控制器118。因此流入物和流出物水平之间的差异是工作压头的表示。此外，表示流入物负荷的信息被引导至控制器118。与流入物负荷有关的信息可牵涉到各种参数，例如流入物流率、悬浮固体的浓度或流入物内的浊度、以及与流入物对旋转过滤器加载的程度有关的其它信息。与其它的过程条件（例如流率和/或固体负荷率）相比较时，与反冲洗过程的持续时间和频率有关的信号还可以是介质的孔隙率的指示。作为实例，当介质变得更加结垢时，反冲洗持续时间和频率针对给定的流率和/或固体负荷率将会增加。

此外，控制器118，如图4中所示，可以被手动地控制。最后历史过程信息和/或模型过程信号可以被输入到控制器。历史信息被收集且合适地理解（assimilate），以便使用。模型信息可表征为预期的过程信息。也就是，模型过程信息可以被输入控制器，且表示旋转过滤器在各种过程条件下的合适的或最佳的性能。如之后将会解释的，这个信息在确定何时采用化学或再生清洁、以及应采用多少次时是有帮助的，以便避免过滤器的能力的不利影响。

图4所示的控制系统被编程，以在反冲洗清洁将会导致旋转过滤器的可接受的性能水平的情况下，首先利用常规的反冲洗清洁。因为反冲洗操作不是持续的，在一个实施例中，控制器将会自动确定何时应该开始反冲洗。这可以基于多个过程变量中的任何一个，包括但不限于流入物负荷、流入物水平、流出物水平、过滤器流率、反冲洗频率和/或持续时间。历史数据或模型过程信息可以被利用以触发反冲洗事件。当反冲洗事件被触发时，清洁水被引导至泵内，泵在压力下（通常大约为689KPa（100psi））将清洁水引导至控制阀104。控制器118将控制阀定位，使得清洁水通过控制阀进入反冲洗流供应管线106且到达反冲洗流喷雾嘴116A。控制器118控制反冲洗的持续时间。应该注意，喷雾嘴一般围绕邻近过滤器介质的旋转过滤器的上部部分定位。在反冲洗期间，过滤器介质的仅受限量的表面区域在任何瞬间被喷射物接触。控制器118持续地旋转过滤器，而反冲洗泵一直操作，直至之前浸入的过滤器介质的整个表面区域都已经被清洁。在一些情况下，流入物负荷将会要求过滤器旋转，且泵喷射延长的时间段（要求旋转多圈）以维持过滤器的能力。控制器118将会控制反冲洗的持续时间（与泵喷射结合的鼓旋转）以便将能力最大化，且防止溢流。

如以上所讨论的，有时反冲洗不足以清洁过滤器介质，除非被清洁，旋转盘式过滤器的性能会下降低于可接受的性能水平。这就是需要第二模式的清洁（例如化学或再生清洁）的时候。控制器118确定何时单独的反冲洗不再足以维持旋转盘式过滤器的可接受的性能水平。当这个发生时，控制器118使化学清洁或再生清洁开始。在图4所示的实施例中，控制器118促动控制阀104和泵。控制阀104被定位，使得从泵被引导的反冲洗流被引导通过控制阀104、进入反冲洗流供应管线108。反冲洗流在压力下被引导通过喷射器110。喷射器引起化学物从化学物储器112流动经进料管线114进入喷射器。喷射器有效地将化学物与反冲洗流混合，以形成反冲洗流-化学物混合物。泵操作以驱动或促使反冲洗流-化学物混合物通过化学物供应管线108进入该组化学清洁喷嘴116B。控制器118逐渐地旋转过滤器，以喷射过滤介质的一小部分，之后在这一部分浸入之前、暂时停止鼓旋转和反冲洗泵，以提供预定的时间使清洁溶液与介质接触。用于化学清洁过滤器介质的区域的所允许的时间可以变化。在一个实例中，在将化学物喷射到过滤器介质上以后，在过滤器介质的区域旋转和浸没（submerged）之前，允许大约2-3分钟。还如后续将会讨论的，在某些情形下，控制器可通过切换到反冲洗过滤器介质而中断化学或再生清洁。在这种情况下，当反冲洗操作完成时，控制器切换回到化学清洁模式，其中化学清洁继续。程序顺次重复，直至介质的整个表面已经采用化学清洁溶液清洁。该方法提供了将清洁溶液的净消耗最小化、以及将清洁溶液对被过滤的流动流的影响最小化的益处。

有各种可能的触发器，用于通知控制器118，再生清洁是必须的或合适的。在一个实施例中，一个或多个当前的过程变量可以被感测，且当一个或多个被发现位于选定范围外时，接下来仅这种发生就可触发化学或再生清洁过程。再次，各种过程变量（例如流入物负荷、流入物水平、流出物水平、通过过滤器的流率、反冲洗频率或过滤器介质属性的改变）可被用作再生清洁的触发事件。

在一个实施例中，控制器被编程，以估算一个或多个当前的过程条件，并将那些条件与历史过程信息或模型过程信息比较，并基于该比较，确定再生清洁事件是否应该发生。各种算法和协议可被采用，以建立触发事件。历史数据可以被访问，以通知控制器118何时触发再生清洁过程。通过考虑类似负荷、以及旋转过滤器目前遇到的其他过程条件下的历史数据，控制器118可以将目前的条件和性能与历史数据和性能比较。与历史数据相关联的信息通知控制器118何时要求再生清洁、以及何时再生清洁将会恢复旋转过滤器的性能水平至已经设置的阈值或可接受的水平。

关于模型过程，可以执行相同的过程。模型过程可以以这样的方式输入到控制器118内，使得目前的或正在进行的过程条件可以与模型过程、或期望的或最佳的过程比较，从而通知控制器118何时应该触发再生清洁过程。模型过程数据将会指示由旋转盘式或鼓式过滤器通常经历的过程条件的较宽范围。相同的信息将会识别产生标准性能的某些过程条件、以及再生或化学清洁的需要。同时，模型过程信息可对化学清洁的持续时间方面所必须的再生清洁的量或程度提供指令。

常规的旋转盘式过滤器的再生清洁的一个问题是，经常整个旋转盘式过滤器必须离线大量的时间量，以允许化学清洁。这是代价高的、昂贵的、且为操作者呈现了困难的挑战。控制器118被编程不仅以确定何时需要再生清洁，还被编程以不严重影响旋转盘式过滤器的性能和能力的方式执行再生清洁。也就是，控制器118被设计为开始化学清洁事件，同时旋转盘式过滤器过滤流入的水。例如，如果控制器118确定当前的过程条件许可化学清洁周期，那么控制器将会以这样的方式开始和执行化学清洁，使得旋转过滤器的能力最大化，同时执行清洁活动。作为示例，如果清洁周期在进行中，且当前的条件要求标准的反冲洗，以便维持过滤能力，控制器将会：（1）识别迄今过滤器介质的哪些部分已经被清洁；（2）暂停化学清洁活动，而执行标准的反冲洗；及（3）一旦标准的反冲洗周期完成，为过滤介质的未清洁部分恢复化学清洁活动。替代性地，控制器118可以在流入物的流和/或负荷将允许足够的时间执行化学清洁而不需要被要求的反冲洗中断时，安排化学清洁。

图5是示出图4所示的控制系统如何控制过滤器介质清洁系统的一个实例的逻辑控制图。在以上的讨论中和在图5的逻辑控制图中，清洁系统在第一和第二模式操作。在以上讨论且参照图5的实例中，第一模式是反冲洗清洁模式，第二模式是化学或再生清洁模式。这些只是实例。过滤器介质在第一和第二模式中清洁的特殊形式可以变化，且不必是反冲洗模式和化学清洁模式。例如，第一模式可包括在一种压力下反冲洗过滤器介质，第二模式可包括在更高的压力反冲洗过滤器介质。有许多方法来清洁过滤器介质，且它们可以在持续时间、清洁解决方案、强度等方面变化。

转到图5的示例性逻辑控制图，方框150要求建立第一模式清洁的协议，第一模式清洁，在这个实例中，是反冲洗清洁。控制器118被编程，以根据选定控制策略执行过滤器介质的反冲洗清洁，选定控制策略可变化。在一些情况下，被编程的协议或控制策略将会基于过程变量，例如流入物水平、流出物水平、通过过滤器介质的流率、流入物负荷、以及其它过程变量，流入物负荷又基于流入物的流率、以及流入物内的悬浮固体的浓度。此外，清洁的第一模式的协议或控制策略可以基于设置次数或可以某部分基于之前的反冲洗周期之间的时间。

通过执行根据清洁的第一模式所建立的协议的过滤，开始控制逻辑（方框152）。在这个实例中，控制器118控制清洁系统，使得时不时地，反冲洗清洁根据编程的协议或控制策略发生。在这段时间期间，控制系统持续收集可变过程数据（方框154）。也就是，数据（例如，流入物流率、过滤器流率、流入物水平、流出物水平、流入物内的悬浮固体浓度等）被收集和存储在控制系统中。

在正在进行的基础上，控制系统估算这个可变的过程数据，以确定清洁的第二模式是否合适或被要求（方框156）。为了实施这个控制策略，控制器将在选定时间段内接收的估算的可变处理数据与被称为模型过程信息的那些比较。模型过程信息可以是与旋转过滤器在各种条件下的历史性能有关的信息。替代性地，模型过程信息可以包括用于各种各样的过程条件的、基于经验的和/或基于科学的模型，该模型通知控制器关于合适的清洁程序，以在某些条件下开始。在一个实例中，用于确定清洁的第二模式是否合适的控制策略重点关注固体负荷数据（流量乘以悬浮固体浓度）和反冲洗运行时间数据。控制器118估算特殊时间段内（例如，最后的60分钟）的平均固体负荷。此外，控制器确定相同时间段的总反冲洗运行时间。这个可变过程信息与模型相比较。如以上所述的，模型可以基于历史信息、其它经验获得的信息或计算的信息。在这个实例中，控制器设有模型处理信息，模型处理信息阐述了各种固体负荷，且用于产生过滤器介质的最佳孔隙率的每种最佳的或期望的反冲洗运行时间。控制器118查询（consult）模型处理信息，且对于相同或大致相同的固体负荷、将实际反冲洗运行时间与模型反冲洗运行时间比较。在这个实例中，确定实际运行时间与模型运行时间的比例。如果比例在某一范围内，那么控制器继续遵循反冲洗清洁协议。但是，在这个实例中，如果比例超出可接受的范围，那么这意味着要求第二清洁模式，且在这个实例的情况下，这意味着化学或再生清洁就绪。参见方框158。以不同的方式表达，一个实例中的模型处理信息将为某固体负荷提供一系列的反冲洗运行时间。这意味着，对于某固体负荷，如果实际反冲洗运行时间落入可接受的范围内，如模型过程信息所规定的，则控制器被编程，以继续在第一模式（反冲洗清洁模式）操作清洁系统。但是，对于旋转过滤器所经历的特殊的固体负荷，如果实际的反冲洗运行时间超出可接受的范围，如模型过程信息所规定的，这指示反冲洗清洁模式不再有效以产生期望的过滤器孔隙率，且清洁模式即将从第一模式改变为第二模式，在这个实例中第二模式是化学清洁模式。这可促动警报器，例如旋转过滤器上的闪光或与旋转过滤器相关联的闪光（方框160）。

在一个实施例中，可能期望在没有首先确定第二模式清洁是否将会与第一模式反冲洗清洁重叠或以某种方式与第一模式反冲洗清洁干涉时，不自动进行清洁的第二模式（方框162）。控制器118可查询在选定时间段内以及在每个反冲洗清洁周期的持续时间内、与反冲洗清洁的频率有关的信息。这个信息可以通知控制器118，清洁的第二模式是否可继续，而不与反冲洗清洁干涉。因此，在一些情况下，如果这个选项被使用，清洁的第二模式被暂停，直至它可以实施，而不与反冲洗清洁操作重叠或干涉。

一旦清洁的第二模式被控制器118开始，在一个实施例中作为选项，在清洁的第二模式开始之前，控制器118为选定时间段执行反冲洗清洁（方框164）。接下来控制器促动清洁系统，并使清洁系统在第二种模式操作，在这个实例中，这意味着化学物被喷射到过滤器介质上（方框166）。在化学清洁的情况下，一次仅清洁过滤器介质的一区段或区域。通常的化学清洁操作可以具有例如2-3分钟的持续时间。这是因为在化学喷射被应用到过滤器介质后，过滤器介质应该在一时间段内停止，且不浸没在下层的水中。

在第一区段或区域已经受到清洁的第二模式时，在这个实例中，控制器将会估算一个或多个过程变量，以确定清洁的第二模式是否应该被中断，以利于插入反冲洗清洁周期。例如，控制器118接收流入物水平信息，且如果这指示流入物水平高于阈值高度，则在这个实例中，化学清洁过程被中断，且控制器使清洁系统执行反冲洗操作。参见方框168、170和172。如果不需要反冲洗清洁周期，那么旋转盘或鼓式过滤器旋转选定量，且化学清洁继续另一区段或区域。参见方框174。这继续，直至所有的区段或区域都已经受到化学或再生清洁（方框176）。

再次，这是逻辑控制系统的一个实例，逻辑控制系统自动控制两个不同的清洁模式，以便将盘式过滤器或鼓式过滤器上的过滤器介质的孔隙率维持在最佳的或接近最佳的孔隙率。

如之前所教导，本发明涉及旋转过滤器，包括集成的自动反冲洗和化学清洁系统，该系统以极大地改进旋转盘式过滤器的整体过滤效率的方式集成了反冲洗和化学清洁。同时，本文描述的系统和过程提供了自动控制系统，以确定何时需要化学或再生清洁，还确定采用化学清洁的最有效或最高效的次数，而不会不利地影响旋转盘式过滤器的性能和能力。

当然，本发明可以以其它方式执行，而不是在本文具体阐述的那些，而不脱离本发明的必要特征。这些实施例在所有的方面被认为是说明性的而非限制性的，在所附的权利要求的含义和等同范围内的所有改变都旨在被包括在其中。

Claims (15)

1.一种具有过滤器介质清洁系统的旋转盘式过滤器，所述过滤器介质清洁系统能以第一模式操作以对所述过滤器介质进行反冲洗清洁，且能以第二模式操作以对所述过滤器介质进行化学清洁，所述旋转盘式过滤器包括：

鼓，其包括入口开口，所述入口开口用于使流入的水能流动进入所述鼓；

安装在所述鼓上的一系列旋转过滤器盘；

定位于所述盘的相对侧上的过滤器介质；

所述鼓包括在其表面内的开口，所述鼓的所述开口用于使流入的水能通过重力从所述鼓流动进入所述盘内，在所述盘处，流入的水积累在其中且从所述盘的内部向外移动通过所述过滤器介质，以产生经过滤的水；

集成的过滤器介质清洁系统，其能以所述第一模式操作以通过将反冲洗流引导到所述过滤器介质上来反冲洗所述过滤器介质，且能够以所述第二模式操作以化学清洁所述过滤器介质；

所述集成的过滤器介质清洁系统包括控制阀、从所述控制阀通向一个或多个喷嘴的反冲洗流供应管线、操作地互连在所述控制阀和所述一个或多个喷嘴之间的喷射器，所述喷射器通过进料管线进一步操作地连接到化学物储器；

其特征在于，所述旋转盘式过滤器包括：

单个泵，其以所述第一模式操作以将反冲洗流通过所述控制阀、且通过所述反冲洗流供应管线泵送至所述一个或多个喷嘴，且还以所述第二模式操作以将所述反冲洗流通过所述控制阀泵送进入所述喷射器，所述喷射器将所述反冲洗流与来自所述化学物储器的化学物混合，以形成反冲洗流-化学物混合物，且其中所述泵操作以将所述反冲洗流-化学物混合物泵送至所述一个或多个喷嘴；

控制器，其用于控制所述清洁系统，且通过实施如下功能使得所述清洁系统在一些条件下以所述第一模式操作而在其他条件下以所述第二模式操作：

i. 在所述旋转盘式过滤器正在执行对所述引入的水的过滤的同时，根据所建立的用于反冲洗清洁所述过滤器介质的协议执行所述过滤器介质的反冲洗清洁；

ii. 接收选定时间段的可变过程数据；

iii. 在正在进行的基础上，估算所接收的可变过程数据；

iv. 将所估算的可变过程数据与模型过程信息进行比较；

v. 基于所估算的可变过程数据与所述模型过程信息之间的差异，确定是否使所述清洁系统化学清洁所述过滤器介质；以及

vi. 如果所估算的可变过程数据与所述模型过程信息之间的差异要求实施对所述过滤器介质的化学清洁，则在所述旋转盘式过滤器过滤流入的水的同时，开始对所述旋转盘式过滤器的所述过滤器介质的化学清洁。

2.根据权利要求1所述的旋转盘式过滤器，其中所述控制器起作用以量化所估算的可变过程数据与所述模型过程信息之间的差异，并且如果所述差异大于阈值，则所述控制器操作以使所述清洁系统化学清洁所述过滤器介质。

3.根据权利要求1所述的旋转盘式过滤器，其中在所述清洁系统操作以化学清洁所述过滤器介质的同时，所述控制器起作用以暂停对所述过滤器介质的反冲洗清洁。

4.根据权利要求1所述的旋转盘式过滤器，其中在开始对所述过滤器介质进行化学清洁之前，所述控制器开始对所述过滤器介质进行反冲洗清洁。

5.根据权利要求1所述的旋转盘式过滤器，其中所述控制器控制所述清洁系统，使得当所述清洁系统操作以化学清洁所述过滤器介质时，一次仅化学清洁所述过滤器介质的一部分；且其中所述控制器进一步起作用以旋转所述盘，使得所述过滤器介质的不同部分能够被化学清洁。

6.根据权利要求1所述的旋转盘式过滤器，其中在化学清洁所述过滤器介质的同时，所述控制器接收和估算可变过程数据，且其中响应于指示需要反冲洗清洁所述过滤器介质的所述可变过程数据，所述控制器起作用以暂停化学清洁，并使所述清洁系统执行对所述过滤器介质的反冲洗清洁。

7.根据权利要求1所述的旋转盘式过滤器，其中由所述控制器接收的所述可变过程数据包括固体负荷和反冲洗运行时间。

8.根据权利要求7所述的旋转盘式过滤器，其中所述模型过程信息包括使固体负荷与推荐的反冲洗运行相关的信息。

9.根据权利要求1所述的旋转盘式过滤器，其中如果所述盘式过滤器经历的固体负荷的反冲洗运行时间低于所述模型过程信息建议的阈值要求，则所述控制器起作用以开始对所述过滤器介质的化学清洁。

10.根据权利要求1所述的旋转盘式过滤器，其中所述控制器控制对所述过滤器介质的化学清洁，使得化学清洁在反冲洗周期之间发生，且其中所述反冲洗周期能以编程的次数发生，或由基于可变过程的程序导致。

11.根据权利要求1所述的旋转盘式过滤器，其中在化学清洁期间，如果所述控制器确定过程条件要求反冲洗清洁，则所述控制器配置为：1）识别所述过滤器介质的哪些部分已经被化学清洁，2）在执行反冲洗清洁的同时，暂停所述化学清洁活动，以及3）一旦反冲洗清洁完成，就针对所述过滤介质的未清洁部分恢复化学清洁活动。

12.根据权利要求1所述的旋转盘式过滤器，包括两组喷雾嘴，其中一组喷雾嘴包括操作地连接到所述反冲洗流供应管线以便将反冲洗流喷射在所述过滤器介质上的至少一个喷嘴，另一组喷雾嘴包括操作地连接到化学物供应管线以便将所述反冲洗流-化学物混合物喷射到所述过滤器介质上的至少一个喷嘴。

13.根据权利要求1所述的旋转盘式过滤器，其中所述控制器控制被引入到所述喷射器内且与所述反冲洗流混合的化学物的量。

14.根据权利要求1所述的旋转盘式过滤器，其中所述控制器在化学清洁期间操作以循环地打开和关闭所述泵，并间隔地旋转所述盘，且提供休止期以允许所述化学物接触所述过滤器介质。

15.根据权利要求1所述的旋转盘式过滤器，其中所述集成的过滤器介质清洁系统包括分开的两组喷嘴，即，第一组喷嘴和第二组喷嘴；且其中所述反冲洗流供应管线操作地连接到所述第一组喷嘴，且其中设有从所述喷射器通向所述第二组喷嘴的反冲洗流-化学物混合物供应管线。