控制膜过滤器结垢的方法.pdf

一种膜生物反应器系统，包括一个或多个生物反应器，以及一个或多个膜池，其中每个膜池具有一个或多个膜过滤器。为了控制膜结垢，采用了各种过程控制变量。首先，膜过滤器由空气冲刷工艺进行清洁，其中气泡靠近膜过滤器向上移动，并且在该工艺中对膜过滤器进行清洁。为了控制膜结垢，采用根据跨膜压力(TMP)动态改变空气冲刷流速(V)的工艺。此外，该工艺允许渗透的开始和停止，这形成一系列循环，其中，每个循环包括渗透阶段和弛豫阶段。

1.  一种在生物废水处理工艺中控制膜过滤器结垢的方法，包括：
引导废水流入一个或多个反应器并处理废水；
引导废水进入并通过一个或多个膜池，所述膜池中具有一个或多个膜过滤器；
通过引导废水通过膜过滤器并产生渗透物来过滤废水；
用空气冲刷清洁膜过滤器；
测量跨膜压力和在至少一个膜池中的液位；
执行多个控制循环，以控制冲刷空气流速、通量、渗透阶段时间和弛豫阶段时间；
在至少一个控制循环中，任选地，根据测量的跨膜压力和测量的膜池中的液位，调整冲刷空气流速和通量中的每个；
在至少一个控制循环中，任选地，根据测量的跨膜压力和测量的膜池中的液位，调整弛豫阶段时间和通量中的每个；以及
在至少一个控制循环中，任选地，根据测量的膜池中的液位，调整通量和渗透阶段时间中的每个。

2.  根据权利要求1所述的方法，包括：
在渗透阶段中的第一点测量跨膜压力；
在渗透阶段中的第二点测量跨膜压力；
计算在渗透阶段中的第一点测量的跨膜压力与在渗透阶段中的第二点测量的跨膜压力之间的差值，并且确定经过选定时间段的跨膜压力的变化率；以及
根据跨膜压力的变化率和测量的膜池中的液位，调整冲刷空气流速或者通量。

3.  根据权利要求2所述的方法，包括：
选择一对设定点值，使得一个设定点值大于另一个设定点值；
在跨膜压力的变化率在该对选择的设定点值之间的情况下，响应所述差值，对于冲刷空气流速和通量均不作调整；
在跨膜压力的变化率小于选择的设定点值中较小的一个的情况下，如果流速不是最大的允许流速值，则减小冲刷空气流速；以及
在跨膜压力的变化率大于选择的设定点值中较大的一个的情况下，如果冲刷空气流速不是最大的允许流速值，则增大冲刷空气流速；或者，如果测量的液位不是最大的允许液位值，则减小通量。

4.  根据权利要求1所述的方法，包括：
在第一渗透阶段中的第一点测量跨膜压力，并且在第二渗透阶段中的第二点测量跨膜压力；
确定在第一点测量的跨膜压力和第二点测量的跨膜压力之间的差值；以及
根据跨膜压力差值和测量的膜池中的液位，调整弛豫阶段时间或者通量。

5.  根据权利要求4所述的方法，包括：
选择一对设定点值，使得一个设定点值大于另一个设定点值；
在所述跨膜压力差值在该对选择的设定点值之间的情况下，响应所述差值，对于弛豫阶段时间和通量均不作调整；
在所述跨膜压力差值小于选择的设定点值中较小的一个的情况下，如果弛豫阶段时间不是最小的允许弛豫阶段时间值，则减小弛豫阶段时间；以及
在所述跨膜压力差值大于选择的设定点值中较大的一个的情况下，如果弛豫阶段时间不是最大的允许弛豫阶段时间值，则增大弛豫阶段时间；或者，如果测量的液位不是最大的允许液位值，则减小通量。

6.  根据权利要求1所述的方法，包括：
在测量的膜池中的液位不是最小的允许液位值的情况下，响应测量的液位，对于渗透阶段时间和通量均不作调整；
在测量的膜池中的液位是最小的允许液位值的情况下，如果渗透阶段时间不是最小的允许渗透阶段时间值，则减小渗透阶段时间；或者，如果渗透阶段时间是最小的允许阶段时间值，则减小通量；以及
在测量的膜池中的液位超过最大的允许液位值的情况下，如果渗透阶段时间不是最大的允许阶段时间，则增加渗透阶段时间；或者，如果渗透阶段时间是最大的允许渗透阶段时间，则增加通量。

7.  一种在生物废水处理工艺中控制膜过滤器结垢的方法，包括：
引导废水流入一个或多个反应器并处理废水；
引导废水进入并通过一个或多个膜池，所述膜池中具有一个或多个膜过滤器；
通过引导废水通过膜过滤器并产生渗透物来过滤废水；
用空气冲刷清洁膜过滤器；
测量膜池中的液位；
执行一个或多个控制循环，以控制一个或多个控制变量；以及
在至少一个控制循环中，根据测量的液位，调整从包括以下控制变量的组中选择的一个控制变量：冲刷空气流速、通量、渗透阶段时间和弛豫阶段时间。

8.  一种在生物废水处理工艺中控制膜过滤器结垢的方法，包括：
引导废水流入一个或多个反应器并处理废水；
引导废水进入并通过一个或多个膜池，所述膜池中具有一个或多个膜过滤器；
通过引导废水通过膜过滤器并产生渗透物来过滤废水；
用空气冲刷清洁膜过滤器；
在渗透阶段测量跨膜压力的第一变化，从第一渗透阶段的起始处到第二渗透阶段的起始处测量跨膜压力的第二变化，以及测量膜池中的液位；
执行控制循环的控制等级，以控制一个或多个控制变量；
在第一控制循环中，根据测量的跨膜压力的第一变化和测量的液位，调整从包括冲刷空气流速和通量的组中选择的控制变量；
在第二控制循环中，根据测量的跨膜压力的第二变化和测量的液位，调整从包括弛豫阶段时间和通量的组中选择的控制变量；以及
在第三控制循环中，根据测量的液位，调整从包括渗透阶段时间和通量的组中选择的拉制变量。

9.  一种在生物废水处理工艺中控制膜过滤器结垢的方法，包括：
引导废水流入一个或多个反应器并处理废水；
引导废水进入并通过一个或多个膜池，所述膜池中具有一个或多个膜过滤器；
通过引导废水通过膜过滤器并产生渗透物来过滤废水；
用空气冲刷清洁膜过滤器；
执行一系列过滤循环，每个过滤循环包括渗透阶段和弛豫阶段，其中，膜过滤器在渗透阶段经历渗透过程，之后在弛豫阶段经历弛豫过程；
在第一过滤循环的渗透阶段中的第一点测量第一跨膜压力；
在第二过滤循环的渗透阶段中的第二点测量第二跨膜压力；
在第二过滤循环的渗透阶段中的第三点测量第三跨膜压力；
测量膜池中的液位；
执行包括控制级别等级的控制逻辑，以任选地调整第三过滤循环的冲刷空气流速、通量、渗透阶段时间和弛豫阶段时间；
在第一控制级别中，任选地，根据测量的第一跨膜压力、测量的第二跨膜压力和测量的膜池中的液位，调整冲刷空气流速和通量中的每个；
在第二控制级别中，任选地，根据测量的第二跨膜压力、测量的第三跨膜压力和测量的膜池中的液位，调整弛豫阶段时间和通量中的每个；
在第三控制级别中，任选地，根据测量的膜池中的液位，调整通量和渗透阶段时间中的每个。

控制膜过滤器结垢的方法
背景技术
膜生物反应器(MBR)系统广泛应用于废水处理。MBR系统通常包括一个或多个生物反应器，例如，厌氧、缺氧和好氧反应器，之后为一个或多个膜池。每个膜池包括一个或多个膜模块。渗透泵在膜模块中产生低压，使得废水引入膜中。在该工艺中，膜过滤并排出污染物，例如悬浮固体，得到渗透物。
人们期望随着膜成本的降低，膜过滤器的应用趋势能增加。一般地，与传统的净化工艺相比，MBR系统允许活性污泥工艺(activated sludge process)在显著较高的混合液悬浮固体(MLSS)浓度下运行。由此，MBR系统不需要用于固液分离的第二净化器。除了上述优点外，MBR系统通常构建成所需的占地面积较小，并且最终提供优异的处理水质量。
在生物处理中使用膜并不是没有缺点。使用浸没膜的一个主要的问题是膜易结垢，并且需要不断的清理，通常采用空气冲刷。空气冲刷造成了显著的运行成本。
尤其是，膜模块浸没在生物反应器中，混合液体作为渗透物被吸入通过膜。如上所述，空气冲刷提供在膜模块下方，产生经过膜表面的横流运动。该横流运动趋于清洁膜，维持渗透的进行。而且，膜通常运行在开关循环中。循环通常包括渗透阶段和弛豫(relaxation)阶段。弛豫阶段发生在渗透泵(或多个渗透泵)停止时。在弛豫阶段，空气冲刷继续进行而渗透停止。
存在多个相互关联并影响MBR系统顺利运行的过程变量。渗透通量决定了向膜表面输送胶体和悬浮固体的速率。因为膜的过滤作用滞留了胶体和悬浮固体，渗透导致在膜表面上积聚的浓度极化(concentration polarization，CP)和饼层(cake layer)。渗透通量越高，浓度极化和饼层将越快地积聚在膜表面上。浓度极化和饼层在恒定的压力操作下限制了渗透通量，或者在恒定的渗透通量操作下导致跨膜压力(TMP)的增加。
膜的空气冲刷包括经过膜表面的水的横流运动和/或剪切力，这增加了滞留的胶体和悬浮固体脱离膜表面的质量传输。理论上，在由渗透引起的固体朝向膜的对流通量小于由空气冲刷的横流作用引起的固体脱离膜的反向输送的条件下，悬浮固体不会积聚在膜表面上。因此，当空气冲刷有效时，超过某个点的过量的空气冲刷对于减少浓度极化和饼层并没有正面的作用。
冲刷的空气提供了不仅在渗透阶段最小化浓度极化和污泥层的厚度而且在弛豫阶段清洁膜表面的手段。如果在每一个渗透-弛豫的循环中，膜表面不能得到清洁，饼层将继续沉积在膜表面上。这将在恒定渗透通量操作下导致TMP的迅速升高，或者在恒定压力操作下导致渗透通量的迅速下降。
通常，浓度极化和饼层积聚得越多，结垢的程度越严重，因为两种现象都增加了膜表面和结垢物质之间的接触。膜的结垢将导致化学现场(CIP)清洁(化学清洁)的频率提高，由此导致更多的化学消耗、渗透阶段通过量下降、以及膜的使用寿命缩短。
发明内容
一种废水处理工艺，包括一个或多个在膜池中浸没的膜过滤器。为了在废水处理工艺中管理或控制膜过滤器的结垢或结块(caking)，一个或多个过程控制变量被动态地改变。这些过程控制变量包括空气冲刷流速、弛豫阶段时间和渗透阶段时间。
在一个实施例中，一个或多个过程控制变量根据跨膜压力(TMP)而改变，或根据TMP在选定时间段的变化而改变。特别的，在一个实施例中，TMP的变化在渗透阶段的选定时间段中、或者是跨越至少两个渗透阶段的选定时间段中被实时地确定。
废水处理工艺还提供控制逻辑，其包括等级排序方案。即，在控制逻辑使用的过程控制变量中，一个或多个过程控制变量具有高于一个或多个其他过程控制变量的优先级。例如，在控制方案的起始时段或阶段，控制逻辑可以专注于一个高于其他变量的特定的过程控制变量，如果满足了某些条件，控制逻辑就确定通过控制逻辑方案的进一步的循环是不必要的。
在一个特别的实施例中，过程控制变量至少包括空气冲刷流速、渗透阶段时间和弛豫阶段时间。这些过程控制变量的等级排序意味着控制逻辑首先专注于一个过程控制变量，以确定改变该过程控制变量是否足以满足某些工艺要求。如果是这样，控制输入就被排序，控制逻辑返回到起始点。如果不是这样，控制逻辑就继续在控制逻辑方案中运行，并且考虑下一个最高排序的过程控制变量。这一过程一直继续，直到选择的过程控制变量中的一个能够满足工艺要求或控制逻辑已经循环通过整个控制逻辑方案为止。
通过以下的描述及其相应的附图，将明了本发明其他的目的和优点，描述和附图只用于清楚地阐释本发明。
附图说明
图1是膜生物反应器系统的示意图。
图2是一系列膜池的示意性的顶视图，每个膜池具有一系列容纳于其中的浸没膜模块。
图3是具有一系列膜过滤器的一部分膜模块的示意图。
图4是一图表，大致显示了在多个渗透-弛豫循环中跨膜压力的变化。
图5是与图4相似的图表，但其显示了和ΔTMP_S。
图6是一个用于控制或管理膜结垢和结块的控制逻辑方案的示例。
图7是用于实现图6的控制逻辑的典型控制系统的示意图。
具体实施方式
参考附图，附图1中显示了膜生物反应器系统的一个例子，总体上以数字10表示。可以采用各种类型的膜生物反应器系统10来对废水进行生物处理。例如，系统10可以适合于进行氮化-脱氮工艺，以去除营养物质(例如氮和磷)，以及其他污染物(例如BOD)。在附图1所示的例子中，膜生物反应器系统10包括一系列处理池，以进行生物处理。在该例子中，设置厌氧池An、缺氧池Ax和好氧池Ae。由于流入流动的改变，可以在厌氧池的上游设置平衡池。在好氧池Ae的下游设置一个或多个膜池14。每个膜池14通常包括一系列膜模块16。附图2显示了四个并排设置的膜池14的顶视图。每个膜池14包括一系列膜模块16。在每个膜池14中的每组膜模块16由歧管18连接，歧管18通向一个或多个渗透泵20。这里不涉及膜模块16的细节，因为这本质上对于本发明不是重要的，而且膜模块是本领域技术人员公知和理解的。膜模块16通常包括一系列按排设置或并排设置的膜过滤器。通常地，每个膜过滤器包括具有一对相对的膜表面和渗透物流过的内部区域的框架结构。每个膜过滤器设置有出口，每个模块的各个膜过滤器的出口互相连接，每个膜模块16包括与歧管18相连的出口。
附图3示意性地示出了一系列的膜过滤器30。每个膜过滤器30包括相对的膜表面30A和30B。在每个膜过滤器30的内部设置有内部区域30C，其朝出口30D敞开。模块歧管32在每个模块16的各个膜过滤器30之间延伸，模块歧管32将与每个膜模块16相关联的各种出口30D互相连接。
每个膜池14均设置有空气冲刷系统以沿膜表面30A和30B的外侧连续引导空气系统，以达到去除饼层和CP的目的，并且大体上清洁了膜过滤器30。该空气冲刷系统在附图1和3中示意性地示出，总体上以数字40表示。对于每个膜池14，空气冲刷系统包括至少一个可变流量风机42，以将空气引导向一个或多个供应管线44。供应管线44使压缩空气通向出口或设置在膜过滤器30下方的扩散器46。空气冲刷系统40引起水流的横向运动和/或剪切力，这增加了滞留材料、胶体、和悬浮固体脱离各个膜过滤器30的表面30A和30B的质量传输。这提供清洁作用并且趋于去除粘结或结块在膜过滤器30的外表面上的胶体和悬浮固体。
如附图1中所示的例子，膜生物反应器系统10是活性污泥系统。活性污泥通过活性污泥返回(RAS)管线从膜池14返回好氧池Ae腔。在如附图1所示的特定生物处理的情况中，来自于好氧池Ae的混合液体循环返回到缺氧池Ax。来自于缺氧池Ax的混合液体循环返回到上游厌氧池An。如以上所指出的，附图1仅仅是一示例性的活性污泥工艺，其采用生物处理来去除选择的污染物。由接下来的讨论可以明了，这里公开的内容涉及控制或管理膜结垢或结块。但是，这里公开的工艺可以用于任何使用膜过滤的废水或水处理工艺。
本发明涉及控制或管理位于一个或多个膜池14中的膜过滤器30的结垢或结块。通常地，在膜生物反应器系统10中，例如如附图1所示，渗透泵20循环开闭。在所示的例子中，渗透物由渗透泵20驱使通过膜过滤器30。但是，应当注意的是，由于可以使用重力系统，在所有的应用中，渗透泵都不是必须的。在重力系统的情况中，渗透-弛豫循环可以通过致动一个或多个控制阀来开启、改变和停止。附图4用图表显示了两个渗透-弛豫循环。每个循环包括弛豫阶段，之后为渗透阶段，或反之亦然。循环的周期可以改变。例如，循环可以持续10分钟，并且包括1分钟的弛豫阶段和9分钟的渗透阶段。在渗透阶段，渗透泵20开启，废水被引入各个膜过滤器30的内部30C，产生渗透物，所述渗透物从膜过滤器30中泵出。关闭渗透泵20使得开始进入弛豫阶段。在弛豫阶段，来自空气冲刷系统40的空气向上起泡通过膜过滤器30的外部，产生横向流动，该横向流动趋于去除在膜过滤器30的外表面上沉积的结垢材料和饼层。
存在多个可以被控制的过程控制变量，并可以用于管理膜结垢和结块。例如，空气冲刷的流速(V)可以改变。通常，空气冲刷流速越高，空气冲刷去除膜结垢和结块的效果越好。另一个影响结垢的过程控制变量是渗透通量(F)。渗透通量是流过膜过滤器30的渗透物的流量的测量，以每单位时间内膜过滤器的单位面积的体积表示。例如，渗透通量可以表示成每日膜表面的每平方英尺面积的加仑数(GFD)。通常，减少渗透通量将降低结垢速率。类似的，调整弛豫阶段(TR)或渗透阶段(TP)的时间可以影响膜结垢，并且提供改善废水处理工艺的整体效率的条件。TP是渗透一弛豫循环的一部分，其中废水被引入膜过滤器，产生渗透物。TR是渗透-弛豫循环的一部分，其中废水不被引入膜过滤器，并且不产生渗透物。参见附图4，其中显示了TP和TR。例如，增加一个或多个后续循环的弛豫阶段的时间，可以减少结垢。更具体地，增加弛豫阶段的时间为空气冲刷系统提供了更多的时间来清洁膜过滤器30的外表面，而没有渗透物被引入膜过滤器的内部30C。
因此，根据以下公开的内容可以明了，过程控制变量的各种组合用来在动态的基础上控制和管理膜结垢和结块。这里采用的动态控制含义为系统和工艺逐个循环地调整或改变这些过程控制变量的部分或全部。这不必然意味着在每个循环中至少有一个过程控制变量发生改变。而是系统和工艺将监视某些其他的过程变量，并且在过程中随时调整一个或多个过程控制变量。在一个实施例中，某些过程变量在每个或选择的循环中被感测或监视，并且系统或工艺可以在下一个后续循环或之后的循环，选择调整一个或多个过程控制变量。在一些示例性例子中，工艺被设计成考虑在每个渗透-弛豫循环中执行控制输入。但是，工艺还可以设计成在过程中的任何选定时间动态地考虑执行控制输入。例如，控制逻辑可以编写成每三个循环考虑某些过程变量，并且基于这些过程变量在第二、第三或第四个后续的循环执行控制功能。
存在多种改变和调整这些过程控制变量的方法。通常地，选择的过程变量(控制变量之外的变量)被感测和监视，并且一个或多个过程控制变量据此改变。在这里显示的过程实施例中，使用的一个过程变量为跨膜压力(TMP)。跨膜压力(TMP)是经过膜过滤器30的表面的压力差的测量。即，对于一个单独的膜过滤器30，跨膜压力(TMP)是膜过滤器外的一点和膜过滤器内部30C的一点之间的压力差的测量，该压力差可以用磅每平方英寸(psi)表示。本领域技术人员可以想到，跨膜压力(FMP)可以直接测量或根据某些变量计算。在许多情况下，跨膜压力(TMP)可以根据膜池14中的压头和膜过滤器30中的压力计算。如附图2所示，典型的膜生物反应器系统10包括多个膜池14。这里公开的控制方法目标是逐池地(ona tank by tank basis)控制膜结垢和结块，因为每个膜池14通常包括多个膜模块16，而每个膜模块16具有多个膜过滤器30。经过池中所有的或选择数量的膜模块16的平均跨膜压力(TMP)可以被计算出。
除了跨膜压力(TMP)以外，这里公开的一个控制过程测量并监视每个膜池14中的水位(L)。感测的或监视的水位L可以与水位设定点、最大水位(L_max)和最小水位(L_min)相比较。例如，在废水处理工艺中，膜池14中的液位L在每个渗透-弛豫循环中被测量。根据控制逻辑，测得的液位L与L_max和/或L_min比较，在某些情况下，根据比较的结果，渗透通量F可以被改变。
回到关于跨膜压力(TMP)的讨论，这里公开的控制过程目标是在循环中保持基本恒定的跨膜压力(TMP)。这样，仅仅在任何点在任何渗透阶段监视跨膜压力(TMP)，并且动态调整一个或多个过程控制变量，例如空气冲刷流速，将为膜结垢控制提供一些手段。但是，存在比其他的跨膜压力(TMP)更适合的特定的跨膜压力(TMP)测量。例如，一种方法是在任何选择的时间周期(ΔTMP)观察TMP的简单变化。这里存在多种方法。首先，控制过程能够在单个渗透阶段中的任何两个点或在跨越两个或多个渗透阶段的任何两个点确定ΔTMP。由此得到在选定时间段中的ΔTMP。理想的，从控制的观点来看，期望ΔTMP最小化或相对平缓。在没有控制输入的情况下，跨膜压力(TMP)的固有趋向是逐个循环地或随时间逐渐增加。在任何情况下，当已经对任何选定的时间段确定ΔTMP后，控制过程可以选择并引起一个或多个过程控制变量响应ΔTMP而动作。
如上所述，某些跨膜压力(TMP)的变化比其他的更重要。附图5显示的ΔTMP由在两个连续的渗透阶段中的两个对应的点确定。在该实施例中，过程测量在每个渗透阶段中的起始或开始跨膜压力TMP(TMP_S)，并且持续地计算相继的TMP_S的差值。该差值用ΔTMP_S表示。ΔTMPS=TMPSn+1-TMPSn]]>在每个渗透阶段中的TMP_S在选择的渗透通量设定点处或如附图5所示在渗透通量达到稳定状态时测量。
另外一个在控制过程中的重要TMP变量是TMP在特定渗透阶段的变化。这由ΔTMP_P简单表示。参见附图5。ΔTMP_P＝TMP_e-TMP_S
在一个控制过程中，设置等级次序，其中一些过程控制变量比其他过程控制变量优先。在一个特定的过程中，所使用的控制逻辑首先专注于执行空气冲刷流速V的改变。即，在某些条件下，空气冲刷流速V被增加或减少选择的量，并且控制逻辑返回到初始点。但是，如果某些条件不满足并且改变空气冲刷流速V是不合适的，那么控制逻辑下降到较低的级别或循环，并且确定一个或多个其他的过程控制变量是否可以按顺序改变，以执行合适的控制措施。在一个过程控制实施例中，空气冲刷流速V的优先级比弛豫阶段TR的时间或渗透阶段TP的时间高。以类似的方式，TR和TP之间也存在等级次序。在一种过程控制中，TR比TP优先级高。而且，两个或多个过程控制变量可以包括在相同的控制逻辑级别或循环中。例如，在空气冲刷流速V位于控制逻辑循环的上层位置的情况中，渗透通量F也可以包括在相同的控制逻辑循环中，但是级别低于或次于空气冲刷流速V。以附图6为例。在这样的情况下，工艺条件不允许空气冲刷流速V被调整，但是可能根据某些过程变量允许渗透通量F改变，而不使得控制逻辑循环或移动到下一个最高控制次序。
参见附图7，这里显示了一个控制逻辑方案，总体上以数字50表示。控制逻辑方案50是等级方案，包括一系列级别或循环。在这里公开的一种特别的控制逻辑方案的情况下，提供有初始空气冲刷循环(如方框52所述)，其优先级比弛豫阶段循环54高。在弛豫阶段循环54下面是渗透阶段循环56。在执行控制过程并改变过程控制变量(例如，V、TR、TP和F)的过程中，这些过程控制变量的变化被设定为增量变化，其中每个改变都是预定的量。即，例如，每次改变空气冲刷流速V，增加或者减少的变化幅度都是相同的。但是，应当明了，该过程和系统可以被控制而改变任何过程控制变量的变化幅度。即，基于被感测的过程变量，例如空气冲刷流速V可以基于的幅度逐个循环地改变。用另一种方式表示，V的逐个循环的改变可以根据感测的过程变量(例如)的幅度而改变。
在附图6所示的示例性控制过程中，某些过程控制变量具有最大值和最小值。例如，在空气冲刷流速、弛豫阶段时间和渗透阶段时间的情况中，每个变量都具有编程的最大值和最小值。
而且，在附图6所示的示例性过程的情况中，控制过程继续监视并确定TMP的变化，在所示的例子中，监视和ΔTMP_S。在整个控制过程中，和ΔTMP_S与一系列设定点或控制点C1、C2、C3和C4相比较。设定点C1-C4根据试验或经验数据选择，并编程到控制逻辑中。这些设定点可以随时改变。
在附图6中所示的控制逻辑设计成运行在一个渗透-弛豫循环接着一个渗透-弛豫循环的基础上。即，在每个循环中选择的过程变量被感测并确定。基于感测、测量或计算的过程变量，在下一个相继的渗透-弛豫循环时进行控制。但是，应当明了，控制逻辑可以关于渗透-弛豫循环以各种方式来设计。例如，不必每个循环都对过程变量进行感测。过程变量可以在各种循环间隔处感测或监视。以类似的方式，控制逻辑不必在每个渗透-弛豫循环都执行或考虑进行控制输入。而是，控制逻辑可以或者考虑相对于过程控制变量中的一个在选择的渗透-弛豫循环执行控制输入。
参见附图6，在每个渗透-弛豫循环中，被确定。如果小于C1并且V不是最小值，那么控制逻辑在接下来的渗透-弛豫循环将空气冲刷流速V减小选择的量。在接下来的渗透-弛豫循环没有其他的控制输入。但是，如果V为最小值，那么控制逻辑向下移动到第二级别或控制循环54。另一方面，如果大于C2，并且V不是最大值，那么控制逻辑在接下来的渗透-弛豫循环将V增加选择的量。但是，如果V已经为最大值，那么控制逻辑查看膜池14中的水位L。如果L不是最大值，那么控制逻辑在下一个渗透一弛豫循环将渗透通量F减小设定值。但是，如果L是最大值，那么控制逻辑前进到第二控制次序，即控制逻辑框54。
在一些情况下，可能在C1和C2之间。如附图6所示，在该情况下，控制逻辑向下移动到第二控制次序或控制循环54中的控制方案。
系统和过程设计成感测或确定ΔTMP_S。在第二控制次序中，如果ΔTMP_S小于C3，并且如果TR不是最小值，那么控制逻辑在下一个渗透-弛豫循环将TR减小设定值。但是，如果TR是最小值，那么控制逻辑向下循环到第三控制次序或模块56中的控制方案。另一方面，如果ΔTMP_S大于C4，并且TR不是最大值，那么控制逻辑在接下来的渗透-弛豫循环将TR增加选择的量。但是，如果TR为最大值，那么控制逻辑查看L，如果L不是最大值，那么控制逻辑在下一个渗透-弛豫循环将F减小选择的量。如果L是最大值，那么控制逻辑编程为前进到第三控制次序，或者模块56中的控制方案。而且，ΔTMP_S还可能在C3和C4之间。在该情况下，控制逻辑也编程为前进第三控制次序或模块56中的控制逻辑。
一旦控制逻辑到达模块56中的控制单元，控制逻辑查看L，如果L小于最大值且不是最小值，在接下来的渗透-弛豫循环没有控制输入。但是，如果L为最小值并且TP不是最小值，控制逻辑在下一个循环将TP减小选择值。但是，如果TP为最小值，那么控制逻辑在接下来的渗透-弛豫循环将F减小。另一方面，如果L大于最大值并且TP不是最大值，控制逻辑在接下来的循环中将TP增加设定值。但是，如果TP是最大值，那么控制逻辑在接下来的渗透-弛豫循环将F增加。
在控制逻辑方案中可以以各种方法监视、测量和执行各种过程变量。例如，在附图6的实施例中，与ΔTMP_S可以互换，并且C1-C4被相适应地调整。而且，控制的等级次序可以改变。例如，TR或TP可以分配高于V的级别。而且，TP可以分配高于TR的级别。而且，附图6中所示的示例性逻辑控制使用2种形式的TMP，即ΔTMP_P和ΔTMP_S。可以采用其他形式的TMP，例如TMP_e，或者简单地在跨越两个或多个渗透周期的两个选择点之间的TMP的变化。
可以采用各种形式的控制系统来动态地感测某些过程变量，并且基于感测的或监视的控制变量执行控制功能。附图7显示了控制系统的一个示例性实施例，总体上以数字100表示。控制系统100包括控制器102和存储器104，存储器104具有与之相关联的控制软件106。代表各种过程变量的信号被引导至控制器102。在一个特定的控制过程中，在每个渗透-弛豫循环中，一个或多个形式的TMP，以及每个膜池14的液位L，被监视并测量(或计算)。控制器102接收这些数据或信息，并基于控制软件106且特别是控制逻辑(例如附图7中所示的)命令控制执行各种过程控制变量，例如V、TR、TP和F。每个膜池设置渗透泵20。在重力操作系统的情况下，设置控制阀，以改变渗透流量和进行调整。通过改变各个阀门或渗透泵20的开闭时间，控制器102调整并改变TR和TP，以及有效地改变渗透-弛豫循环的时间。而且，在使用渗透泵20的情况下，或者泵为可变流量类型或者每个膜池14包括一系列泵，以便控制器102可以改变渗透通量F。类似的，如图7所示，控制器102控制一个或多个与每个膜池14相关联的通风装置或风机40。通风装置40为可变流量类型，或者每个膜池包括一系列通风装置，以便控制器可以有效地改变每个膜池14的空气冲刷流速V。
当然，在不背离本发明的基本特点的前提下，本发明可以以不同于这里具体介绍的其他方式实现。本发明的实施例用于解释本发明的内容，而不构成对于本发明的限制，所有属于权利要求的含义和等同方式的范围内的变形形式都包含在本发明之内。