CN110461446A - 用于使所浸没膜曝气的改进系统 - Google Patents

Abstract

本发明描述一种用于对所浸没膜曝气的系统。其包括：用于供应压缩空气的装置；对所浸没膜曝气的至少一个孔口；将空气从空气供应装置供给至少一个曝气孔口的管；打开或关闭管与周围空气之间的孔口的第一阀；配置为测量管中压力的压力传感器。该系统配置为执行从管排出固体材料操作的至少一次迭代，排出至少包括：停止向管供应压缩空气并打开第一阀，导致管中压力降低以及液体渗透进管；关闭第一阀并恢复向管供应压缩空气，导致管中压力增加并通过至少一个曝气孔口从管排出液体。该系统特征在于，包括处理器，其配置为从所述压力传感器接收在排出操作期间执行的压力测量并且基于压力测量与高于或等于液体柱静水压的至少一个压力阈值比较来检测曝气系统异常。

Description

用于使所浸没膜曝气的改进系统

技术领域

本发明涉及所浸没膜领域。本发明更具体地涉及防止所浸没膜曝气装置的堵塞。

背景技术

称为“浸没式”的膜是本领域技术人员公知的并且其能够过滤或澄清流出物。流出物的处理可以要么直接进行要么结合物理化学凝结处理和/或生物处理来进行。

所浸没膜尤其用于膜生物反应器。膜生物反应器例如用于过滤污染物或废水。

通过膜对流出物的过滤引起材料在过滤器表面上的积聚以及留存材料在膜附近的浓缩。这种现象被称为“淤积”。

这种淤积现象引起许多负面影响：装置的能量成本增加、过滤液压能力降低、或甚至在最关键的情况下关停装置。因此，这种现象导致膜的使用寿命缩短。清洗膜可能同样在试剂和劳动力方面被证明是昂贵的。

因此，防止和/或掌握材料在所浸没膜的过滤器表面上的这种浓缩现象对于所浸没膜的操作者来说是一个最重要的问题。

被称为“膜空气冲刷”的技术能够减轻该问题。该技术在于将空气从膜的底部吹送至顶部，以使膜经受气液两相上升流动。该流动可能包含中等尺寸至大尺寸的气泡和/或口袋流(液体流与大气袋交替)，并且可以获得以下效果：

-在膜周围的气升式膜周围产生液体湍流和循环，以便排泄材料并减少材料在膜中的浓缩现象；这里的气升式循环的特征在于气泡在膜表面的向上运动；这些气泡将液体从膜的底部驱动到顶部，这导致在膜基部处吸引含杂较少的液体；因此，在膜附近产生了对液体以及液体所含悬浮材料的更新；

-产生与膜表面相切的液体循环，以限制在过滤器表面上的沉积，产生伪切向型过滤；

-通过气泡下方的压力局部微小减小而在气泡和膜之间的界面处产生局部湍流，以消除沉积在膜上的材料和/或限制其沉积；

-对膜进行机械扰动，以消除已经积聚并浓缩在过滤器表面上及其近处环境中的材料。

因此，膜曝气技术能够防止淤积现象，因此构成对所浸没膜操作的关键功能，并且对于所浸没膜的操作者来说是一个主要的技术和经济挑战。因此，这种曝气功能的任何故障都必然涉及停止过滤。

然而，由于这些曝气装置浸没在具有悬浮材料的浓缩液体介质中，因此这些曝气装置随着时间的推移而变得堵塞。例如，在停止曝气装置时，材料，例如生物污泥，能够渗透到装置中并且之后难以排出。在存在空气的情况下，捕集在曝气装置中的这些材料在曝气装置的管和/或扩散器中变干，这使得材料的排空更加困难。

空气扩散器的该堵塞是有问题的。事实上，这可能导致曝气管中的压头损失，从而降低能量效率并增加装置的能量消耗。

在极端情况下，空气扩散器的部分或完全阻塞导致在阻塞的空气扩散器上方完全停止对膜的曝气。在没有曝气的情况下，会发生非常迅速的“积淀”，也就是说，在已经停止曝气的膜附近浓缩并逐渐脱水的材料的快速积聚，而水则是通过过滤排出。

完全阻塞空气扩散器的情况强制过滤车间停工，以便手动操作清洗扩散器和/或膜，这是耗时且费力的。此外，这些操作产生物理损坏膜、试剂消耗的风险，并且最终产生显著降低膜的使用寿命的风险。

膜供应商操作员手册建议监测空气扩散器的堵塞，特别是监测空气管中的压头损失的增加。该解决方案在于借助压力计测量膜曝气管中的空气压力并监测压力随时间的增加。如果所述空气管设置有压力传感器，则变型在于视觉上和/或自动地监测膜曝气管中的压力的演变曲线。

在压力过度增加的情况下，可能存在堵塞并且必须触发手动清洁操作。然而，堵塞测量的灵敏度受到限制，特别受管中压力的自然变化的限制，其尤其取决于：

-在以可变流率进行曝气以减少电力消耗的情况下的空气流率，

-排入空气管的空气的温度；

-在膜反应器中的液体深度具有较大潮差的情况下膜反应器中的水深。

因此，压力信号自然地变化，这降低了操作者基于操作中的空气管中的压力曲线快速诊断空气扩散器的堵塞的能力。

此外，该技术仅能够在尚未太晚之前检测到已经发生于空气扩散器的管的堵塞，但是不能防止形成堵塞。

为了防止在上游侧阻挡空气扩散器，本领域技术人员还知道能够基于润湿并排出留存在空气管中的材料来清洁空气扩散器的解决方案。

第一种解决方案在于完全关闭装置，然后沿着扩散器的方向将清洁水注入空气管中，以迫使困陷于空气扩散器中的材料排出。

该解决方案具有许多缺点。首先，该操作必须手动进行，这会产生成本并限制进行清洁的频率。此外，效果是有限的，因为水将倾向于自然地流过未堵塞的孔口而不是通过被堵塞的孔口。这限制了对堵塞孔口的清洁。最后，在该解决方案中，材料倾向于朝空气管的端部积聚，而不是通过小尺寸的孔口排出。这会产生曝气管端部的累积堵塞。

第二种解决方案在于实现对空气扩散器的受迫灌水/排水，也就是说，连续地：

-通过降低空气管中的压力和/或将所述管排气至大气压力实现空气扩散器和空气管受迫局部灌水；因此，空气管中的压力变得低于由水柱产生的静水压，并且水柱实现了影响对管的灌水；

-然后通过快速恢复空气管中的压力实现受迫排水，以通过空气扩散器将水和材料从管排出。

通常通过致动阀来执行空气管中的压力降低然后恢复，该阀构造成允许或防止受压空气到达管中并且允许或防止处于大气压力的空气进入管中。

该选项的优点是在灌水阶段期间在所有孔口上同时施加相同的压力。

该解决方案的另一个优点是其可以根据以下程序自动地并且在工业规模上执行：

-局部停止向管的空气供应；

-局部打开设置在曝气管线上的阀，以将管排气到大气压力；

-然后关闭所述阀并恢复曝气。

该自动化解决方案的缺点在于，在阀发生故障的情况下可能有缺陷地执行灌水。

例如，如果出现以下情况，则可能出现故障：

-阀的部分和/或过慢的打开不能使空气管充分灌水并相应地减少排出液体体积；

-缓慢关闭降低了液体的排出速度，从而降低了装置的效率，甚至通过迫使材料进入空气管而加速了空气扩散器的堵塞；

-空气管的过短灌水时间不能使管中的干燥材料必要且充分润湿以便于其排空。

如果灌水/排水过程自动执行但不监测其有效性，则在发生故障的情况下该过程会显著减弱。如果未检测到该故障，则这可能被证明对于所浸没膜的功能而言是至关重要的。

受迫灌水/排水程序可由操作员手动监视。但是，使用操作员监视灌水/排水操作具有以下缺点：

-劳动力成本，

-监测不能实时进行，

-必然有限的监控频率，这会延迟故障检测，

-由于操作员的评估裕度而导致的风险因素。

这些因素限制了受迫灌水/排水解决方案的预防属性。

因此，需要一种用于通过受迫灌水/排水操作以自动防止膜堵塞的膜曝气的系统，其中自动检测受迫灌水/排水系统的任何异常。

发明内容

为此，本发明描述了一种用于对浸没在液体柱中的膜进行曝气的曝气系统，包括：用于供应压缩空气的装置；至少一个曝气孔口，其用于对所浸没膜进行曝气；管，其构造成将空气从空气供应装置供应至少一个曝气孔口；第一阀，其构造成打开或关闭管与周围空气之间的孔口；压力传感器，其构造为测量管中的压力；所述系统构造成执行对管的固体材料排出操作的至少一次迭代，所述排出至少包括：停止向管中供应压缩空气并打开第一阀，导致管中压力降低以及液体渗透到管中；关闭第一阀并恢复向管中供应压缩空气，导致管中压力增加以及通过至少一个曝气孔口从管排出液体；所述系统的特征在于，其包括处理器，该处理器配置成从所述压力传感器接收在所述排出操作期间执行的压力测量，并且基于压力测量与低于或等于液体柱的静水压的至少一个压力阈值的比较来检测曝气系统的异常。

本发明能够保证膜装置的可用性。

本发明能够随时间保持所浸没膜的液压过滤能力。

本发明能够保持所浸没膜的使用寿命。

本发明能够降低所浸没膜的操作成本。

本发明能够增加或至少保持膜曝气装置的良好能量效率并因此降低其能量消耗。

本发明能够无延迟地检测空气扩散器的堵塞，并因此一旦堵塞开始就能够触发清洗程序。

本发明能够检测使用空气扩散器清洗程序中的任何异常。

将参考浸没在水柱中的膜的示例描述本发明。然而，本发明不限于这些示例并且可以应用于任何液体柱。

所浸没膜曝气系统有利地包括至少一个传感器，其感测液体柱中的液体高度，并且所述处理器有利地配置成计算高于或等于液体柱的作为液体柱的高度的函数的静水压的所述至少一个压力阈值。

当水柱的高度变化时，该特征使压力阈值能够适应水柱的静水压，并因此提供更可靠的测试以确定管中的空气压力是否能够将水从管中排出。

有利地，高于或等于液体柱的静水压的所述至少一个压力阈值是对应于在压缩空气供应期间管中的预期压力的第一压力阈值。

该特征使得能够验证管中的压力确实对应于供应压缩空气时的预期压力以及空气能够适当地逸出。

有利地，所述处理器进一步配置成基于压力测量与第二压力阈值的比较来检测曝气系统的异常，该第二压力阈值表示在降低管中的压力的第一步骤之后管中的预期压力。

该特征使得能够检测曝气系统的故障，该故障防止曝气系统中的压力显著降低并因此放置水柱的充分灌水。

有利地，处理器配置成计算：第一时间，其表示在触发停止向管中供应压缩空气并打开第一阀之后管中的压力变得低于第一压力阈值的时刻；第二时间，其表示在触发停止向管中供应压缩空气并打开第一阀之后管中的压力达到第二压力阈值的时刻。

该特征使得能够识别管中的压力降低和管润湿阶段的开始和结束，并因此检测与这些阶段中的每个阶段的故障相关的异常。

有利地，处理器配置为如果第二时间和第一时间之间的差值低于第一持续时间阈值则检测到异常，第一持续时间阈值表示在第一阀正确操作并停止供应压缩空气的情况下的预期最大压力减小持续时间。

该特征使得能够识别阀的异常操作，该异常操作能够供应空气和/或降低管中的压力。

有利地，处理器配置成计算第三时间，该第三时间表示在触发关闭第一阀并且恢复向管中供应压缩空气之后管中的压力变得高于第二压力阈值的时刻。

该特征使得能够确定润湿阶段和排出阶段之间的极限时间，从而检测与这些阶段中的每个阶段相关的异常。

有利地，处理器配置为如果第三时间和第二时间之间的差值低于表示预期最小管润湿时间的第二持续时间阈值或高于表示预期最大管润湿时间的第三持续时间阈值则检测到异常。

该特征使得能够检测由于润湿时间太短而导致的空气扩散器清洗过程的异常。

有利地，处理器配置成计算第四时间，该第四时间表示在触发关闭第一阀并且恢复向管中供应压缩空气之后管中的压力变得高于或等于第一压力阈值的时刻。

该特征使得能够检测对膜的曝气恢复的时刻。

有利地，处理器配置成如果第四时间和第三时间之间的差值低于表示从管排出水的预期最大持续时间的第四持续时间阈值则检测到异常。

该特征使得能够检测由于水的排出速率太低而导致的空气扩散器清洗过程的异常。

有利地，处理器配置成如果管中的压力超过高于第一阈值的第三压力阈值则检测到异常。

该特征使得能够检测曝气系统的关键堵塞。

有利地，处理器配置成如果在恢复向管中供应压缩空气之后管中的压力低于低于第一阈值的第四压力阈值则到检测异常。

该特征使得能够识别由于非正常运行阀引起的关键膜曝气问题。

有利地，处理器配置为在排出固体材料的操作的每次迭代中执行一系列比较测试，该比较测试将管中的压力与压力阈值或将持续时间与持续时间阈值进行比较，其中：如果每个测试均得到验证，则每个测试均产生警报并与警报级别相关联；如果至少一个测试得到验证，则至少一个测试产生关键级别警报；在关键级别警报的情况下，处理器配置为产生曝气系统的停止；在停止非关键级别警报的情况下，对排出固体材料的操作执行新的迭代并执行一组测试。

该特征使得能够根据不同的关键级别识别曝气系统的异常，并且仅针对最关键的异常停止曝气系统。如果检测到第一非关键异常，则该特征借助于重复过程和测试而能够验证是否存在非关键异常。

有利地，曝气系统包括第二阀，其打开和关闭分别允许和防止压缩空气从压缩空气供应装置到达管中，并且：通过关闭第二阀来停止向管中供应压缩空气；通过打开第二个阀恢复向管中供应压缩空气。

该特征使得能够在能量方面执行既有效又经济的管清洁程序。

本发明还描述了一种方法，该方法可部分地由处理器执行以从对浸没在液体柱中的膜进行曝气的曝气系统的管排出固体材料，所述方法包括：停止向管中供应压缩空气并打开管与周围空气之间的第一阀，从而导致管中压力降低以及流体渗透至管中的第一步骤；关闭第一阀并恢复向管中供应压缩空气，从而导致管中的压力增加并通过所浸没膜的至少一个曝气孔口从管排出液体的第二步骤；由处理器从压力传感器接收压力测量的第三步骤，该压力传感器配置为测量管中的压力，所述测量至少在停止供应空气的开始和恢复供应空气的结束之间执行；所述处理器检测曝气系统的异常的第四步骤，包括将压力测量与高于或等于液体柱的静水压的至少一个压力阈值进行比较。

有利地，该方法包括计算所述至少一个压力阈值的步骤，该至少一个压力阈值高于或等于作为液体柱的高度的函数的静水压，该液体柱的高度是从至少一个传感器对液体柱中的液体高度进行的测量得到的。

该特征能够在水柱的高度发生变化的情况下使压力阈值适应水柱的静水压，并因此获取更可靠的测试以确定管中的空气压力是否能够从管排出水。

有利地，高于或等于液体柱的静水压的所述至少一个压力阈值是对应于在供应压缩空气时管中的预期压力的第一压力阈值。

该特征使得能够验证管中的压力确实对应于当供应压缩空气时的预期压力并且空气能够适当地逸出。

有利地，所述处理器检测曝气系统的异常的第四步骤包括将压力测量与第二压力阈值进行比较，该第二压力阈值表示在停止向管中供应压缩空气并且打开管与周围空气之间的第一阀，从而导致管中压力下降以及液体渗透入管中的第一步骤之后的管中的预期压力。

该特征使得能够检测曝气系统的故障，该故障防止曝气系统中的压力充分降低并因此防止水柱的充分地灌水。

有利地，所述处理器检测曝气系统的异常的第四步骤包括：计算：第一时间，表示在触发停止向管中供应压缩空气并打开第一阀之后管中的压力变得低于第一压力阈值的时刻；第二时间，其表示在触发停止向管中供应压缩空气并打开第一阀之后管中的压力达到第二压力阈值的时刻。

该特征使得能够识别管中压力降低阶段以及润湿管阶段的开始和结束，并因此检测与这些阶段中的每个阶段的故障相关联的异常。

有利地，所述处理器检测曝气系统的异常的第四步骤包括：如果第二时间和第一时间之间的差值低于第一持续时间阈值则检测到异常，第一持续时间阈值表示在第一阀正确操作并停止供应压缩空气的情况下的预期最大压力减小持续时间。

该特征使得能够识别阀的异常操作，该异常操作能够供应空气和/或降低管中的压力。

有利地，所述处理器检测曝气系统的异常的第四步骤包括计算第三时间，该第三时间表示在触发关闭第一阀并且恢复向管中供应压缩空气之后管中的压力变得高于第二压力阈值的时刻。

该特征使得能够确定润湿和排出阶段之间的极限时间，并因此检测与这些阶段中的每一个相关联的异常。

有利地，所述处理器检测曝气系统的异常的第四步骤包括如果第三时间和第二时间之间的差值低于表示预期最小管润湿时间的第二持续时间阈值或高于表示预期最大管润湿时间的第三持续时间阈值则检测到异常。

该特征使得能够检测由于润湿时间太短而导致的空气扩散器清洗过程的异常。

有利地，所述处理器检测曝气系统的异常的第四步骤包括计算第四时间，该第四时间表示在触发关闭第一阀并且恢复向管中供应压缩空气之后管中的压力变得高于或等于第一压力阈值的时刻。

该特征使得能够检测对膜的曝气恢复的时刻。

有利地，所述处理器检测曝气系统的异常的第四步骤包括如果第四时间和第三时间之间的差值低于表示从管排出水的预期最大持续时间的第四持续时间阈值则检测到异常。

该特征使得能够检测由于水的排出速率太低而导致的空气扩散器清洗过程的异常。

有利地，所述处理器检测曝气系统的异常的第四步骤包括如果管中的压力超过高于第一阈值的第三压力阈值则检测到异常。

该特征使得能够检测曝气系统的关键堵塞。

有利地，所述处理器检测曝气系统的异常的第四步骤包括如果在恢复向管中供应压缩空气之后管中的压力低于低于第一阈值的第四压力阈值则到检测异常。

该特征使得能够识别由于非正常运行阀引起的关键膜曝气问题。

有利地，该方法在排出固体材料的操作的每次迭代中执行一组比较测试，该比较测试将管中的压力与压力阈值或将持续时间与持续时间阈值进行比较，其中：如果每个测试均得到验证，则每个测试均产生警报并与警报级别相关联；如果至少一个测试得到验证，则至少一个测试产生关键级别警报；在关键级别警报的情况下，处理器配置为产生曝气系统的停止；在停止非关键级别警报的情况下，对排出固体材料的操作执行新的迭代并执行一组测试。

该特征使得能够根据不同的关键级别识别曝气系统的异常，并且仅针对最关键的异常停止曝气系统。如果检测到第一非关键异常，则该特征借助于重复过程和测试而能够验证是否存在非关键异常。

有利地，通过关闭第二阀来执行停止向管中供应压缩空气，该第二阀的打开和关闭分别允许或防止压缩空气从压缩空气供应装置到达管中；通过打开第二阀来执行恢复向管中供应压缩空气。

该特征使得能够在能量方面执行既有效又经济的管清洁程序。

本发明还描述了一种计算机程序，包括记录在介质上的程序代码指令，该程序代码指令可由计算机读取，该计算机包括处理器以从用于对浸没在液体柱中的膜进行曝气的曝气系统的管排出固体材料，所述计算机程序包括：用于停止向管中供应压缩空气并命令打开管与周围空气之间的第一阀，从而导致管中压力降低以及流体渗透至管中的计算机可读编程装置；用于命令关闭第一阀并恢复供应压缩空气，从而导致管中压力增加并通过所浸没膜的至少一个曝气孔口从管排出液体的计算机可读编程装置；用于从所述压力传感器接收压力测量的计算机可读编程装置，所述压力传感器配置成测量管中的压力，所述测量至少在停止供应空气的开始和恢复供应空气的结束之间进行；用于检测曝气系统的异常的计算机可读编程装置，检测曝气系统的异常包括将压力测量与至少一个高于或等于液体柱的静水压的压力阈值进行比较。

附图说明

通过参考附图阅读通过非限制性示例给出的以下详细描述，将使其他特征将变得显而易见，附图示出：

-图1a和1b示出了现有技术的所浸没膜曝气装置的两个示例；

-图2示出了根据本发明的所浸没膜曝气系统；

-图3a和3b示出了根据本发明的两个实施例的在从所浸没膜曝气系统的管排出固体材料的操作期间压力测量的两个示例；

-图4示出了在本发明的一个实施例中对压力测量进行的一组测试以及所产生的警报的示例；

-图5a，5b，5c，5d示出了在本发明的一个实施例中已产生或未产生警报的压力信号的四个示例；

-图6示出了根据本发明的所浸没膜曝气方法。

具体实施方式

图1a和1b示出了两种现有技术的所浸没膜曝气装置。

图1a示出了第一现有技术的所浸没膜曝气装置。

装置100a是特别在专利申请US 2015/353396中描述的简单装置。装置100a由直径为几毫米到几厘米的孔组成。这些管道设置在膜下方，使得从管道逸出的气泡朝向膜上升。因此，气泡产生两相流动，从而允许对膜进行曝气。

图1b示出了第二现有技术的所浸没膜曝气装置。

装置100b尤其由专利申请DE 203 00546描述。在该装置中，空气孔口结合在膜装载部件中，以便尽可能靠近膜进行空气注入。

图2示出了根据本发明的所浸没膜曝气系统。

曝气系统200使得能够对液体柱中的至少一个膜210进行曝气。系统200包括用于供应压缩空气的装置220。装置220可以例如是压缩机。

该装置包括至少一个所浸没膜曝气孔口230以及管240，用于将空气从压缩空气供应装置220供应至至少一个曝气孔口。装置220可以在至少一个孔口230处供应处于高于水柱的静水压的压力的空气，使得空气能够从至少一个孔口230逸出并使膜曝气。这也使得可以避免管240在对膜曝气时被浸没。

所述至少一个孔口230优选地放置在膜210下方，使得气泡自然地从孔口朝膜上升，以使膜曝气。在本发明的一个实施例中，单一孔口包括管的整个截面。

在一些实施例中，管在其端部具有包括多个孔口的曝气装置。然后，孔的尺寸能够产生更大或更小的气泡，以使膜曝气。孔口可以例如是圆形孔口。孔口可以全部具有相同的直径或具有不同的直径。例如，孔口的直径可以介于约2-3mm和约1-1.5cm之间。孔口可以设置在穿孔管道上的不同位置处，例如在顶部、底部或穿孔管道的侧向部分上。本发明不限于孔口的形状或尺寸：孔口可具有任何形状和尺寸。所有孔口的形状和尺寸可以相同，或者在曝气装置内变化。

系统200还包括第一阀250，用于打开或关闭管与周围空气之间的孔口。因此，当第一阀250处于打开位置时，管240的内部与周围空气连通。相反，当第一阀250处于关闭位置时，管240的内部仅与用于供应压缩空气的装置220以及液体柱211连通。

系统220还包括压力传感器260，其配置成测量管中的压力。压力传感器可以放置在管中的任何位置。在本发明的一个实施例中，压力传感器260位于液体柱211的上限上方，使得当管240被灌水时，液体不会到达压力传感器260，而该压力传感器260连续测量管240中的空气的压力。

系统200被配置为执行从管排出固体材料的操作的至少一次迭代。

从管排处固体材料的操作包括停止向管中供应压缩空气并打开第一阀250的第一步骤。

在本发明的第一实施例中，通过停止用于供应压缩空气的装置220的操作来停止供应压缩空气。在本发明的另一个实施例中，曝气系统220包括第二阀290，其打开和关闭分别允许和防止压缩空气从压缩空气供应装置到达管中，并且通过关闭第二阀来停止向管中供应压缩空气。第二阀290可以例如位于压缩空气供应装置的出口处。

在本发明的一个实施例中，同时执行停止向管中供应压缩空气以及打开第一阀250。在本发明的另一个实施例中，其按顺序进行，例如通过停止供应压缩空气然后打开第一阀250，反之亦然。

停止供应空气并打开第一阀250使得能够将管中的压力快速降低至大气压力。事实上，在没有供应压缩空气的情况下，并且在管和周围空气之间具有开放孔口的情况下，存在于管中的压缩空气被快速排出到周围空气中。因此，管240中的压力迅速降低至大气压力。

因此，管240中的压力迅速下降到低于液体柱211的静水压。然后液体经由至少一个膜曝气孔口230渗透到管240中。液体的这种渗透使得能够润湿固体材料，这些固体材料可能已经积聚在管240中或者积聚在至少一个曝气孔口230处。

从管排出固体材料的操作包括关闭第一阀250并恢复向管中供应压缩空气的第二步骤。

在本发明的一个实施例中，通过重新启动压缩空气供应装置220的操作来恢复供应压缩空气。在本发明的另一个实施例中，曝气系统220包括第二阀290和并且通过打开第二个阀恢复向管中供应压缩空气。

在本发明的一个实施例中，同时执行恢复向管中供应压缩空气并关闭第一阀250。在本发明的另一个实施例中，其是顺序进行的，例如通过打开第一阀250然后停止供应压缩空气，反之亦然。

恢复供应空气并关闭第一阀250使得管240中的压力迅速增加。实际上，在管240与周围空气之间没有连通的情况下，压缩空气供应装置能够使管240中的压力快速增加。

因此，管240中的压力迅速上升到高于液体柱211的静水压。然后液体通过至少一个膜曝气孔口230从管240中快速排出。液体的这种快速排出使得能够同时排空预先润湿的存在于管240中或至少一个曝气孔口230附近的固体材料。

这种排空固体材料的操作，也称为受迫灌水/排水操作，能够以相对低的成本自动排空可能堵塞管240的固体材料。

系统200还包括处理器270，处理器270配置为从所述压力传感器接收在所述排出操作期间执行的压力测量。在本发明的一个实施例中，处理器270和压力传感器260位于同一装置中。在本发明的另一个实施例中，处理器270位于压力传感器所连接到的远程装置中，例如远程工作站或远程服务器，并且来自压力传感器260的测量通过连接发送到处理器。连接可以是任何类型，例如线缆连接、无线电连接或无线互联网数据连接。

处理器270配置成基于压力测量与高于或等于液体柱的静水压的至少一个压力阈值的比较来检测曝气系统200的异常。更具体地，至少一个压力阈值可以高于或等于液体柱在至少一个孔口230处的静水压，以验证管中的空气处于足够高的压力以从管通过至少一个孔口230逸出并使膜曝气。根据本发明的各种实施例，高于或等于液体柱的静水压的至少一个压力阈值可包括第一压力阈值P1，其对应于当供应压缩空气时管中的预期压力；第三压力阈值PS1a，其低于第一阈值P1，例如对应于当供应压缩空气时管240中的预期最小压力；或者第四压力阈值PS1b，其高于第一阈值P1，例如对应于当供应压缩空气时管240中的预期最大压力。

因此，处理器270配置成验证曝气系统200起作用以及从管排空固体材料的操作的迭代正确地执行。因此，可毫无延迟地检测从管中排出固体材料的操作的故障并在管完全堵塞之前实施矫治操作。

在本发明的一个实施例中，系统200还包括至少一个传感器280，用于检测液体柱的高度，并且然后处理器270配置成计算高于或等于液体柱的作为液体柱的高度的函数的静水压的所述至少一个压力阈值。用于检测液体柱的高度的传感器280例如可以是液位指示变送器(LIT)类型的传感器，其测量液体柱的高度和其静水压。特别地，液体柱的高度使得能够计算在用于对所浸没膜进行曝气的至少一个孔口230处的静水压并且从中推断处高于或等于该静水压的压力阈值，从而允许从管240排出空气。

图3a和3b示出了根据本发明的两个实施例的在从所浸没膜曝气系统的管排出固体材料的操作期间的压力测量的两个示例。

图3a和3b示出了两个实例，其中所浸没膜曝气系统200适当地起作用并且其中在从管排出固体材料的操作期间没有发生异常。

图3a示出了根据本发明的一个实施例的在从所浸没膜曝气系统200的管排出固体材料的操作期间的压力测量的第一示例。

曲线300a示出了在本发明的一个实施例中，由膜曝气系统200的传感器260在管240中测量的压力随时间的演变。

水平轴310a表示时间，并且竖直轴311a表示由传感器260测量的管240中的压力。

在触发从管240排空固体材料的操作之前，装置220供应压缩空气并且第一阀250关闭：管240中的空气压力围绕较高第一压力阈值P1振荡301a。压力阈值P1高于液体柱在至少一个膜曝气孔口230处的静水压。因此，空气流过至少一个孔口230以使膜曝气。在本发明的一组实施例中，根据液体柱的测量高度计算第一压力阈值P1。在本发明的一些实施例中，第一压力阈值P1的计算还可以考虑由管240中的空气流产生的压头损失。

然后，在302a处通过停止供应空气并打开第一阀250而开始排出固体材料的操作。如果系统200正常运行，则通过打开第一阀250排出压缩空气并且管240中的压力在303a处快速地降低至在304a处围绕低于P1的第二压力阈值P0稳定。第二压力阈值P0低于液体柱在至少一个膜曝气孔口230处的静水压。因此，液体可以进入管240并润湿管240中的固体材料。在本发明的一组实施例中，第二压力阈值P0对应于大气压力。

然后，当第一阀250关闭并且压缩空气的供应累积时，管240中的压力在305a处开始增加。在系统200的正常操作的情况下，管240中的压力在306a处突然增加。这种突然增加使得管240中的液体快速排空并且使得已经润湿的固体材料排空。然后压力在307a处稳定在第一压力阈值P1附近。

根据本发明的各种实施例，该过程可具有变化的持续时间，例如根据管直径、堵塞程度等变化。例如，整个过程的持续时间可以是大约十秒，压力减少303a以及压力增加306a的持续时间大约为一秒，或者甚至十分之一秒。

在整个操作过程中，处理器270接收对管240中的压力的测量，并基于这些测量与高于或等于液体柱的静水压的至少一个压力阈值(在该示例中为第一压力阈值P1)的比较来检测系统操作中的异常。

处理器270从传感器260接收连续的压力测量。可以以规则的间隔发送测量。例如，处理器270可以每毫秒均接收压力测量。

在本发明的一组实施例中，处理器270还配置成基于压力测量与降低管240中的压力的第一步骤之后预期的第二压力阈值P0的比较来检测系统200的异常。

在本发明的一组实施例中，处理器270配置成计算第一时间T1，该第一时间T1表示在触发停止向管中供应压缩空气并打开第一阀之后管中的压力变得低于第一压力阈值的时刻。

可以以各种方式计算第一时间T1。例如，处理器270可以配置为从触发降低管中的压力的操作起将每个压力测量与第一压力阈值P1进行比较，并将时间T1计算为触发降低管内的压力的操作后低于第一压力阈值P1的第一次测量的时间。同样，可以将时间T1计算为在触发降低管中的压力的操作之后低于低于预定阈值的第一压力阈值P1的第一次测量的时间。处理器270可以同样地配置为计算测量压力的导数并且将时间T1计算为触发降低管中的压力的操作之后压力导数的绝对值高于压力变化的预定阈值的第一时刻。本领域技术人员可以设置许多不同的测试来确定第一时间T1，特别是使用管中的压力的测量和/或其导数。

在本发明的一组实施例中，处理器配置成计算第二时间T2，该第二时间T2表示在触发停止向管中供应压缩空气并打开第一阀之后管中的压力达到第二压力阈值P0的时刻。

以与计算第一时间T1相同的方式，许多实施例可用于计算第二时间T2，特别是使用管中的压力的测量和/或其导数。处理器270可以例如将时间T2计算为：

-在触发停止向管中供应压缩空气并打开第一阀之后，压力变得低于或等于第二压力阈值P0的第一次时间；

-在触发停止向管中供应压缩空气并打开第一阀之后，压力和阈值P1之间的差值变得低于预定阈值的第一次时间；

-压力导数低于压力变化阈值并且测量压力与第二压力阈值P0之间的差值小于或等于预定阈值的第一次时间。

本领域技术人员可以想象用于确定第二时间T2的任何可能的解决方案，例如通过组合多个上述标准。

在本发明的一组实施例中，处理器270配置成计算第三时间T3，该第三时间T3表示在触发关闭第一阀并且恢复向管中供应压缩空气之后管中的压力变得高于第二压力阈值P0的时刻。

以与计算第一时间T1和第二时间T2相同的方式，许多实施例可以用于计算第三时间T3，特别是使用管中的压力的测量和/或其导数。处理器270可以例如将时间T3计算为：

-在触发第一阀关闭并恢复向管中供应压缩空气之后，压力变得高于第二压力阈值P0的第一次时间；

-在触发第一阀关闭并恢复向管中供应压缩空气之后，压力和第二压力阈值P0之间的差值变得高于或等于预定阈值的第一次时间；

-在触发第一阀关闭并恢复向管中供应压缩空气之后，压力的导数高于压力变化阈值的第一次时间。

本领域技术人员可以想象用于确定第三时间T3的任何可能的解决方案，例如通过组合多个上述标准。

在本发明的一组实施例中，处理器270配置成计算第四时间T4，该第四时间T4表示在触发第一阀关闭并恢复向管中供应压缩空气之后管中的压力变得高于或等于第一压力阈值P1的时刻。

以与计算第一时间T1、第二时间T2和第三时间T3相同的方式，许多实施例可以用于计算第四时间T4，特别是使用管中的压力测量和/或其导数。处理器270可以例如将时间T4计算为：

-在触发第一阀关闭并恢复向管中供应压缩空气之后，压力变得高于或等于第一压力阈值P1第一次时间；

-在触发第一阀关闭并恢复向管中供应压缩空气之后，压力与第一压力阈值P1之间的差值变得小于或等于预定阈值的第一次时间；

-在触发第一阀关闭并恢复向管中供应压缩空气之后，压力的导数低于压力变化阈值的第一次时间。

本领域技术人员可以想象用于确定第四时间T4的任何可能的解决方案，例如通过组合多个上述标准。

图3b示出了从根据本发明的一个实施例的所浸没膜曝气系统的管中排出固体材料的操作期间的压力测量的第二示例。

曲线300b示出了由根据本发明的一个实施例的膜曝气系统的传感器260在管240中测量的压力随时间的演变。

水平轴310b表示时间，且竖直轴311b表示测量压力。

作为时间的函数的压力曲线300b的演变非常类似于曲线300a的演变。

在排出固体材料的操作之后，如果系统正常运行，则管中的压力307b基本上等于第一压力阈值P1。然而，压力可能会围绕该值显著振荡。为了检测系统200的异常，处理器可以配置成检测压力测量是否超过高于第一压力阈值P1的第三压力阈值PS1b。处理器还可以配置成检测在恢复向在管中供应压缩空气之后管中的压力是否低于低于第一压力阈值P1的第四压力阈值PS1a。第三压力阈值PS1a和第四压力阈值PS1b可以选择为分别表示当装置220供应压缩空气并且第一阀250关闭时管240中预期的最小压力和最大压力。

第三压力阈值PS1b和第四压力阈值PS1a的值可以选择为使得在管中测量的压力围绕第一压力阈值P1正常振荡的情况下检测系统的异常，而不产生错误警报。第三压力阈值PS1b和第四压力阈值PS1a的值可以例如通过确定压力围绕第一压力阈值P1的预期最大振荡值并且通过将第三压力阈值PS1b定义为等于第一压力阈值P1加上预期最大压力振荡值并将第四压力阈值PS1a定义为等于第一压力阈值P1减去预期最大压力振荡值来计算。压力的预期最大振荡值可以例如通过观察系统的正常操作期间的压力测量并且读出测量压力与第一压力阈值P1之间的最大差值来确定。考虑到管240中的压力的局部变化和压缩空气供应装置220的操作的预期变化，理论上也可以确定预期最大压力振荡值。

在本发明的一些实施例中，可以分别确定第三压力阈值PS1b和第四压力阈值PS1a的值。计算表示在排出固体材料的操作之后的预期最小和最大压力的第三压力阈值PS1b和第四压力阈值PS1a的所有可能方式可以用于本发明的这些实施例。

在本发明的一组实施例中，处理器还可以配置为通过比较第一时间T1、第二时间T2、第三时间T3、第四时间T4和持续时间阈值之间的差值来检测异常。

处理器270可以例如配置为如果第二时间T2和第一时间T1之间的差值低于表示在第一阀正确操作并停止供应压缩空气的情况下的预期最大压力减少持续时间的第一持续时间阈值DS1，则检测到异常。

处理器270还可以配置为如果第三时间T3和第二时间T2之间的差值小于表示预期最小管润湿持续时间的第二持续时间阈值DS2a或高于表示预期最小管润湿持续时间的第三持续时间阈值DS2b，则检测到异常。

处理器270还可以配置为如果第四时间T4和第三时间T3之间的差值低于表示从管排出水的预期最大持续时间的第四持续时间阈值DS3，则检测到异常。

图3a和3b示出了可用于检测系统200的异常的一组压力阈值、时间和持续时间阈值。然而，它们仅作为示例给出。根据本发明的各种实施例，图3a和3b中所示的一些或所有压力阈值、时间和持续时间阈值可用于检测系统200的异常。在本发明的一些实施例中，可以使用其他压力阈值、时间、持续时间阈值或可从压力测量确定或与压力测量比较的任何其他数据。

图4示出了在本发明的一个实施例中生成的关于压力测量和警报的一组测试的一个示例。

在本发明的一组实施例中，处理器270执行该组测试400。根据本发明的不同实施例，该组测试400仅作为示例给出，并且可以执行来自该组测试400的一些或全部测试，并且可以同等地执行其他测试。

可以以迭代的方式执行排出固体材料的操作，并且可以在排出固体材料的操作的每次迭代中执行根据本发明的测试组400或任何其他组测试。

在本发明的一组实施例中，如果每个测试均得验证，则每个测试都生成警报。警报可以根据多个严重性水平进行分类，包括至少一个关键水平。

在关键水平警报的情况下，不启动用于排出固体材料的操作的迭代。根据警报的可能原因，可以启动矫治操作，如果需要，系统200的操作暂时停止以触发手动修复。

在非关键警报的情况下，可以执行用于排出固体材料的操作的新迭代以及该组测试400的新执行，以便验证警报是否重复或者是否是错误。如果再次检测到异常，则可以触发修复操作。根据本发明的不同实施例，不同的警报或警报水平可以与N次连续检测相关联，其中仅当连续N次检测到异常时才触发修复操作。根据本发明的不同实施例和不同异常，连续异常检测的数量N可以等于1,2,3,4,5或可以根据异常的严重性在系统的正确操作和防止系统过多维修之间进行折衷的任何其他数量N。在本发明的不同实施例或根据本发明的系统中，数量N和与每个测试或异常相关的严重性可以变化。同样可以由根据本发明的系统200的每个操作员进行定义。

在本发明的一组实施例中，如果检测到至少一个异常，则可以立即触发迭代，以便解决异常检测中的任何模糊，并且尽快触发修复。在本发明的一组实施例中，只要尚未检测到关键异常或连续N次非关键异常，则从管排出固体材料和执行测试的迭代的日期是预定义的并且可以例如以规定频率发生。在本发明的一些实施例中，如果已经检测到非关键异常，则在预定义时间结束时执行迭代。各种实施例可以用于定义排出固体材料的操作和执行测试的发生，例如通过组合下文定义的一个或多个实施例。

在图中所示的示例中，该组测试400由7个测试410,411,412,413,414,415,416和417组成。如果经过验证，则这些测试中的每一个都产生关于包括从1(最小关键错误)到4(关键错误)的4个级别的关键性标度的错误。在该示例中，测试基于由压力传感器260测量的压力P与图3a和3b中定义的第二压力阈值P0、第三压力阈值PS1b、第四压力阈值PS1a之间的比较以及第一时间T1、第二时间T2、第三时间T3和第四时间T4与第一持续时间阈值DS1、第二持续时间阈值DS2和第三持续时间阈值DS3之间的比较。

在初始化该组测试100时，首先在401处触发对膜的清洗，并且在402处初始化N次非关键警报。

然后触发从管中排出固体材料的程序。在清洗过程期间对传感器260执行的压力测量执行该组测试400。处理器270可以在排出固体材料的过程期间，随着且当接收的压力测量使得能够进行测试时，或者在排出固体材料的过程之后，对所有压力测量结果进行测试。

第一测试410在于将第二时间T2和第一时间T1之间的差值与第一持续时间阈值DS1进行比较。如果该差值高于第一阈值DS1，则生成1级警报。该警报可以被解释为阀故障，该阀故障能够供应空气和/或降低管中的压力，从而导致管中的异常长时压力降低。

第二测试411在于将压力降低之后管240中的压力与第二压力阈值P0进行比较。如果管240中的压力没有下降到低于第二压力阈值P0，则产生3级警报。该警报可以被解释为阀故障，该故障防止曝气系统中的压力充分降低并因此防止使曝气装置230和空气管240充分灌水。

第三测试412在于将第三时间T3和第二时间T2之间的差值与第二持续时间阈值DS2a进行比较。如果该差值低于第二持续时间阈值DS2a，则生成2级警报。该警报可以被解释为阀故障，该故障由于润湿时间太短而产生用于清洗空气扩散器的过程的异常。

第四测试413在于将第三时间T3和第二时间T2之间的差值与第三持续时间阈值DS2b进行比较。如果该差值高于第三持续时间阈值DS2b，则生成1级警报。该警报可以被解释为阀故障，该阀故障允许供应空气和/或增加管中的压力，从而导致开始增加管中的压力的异常长时时间。

第五测试414在于将第四时间T4和第三时间T3之间的差值与第四持续时间阈值DS3进行比较。如果该差值高于第四持续时间阈值DS3，则生成3级警报。该警报可以被解释为由于阀故障导致的空气扩散器清洗程序的异常，该异常涉及从灌水空气管排水的速率不足。

第六测试415在于将在第四时间T4之后或在管240中的压力增加之后管240中的压力P与第四压力阈值PS1a进行比较。如果管240中的压力低于第四压力阈值PS1a，则产生3级错误。该测试使得能够检测管240中的异常低压，其不允许对膜210进行有效曝气。该警报可以被解释为阀故障或空气供应装置220的故障使得空气供应装置220不再向管240中供应足够压力。

第七测试416在于将在第四时间T4之后或在管240中的压力增加到第三压力阈值PS1b之后管240中的压力P与第三压力阈值PS1b进行比较。如果管240中的压力高于第三压力阈值PS1b，则产生4级关键错误。该测试能够检测到由于曝气系统230的所观察的堵塞而导致的膜曝气中的关键问题。处理器270然后配置为在407处触发膜车间的停止以便启动校正操作，避免装置中的严重问题。

在该组测试400之后，如果没有出现关键错误，则处理器270在403验证是否已出现非关键错误。如果没有出现警报，则曝气过程在404处正常继续。如果已经出现一个或多个错误，则处理器270在405处验证是否已达到最大错误数量。如果已经达到最大非关键错误数量，则在406处停止膜车间进行维修。否则，触发新的清洗程序，并执行该组测试的新迭代402。因此，该清洗程序构成提前清洗程序并且能够立即验证是否再现错误。因此，执行清洗程序的新迭代402直到在404处没有任何警报或者如果达到最大错误数量则在406处关闭装置。

该示例示出了本发明的能够定义用于检测系统200的任何异常的一组测试的能力。然而，该组测试400仅作为示例给出。在本发明的其他实施例中可以执行其他组的其他测试。

图5a，5b，5c，5d示出了在本发明的一个实施例中产生或不产生警报的压力信号的四个示例。

图5a，5b，5c和5d分别示出了四个压力信号500a，500b，500c和500d，其表示由压力传感器260测量的压力随四个系列测量的时间的变化。

图5a示出了在本发明的一个实施例中由正常运行系统产生的第一压力信号500a。该信号类似于信号300a和300b，并且没有产生警报。

图5b示出了由故障系统产生的第二压力信号500b。在该示例中，曝气系统发生故障：管中的压力降低但未达到第二压力阈值P0。该异常可以由根据本发明的系统检测，例如通过第二测试411。

图5c示出了由故障系统产生的第三压力信号500c。在该示例中，管240中的压力P降低到第二阈值P0但是立即再次增加。因此，固体材料润湿时间太短而不能使程序正常运行。该异常可以通过本发明检测，例如通过第三测试412。

图5d示出了由故障系统产生的第四压力信号500d。在该示例中，曝气系统发生故障：管中的压力降低但未达到第二阈值P0。该异常可以通过本发明检测，例如通过第二测试411。

这些实施例显示了根据本发明的系统检测所浸没膜曝气系统的各种可能异常并识别异常的可能原因，并且在适用的情况下，预期以这种方式早期识别的故障设备的更新(对于例如，本发明能够识别和更换故障阀)的能力。

图6显示了根据本发明的使所浸没膜曝气的方法。

方法600是从用于对液体柱中的所浸没膜进行曝气的系统200的管240排出固体材料的方法，其可以部分地由处理器270执行。适用于系统200的所有实施例同样适用于方法600。

方法600包括停止向管中供应压缩空气并打开至少一个阀，从而导致管中压力降低以及液体渗透到管中的第一步骤610。

方法600包括其关闭第一阀并恢复向管中供应压缩空气，从而导致管中的压力增加并且经由至少一个曝气孔口从管中排出液体的第二步骤620，。

方法600包括处理器从所述压力传感器接收至少在停止供应空气的开始和恢复供应空气的结束之间执行的压力测量的第三步骤630。

方法600包括所述处理器检测曝气系统的异常的第四步骤640，其包括将压力测量与高于或等于液体柱的静水压的至少一个压力阈值进行比较。高于或等于液体柱的静水压的压力阈值可以例如是第一阈值P1、第三阈值PS1a或第四阈值PS1b。在本发明的一组实施例中，所述处理器检测曝气系统异常的第四步骤640可包括参考图3a，3b和4描述的一些或所有测试。

应当注意，尽管在图600中以该顺序示出了第一、第二、第三和第四步骤，但是顺序不限制本发明，并且方法600的步骤可以以另一顺序执行或者并行执行。例如，处理器接收压力测量的第三步骤630可以随着且在执行测量时执行，例如与第一步骤610和第二步骤620并行地执行。同样，所述处理器检测异常的第四步骤640可以逐步执行，只要使得能够执行的测量可用，则第四步骤640中提供的每个测试与第一步骤610，第二步骤620和第三步骤630并行地执行。

以上实施例显示了本发明有效检测所浸没膜曝气系统中的故障的能力。然而，它们仅作为示例给出，并且决不限制在以下权利要求中限定的本发明的范围。

Claims (16)

1.一种用于对浸没在液体柱(211)中的膜(210)进行曝气的系统(200)，包括：

-用于供应压缩空气的装置(220)；

-至少一个孔口(230)，其用于使所浸没膜曝气；

-管(240)，其构造成将空气从空气供应装置供给至所述至少一个曝气孔口；

-第一阀(250)，其构造成打开或关闭所述管与周围空气之间的孔口；

-压力传感器(260)，其配置为测量所述管中的压力；

所述系统配置为执行从管排出固体材料的操作的至少一次迭代，所述排出包括至少：

-停止向所述管中供应压缩空气并打开所述第一阀，从而导致管中压力降低以及液体渗透进所述管中；

-关闭所述第一阀并恢复在所述管中供应压缩空气，从而导致管中压力增加以及通过所述至少一个曝气孔口从所述管排出液体；

所述系统的特征在于，其包括处理器(270)，所述处理器配置成从所述压力传感器接收在所述排出操作期间执行的压力测量并基于所述压力测量与高于或等于所述液体柱的静水压的至少一个压力阈值的比较来检测所述曝气系统的异常。

2.根据权利要求1所述的系统，其用于对所浸没膜进行曝气，包括至少一个传感器(280)，所述至少一个传感器感测所述液体柱中的液体高度，并且其中所述处理器配置为计算高于或等于所述液体柱的作为所述液体柱的高度的函数的所述静水压的所述至少一个压力阈值。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的系统，其用于对所浸没膜进行曝气，其中，高于或等于所述液体柱的所述静水压的所述至少一个压力阈值是对应于在供应压缩空气期间所述管中的预期压力的第一压力阈值(P1)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其用于对所浸没膜进行曝气，其中，所述处理器还配置为基于压力测量与第二压力阈值(P0)的比较来检测所述曝气系统的异常，所述第二压力阈值表示在降低所述管中的压力的第一步骤之后所述管中的预期压力。

5.根据权利要求4所述的曝气系统，其中，所述处理器配置为计算：

-第一时间(T1)，其表示在触发停止向所述管中供应压缩空气并打开所述第一阀之后所述管中的压力变得低于所述第一压力阈值的时刻；

-第二时间(T2)，其表示在触发停止向所述管中供应压缩空气并打开所述第一阀之后所述管中的压力达到第二压力阈值的时刻。

6.根据权利要求5所述的曝气系统，其中，所述处理器配置为如果所述第二时间(T2)和所述第一时间(T1)之间的差值低于第一持续时间阈值(DS1)，则检测到异常，所述第一持续时间阈值表示在所述第一阀正确操作且停止供应压缩空气的情况下的预期最大压力减小持续时间。

7.根据权利要求5和6中任一项所述的曝气系统，其中，所述处理器配置为计算第三时间(T3)，所述第三时间表示在触发关闭所述第一阀并恢复向所述管中供应压缩空气之后所述管中的压力变得高于所述第二压力阈值的时刻。

8.根据权利要求7所述的曝气系统，其中，所述处理器配置为如果所述第三时间(T3)和所述第二时间(T2)之间的差值低于表示预期最小管润湿时间的第二持续时间阈值(DS2a)或高于表示预期最大管润湿时间的第三持续时间阈值(DS2b)，则检测到异常。

9.根据权利要求7和8中任一项所述的曝气系统，其中，所述处理器配置为计算第四时间(T4)，所述第四时间表示在触发关闭所述第一阀并恢复向所述管中供应压缩空气之后所述管中的压力变得高于或等于所述第一压力阈值的时刻。

10.根据权利要求9所述的曝气系统，其中，所述处理器配置为如果所述第四时间(T4)和所述第三时间(T3)之间的差值低于表示从所述管排水的预期最长持续时间的第四持续时间阈值(DS3)，则检测到异常。

11.根据权利要求5至10中任一项所述的曝气系统，其中，所述处理器配置为如果所述管中的压力超过高于所述第一阈值的第三压力阈值(PS1b)，则检测到异常。

12.根据权利要求5至11中任一项所述的曝气系统，其中，所述处理器配置为如果在恢复向所述管中供应压缩空气之后所述管中的压力低于低于所述第一阈值的第四压力阈值(PS1a)，则检测到异常。

13.根据权利要求5至12中任一项所述的曝气系统，其中，所述处理器配置为在所述排出固体材料的操作的每次迭代中执行一系列测试，所述一系列测试将所述管中的压力与压力阈值或将持续时间与持续时间阈值进行比较，其中：

-如果每个测试都经过验证并且与警报水平相关联，则每个测试均生成警报；

-如果至少一次测试得到验证，则所述至少一次测试生成关键水平警报；

-在关键水平警报的情况下，处理器配置为产生所述曝气系统的停止；

-在关于非关键水平警报停止的情况下，执行所述排出固体材料的操作的新迭代以及执行该组测试的新迭代。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的曝气系统，包括第二阀(290)，所述第二阀的打开和关闭分别允许和防止压缩空气从所述压缩空气供应装置到达所述管中，并且其中：

-通过关闭所述第二阀来停止向所述管中供应压缩空气；

-通过打开所述第二阀来恢复向所述管中供应压缩空气。

15.一种能够由处理器(270)部分执行的排出用于对浸没在液体柱中的膜进行曝气的系统的管(240)中的固体材料方法，所述方法包括：

-停止向所述管中供应压缩空气并打开所述管与周围空气之间的第一阀，从而导致管中压力降低以及液体渗透入所述管中的第一步骤(610)；

-关闭所述第一阀并恢复向所述管中供应压缩空气，从而导致所述管中的压力增加并且通过用于对所浸没膜进行曝气的至少一个孔口从所述管排出液体的第二步骤(620；

-处理器从配置为测量所述管中的压力的压力传感器接收压力测量的第三步骤(630)，所述测量至少在停止供应空气的开始和恢复供应空气的结束之间执行；

-所述处理器检测所述曝气系统的异常的第四步骤(640)，包括将所述压力测量与高于或等于所述液体柱的静水压的至少一个压力阈值进行比较。

16.一种计算机程序产品，包括记录在介质上的程序代码指令，所述程序代码指令能够由包括处理器(270)的计算机读取，以从用于对浸没在液体柱中的膜进行曝气的系统的管(240)排出固体材料，所述计算机程序包括：

-用于停止向所述管中供应压缩空气并命令打开管和周围空气之间的第一阀，从而导致管中压力降低以及液体渗透到所述管中的计算机可读编程装置；

-用于命令关闭所述第一阀并恢复供应压缩空气，从而导致所述管中的压力增加并通过用于对所浸没膜进行曝气的至少一个孔口从所述管排出液体的计算机可读编程装置；

-用于从配置为测量所述管中的压力的压力传感器接收压力测量的计算机可读编程装置，所述测量至少在停止供应空气的开始和恢复供应空气的结束之间执行；

-用于检测所述曝气系统的异常的计算机可读编程装置，检测所述曝气系统的异常包括将所述压力测量与高于或等于所述液体柱的静水压的至少一个压力阈值进行比较。