CN113242839B - 水处理系统和水处理方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于预防海洋生长物的系统(100)。该系统(100)包括：输水管线(107)，被配置为输送水通过系统；在线多传感器模块(120)，以在线方式连接到输水管线(107)并且被配置为自动分析通过输水管线(107)输送的水，从而获得指示水中生物特性的一个或多个水参数；混合处理模块(130)，被配置为通过执行多种处理模式来处理水；以及控制系统(140)，被配置为根据从在线多传感器模块接收的一个或多个水参数调节混合处理模块。

Description

水处理系统和水处理方法
技术领域
本发明涉及用于水处理系统和方法，例如，用于预防海洋生长物。具体地，本发明涉及压载水处理系统和方法。更具体地，本发明涉及用于消耗压载水组分的系统和方法。
背景技术
船舶使用海水用于几个目的，例如，作为压舱物、用于冷却、用于清洁。在许多情况下，含有海洋生物的海水在使用或排放之前必须经过处理，以防止这些生物在非想要地方(船内或海中)生长。对于对其中可以排放的生物的数量和类型实施了严格的法律规定的压载水(这里我们把它包括在海洋生长物预防中)尤其如此。对于在部分装载或卸载状态下行进，货船通常配备一个或多个水箱。在水上船舶中，水箱在有助于稳定的第一位置处充满海水(盐水)，即，压载水。该船行进到第二位置并且排放压载水。
来自第一位置的压载水可能包含在第二位置处具有生物入侵性的生物物种(即，所引入的物种)，诸如藻类和海洋浮游生物。因此，法律要求压载水在排放之前进行处理或消毒。典型的压载水处理过程包括过滤阶段(物理分离阶段)和消毒阶段。在过滤阶段中，通常会去除粒径大于50μm的固体。过滤阶段的示例包括可反洗筛网过滤器或圆盘过滤器、水力旋流器等。低于这些尺寸的活体生物仍需通过消毒阶段进行处理。
最常见的是，消毒阶段包括紫外线(UV)处理方法或电氯化方法。一些国家的法规要求在压载水排放过程中释放的生物实际上已经死亡；然而，众所周知UV处理会使一些生物处于活体但无法存活的阶段。由于UV处理主要破坏生物的DNA，所以该UV处理会使它们无法繁殖。然而，为了真正杀死生物，需要非常高剂量的UV，这会造成大量能源消耗并且降低基于UV的消毒阶段的处理能力。一些基于UV的消毒阶段处理方法包括将压载水装入压载水箱的过程中的第一消毒过程以及压载水排放期间的第二消毒过程，这使得该途径耗时。
电氯化是需要从主压载水流分支出的分支路径或侧流路径的电解过程。在盐水中电解会生成游离氯，这是一种活性氧化物质。分支出来的经过电解的水注入主压载水中，其中由其生成的游离氯和/或氯化合物破坏压载水流内的活生物的外膜。然而，已知游离氯以及一些氯化合物的寿命很长；因此，在将经过处理的水排放到海中之前，必须中和或去除这些物质。此外，电解在微咸水或淡水中不起作用，或仅仅通过向处理添加盐难以成立。此外，经过处理的水的盐度水平直接影响氯的产生。而且，电解包括生产氢作为副产物，这可能会造成安全风险。
更进一步地，压载水包含不同量的天然有机物质，依据当地条件，这些物质可能在消毒过程期间被氧化成消毒副产物(DBP)(诸如三卤甲烷或溴化化合物)。事实上，由于这些DBP具有潜在的致癌和致突变作用，所以它们可能对水生动物和人类有害。根据法律规定，所排放的压载水中不允许有这些副产物或活性物质。DBP通常需要在排放压载水期间或之前中和压载水。因此，过量的活性物质需要中和，该中和进一步增加了压载水处理所耗费的成本和时间。
另外，法律标准要求对压载水中的生物进行量化，该量化反过来又需要制定生存力(viability)(即，死亡生物与活体生物之间的数目和差异)评估协议。诸如FDA/CMFDA(荧光素二醋酸酯+5-氯甲基荧光素二醋酸酯)之类的染色方法在评估(微)生物的生存力方面非常稳定。然而，这样的方法耗时并且需要经过培训的人员适当执行。在期望预防水中海洋生长物的其他情况下也会出现类似问题。
综上所述，需要一种在不同处理阶段对压载水进行处理的改进途径，其包括并考虑许多影响因素。
发明内容
根据一方面，提供了一种用于预防海洋生长物的水处理系统。该水处理系统包括：输水管线，该输水管线被配置为输送水通过系统；在线多传感器模块，该在线多传感器模块以在线方式连接到输水管线并且被配置为自动分析通过输水管线输送的水，从而获得指示水中生物特性的一个或多个水参数；混合处理模块，该混合处理模块被配置为通过执行多种处理模式来处理水；以及控制系统，该控制系统被配置为通过确定针对多种处理模式的相应处理参数来根据从在线多传感器模块接收的一个或多个水参数调节混合处理模块并且发布包括处理模式和所确定的处理参数的控制信号。
在另一方面，一种水处理系统可以包括输水管线，该输水管线被配置为输送水通过系统；在线多传感器模块，该在线多传感器模块以在线方式连接到输水管线并且被配置为自动分析通过输水管线输送的水，从而获得指示水中生物特性的一个或多个水参数；混合处理模块，该混合处理模块被配置为通过执行多种处理模式来处理水；以及控制系统，该控制系统被配置为根据从在线多传感器模块接收的一个或多个水参数调节混合处理模块。
根据另一方面，一种用于预防海洋生长物的方法。该方法包括：通过输水管线输送水；在以在线方式连接到输水管线的在线多传感器模块处自动分析通过输水管线输送的水，从而获得指示水中生物的特性的一个或多个水参数；通过执行多种处理模式在混合处理模块处处理水；以及通过控制系统根据从在线多传感器模块接收的一个或多个水参数来调节混合处理模块。
附图说明
下文参考附图所图示的优选示例性实施例对本发明的主题进行更详细的解释，其中
图1示出了根据本文中所描述的实施例的用于预防海洋生长物的水处理系统的示意图；
图2示出了根据本文中所描述的实施例的多传感器模块的示意图；
图3示出了根据本文中所描述的实施例的混合处理模块的示意图；
图4示出了根据本文中所描述的实施例的压载水处理系统的示意性的局部更详细视图；
图5是生物物种的实验处理结果图；以及
图6示出了根据本文中所描述的实施例的方法的流程图。
具体实施方式
在用于预防海洋生长物的水处理中，所需处理剂量(例如，用于消毒的活性物质、UV、氯或臭氧的数量)可能取决于水中所含的(微)生物及其生理状态。另外，诸如盐度、浊度、有机化合物含量甚至温度之类的水参数也会影响处理效率。通常，仅对剂量进行调整，这通常会造成剂量过大，成本高昂。因此，例如，迄今为止，压载水处理系统具有高运行成本，这些运行成本包括功率消耗、维护和修理等。在下文中，描述了水处理系统的实施例。给出对压载水处理的描述，但该描述同样适用于用于预防海洋生长物的任何其他水处理系统，具体地，任何海水处理系统。
根据本文中所描述的实施例，提供了一种用于预防海洋生长物的水处理系统。例如，根据本文中所描述的实施例的水处理系统可以是要在船舶(具体地，例如，货船)中用于耗尽与水有关的生物和其他物质以及消毒的系统。因此，该系统可以是海水处理系统，具体地，压载水处理系统。该系统在减少消毒副产物、消除中和、降低成本以及提高效率和减少处理时间方面可能特别有用。
根据本文中所描述的实施例，用于预防海洋生长物的水处理系统包括压载水输送管线，该压载水输送管线被配置为通过该系统输送压载水；在线多传感器模块，该在线多传感器模块以在线方式连接到压载水输送管线并且被配置为自动分析通过压载水输送管线输送的压载水，从而获得指示压载水中生物特性的一个或多个水参数；混合处理模块，该混合处理模块被配置为通过执行多种处理模式来处理压载水；以及控制系统，该控制系统被配置为根据从在线多传感器模块接收的一个或多个水参数调节混合处理模块。
根据本文中所描述的实施例，提供了一种压载水处理系统。该压载水处理系统结合了优于本领域已知系统的几个优点。例如，本文中所提供的压载水处理系统描述了一种快速、简单和自动化方式，用于优化并控制对压载水的处理，以便实现高效处理，同时减小能量水平并且节省高成本。附加地，可以避免中和消毒副产物。
图1示出了根据本文中所描述的实施例的压载水处理系统的示意图。压载水可以从系统101的外部引入到系统中。系统的外部可以是压载水源，如例如，海洋、湖泊、或其他常见水库。压载水可以通过使用泵送设备105作为压载水流输送到系统中。压载水可以经由压载水输送管线107输送。压载水输送管线可以是中空管道。输送管线可以连接压载水处理系统的单个部件并且可以通过系统提供压载水。压载水输送管线可以为环状管线。
根据实施例，泵送设备105可以被配置为通过压载水处理系统泵送压载水。泵送设备105可以为泵，例如，离心泵。根据实施例，用于通过压载水处理系统输送压载水的其他泵送设备可以布置在整个压载水处理系统中。
根据实施例，压载水流可以可选地输送到物理分离设备110，例如，过滤模块。过滤模块可以包括一个或多个过滤器，例如，用于从压载水流中去除较大碎片的过滤器盒。过滤模块(即，一个或多个过滤器)可能提供的孔径足够小以至于防止悬浮固体(例如，木材、塑料等)以及压载水中的(较大)海洋生物通过该系统，但可能提供的孔径足够大以至于允许较小压载水组分(例如，藻类、小生物等)通过。例如，可以去除粒度大于50μm的固体。低于这些尺寸的活体生物可能会保留在压载水中。
根据本文中所描述的实施例，压载水流经由压载水输送管线107输送到在线多传感器模块120。根据一个方面，多传感器模块可以被提供为与压载水流直接流体连通(例如，与不直接流体连通的离线测量相反)。根据另一方面，在线多传感器模块120可以沿着压载水输送管线设置在混合处理模块的上游或下游。因此，可以确保直接测量当前正在压载水输送管线中输送的压载水的几个水参数。指示压载水中生物特性的一个或多个水参数可以选自由以下各项组成的组：生物的身份、生物的数量、生物的生存力、以及包括生物的生理健康状态在内的生物的生理健康参数、或其组合。
根据一个方面，可以测量一个或多个其他水参数或压载水质参数，尤其是与未经处理的水有关的水参数或压载水质参数。一个或多个压载水质参数可以选自由以下各项组成的组：pH、浊度、盐度、温度、电导率、总残留氧化剂(TRO)、总有机碳(TCO)、颗粒有机物(POM)、溶解有机物(DOM)、矿物质(MM)、或其组合。压载水质参数还可以包括与压载水的化学特性有关的任何参数。有利地，通过测量压载水质参数，可以优化如下文所进一步描述的处理策略。压载水质参数可能例如干扰测量并且使对其他参数的测量(如例如，对生物的测量)失真。通过标识和量化压载水质参数，可以计算真实测量值，例如，通过使用控制系统。因而，可以进一步优化处理。
还有利地，通过测量一个或多个压载水质参数，可以提高或优化处理过程的效率。处理效率随压载水的物理参数和化学成分而发生变化。例如，如臭氧等之类的活性物质可能与压载水中的溴化物发生反应，从而形成含有溴化物的消毒化合物，作用机制因此取决于溴化物浓度。因而，当测量或分析压载水质参数时，可以有利地调整并优化处理过程。特别地，可以便于对处理参数的调整并且可以更准确地设置对处理参数的调整。
如本文中所使用的，术语“生物”可以涉及存在于压载水流中的生物并且可以包括活体生物和/或死亡生物。示例可能包括浮游植物、浮游动物、微生物、以及其他水相关生物。这也可能包括藻类和进行光合作用的其他生物。术语“生物”也可以理解为单个细胞或细胞簇。
根据实施例，提供了一种在线多传感器模块120。该在线多传感器模块120可以包括多个传感器122，该多个传感器122用于自动分析压载水，从而获得指示水中生物特性的一个或多个水参数。在线多传感器模块可以测量水的参数。在线多传感器模块尤其被配置为自动分析处理模块上游的水，从而获得指示未经处理水中生物特性的一个或多个水参数。所测量的参数可以转发到控制系统140，例如，作为关于一个或多个水参数的信息。在线多传感器模块可以被配置为自动分析压载水中生物的至少一个生理参数。
在线多传感器模块可以被配置为执行基于荧光的方法。在线多传感器模块可以被配置为标识并量化压载水流中存在的生物。传感器122中的至少一个传感器可以是用于分析压载水流中存在的生物的传感器。例如，用于分析生物的传感器可以是流式细胞仪。特别地，多传感器模块可以被配置为分析生物的生理健康状况。更具体地，多传感器模块可以被配置为通过基于荧光的方法分析生物的生理健康状况。
如本文中所使用的，术语“自动地”可以被理解为开始对压载水的分析的自动化方式。例如，一旦压载水沿着一个或多个传感器输送，一个或多个传感器就可以开始测量。附加地或可替代地，术语“自动地”可以被理解为在测量以自动化方式进行而无需手动分析的意义上分析压载水的自动化方式。
如本文中所使用的术语“生理参数”可以理解为与生物的生理特点有关的参数。通常，生理参数与在活体系统内起作用的功能和机制有关。如此，可以包括与生物中的功能或机制有关的任何参数。例如，与光合作用有关的参数(例如，叶绿素含量、叶绿素荧光和气体交换)可能落入这个定义。
根据本文中所描述的实施例，在线多传感器模块120可以生成数据。数据可以转发到控制系统。特别地，在线多传感器模块可以生成当前数据或实时数据。数据可以包括测量数据。在线多传感器模块可以被配置为向控制系统提供当前数据，具体地，被配置为提供实时数据。
根据本文中所描述的实施例，可以分析生物。特别地，可以分析生物的生理健康状况。基于荧光的方法(即，荧光测量)可以用于这样的分析。不同方法(例如，荧光法、流式细胞术等)可以用于分析压载水中所含生物的生理健康状况。例如，PAM(脉冲幅度调制)荧光计可以用于测量荧光或用于测量荧光曲线的所谓OJIP参数的设备。
根据实施例，包含在压载水中的生物(如例如，微生物和藻类)的生理健康状况可能会影响对生物的处理。如本文中所描述的“生理健康状况”可以理解为生物或细胞所处的健康状态。例如，细胞的健康状态可能根据细胞所面临的压力因素而发生变化。如下文所进一步描述的，细胞的生理健康状况可能影响细胞对不同处理的反应性。根据经验，细胞或生物的生理健康状况越好，消毒所需的处理或处理强度就越小。可以通过改变处理剂量、处理时间和/或其他处理相关因素，使处理强度发生变化。
有利地，如果生理健康状况已知，则可以相应调整对压载水的处理。因此，这允许根据生理健康状况调整处理策略，从而提供指向和改进处理。由于可以根据特定生物及其各自生理健康状况对处理进行微调，所以经优化的处理可以提高处理效率并且减少成本和处理时间。这还可以防止处理过量，并且可以造成减少消毒副产物。
根据本文中所描述的实施例，提供了一种控制系统140。该控制系统可以被配置为根据从多传感器模块接收的数据来调节混合处理模块。换言之，控制系统140可以用于使用多传感器模块所获取的信息来调节混合处理模块所提供的处理。附加地或可替代地，控制系统可以被配置为根据从多传感器模块接收的水参数和/或根据外部数据确定并提供多种处理模式的处理参数。换言之，控制系统可以被配置为确定并提供多种处理模式的处理参数，从而调节混合处理模块的至少一个处理设备。考虑到水参数，通过控制系统可以确定最佳处理策略。控制系统140可以从在线多传感器模块120接收数据或信息。数据或信息可以包括来自在线多传感器模块的测量结果，特别是来自一个或多个传感器的测量结果。控制系统可以被配置为处理所接收的数据。
术语“信息”(在本文中也称为数据)可以具体地包括所获取的一个或多个输入信号和/或基于所获取的数据而发布的一个或多个输出信号。例如，这可以包括从在线多传感器模块获取或通过在线多传感器模块获取的原始数据。原始数据还可以是当前数据。附加地或可替代地，这可以包括经过处理的数据，例如，来自不同测量的经分析数据或经组合数据。例如，经过处理的数据还可以包括处理策略和/或多种处理模式。更进一步地，还可以在可以提供用于执行多种处理模式的程序的意义上对数据进行处理。例如，这种程序可以由混合处理模块130执行。
附加地或可替代地，控制系统140可以提供用于激活多种处理模式的选定子集的命令，该子集根据从在线多传感器模块接收的一个或多个水参数来选择。除了处理参数之外，控制系统140还可以提供这些命令。控制系统140可以提供用于激活多个处理设备的选定子集的命令，该子集根据从在线多传感器模块接收的一个或多个水参数来选择。处理参数可以包括用于激活多个处理设备的选定子集的命令。
控制系统140可以包括计算机、至少一个处理器、以及例如至少一个存储器，以便(在技术上)例如以电子方式和/或光学方式对数据进行处理。计算机可以是通常被认为是诸如例如台式PC、笔记本、上网本等，而且还可以是任何可编程装置，诸如例如，移动电话或嵌入式处理器。术语“计算机”包括云计算机，例如，云服务器。云计算机可以用作操作系统和/或数据处理应用的虚拟主机，该操作系统和/或数据处理应用用于执行所提供的程序。
根据实施例，计算机可以是数据处理设备，该数据处理设备包括用于执行所提供的计算机程序元件和/或程序的器件，例如，数据处理设备包括执行计算机程序元件的数字处理器(中央处理单元或CPU)，以及可选的易失性存储器(例如，随机存取存储器或RAM)，该易失性存储器用于存储用于执行计算机程序元件和/或通过执行计算机程序元件而产生的数据。
计算机例如可以包括接口，以便接收和/或输出数据和/或执行模数转换。数据例如是表示物理特性、化学特性和/或生理特性和/或根据技术信号生成的数据。技术信号例如借助于(技术)检测设备(即，通过多传感器模块，即，一个或多个传感器)生成。技术信号例如可以是电信号或光信号。例如，技术信号表示计算机所接收和/或输出的数据。计算机可以特别地可操作地耦合到显示设备，该显示设备允许向例如用户显示计算机所输出的信息。
根据实施例，计算机可以输出基于所接收的数据而发布的控制信号。所接收或输入的数据可以是多传感器模块120所获取的当前数据或信息。控制系统可以被配置为处理所接收的数据并且将该数据变换为处理策略。处理策略可以包括多种处理模式。因此，所发布的控制信号可以包括处理策略，即，多种处理模式和所确定的处理参数。
根据实施例，控制系统140可以被配置为根据从多传感器模块接收的当前数据确定并提供处理策略。本文中所使用的术语“处理策略”可以被理解为总体策略，该总体策略为压载水处理系统所进行的处理调节的最高层次水平并且高于处理模式和处理参数。处理策略由处理模式和处理参数产生，而处理模式和处理参数又至少部分取决于在线多传感器模块所进行的压载水的测量。处理策略可以包括多种处理模式，该多种处理模式可以组合以提供对压载水的处理。处理策略还可以被理解为控制系统所提供的数据序列。数据序列可以由混合处理模块执行。因此，可以提供处理策略作为包括关于对压载水或要在压载水中耗尽的组分的整体处理的信息的程序。
有利地，控制系统140可以包括压载水质参数以确定处理策略。压载水质参数可以指示压载水中的组分或压载水的特点，这些特点会损害多传感器模块(即，传感器)的测量。因此，通过包括压载水质参数，控制系统140能够补偿测量误差。因此，控制系统能够基于经校正数据来确定处理策略。更进一步地，由于处理效率随压载水的物理参数和化学成分而发生变化，所以通过测量压载水质参数，可以提高或优化处理过程的效率。因此，压载水质参数的测量数据可以用于进一步优化处理参数的确定。
根据本文中所描述的实施例，控制系统140可以包括基于人工智能的控制机制。基于人工智能的控制机制可以包括机器学习和/或数据挖掘。基于人工智能的控制机制可以包括神经元网络。该神经元网络可以包括递归神经元网络。该递归神经元网络可以包括历史数据。例如，递归神经元网络可以包括从多传感器模块接收的历史测量数据。根据实施例，基于人工智能的控制机制可以是经过训练的神经元网络。
根据本文中所描述的实施例，提供了一种混合处理模块130。该混合处理模块可以被配置为通过执行多种处理模式来处理压载水。混合处理模块可以包括一个处理设备132。
根据本文中所描述的实施例，混合处理模块可以包括多个处理设备132，这些处理设备132中的每个处理设备132被配置为通过执行至少一种相应处理模式来处理压载水。压载水输送管线可以连接多传感器模块和混合处理模块。压载水可以通过混合处理模块输送。多个处理设备132中的至少一个处理设备132可以选自由以下各项组成的组：化学处理模块、物理处理模块(例如，UV处理模块)、以及介质阻挡放电(DBD)系统、或其组合。
多个处理设备可以独立操作，即，多个处理设备中只有一个或几个处理设备可以处于操作，而其他处理设备可以关断。等效地，混合处理模块可以包括一个单个处理设备132。一个处理设备可以执行或实现多种处理模式或一个处理模式。一个处理设备132可以一次执行多种处理模式中的一个处理模式。处理模式可以通过控制系统进行切换。
附加地或可替代地，压载水处理可以包括多个处理设备中的几个或甚至所有处理设备的联合操作。该操作可以使得压载水的给定部分通过几个处理设备同时、串联和/或并联处理。因此，“联合操作”可以理解为同一处理设备的许多设备，例如，可以同时操作许多UV处理模块，如UV灯泡或许多DBD反应器。然而，术语“联合操作”并不一定需要同时操作，而且还可以仅包括重叠、复合或其他这种操作，只要压载水的公共部分通过联合操作处理即可。
如本文中所使用的，术语“处理(treatment，treating)”可以被理解为对压载水的消毒。更详细地，该处理可以包括向压载水提供物理应用和/或化学应用以破坏或耗尽压载水(例如，生物)中的组分。
根据实施例，控制系统140可以被配置为调节混合处理模块，具体地，多个处理设备。控制系统可以被配置为确定处理剂量和/或可以被配置为调节多个处理设备的功率状态和/或可以被配置为调节多个处理设备对多种处理模式的贡献。
混合处理模块可以理解为能够对压载水应用不同处理模式的系统。例如，这可以包括执行多种处理模式的不同处理设备的组合或被配置为执行多种处理模式的一个处理设备。提供多个处理设备有利于指向处理，该指向处理可能特别适用于待耗尽的压载水组分。例如，多个处理设备的互连可以为水相关生物(例如，细菌)提供特定处理。
根据本文中所描述的实施例，混合处理模块可以被配置为并行执行多个处理模式中的多种处理模式。具体地，多个处理设备可以被配置为在联合操作时执行多种处理模式。混合处理模块可以包括多个处理设备。处理设备中的每个处理设备可以被配置为通过执行至少一个相应处理模式来处理压载水。
如本文中所使用的，术语“处理模式”可以理解为提供相应特定处理效果的水处理方式。处理效果基于相应(例如，化学、物理和/或生理)机制，通过该相应机制，靶向水中相应目标生物。因此，每种处理模式通常使用不同的处理介质(例如，物质、辐射、热量)来靶向水中一个或多个相应目标生物。
给定处理模式通常需要专门的对应处理设备来供应对应处理介质。但是，在一些情况下，给定处理设备还可以支持多种处理模式。例如，使用DBD系统作为示例，一个处理模式可以是提供臭氧作为活性杀菌剂，而另一处理模式可以是提供NOx。通过适当选择DBD系统的操作条件(例如，在这种情况下，脉冲的重复频率)，DBD系统可以在提供臭氧或NOx之间切换，即，以不同方式在靶向水中生物的两种机制之间切换，从而在两种对应处理模式之间切换。因此，在单个处理设备支持多种处理模式的情况下，改变处理模式可以理解为改变处理设备的操作，使得处理设备发生处理效果的质变。这种处理效果的改变与处理参数仅在其中定性处理效果(即，靶向水中相应目标生物的作用机制)保持不变的情形下的改变不同。
除了上述多种处理模式的执行之外，控制系统还可以调整相应处理参数(例如，多种处理模式中的每个处理模式的一个或多个参数)。
处理模式可以包括由至少一个(例如，多个)处理设备(132)或其子集(例如，多个处理设备(132)中的一个处理设备)执行的处理事件的序列或组合。处理事件的顺序或组合提供对压载水的处理。
从另一角度看，术语“处理模式”可以包括一个或多个处理设备所执行的一个或多个特定处理效果的序列或组合。处理模式可以联合执行，这意味着多个处理设备和/或单个处理设备进行的多个处理效果可以同时出现。例如，当多个处理设备执行多个处理事件时，这可以被理解为基于不同处理设备所提供的不同处理效果的处理组合，例如，物理处理和化学处理的组合。作为另一示例，当一个处理设备执行多个处理事件时，这可以被理解为改变或调整处理设置以通过同一处理设备提供不同的处理效果，例如，DBD系统中低等离子体活性下的臭氧化效应和高等离子体活性下的NOx效应，从而通过同一处理设备实现两个处理模式。
术语“混合”因此可以在混合处理模块可以包括多于一个处理模式的意义上(例如，通过一个处理设备或通过多个处理设备)理解，因此提供混合处理。
根据实施例，多种处理模式可以包括至少一个连续可调的处理参数。控制系统可以被配置为根据水参数以连续方式通过调整处理参数来调节混合处理模块。
如本文中所使用的“处理参数”可以被理解为一个或多个设置，该一个或多个设置可以被更改为调整处理设备的操作以提供对压载水的指向处理(例如，用于改变或调整给定处理方式内的处理)。例如，在DBD系统中，处理参数可以是施加到等离子体生成设备以生成活化物质的电压。“指向处理”可以被理解为根据在线多传感器模块对待处理压载水的测量和分析而专门选择的提供给压载水的处理。指向处理可以由处理设备提供。控制系统可以接收关于压载水的数据(即，水参数)，并且可以从中计算处理参数。然后，处理参数可以通过控制系统提供给多个处理设备。可以通过控制系统根据从在线多传感器模块接收的数据计算处理参数。
根据本文中所描述的实施例，多种处理模式可以包括不同调节水平。调节水平可以包括多个处理设备的相互调节(inter-regulation)和多个处理设备的内部调节(intra-regulation)。相互调节可以包括相对于彼此对多个处理设备的调节(假设一个或多个处理设备中的多于一个处理设备被调节)。内部调节可以包括对多个处理设备中的每个处理设备的调节，这意味着例如对设置(即，多个处理设备中的单个处理设备的处理参数)进行调节。因而，对多个处理设备的调节可以在多个处理设备之中(假设对一个或多个处理设备中的多于一个处理设备进行调节)和/或在多个处理设备内出现。如本文中所使用的，术语“调节(regulate，regulation)”可以被理解为影响相应系统、模块、模式或设备，使得可以实现期望结果。
非限制性示例是例如通过更改系统中的湿度在DBD系统中改变进气成分，使得影响活性物质的成分。例如，可能会影响羟自由基的产生。一般而言，对这种设备的电气参数的调整可以用于改变活性物质的成分并且使它们适应待处理的生物。
附加地或可替代地，术语“处理模式”可以包括多个处理设备所提供的多个处理剂量。处理模式可以根据多传感器模块的测量来建立。根据实施例，处理模式可以包括多个处理设备中的多个处理设备的处理强度和/或处理时间和/或处理剂量的更改。这些和其他因素(如例如，化学品的数量、化学品浓度、反应性物质的存在/缺乏和/或浓度等)可以根据待消耗压载水中存在的组分进行调节。例如，可以调节UV暴露的持续时间和/或所使用的化学品的数量和/或DBD系统中的等离子体活性。
附加地或可替代地，可以根据所提供的处理模式接通或关断多个处理设备。结果，可以操作一个处理设备，同时可以关断多个处理设备中的其他处理设备，或可以联合操作多个处理设备中的一些处理设备，同时关断一个或多个处理设备中的其他处理设备等。因而，处理模式可以例如向处理设备提供关于操作状态和/或操作持续时间和/或操作强度的信息。用于接通或关断的信号可以由控制系统提供。
有利地，对处理策略的调整(即，不同处理设备的互连)可以造成对整体处理的优化。更有利的是，可以防止或减少消毒副产物的生成，从而无需中和。如此，整个处理过程的效率增加并且成本也会减小。
根据本文中所描述的实施例，压载水处理系统或在线多传感器模块可以包括第二在线多传感器模块。第二在线多传感器模块可以与本文中所描述的在线多传感器模块120相似。第二在线多传感器模块可以与压载水输送管线一起布置在混合处理模块后面，用于自动分析一个或多个水参数。第二在线多传感器模块可以布置在压载水储箱中。第二在线多传感器模块可以向控制系统提供数据。可替代地，在线多传感器模块120前面的压载水输送管线可以包括至少一个阀门，用于关闭压载水输送管线，使得中断压载水流入在线多传感器模块。然后，在在线多传感器模块或第二在线多传感器模块处进行处理之后，可以分析来自混合处理模块的经过处理的压载水。附加地或可替代地，旁路压载水输送管线可以用于将经过处理的水进给到在线多传感器模块以用于分析经过处理的压载水。
有利地，第二在线多传感器模块可以向控制系统提供数据，用于提供关于在混合处理模块130处对压载水进行处理的信息。该数据可以例如与在布置在混合处理模块前面的在线多传感器模块120处生成的数据进行比较。因此，可以确定处理效率。更进一步地，可以生成用于控制系统的附加数据，具体地，用于基于人工智能的控制机制的数据。
根据本文中所描述的实施例，压载水可以存储在储存箱150中。压载水可以在存储时间TS期间保留在储存箱中。根据实施例，压载水可以在保留时间TR期间保留在压载水处理系统中。保留时间TR可以包括存储时间TS。储存箱150可以通过压载水输送管线107连接到混合处理模块。储存箱150可以经由压载水输送管线107连接到泵送设备105。压载水可以经由泵送设备105从储箱输送到系统101的外部。因此，压载水输送管线可以为环形管线。
根据实施例，在压载水处理系统中保留期间中，可以分析压载水多于一次。在线多传感器模块120或第二在线多传感器模块可以被配置为在压载水的保留时间TR期间分析一个或多个水参数多于一次。因而，可以进行对水参数的进一步分析。例如，在将压载水从储存箱150输送到系统101的外部期间，可以通过在线多传感器模块120分析水参数。作为另一示例，可以在储存箱150中对压载水处理参数进行分析。
根据本文中所描述的实施例，在保留时间TR期间，可以通过混合处理模块130处理压载水不止一次。因此，在第一处理期间尚未耗尽的压载水的组分可以在后续处理中耗尽。因此，压载水处理系统可以被配置为执行一个或多个处理循环。具体地，控制系统140可以被配置为确定压载水的连续处理循环的数目。确定连续处理周期的数目可能依据对水参数的进一步分析。根据实施例，可以设置每个水参数的上阈值和/或下阈值。控制系统可以被配置为将从在线多传感器模块获得的测量结果与阈值比较。对压载水的处理可以根据比较进行调整。具体地，控制系统可以被配置为根据比较来调整处理策略。
根据可以与本文中所描述的任何实施例组合的实施例，压载水处理系统的部件(即，在线多传感器模块、混合处理模块和储存箱)可以按不同顺序次序布置。例如，在线多传感器模块可以布置在混合处理模块的上游和/或下游。储存箱可以布置在混合处理模块的上游和/或下游。例如，可能存在多于一个储存箱。在线多传感器模块可以布置在储存箱中。附加地或可替代地，在线多传感器模块的传感器可以布置在混合处理模块和/或储存箱的上游和/或下游。
图2示出了根据本文中所描述的实施例的在线多传感器模块120的示意图。在线多传感器模块120或多传感器模块可以包括一个或多个传感器122。该一个或多个传感器可以布置在压载水输送管线107中。另外或可替代地，采样设备可以布置在压载水处输水管线处用于采集样品并且将样品引导到一个或多个传感器122，该一个或多个传感器122与压载水输送管线107相邻布置。可替代地，这种离线测量可以从本发明中排除。一个或多个传感器可以布置成一排。附加地或可替代地，一个或多个传感器可以在压载水输送管线的内周边上排成一列。附加地或可替代地，一个或多个传感器可以布置在储存箱150中。本文中所使用的术语“在线”可以被理解为与压载水输送管线布置在一起的传感器或采样设备，从而提供对压载水的“在线”测量或采样。
根据本文中所描述的实施例，多个不同的传感器可以用于多传感器模块。例如，一个或多个传感器可以被配置为提供关于一般(压载)水参数或组分的信息，该水参数或组分包括pH、浊度、盐度、温度、电导率、总残留氧化剂(TRO)、总有机碳(TOC)、颗粒有机物物质(POM)、溶解有机质(DOM)、和/或矿物质(MM)。这些参数可能会影响处理效率。附加地或可替代地，水参数可以包括如关于图1所描述的生物。
根据本文中所描述的实施例，可以标识并量化压载水中的生物。标识和量化方法可以包括荧光测量，如例如，流式细胞术。然而，还可以执行本领域技术人员已知的非荧光方法，例如，使用Neubauer细胞室等进行细胞计数。
例如，对于流式细胞术分析，可以使用所提供的流式细胞仪。通常，流式细胞术是一种用于检测并测量细胞群体或颗粒群体的物理特点和化学特点的技术。含有细胞或颗粒的样品可以例如悬浮在流体中并且注入流式细胞仪仪器。样品被聚焦以在理想情况下通过激光束一次流过一个细胞，并且所散射的光是细胞及其组分的特点。例如，在线多传感器模块可以被配置为通过OJIP荧光测量来分析生物，该OJIP荧光测量是一种可以用于细胞应激测量的暗适应叶绿素荧光技术。/>
根据本文中所描述的实施例，可以分析与生物有关的其他参数。例如，可以分析细胞的数量，即，压载水中的细胞的浓度。更进一步地，可以分析死亡细胞和/或活体细胞的数量以及细胞的生存力。
根据实施例，在线多传感器模块的传感器可以被配置为分析压载水中生物的生存力。如本文中所使用的，术语“生存力”可以被理解为细胞群体中活体细胞的比例。例如，生存力可以表达与群体(即，样品)中的总细胞量相比的活体细胞量。总细胞量可以包括活体细胞和死亡细胞的量。如此，生存力可以包括确定样品中的细胞计数，其中可以区分活体细胞和死亡细胞。本领域技术人员应当理解，还可以相对测量细胞的量，例如，作为浓度。生存力可以被视为根据在线多传感器模块的多个测量计算的特征。
根据本文中所描述的实施例，在线多传感器模块可以被配置为分析压载水中的生物。具体地，在线多传感器模块可以被配置为分析生物的生理健康状况。生物(具体地，能够进行光合作用的水生生物)当以特定波长激发时，可以包括发射荧光的能力。在线多传感器模块可以被配置为分析荧光。例如，在线多传感器模块可以包括荧光传感器子模块，该荧光传感器子模块包括用于照射压载水样品的光源以及用于检测从压载水样品发射的光强以进行基于荧光的测量的光检测器。
通过测量所发射的荧光，可以推断出生物的生理状态，例如，推断出生物的生理健康状况。生理健康状况可以表达为饱和光条件下的荧光强度(FM)与初始荧光强度(F0)的差值FV与饱和光条件下的荧光强度FM的比例。换言之，FV/FM比例可能是对所分析的生物的生理健康状况的度量。通常，比例越高，生理健康状况就越好。
根据实施例，可以通过几种技术来分析生物。其他示例可以是测量作为光系统II效率的度量的量子产率。在暗适应样品中，这相当于FV/FM比例。
根据本文中所描述的实施例，可以标识所分析的生物。附加地或可替代地，可以分析存在的生物的浓度。对压载水中生物的标识可以包括几个优点。例如，包括处理设置(例如，处理持续时间和剂量)在内的处理策略可以根据所标识的生物进行调整。更进一步地，可以专门使用外部数据来改进处理策略和/或处理模式。本文中所使用的术语“外部数据”可以被理解为并非从压载水处理系统的在线多传感器模块的测量中采集的任何信息或数据。附加地，通过分析生物的浓度，可以验证生物在处理之后并且在保留时间TR期间不再生长。
根据本文中所描述的实施例，多传感器模块120可以被配置为在压载水的保留时间TR期间分析一个或多个水参数多于一次。例如，可以在储存箱中压载水的存储时间TS期间分析一个或多个水参数。这允许进行更耗时或当需要对压载水的采样进行分析时的测量。这还可以允许进行耗时且复杂的分析。具体地，停留时间TR可以取决于包含压载水处理系统的船舶的航行时间。
图3示出了根据本文中所描述的实施例的混合处理模块的示意图。混合处理模块130可以包括多个处理设备132。压载水输送管线107可以将待处理压载水提供给混合处理模块。混合处理模块可以被配置为联合执行多种处理模式。多种处理模式可以包括使用多个处理设备132。多个处理设备132可以选自由以下各项组成的组：化学处理模块、物理处理模块、以及介质阻挡放电系统或其组合。
根据实施例，可以控制多个处理设备，使得可以改变每个处理的相对量。因此，可以实现对特定生物的不同处理效果。例如，多个处理设备中的一个或多个处理设备可以互连以提供对压载水的顺序或同时处理。因此，可以例如通过控制系统向混合处理模块(即，多个处理设备)提供多种处理模式，用于处理压载水。
根据实施例，多个处理设备可以包括化学处理模块。如本文中所使用的术语“化学处理模块”可以被理解为处理模块，该处理模块可以提供用于耗尽压载水中的组分的化学物质，如例如，氯、臭氧、以及杀生剂或其衍生物。化学处理模块还可以包括用于向压载水提供化学物质的布置(如例如，注入机制)。化学物质可以通过例如直接电解或间接电解加入压载水中。
根据实施例，多个处理设备可以包括物理处理模块。本文中所使用的术语“物理处理模块”可以被理解为提供具有物理相互作用的压载水，以用于例如通过UV辐射、加热、空化或其他合适方式进行消毒。物理相互作用可以由相应模块提供。例如，物理处理模块可以包括UV处理模块。UV处理模块可以提供UV光源。UV处理模块可以包括一个或多个管，例如，一个或多个石英管。UV光源可以布置在一个或多个管中。例如，压载水可以通过一个或多个管输送并且使用UV光源所提供的UV光照射。
根据实施例，多个处理设备可以包括非热排放系统，具体地，介质阻挡放电(DBD)系统。DBD系统可以包括等离子体生成设备。在实施例中，等离子体生成设备可以包括放电管，该放电管被配置为使馈送气体通过馈送气体通道。通常，放电区布置在馈送气体通道中。
例如，介质阻挡放电作为快速电离前沿机制(‘流带’体制，streamer regime)出现：电离由电子雪崩激发，这导致载流子电荷通过雪崩进行分布。具有高电荷的流带头在所生成的场内部向前移动。该场被流带头遮挡(即，大部分电场在流带头区域掉落)，并且流带在整个场中移动。在流带头处，正在发生所描述的电子加速过程和电离。生成等离子体作为非平衡(非LTE)等离子体。
换言之，放电的电能主要传送到温度升高(例如，达到超过103K的温度)的电子，而较重的气体组分(原子、分子、离子)保持处于接近例如小于400K的环境温度的温度。温度升高的电子与较重的气体组分非弹性碰撞。在这种碰撞和后续化学反应中，产生反应性物质，即，活性氧化剂。例如，活性氧化剂可以包括臭氧，而且还可以包括受激分子和自由基。
根据实施例，放电管可以具有柱形同轴几何形状、板到板几何形状、或其他可能的几何形状。在使用柱形同轴几何形状的实施例中，放电管具有内部电极(诸如处于高电压电位的电极线)以及外部接地电极。外部接地电极可以是层状电极，该层状电极布置在放电管的柱形支撑结构的壁上。在另一实施例中，放电管具有两个层状电极，每个电极布置在放电管的柱形支撑结构的外侧上。在又一实施例中，内部电极可以布置在内部介质柱体的内侧上，从而造成具有两个介质阻挡的系统。高压电势施加到电极中的一个电极。在任一实施例中，柱形支撑结构可以是介质阻挡放电中所包括的介质。
根据实施例，放电管可以有助于其中经过处理的气体有效注入压载水流中的简单布置。换言之，经过处理的气体出口或等离子体生成设备的出口位于压载水流附近，旨在在压载水输送过程期间进行消毒。
根据本文中所描述的实施例，多种处理模式可以包括多个处理设备中的一个处理设备所执行的多个处理事件的序列或组合。例如，可以对DBD系统进行调整以提供不同类型的反应性物质，即，有助于消毒压载水的活性氧化剂。换言之，活性物质的成分可以根据应用于DBD系统的不同处理模式而发生改变。可以根据压载水中标识的生物来调整DBD系统。生成不同类型反应性物质可能包括DBD系统的不同参数的变化或调整。可能变化的DBD系统的参数可以选自由以下各项组成的组：电压强度、电压形状、电压提供、进气的湿度、放电特点等、以及其组合。例如，通过向等离子体生成设备提供不同的电压脉冲，可以产生不同的反应性物质。作为另一示例，随着进气中湿度的升高，等离子体排出流中的臭氧被过氧化氢取代，因此处理特点正在发生改变。应当理解，可以想到更多的参数设置来实现不同的反应性物质，即，活性氧化剂。
图4示出了根据本文中所描述的实施例的压载水处理系统的示意性部分详细视图。控制系统可以使用从多传感器模块(即，传感器)接收的数据或信息来优化处理或处理策略。根据实施例并且考虑到生物的生理参数和一般水质参数，可以确定最佳处理策略。
根据本文中所描述的实施例，控制系统可以包括基于人工智能的控制机制。基于人工智能的控制机制可以包括神经元网络，特别是递归神经元网络。附加地或可替代地，基于人工智能的控制机制可以包括标准模型预测控制算法。控制系统可以被配置为以连续方式和/或以预先确定的时间间隔调整多种处理模式。例如，可以定义时间间隔，之后，所生成的数据输入到控制系统中。然后，控制系统可以调整处理策略。可替代地，所生成的数据可以连续输入到控制系统中，以确保处理的连续稳定优化。
根据实施例，基于人工智能的控制机制可以包括机器学习，特别是学习算法，该学习算法被配置为处理、存储和/或组合来自多传感器模块的历史数据和/或当前数据。术语“基于人工智能的控制机制”可以被理解为一种自我改进的机制，其中所获得的数据可以被引用到自我改进的机制中。
根据实施例，控制系统可以被配置为组合从多传感器模块接收的当前数据和外部数据以优化多种处理模式。外部数据可以从由以下各项组成的组中接收：通用数据库、生物数据库、历史测量、模拟、实验数据、船舶的位置数据、船舶的(规划)路线、日期、时间、或其组合。外部数据可以包括关于多传感器模块所标识的生物的信息。使用外部数据可能包括几个优点。例如，船舶的当前位置可以包括关于海洋环境(例如，当前位置的常见生物)的信息。规划路线可以提供关于保留时间TR的信息，这可能会影响总处理持续时间或可能例如影响多个处理设备的互连，以依据剩余保留时间来加速或减速对压载水的处理。还有利地，日期和/或时间可以提供关于季节改变(例如，生物浓度和状态)的信息。这些参数还改进了处理策略和压载水处理。
根据实施例，控制系统可以提供不同处理设备的剂量的确定、不同处理设备的接通和/或关闭或多个处理设备对整体处理策略的贡献的改变、影响处理的其他参数(例如，流速、确定中和需求和/或判定是否需要附加船上处理)的改变。根据实施例，如果单次运行通过混合处理模块不足以适当耗尽生物，则可能判定需要多次处理压载水。
多个处理设备对整体处理策略的贡献量的改变的非限制性示例是向压载水中添加过氧化氢(H2O2)以在臭氧化处理(组合高级氧化处理)时去除或耗尽非常具有抵抗力的生物。DBD系统可以用于生成反应性氧物质，即，可以用于处理压载水的臭氧自由基。可以加入过氧化氢，从而增强处理效果。
有利地，航行期间的船上处理允许使用更经济且尺寸更小的处理系统。控制系统可以即刻优化处理(例如，在某个保留时间之后)以优化处理效果或结果和成本。例如，可以使用来自其他下游测量或压载舱中的测量的附加传感器输入。例如，在线多传感器模块的至少一个传感器可以布置在混合处理模块的下游以分析经过处理的压载水。
根据本文中所描述的实施例，控制系统可以被配置为调节压载水处理系统。具体地，控制系统可以调节压载水处理系统的不同参数。例如，控制系统可以调节通过系统的至少一部分的压载水的流速。因此，压载水处理系统的一个或多个部件(例如，泵送设备、在线多传感器模块、混合处理模块和/或压载水输送管线)可以由控制系统调节。因此，可以改进一个或多个压载水处理系统部件的协同作用，从而整体优化压载水处理。
根据本文中所描述的实施例，控制系统可以从位于混合处理模块后面的压载水输送管线处的第二在线多传感器模块接收数据。可替代地，在线多传感器模块前面的压载水输送管线可以包括至少一个阀门，用于关闭压载水输送管线，使得中断来自压载水源的压载水的流入。然后，在在线多传感器模块或第二在线多传感器模块处进行处理之后，可以分析从混合处理模块输送出的经过处理的压载水。在在线多传感器模块或第二在线多传感器模块处生成的数据可以传送到控制系统。所生成的数据可以输入到控制系统进行数据处理。
图5所示的图图示出了生物物种的实验处理结果。横坐标示出了含有藻类的经过处理的样品的FV/FM比例，而纵坐标示出了藻类浓度给定降低的处理时间。所有样品中藻类的浓度相似，以实现样品之间的可比性。藻类的生理状态(如在自然界中一样)各不相同。因此，处理效率根据细胞生理状态来评估。
关于图5的结果，从圣地亚哥德孔波斯特拉大学(西班牙)的微生物学和寄生虫学系获得海洋微藻生物，浮游生物(Tetraselmis suecica)。在20℃至22℃下维持藻类培养物，其中空气流恒定。瓶持续暴露在日光灯下。
藻类悬浮液通过使用期望浓度的细胞接种培养基(海水(盐水))制备，所有悬浮液的浓度最初基本相似。悬浮液在25kHz和12kV下经由介质阻挡放电(DBD)进行处理，每种悬浮液的处理时间有所不同。在试管中收集约2.5ml(一式三份)的每种藻类悬浮液。样品在黑暗中保持10分钟。然后，通过使用荧光计(AquaPen-CAP-C100，光系统仪器公司)测量OJIP(叶绿素的荧光曲线)。总处理时间从59秒到765秒不等(参见图5)。OJIP协议中的Fv/Fm参数(Fv＝紧接在照射后的初始荧光与后期的最大荧光Fm之间的差异)测量藻类细胞中光合系统的生理状态(健康)。本发明人已经通过实验证明生理健康状况(即，细胞健康)是处理效率的非常关键的参数。如图5所示，在藻类浓度相同的情况下，当细胞健康较低时(高达因素8)，需要更长的处理时间。换言之，为了使不太健康的细胞降低相同的浓度，需要更高剂量的处理，例如，需要更高剂量的活性物质，从而在DBD处理的情况下可以通过例如更改电压或其频率来实现。因此，可以证明，对细胞健康的评估是有效处理压载水的重要参数。
有利地，包含在压载水中的生物的特定健康状态用于调整压载水处理。因此，可以提供特定处理。这可以对处理策略(即，提供给多个处理设备的多种处理模式)进行优化。因此，可以根据所分析的生理健康状况来调整整个处理过程。
还有利地，得知生理健康状况，可以使处理(例如，DBD系统中被生成为用于处理的活性化学物质的量)最小。由于已知生物的生理健康状况与处理的相关性，所以可以减少甚至避免处理的潜在有害组分。如此，无需中和这些有害组分。因此，处理过程的效率得以提高或增加。因此，压载水处理系统包括对环境的有益影响，即，通过减少有害处理组分的量和通过减少中和化合物的量。更进一步地，更有效地防止了生物从一种海洋环境向另一种海洋环境的输送。
图6示出了根据本文中所描述的实施例的方法的流程图。该方法可以由如本文中所描述的压载水处理系统执行。提供了一种用于处理压载水的方法600。该方法包括：通过压载水输送管线输送660压载水；在以在线方式连接到压载水输送管线的在线多传感器模块处自动分析670通过压载水输送管线输送的压载水，从而获得指示压载水中生物特性的一个或多个水参数；通过执行多种处理模式在混合处理模块处处理680压载水；以及根据从在线多传感器模块接收的一个或多个水参数通过控制系统调节690混合处理模块。
根据实施例，该方法还可以包括：将一个或多个水参数传送到控制系统。在线多传感器模块可以包括用于生成一个或多个水参数或当前数据的一个或多个传感器。数据可以传送(即，输入)到控制系统中。一个或多个水参数或当前数据可以包括水参数的测量，这些测量包括生物和压载水质参数。具体地，数据可以包括关于压载水中生物的生理健康状况的信息。
根据实施例，该方法还可以包括：根据从多传感器模块接收的一个或多个水参数通过控制系统确定处理策略；以及向混合处理模块提供处理策略。混合处理模块可以包括多个处理设备。处理策略可以包括向混合处理模块发出的控制信号。处理策略可以包括提供给多个处理设备的多种处理模式。
根据实施例，混合处理模块可以包括多个处理设备，并且该方法还可以包括：调节多个处理设备的功率状态和/或调节多个处理设备对多种处理模式的贡献。因此，多种处理模式可以包括对多个处理设备的调节和/或多个处理设备中的每个处理设备的设置。

Claims (20)

1.一种用于预防海洋生长物的水处理系统(100)，包括：
输水管线(107)，被配置为输送水通过所述系统；
在线多传感器模块(120)，以在线方式连接到所述输水管线(107)并且被配置为自动分析通过所述输水管线(107)输送的水，从而获得指示水中生物特性的一个或多个水参数，并且其中所述在线多传感器模块(120)包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器被配置为测量一个或多个水质参数，所述第二传感器被配置为标识并量化水中存在的生物，所述一个或多个水质参数选自由以下各项组成的组：pH、浊度、盐度、温度、电导率、总残留氧化剂(TRO)、总有机碳(TCO)、颗粒有机物(POM)、溶解有机物(DOM)、矿物质(MM)、或其组合；
混合处理模块(130)，被配置为通过执行多种不同处理模式来处理水，其中所述多种不同处理模式选自由以下各项组成的组：化学处理、物理处理、以及电介质阻挡放电处理、或其组合；以及
控制系统(140)，被配置为通过确定针对所述多种不同处理模式的相应处理参数来根据从所述在线多传感器模块接收的所述一个或多个水参数和所标识和量化的生物而调节所述混合处理模块，并且发布包括所述处理模式和所确定的所述处理参数的控制信号，所述处理模式包括用于所述化学处理的化学剂量以及所述混合处理模块(130)中所述多个不同处理模式的贡献。
2.根据权利要求1所述的用于预防海洋生长物的水处理系统(100)，其中所述系统是压载水处理系统。
3.根据权利要求1所述的用于预防海洋生长物的水处理系统(100)，其中所述在线多传感器模块被配置为自动分析水中生物的至少一个生理参数。
4.根据权利要求1所述的用于预防海洋生长物的水处理系统(100)，其中所述在线多传感器模块的传感器被配置为分析水中生物的生存力。
5.根据权利要求1所述的用于预防海洋生长物的水处理系统(100)，其中所述在线多传感器模块的至少一个传感器被布置在所述混合处理模块的下游以分析经过处理的水。
6.根据权利要求1所述的水处理系统(100)，其中所述控制系统(140)所提供的所述处理参数包括用于激活所述多种处理模式的选定子集的命令，所述子集根据从所述在线多传感器模块接收的所述一个或多个水参数选择。
7.根据权利要求1所述的用于预防海洋生长物的水处理系统(100)，其中所述混合处理模块(130)包括多个处理设备(132)，所述处理设备(132)中的每个处理设备(132)被配置为通过执行至少一个相应处理模式来处理水。
8.根据权利要求7所述的用于预防海洋生长物的水处理系统(100)，其中所述多个处理设备(132)中的至少一个处理设备(132)选自由以下各项组成的组：化学处理模块、物理处理模块、以及电介质阻挡放电系统、或其组合。
9.根据权利要求1所述的用于预防海洋生长物的水处理系统(100)，其中所述混合处理模块(130)包括处理设备(132)，所述处理设备(132)适于通过多种处理模式处理水，并且其中所述控制系统(140)被配置为：通过确定所述处理设备(132)的所述多种处理模式中的相应处理模式来根据从所述在线多传感器模块接收的所述一个或多个水参数调节所述混合处理模块，以及发布在所确定的处理模式下激活所述处理设备(132)的操作的控制信号。
10.根据权利要求1所述的用于预防海洋生长物的水处理系统(100)，其中所述多种处理模式包括至少一个连续可调处理参数，并且其中所述控制系统(140)被配置为根据所述水参数、通过以连续方式调整所述处理参数来调节所述混合处理模块。
11.根据权利要求1所述的用于预防海洋生长物的水处理系统(100)，其中所述水参数中的至少一个水参数选自由以下各项组成的组：生物的身份、生物的数量、生物的生存力、以及包括生物的生理健康状况在内的生物的生理参数。
12.根据权利要求1所述的用于预防海洋生长物的水处理系统(100)，其中所述在线多传感器模块(120)包括荧光传感器子模块，所述荧光传感器子模块包括用于照射水样品的光源以及用于检测从所述水样品发射的光强以执行基于荧光的测量的光检测器。
13.根据权利要求1所述的用于预防海洋生长物的水处理系统(100)，其中所述混合处理模块(130)被配置为联合执行所述多种处理模式。
14.根据权利要求1所述的用于预防海洋生长物的水处理系统(100)，其中所述控制系统(140)被配置为根据选自由从所述多传感器模块接收的压载水参数和外部数据(145)组成的组之一来提供针对所述多种处理模式的处理参数。
15.根据权利要求1所述的用于预防海洋生长物的水处理系统(100)，其中所述控制系统(140)被配置为连续地或以预先确定的时间间隔调整所述多种处理模式。
16.根据权利要求1所述的用于预防海洋生长物的水处理系统(100)，其中所述控制系统(140)被配置为执行选自下述组中之一，所述组由以下组成：调节由所述混合处理模块(130)、所述多个处理设备(132)和所述多种处理模式组成的组中之一；确定处理剂量；调节所述多个处理设备(132)的功率状态和调节所述多个处理设备(132)对所述多种处理模式的贡献。
17.根据权利要求14-16中任一项所述的用于预防海洋生长物的水处理系统(100)，其中所述控制系统(140)包括基于人工智能的控制机制，所述基于人工智能的控制机制包括学习算法，所述学习算法被配置为对选自下述组中之一执行处理、存储和组合中之一，所述组由来自所述在线多传感器模块(120)的历史数据和当前数据组成。
18.一种用于预防海洋生长物的方法(600)，所述方法包括：
通过输水管线输送(660)水；
在在线多传感器模块处自动分析(670)通过所述输水管线输送的水，从而获得指示水中生物特性的一个或多个水参数，所述在线多传感器模块以在线方式连接到所述输水管线，并且其中所述在线多传感器模块(120)被配置为测量一个或多个水质参数并且标识并量化水中存在的生物，所述一个或多个水质参数选自由以下各项组成的组：pH、浊度、盐度、温度、电导率、总残留氧化剂(TRO)、总有机碳(TCO)、颗粒有机物(POM)、溶解有机物(DOM)、矿物质(MM)、或其组合；
通过执行多种不同处理模式在混合处理模块处处理(680)水，其中所述多种不同处理模式选自由以下各项组成的组：化学处理、物理处理、以及电介质阻挡放电处理、或其组合；以及
通过控制系统根据从所述在线多传感器模块接收的所述一个或多个水参数和所标识和量化的生物来调节(690)所述混合处理模块，所述处理模式包括用于所述化学处理的化学剂量以及所述混合处理模块(130)中所述多个不同处理模式的贡献。
19.根据权利要求18的方法，其中所述方法还包括：
将所述一个或多个水参数输送到所述控制系统；以及
通过所述控制系统根据传送到所述控制系统的选自由所述一个或多个水参数和历史数据所组成的组中之一来调整处理策略。
20.根据权利要求18至19中任一项所述的方法，其中被输送、分析和处理的水是压载水。
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