CN114644383A - 用于对水进行消毒的方法 - Google Patents

Abstract

一种对用于动物食用的水消毒的方法，该方法包括：将第一水供应穿过包括一定数量n(n≥1)的水消毒盒的消毒单元(400)，其中水消毒盒包括包含可释放生物杀灭物种的第一媒介，所述可释放生物杀灭物种释放到与第一媒介接触的水中，以产生消毒的水供应(230)。将第二水供应(215)与消毒的水供应(230)相组合以产生稀释的水供应(260)。稀释的水供应(260)具有第二浓度的生物杀灭物种，所述第二浓度小于消毒的水供应(230)中的生物杀灭物种的第一浓度。

Description

用于对水进行消毒的方法

背景技术

为动物尤其是家禽提供干净的饮用水对动物的健康以及诸如生长速度、饲料转化、健康或产蛋之类的性能具有重大的影响。家禽养殖场可能从各种各样的水源获取原水，所述水源例如市政用水、地下水或者甚至地表水和雨水，所有这些水都可能具有不同程度的微生物污染。此外，饮用水管线中可能形成保护病原微生物(microbe)的生物膜。不管来源如何，重要的是在将水供应给动物食用之前对其进行净化处理，因为饮用水中存在的微生物可能使动物生病。此外，一些微有机物(microorganism)可以降低可能通过水供应分配的药物和疫苗的有效性。然而，从原水中净化病原微有机物以及在输水管道中积聚生物膜对提供干净水提出了挑战。因此，本发明的一个目的是解决这些挑战中的一些挑战。

生物膜是一种附接到表面的粘液，其将细菌、真菌和藻类包裹在细胞外多糖和其他有机化合物中。因此，生物膜起着为微有机物的繁殖提供滋生地以及保护微有机物免受生物杀灭剂的侵害的双重作用。生物膜的形成在诸如动物饲养室中的奶嘴饮水系统之类的其中存在足够的营养的缓慢流动的水系统中普遍存在。此外，养殖场经常向动物饮用水中加入添加剂，其可能用作生物膜促进生长的食物来源。这些添加剂包括调味明胶混合物、粉末状饮料混合物、维生素、电解质、糖水、稳定剂、抗生素等等。生物膜一旦形成，就很难根除，使得清洁和维护清洁水供应具有挑战性。

众所周知，水卫生处理对于有效抑制动物(例如家禽)饮水系统中微生物的存在和生物膜的积聚至关重要。水消毒的目的是消除可能存在于水中的病原体——起源于于水源污染的病原体以及可能添加到水中的那些病原体，例如在受感染的动物可以获得饮水器中的水的情况下。因此，已知的是在饮用水管线中提供残留水平的诸如氯之类的消毒剂以帮助消除这样的病原体。

在家禽行业中已经广泛实行了几种水卫生处理选项。超滤(UF)是一种膜过滤工艺，其用作从污染水中分离有害的细菌、病毒和其他污染物的屏障。该技术已被开发来从供应的原水中有效地移除病原体，然而，不能在整个水分配管道中投放残留的消毒剂。该领域中另一个常见的选项是人工地将消毒化学品施用到输水系统中，所述消毒化学品例如家用漂白剂、次氯酸钠、过氧化氢、稳定的过氧化氢或二氧化氯等等。

在家禽行业，氯产品许多年来都是主要的水消毒剂产品。在家禽经营中，用于家禽饮用水卫生处理的常用氯源是次氯酸钠、元素氯气和次氯酸钙。由于氯化作用在较低pH(通常低于6.5)下更为有效，饮用水经常需要酸化以支持氯消毒剂的功效以改善卫生处理残留物(其支持更好的鸟类表现)。然而，在可用的各种不同的酸产品中进行仔细选择是必要的，以便避免用水影响。当在水中一起使用氯和酸化剂时，它们应该分别混合和注入以避免有毒气体的形成。来自家禽输水系统的无机和有机含氮污染物大大降低了氯的卫生处理功效。此外，有人担心，如果使用不当，微生物可能会对氯产品产生抗药性。

行业中已知的维持输水管线系统清洁的一种例行的和简单的操作是进行例行的冲洗。冲洗帮助洗掉细菌或者其他有机物的潜在食物来源。然而，频繁的输水管线冲洗增加了维护成本(例如人力成本、水成本和废水排放成本等等)。如果输水管线系统中的生物膜生长被大大禁止，那么有效的水卫生处理操作将减少冲洗频率。然而，这样的系统要求从饮水管线切断饮水供应，因此延长时段的冲洗或消毒的有效性必须与动物不能在延长的时间段内没有水供应的要求相平衡。这经常导致消毒在对于饮用水的需求最低的夜晚进行，并且可能导致不那么有效的消毒。

因此，本发明的一个目的是提供改进的水处理系统和方法，其尤其是对于处理用于动物食用的水提供有效的消毒。

其全部内容通过引用合并于此的US 2003/0044378、US 2004/0086480和US 2012/0035284公开了生物杀灭卤化聚苯乙烯乙内酰脲颗粒。也称为HaloPure^TM的交联多孔卤化聚苯乙烯乙内酰脲珠是一种已经应用到人类饮用水系统的接触式生物杀灭剂珠。然而，如果不定期更换昂贵的HaloPure^TM盒，就很难实现长时间段的生物杀灭溴的连续受控和稳定的剂量，而对于动物(例如家禽)饲养场来说，经济上是无法实现的。因此，本发明的一个附加的目的是提供一种成本有效的系统和方法，其可以结合HaloPure^TM技术以处理用于动物食用的水。

发明内容

当从第一方面看时，本发明提供了一种对动物食用的水消毒的方法，该方法包括：

将第一水供应布置为从初始时间t0开始穿过一定数量n(n≥1)的水消毒盒，其中每个水消毒盒包括包含可释放生物杀灭物种的第一媒介，所述可释放生物杀灭物种释放到与第一媒介接触的水中，以产生具有第一浓度的生物杀灭物种的消毒的水供应；以及

将第二水供应与消毒的水供应相组合以产生具有第二浓度的生物杀灭物种的稀释的水供应，所述第二浓度小于消毒的水供应中的生物杀灭物种的第一浓度。

通过将第二水供应与消毒的水供应相组合，有可能将生物杀灭物种的浓度降低至希望的第二浓度，例如满足给定投放系统对于动物食用的需求的浓度。所述方法可以用来在稀释的水供应中提供有效水平的生物杀灭物种，例如以便使病原体失活并且潜在地控制或者防止生物膜形成，如下文中进一步解释的。在至少一些实施例中，所述方法进一步包括：将稀释的水供应布置为投放用于动物食用，例如投放至饲养场的饮用水分配系统。该饲养场可以是牲畜或者家禽饲养场。

在本发明的含义内，术语生物杀灭物种表示对任何有害有机物、微生物或者微有机物(即病原体)具有消灭、阻止、抑制、使无害或者施加控制作用的效果的化学物质(例如分子、分子盐、离子等等)。生物杀灭物种可以被限定为在水中的一种或多种病原体上具有这样的效果，所述病原体影响人类和/或动物的健康，包含金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、大肠杆菌、白色念珠菌、土生克雷伯氏菌、嗜肺军团菌和轮状病毒。这意味着这些有害有机物可以由生物杀灭物种在接触时杀死或中和。

在本发明的含义内，术语可释放生物杀灭物种在涉及媒介(例如第一媒介)使用时表示该生物杀灭物种化学结合到该媒介，但是非共价结合。这意味着非共价键可以在低焓下断裂，并且该生物杀灭物种从该媒介解离以释放到与该媒介接触的水供应中。稍后在下文中描述了这样的解离机制的一个示例。

在本发明的含义内，术语消毒的水供应表示一种水供应，其与包含(如上面所限定的)可释放生物杀灭物种的媒介接触，使得该消毒的水供应可以被表征为经过该生物杀灭物种处理以消灭病原体。

消毒的水供应中的生物杀灭物种的第一浓度可能相对较低，例如，在该生物杀灭物种与第一水供应中的病原体相互作用之后。这意味着在消毒的水供应中可能无法保持足够的残留水平的生物杀灭物种以便在下游提供消毒作用。然而，在一些实施例中，为消毒的水供应选择生物杀灭物种的第一浓度以便提供由消毒的水供应中存在的残留水平的生物杀灭物种所产生的残留的消毒效果，即一种持续的消毒效果。该残留水平的生物杀灭物种可以控制或者防止运送消毒的水供应的供应管线中的生物膜的形成。

本发明人已经认识到，从与第一水供应接触的水消毒盒中的第一媒介释放生物杀灭物种的速度可以是可变的。例如，该释放速度可以随着穿过消毒盒的总水体积的增加而变化。例如，释放的生物杀灭物种的浓度典型地在每个盒的寿命内长时间暴露期间逐渐地减小。在这些和其他示例中，释放速度可以根据穿过水消毒盒的水的流速变化。

在一些实施例中，消毒的水供应中的生物杀灭物种的第一浓度可以依照线性释放曲线随着与第一媒介接触的总水体积的增加而降低。在不同的实施例中，消毒的水供应中的生物杀灭物种的第一浓度自初始时间t0以后趋向于依照非线性释放曲线随着与第一媒介接触的总水体积的增加而降低。希望的是调节第二浓度以考虑到水消毒盒的释放曲线。

在一些实施例中，所述方法进一步包括：控制消毒的水供应和第二水供应组合的比例以便在稀释的水供应中实现生物杀灭物种的希望的第二浓度。该比例可以被限定为体积比例或者流速比例。通过控制该比例，所述方法可以对消毒水供应中的生物杀灭物种的第一浓度的变化做出反应。

因此，在本文描述的这种方法中第二水供应和消毒的水供应的组合有利地用来实现生物杀灭物种的希望的和/或一致的第二浓度(例如输出到下游饮水管线的每体积水的生物杀灭物种的数量)，而不管释放到与第一媒介接触的水中并且因此在消毒的水供应与第二水供应组合之前存在于消毒的水供应中的生物杀灭物种的第一浓度的变化如何。所述方法可以用来在水供应中提供一致、安全和/或有效剂量的生物杀灭物种以便使病原体失活并且潜在地控制或者防止生物膜形成。

稀释的水供应中的生物杀灭物种的第二浓度可能无法在消毒的水供应中提供足够残留水平的生物杀灭物种以便在下游提供消毒效果。然而，已经认识到，稀释的水供应提供下游消毒效果存在益处。在一些实施例中，为稀释的水供应选择生物杀灭物种的希望的第二浓度以便提供由稀释的水供应中存在的残留水平的生物杀灭物种所产生的残留消毒效果。如上面所提到的，该残留水平的生物杀灭物种可以控制或者防止运送稀释的水供应的供应管线中的生物膜的形成。

在本发明的含义内，术语残留消毒效果在涉及水供应(例如消毒的和/或稀释的水供应)使用时表示包括足够浓度的生物杀灭物种的水供应，所述生物杀灭物种从置于(例如发生消毒效果的下游位点的)上游的媒介释放到该水供应中，以便消灭、阻止一种或多种病原体、使其无害或者对其施加控制作用，当该水供应与包含可释放生物杀灭物种的上游媒介接触时，所述病原体不必存在于该水供应中。

例如，在至少一些实施例中，稀释的水供应中的生物杀灭物种的希望的第二浓度介于0.5ppm和1ppm之间。至少在生物杀灭物种包括氧化卤素——尤其是氧化溴(例如Br+)时，这已经被发现提供了残留消毒效果。

在至少一些实施例中，所述方法进一步包括通过以下方式控制消毒的水供应和第二水供应相组合的比例以便在稀释的水供应中实现希望的第二浓度的生物杀灭物种：监视时间t>t0处穿过水消毒盒的第一水供应的总体积；以及基于该总体积设置消毒的水供应和第二水供应相组合的比例。因此，所述方法可以响应作为与所述媒介接触的总水体积增加的结果的第一浓度的降低，即由于总体接触时间的原因从第一媒介消耗生物杀灭物种。

在本发明的含义内，术语“总体积”表示从时间t0开始在任何给定时间t>t0穿过水消毒盒的总的累积水体积。

在本发明的含义内，术语基于总体积设置所述比例表示例如通过以下方式以希望的比例组合消毒的水供应和第二水供应：独立地控制消毒的水供应的流速和/或第二水供应的流速，使得这两个水供应组合的比例可以改变。例如，如果消毒的水供应和第二水供应二者的流速被配置为相同，那么这两个供应将组合的比例将是1:1，例如，一份消毒的水供应对一份第二水供应。希望的比例根据所述总体积进行设置。

在一些实施例中，设置所述比例包括将所述总体积与作为水消毒盒的总体积的函数的第一浓度的参考曲线相比较。在一些实施例中，该比较可以就地执行，例如，将所述总体积直接与参考曲线相比较以便确定第一浓度以及因此要设置的比例。参考曲线可以作为包括针对给定总水体积的预期第一浓度的数据表格而存储。这可以允许易于例如根据正使用的水消毒盒更新参考曲线。在一些实施例中，参考曲线可能已经用来生成包括针对给定总水体积的希望的比例的数据表格。这可能在设置所述比例时要求较小的处理能力。

在一些实施例中，可以针对(例如安装在被配置为执行本文公开的方法的系统内的)所述水消毒盒中的给定水消毒盒与参考曲线进行所述比较。在一些实施例中，可以与和所有盒的平均值相应的平均参考曲线进行比较。在一些实施例中，参考曲线假定恒定流速。在一些实施例中，参考曲线假定指定的给定流速。在一些实施例中，参考曲线假定跨可能的预期流速的平均流速。

在一些实施例中，第二水供应与穿过水消毒盒的第一水供应并行布置。在一些实施例中，第二水供应在水消毒盒的上游从第一水供应分流，使得当第一水供应正穿过水消毒盒时，第二水供应与第一水供应并行布置。在一些实施例中，第二水供应可以来源于独立于第一水供应的水供应。

在一些实施例中，所述方法进一步包括：通过测量输送到第一水供应中的水体积而监视总水体积。因此，在其中第一和第二水供应为水消毒盒上游的独立供应的实施例中，可以通过仅仅测量输送到第一水供应中的水体积而监视总水体积。可替换地，在其中第一和第二水供应在消毒盒的上游(例如在分成两个单独的并行管线之前)组合的实施例中，可以通过在第一和第二水供应分流位置的下游测量输送到第一水供应中的水体积而监视总水体积。

可替换地，可以通过测量输送到第一和第二水供应二者中的水体积而测量总水体积。例如，如果第一和第二水供应在消毒盒的上游组合，那么可以将总水体积测量为在第一和第二水供应分流位置的上游的、组合的水供应中的总水体积。可替换地，如果第一和第二水供应为独立的供应，那么可以将总水体积测量为输送到第一水供应中的水体积和输送到第二水供应中的水体积之和。

在至少一些实施例中，可以通过至少一个流量计监视总水体积。例如，在其中第一和第二水供应在水消毒盒的上游(例如在第二水供应分流以便与穿过消毒盒的第一水供应并行布置之前)组合的实施例中，置于消毒盒上游的流量计可以用来测量总水体积。在一些实施例中，可以通过超过一个流量计监视总水体积。例如，在其中总水体积等于第一水供应和第二水供应的体积之和的实施例中，可以在第一和第二水供应管线二者中都提供流量计，使得第一和第二水供应二者的体积可以独立地测量。

在一些实施例中，监视总水体积进一步包括分配操作阶段序列中的一个操作阶段，该序列中的每个操作阶段与一定的总体积范围相应，并且其中设置消毒的水供应和第二水供应组合的比例基于该操作阶段。这提供了一种直接的基于总体积逐步设置所述比例的方式，使得监视总体积并不需要高数据收集率。

在一些实施例中，与每个操作阶段关联的总体积范围均匀分布，例如，每个操作阶段与相同的总体积范围相应，例如，每操作阶段200公吨(MT)的总体积范围。在一些实施例中，操作阶段可以与针对不同阶段的不同尺寸的总体积范围相应。例如，与(例如和较大的总水体积(例如500公吨)关联的)较晚的操作阶段的总体积范围相比，较早的操作阶段(例如低的总体积下的操作阶段)可以与更小的总体积范围(例如100公吨)相应。在一些实施例中，限定操作阶段的总体积范围是连续的。例如，如果阶段1与0-100MT的总体积范围相应，那么阶段2与100MT的较低总体积边界关联。

在一些实施例中，每个操作阶段具有关联的预设稀释比例。该预设稀释比例等于第一和第二水供应的组合流速除以第一水供应的流速。通过对于每个操作阶段预设稀释比例，简化了设置稀释比例的步骤，因为可以根据适用的总体积范围查找预设稀释比例。这降低了处理负担。

在一些实施例中，控制消毒的水供应和第二水供应组合的比例包括通过控制以下至少一个的操作而为分配的阶段实现预设稀释比例：稀释控制阀，其被布置为控制第二水供应的流速；消毒控制阀，其被布置为控制第一水供应的流速；和/或流量控制阀，其被布置为控制来自第一水供应的、输送到所述水消毒盒中的一个或多个中的水量。在优选的实施例中，一个或多个流量控制阀被布置为控制来自第一水供应的、输送到所述水消毒盒中的每一个中的水量。应当理解，至少在其中每个操作阶段具有关联的预设稀释比例的实施例中，这样的阀可以不非常频繁地操作。

在本发明的含义内，术语“流速”表示体积流速，即每单位时间通过的水体积。这可以以每小时公吨(MT/hr)为单位进行测量。

在本发明的含义内，术语“水量”表示每单位时间由第一水供应运送的、输送到每个可用水消毒盒中的总水体积的占比。例如，如果存在并行布置的、可用于第一水供应流经的两个消毒盒，那么输送到这两个消毒盒之一中的水量将是第一水供应的50％。

上面描述的实施例就其简单性和响应于在消毒盒的工作寿命内第一浓度的预期主要变化而调节第二浓度的能力而言是有益的。例如，如果释放曲线预期包含第一浓度的延长时段的逐渐降低，那么为后续操作阶段预设稀释比例已经被发现在没有许多处理需求的情况下给出有效的结果。然而，应当理解，对于任何给定操作阶段，预设稀释比例很可能针对第二浓度仅仅实现希望的范围(而不是恒定值)，因为总体积在与每个阶段相应的范围内是递增的。此外，这些实施例在以下假设下起作用：流速的变化不影响释放曲线以及因此正被稀释的第一浓度。在各种不同的情景下，更先进的方法可能是所希望的。

在一些实施例中，所述方法进一步包括通过以下方式控制消毒的水供应和第二水供应组合的比例以便在稀释的水供应中实现生物杀灭物种的希望的第二浓度：将时间t≥t0处的实际稀释比例计算为第一和第二水供应的组合流速除以第一水供应的流速；将该实际稀释比例与目标稀释比例相比较；以及

调节该实际稀释比例以满足目标稀释比例。如下文中进一步描述的，目标稀释比例可以是可变的。

在一些实施例中，所述方法进一步包括周期性地重复以下步骤：将时间t≥t0处的实际稀释比例计算为第一和第二水供应的组合流速除以第一水供应的流速；将该实际稀释比例与目标稀释比例相比较；以及

调节该实际稀释比例以满足目标稀释比例。这意味着周期性地控制消毒的水供应和第二水供应以之组合以便实现希望的第二浓度的比例。在这些实施例中，周围性地调节实际稀释比例以满足目标比例，例如以便抵消流速的小波动。在一些实施例中，该方法可以在t0处开始并且因此无需分配体积阶段以便控制实际稀释比例。

在一些实施例中，所述方法进一步包括：基于时间t处第一水供应的流速更新目标稀释比例；以及调节实际稀释比例以满足该更新的目标稀释比例。在这样的实施例中，目标稀释比例将响应于流速的变化而更新，并且所述方法提供了随着时间的推移对稀释比例的动态调节。

在一些实施例中，更新目标稀释比例包括：分配由时间t处的第一水供应的流速限定的子阶段，其中每个子阶段具有关联的目标稀释比例。因此，该比例可以通过根据任何给定时间的普遍流速在不同子阶段之间跳转而进行控制。在一些示例中，子阶段可以均匀分布以反映影响释放曲线的流速的阶跃变化。在一些实施例中，子阶段由第一水供应的流速限定。在一些实施例中，子阶段由第一和第二水供应的组合流速限定。

在一些实施例中，时间t处的目标稀释比例基于时间t处穿过水消毒盒的第一水供应的总体积与针对水消毒盒的作为总体积的函数的第一浓度的参考曲线的比较，所述参考曲线与时间t处第一水供应的流速相应。这意味着目标稀释比例通过根据流速在不同参考曲线之间切换而进行调节。

在一些实施例中，所述比较可以就地执行，例如，将所述总体积直接和与流速相应的参考曲线相比较以便确定第一浓度以及因而目标稀释比例。该参考曲线可以作为包括针对给定流速下给定总水体积的预期第一浓度的数据表格而存储。这可以允许易于例如根据正使用的水消毒盒更新参考曲线。在一些实施例中，参考曲线可能已经用来生成包括针对给定总水体积和给定流速的希望的比例的数据表格。这可能要求较小的处理能力。在一些实施例中，可以针对(例如安装在被配置为执行本文公开的方法的系统内的)所述水消毒盒中的给定水消毒盒与参考曲线进行所述比较。在一些实施例中，可以与和所有盒的平均值相应的平均参考曲线进行比较。

应当理解，可以与用于每个操作子阶段的不同参考曲线进行比较。例如，不同的流速可能导致从第一媒介释放生物杀灭物种的不同释放曲线。因此，在一些实施例中，第一水供应的流速限定了目标稀释比例基于哪个参考曲线。

在一些实施例中，调节实际稀释比例包括控制以下至少一个的操作：稀释控制阀，其被布置为控制第二水供应的流速；消毒控制阀，其被布置为控制第一水供应的流速；和/或流量控制阀，其被布置为控制来自第一水供应的、输送到所述水消毒盒中的一个或多个中的水量。在优选的实施例中，一个或多个流量控制阀被布置为控制来自第一水供应的、输送到所述水消毒盒中的每一个中的水量。应当理解，至少在其中第一水供应的流速存在频繁波动的实施例中，这样的阀可以频繁地操作以便调节实际稀释比例以满足目标稀释比例。

本发明人已经认识到，当第二水供应在它与消毒的水供应组合之前具有低(例如基本上零)浓度的生物杀灭物种时，消毒的水供应和第二水供应组合时最有效的稀释效果可能出现。这样，在本发明的一些实施例中，第二水供应在它与消毒的水供应组合之前具有基本上零浓度的生物杀灭物种。

在一些实施例中，所述第一媒介在初始时间t0包括5wt％与90wt％之间，优选地30-35wt％的生物杀灭物种(例如氧化卤素，例如溴，例如氯)，例如10wt％与80wt％，例如10wt％与60wt％，例如10wt％与20wt％，例如12wt％与18wt％，例如至少15wt％，例如15wt％与40wt％，例如15wt％与36wt％，例如至少20wt％，例如20wt％与35wt％，例如22wt％与32wt％。在优选的实施例中，所述第一媒介包含生物杀灭卤化(例如溴化)聚合物树脂珠。

在一些实施例中，在初始时间t0释放到第一水供应中的生物杀灭物种的第一浓度介于5ppm与15ppm之间，优选地为8-12ppm，优选地为大约10ppm。例如，与第一媒介初始接触时释放到第一水供应中的生物杀灭物种的第一浓度(例如，穿过消毒盒的第一水供应的体积为小于10MT，例如小于5MT，例如小于1MT)介于5ppm与15ppm之间，优选地为8-12ppm，优选地为大约10ppm。

在一些实施例中，第一浓度的生物杀灭物种通过与第一媒介接触而提供接触消毒。在一些实施例中，由于未与任何病原体反应的、消毒的水供应中的生物杀灭物种(例如残留生物杀灭物种)的(例如高)浓度的原因，第一浓度的生物杀灭物种在水消毒盒的下游提供残留消毒效果。在一些实施例中，当消毒的水供应中的生物杀灭物种的第一浓度大于0.5ppm——例如0.5-1.5ppm可能是一个优选的范围时，出现接触消毒和下游残留消毒效果。在一些优选实施例中，生物杀灭物种的第一浓度处于0.5ppm和1ppm之间，或处于0.8ppm和1ppm之间或处于0.8ppm和1.2ppm之间。优选地，生物杀灭物种的第一浓度为约1ppm。这样的浓度已经被发现至少在生物杀灭物种包括氧化卤素，尤其是氧化溴(例如Br+)时提供了残留的消毒效果。

在一些实施例中，第一媒介被选择为包括一定wt％的可释放生物杀灭物种，该生物杀灭物种在与第一水供应接触时通过与第一媒介接触而提供接触消毒以及例如在水消毒盒的下游提供残留消毒效果。

然而，本发明人进一步认识到，在一些情况下，例如，当从第一媒介释放生物杀灭物种的速度较快并且因此消毒的水供应中的生物杀灭物种的第一浓度非常高时，可能需要大量的第二水供应以实现希望的第二浓度的生物杀灭物种。然而，当第二水供应包括基本上零浓度的生物杀灭物种时，这导致大量的非消毒水(以及因此潜在地不安全的水)构成例如提供给下游的饮水管线的稀释的水供应的大部分。

为了解决这个问题，本发明人已经理解，在一些实施例中，可能希望的是通过与类似于包括可释放生物杀灭物种的第一媒介的媒介接触也对第二水供应消毒。

因此，在一些实施例中，第二水供应被布置为穿过一定数量n(n≥1)的稀释管线消毒盒，其中每个稀释管线消毒盒包括包含可释放生物杀灭物种的第二媒介，所述可释放生物杀灭物种释放到与该媒介接触的水中，以产生具有第三浓度的生物杀灭物种的消毒的稀释水供应；其中该消毒的稀释水供应与所述消毒的水供应组合以产生具有第二浓度的生物杀灭物种的稀释的水供应，该第二浓度小于消毒的水供应中的生物杀灭物种的第一浓度。

在一些实施例中，第二媒介在初始时间t0包括1wt％与20wt％之间的生物杀灭物种，优选地5wt％-20wt％的生物杀灭物种，优选地10wt％-20wt％，优选地15wt％-20wt％的生物杀灭物种。在优选的实施例中，第二媒介包含生物杀灭卤化(例如溴化)聚合物树脂珠。

在一些实施例中，生物杀灭物种的第三浓度被选择为提供由消毒的稀释水供应中存在的残留水平的生物杀灭物种所产生的零残留消毒效果。在一些实施例中，在初始时间t0释放到第二水供应中的生物杀灭物种的第三浓度介于0.1ppm与0.5ppm之间。

在本发明的含义内，涉及水供应的术语“零残留消毒效果”意味着该水供应没有足够浓度的生物杀灭物种以消灭、阻止任何有害的有机物、微生物或者微有机物、使其无害或者对其施加控制作用，其当所述水供应与包含生物杀灭物种的媒介接触时不存在于该水供应中。

在一些实施例中，所述第三浓度的生物杀灭物种通过与第二媒介接触而提供接触消毒。在一些实施例中，由于未与任何病原体反应的消毒水供应中的生物杀灭物种(例如残留生物杀灭物种)的残留浓度基本上为零，所述第三浓度的生物杀灭物种在水消毒盒的下游基本上不提供残留消毒效果。在一些实施例中，当水供应中的生物杀灭物种的浓度小于0.5ppm，例如0.1-0.5ppm时，出现没有下游消毒情况下的接触消毒。

在一些实施例中，第二媒介被选择为包括一定wt％的可释放生物杀灭物种，该生物杀灭物种在与第二水供应接触时通过与第二媒介接触而提供接触消毒，但是在稀释管线消毒盒的下游基本上不提供残留消毒效果。

在一些实施例中，第一媒介被选择为包括导致接触消毒和残留消毒效果二者的一定wt％的生物杀灭物种，并且第二媒介被选择为包括导致缺乏残留消毒效果情况下的接触消毒的一定wt％的生物杀灭物种。例如，第一媒介被选择为包括一定wt％的生物杀灭物种，其中所述第一浓度大于1ppm，并且第二媒介被选择为包括一定wt％的生物杀灭物种，其中在与消毒的水供应组合之前，第二水供应中的生物杀灭物种的第三浓度小于0.5ppm。

现在，将描述可以与上面描述的任何实施例组合的一些另外的特征。

在一些实施例中，多个(n≥2)水消毒盒处于并行布置，该并行布置包含第一水供应中的一个或多个可控阀，每个可控阀与所述多个水消毒盒的关联的水消毒盒串行布置。在这样的实施例中，所述方法可以进一步包括：测量与第一水供应有关的一个或多个流量参数(例如实际流速、平均流速、总水体积)，以及响应于所述一个或多个流量参数控制一个或多个可控阀打开或关闭。

在一些实施例中，打开或关闭一个或多个可控阀提供了到所述关联的消毒盒中的每一个的水流的控制，使得当水流经消毒盒的并行布置时释放的生物杀灭物种的数量可以加以调节。

在一些实施例中，第一水供应中的可控阀控制到每个关联的消毒盒的水流并且从而调节当第一水供应穿过消毒盒的并行布置时释放的生物杀灭物种的数量。这可以通过例如帮助将第一浓度维持在恒定水平而影响如上面所讨论的稀释比例。在一些实施例中，可控阀也可以用来使耗尽的、损坏的或者堵塞的水消毒盒脱机。

在至少一些实施例中，所述方法进一步包括响应于自初始时间t0以来流经水消毒盒的总水体积而选择性地操作所述可控阀中的至少一个。

初始时间t0可以与首次安装、更换、使其可供使用、补充或者再充填所述消毒盒中的一个或多个的时间相应，或者可以以其他方式表示所述消毒盒中的一个或多个的工作寿命的开始。在至少一些实施例中，初始时间t0与在安装、更换或者再充填多个消毒盒中的一个或多个之后水开始流经所述多个消毒盒中的一个或多个的时间相应。

在至少一些实施例中，多个数量为n的消毒盒处于并行布置中，并且一定数量m的可控阀中的每一个与这n个消毒盒之一串行布置。在这样的实施例中，所述方法进一步包括：根据所述一个或多个流量参数操作一定数量m的可控阀以打开到所述并行布置的n个消毒盒中的m个消毒盒的并行水流，其中m≤n。这意味着打开以作用为选择n个消毒盒中的哪一个的数量为m的可控阀在任何给定时间都在使用中。

在一些实施例中，与第一水供应有关的所述一个或多个流量参数包括以下一个或多个：实际流速，平均流速，自初始时间t0以来穿过所述并行布置的总水体积。

在一些实施例中，消毒的水供应中的生物杀灭物种的第一浓度趋向于随着自初始时间t0以来与第一媒介接触的总水体积的增加而降低。在一些实施例中，水消毒盒就生物杀灭物种从所述媒介的释放速度而言具有非线性释放曲线。因此，在一些实施例中，对于每个水消毒盒可以存在作为总体积的函数的、第一浓度的限定的参考曲线。这可以如上面所描述的在设置或者控制所述比例时加以使用。

在至少一些实施例中，在所述消毒盒的并行布置中，所述一个或多个可控阀包括与第一消毒盒串行布置的第一阀以及与第二消毒盒串行布置的第二阀；其中所述方法包括：在第一阶段选择性地操作第一阀以打开到第一消毒盒的第一水流，以及在第二阶段选择性地操作第二阀以打开到第二消毒盒的第二并行水流。第一阶段与低于体积阈值的总水体积相应，并且第二阶段与高于体积阈值的总水体积相应。在一些实施例中，所述方法进一步包括：在第三阶段选择性地操作第一阀以关闭到第一消毒盒的第一水流，其中第三阶段与高于最终体积阈值的总水体积相应。因此，在第三阶段，一旦使第二盒联机，就可以再充填或者更换第一盒。一旦第二盒变得耗尽，就可以逆转这种做法。

此外，这种做法可以扩展到任意数量的可控阀。在至少一些实施例中，所述多个数量为n的消毒盒处于并行布置并且一定数量n的可控阀中的每一个与所述n个消毒盒之一串行布置(即相同数量的消毒盒和可控阀)，其中所述方法包括：根据自初始时间t0以来的总水体积选择性地操作一定数量m的可控阀以关闭到所述并行布置中的m个消毒盒的并行水流，其中m≤n。在从通过所述并行布置的水流断开时，这m个消毒盒可以再充填或者更换。初始时间t0可以在所述消毒盒中的一个或多个再充填或者更换时复位。

本发明人已经认识到，与用来处理用于动物食用的水的水处理方法有关的波动是流速。例如在白天和夜晚的不同时间，对饲养场的饮用水的需求可能存在很大的变动。

在至少一些实施例中，所述方法进一步响应于第一水供应中的实际或平均流速而选择性地操作所述可控阀中的至少一个。

在至少一些实施例中，所述方法进一步包括：选择性地操作所述可控阀中的至少一个以便在第一阶段关闭到关联的消毒盒的并行水流并且在第二阶段打开到关联的消毒盒的并行水流，其中第一阶段与低于流速阈值的实际或平均流速相应，并且第二阶段与高于流速阈值的实际或平均流速相应。这意味着在第二阶段操作阀以使一个或多个另外的消毒盒联机。例如，从每个消毒盒释放的生物杀灭物种的数量可能随着流速的增加由于与媒介的接触时间较低的原因而减少，但是这可以在第二阶段通过所述并行布置中的所述另外的消毒盒进行补偿。

已经认识到，多个可控阀允许响应于流速的波动而选择性地打开或关闭所述并行流布置的不同分支。更一般地，所述方法在确定包含在并行流布置中的并行分支的数量时使用了所述实际或平均流速。例如，该并行流布置可以包含至少2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或者超过10个并行分支。在这样的示例中，每个并行分支可以包括至少一个消毒盒以及与消毒盒串行布置的关联可控阀。

在至少一些实施例中，所述多个数量为n的消毒盒处于并行布置，并且一定数量n的可控阀中的每一个与所述n个消毒盒之一串行布置(即相同数量的消毒盒和可控阀)，其中所述方法包括：根据所述实际或平均流速选择性地操作一定数量m的可控阀以打开到所述并行布置中的m个消毒盒的并行水流，其中m≤n。这意味着打开以作用为选择n个消毒盒中的哪一个的数量为m的可控阀在任何给定时间都在使用中。

在至少一些进一步的实施例中，多个数量为n的消毒盒处于并行布置，并且一定数量n的可控阀中的每一个与所述n个消毒盒之一串行布置，其中所述方法包括：根据分配的体积阶段和流速子阶段选择性地操作一定数量m(其中m≤n)的可控阀以打开从水入口到所述并行布置中的m个消毒盒的并行水流。

在上面描述的各个不同的实施例中，可控阀可以被选择为任何适当的类型。当所述方法涉及阀的操作时，意味着该阀打开或关闭或者以其他方式调节通过该阀的流速。在一些示例中，所述一个或多个可控阀是固定开/关阀。在一些示例中，所述一个或多个可控阀是调控阀。当然，本文公开的方法可以包含不同阀类型的混合物的操作。

在至少一些实施例中，所述方法是一种计算机实现的方法。本文公开的方法可以由处理器实施。

依照本发明的另一个方面，提供了一种用于处理供动物食用的水的系统，该系统包括：

水入口，被布置为将第一水供应提供给一定数量n(n≥1)的消毒盒，其中每个消毒盒包括包含可释放生物杀灭物种的第一媒介，所述可释放生物杀灭物种释放到与第一媒介接触的水中，以产生具有第一浓度的生物杀灭物种的消毒的水供应；

第二水供应；以及

组合接合点，被布置为将消毒的水供应和第二水供应相组合以产生具有第二浓度的生物杀灭物种的稀释的水供应，所述第二浓度小于消毒的水供应中的生物杀灭物种的第一浓度。

在一些实施例中，所述系统进一步包括控制器，该控制器被配置为控制消毒的水供应和第二水供应在组合接合点处组合的比例以便在稀释的水供应中实现生物杀灭物种的希望的第二浓度。

应当理解，所述控制器可以被配置为实施这里和上面描述的任何实施例的方法。

在一些实施例中，所述系统进一步包括以下至少一个：稀释控制阀，其由所述控制器操作来控制第二水供应的流速；消毒控制阀，其由所述控制器操作来控制第一水供应的流速；流量控制阀，其由所述控制器操作来控制来自第一水供应的、输送到所述水消毒盒中的一个或多个中的水量。

从上面的讨论应当理解，本发明的方面和实施例可以在处理用于动物食用的水以及对其消毒方面找到特定用途。特别地，已经发现，由于处理之后的水中一定数量的残留溴——其可以在用于动物食用的下游饮用水分配系统中防止生物膜积聚——的原因，释放包括氧化溴(例如Br⁺)的生物杀灭物种可以具有接触消毒和持续残留消毒效果的双重作用。

在至少一些实施例中，该系统是动物饮用水处理和分配系统，该系统进一步包括：消毒水供应，其布置成从组合接合点输送到供动物食用的饮用水分配系统，例如农场中的饮用水分配系统。该农场可以是牲畜或家禽农场。当然，消毒水供应可以直接或间接地从组合接合点输送到饮用水分配系统。例如，在到达饮用水分配系统之前，可以可选地向消毒水供应添加一种或多种添加剂。典型的添加剂包括调味的明胶混合物、粉末状的饮料混合物、维生素、电解质、糖水、稳定剂、抗生素等。此类添加剂可以作为饮用水分配系统中生物膜的食物来源，但至少在其中消毒水供应中的第二浓度的生物杀灭物种被选择以提供由存在于稀释水供应中的残留水平的生物杀灭物种而产生的残留消毒效果的那些实施方式中，可以减少或防止生物膜形成，如上文已经描述的。

在涉及动物饮用水处理和分配系统的实施例中，水处理系统(即，饮用水分配系统的上游)可以被配置为实施上文公开的任何方法。

依照本发明的方法可以至少部分地使用软件——例如计算机程序实现。因此，可以看到，当从进一步的实施例考察时，本发明提供了：计算机软件，其在安装于数据处理器上时特别适于实施本文描述的方法；计算机程序元素，其包括用于在该程序元素运行于数据处理器上时执行本文描述的方法的计算机软件代码部分；以及计算机程序，其包括适于在该程序运行于数据处理系统上时执行本文描述的一种或多种方法的所有步骤的代码。因此，本发明扩展到存储了计算机软件代码的计算机可读存储介质，所述计算机软件代码在数据处理系统上执行时执行本文描述的方法。

本发明也扩展到包括被布置为实施本发明的方法的步骤的这样的软件的计算机软件载体。这样的计算机软件载体可以是诸如ROM芯片、CD ROM、RAM、闪存或磁盘之类的物理存储介质，或者可以是诸如通过导线的电子信号、光信号或者例如到卫星的无线电信号等等之类的信号。

应当进一步理解，不是本发明的方法的所有步骤都需要通过计算机软件实施，并且因此，根据更广泛的实施例，本发明提供了计算机软件，这样的软件安装在计算机软件载体上，用于实施本文阐述的方法的步骤中的至少一个。

因此，本发明可以适当地实施为供计算机系统使用的计算机程序产品。这样的实现方式可以包括固定在有形、非暂时性介质上的一系列计算机可读指令，所述介质诸如计算机可读存储介质，例如，软盘、CD ROM、ROM、RAM、闪存或者硬盘。它也可以包括经由调制解调器或者其他接口设备通过有形介质——包括但不限于光学或模拟通信线路，或者使用无线技术——包括但不限于微波、红外或者其他传输技术无形地可传输至计算机系统的一系列计算机可读指令。该一系列计算机可读指令实施本文先前所描述的全部或部分功能。

本领域技术人员应当理解，这样的计算机可读指令可以用供许多计算机架构或者操作系统使用的若干编程语言编写。此外，这样的指令可以使用当前的或者未来的任何存储器技术存储，包括但不限于半导体、磁性的或者光学的存储技术，或者使用当前的或者未来的任何通信技术传输，包括但不限于光学的、红外的或者微波通信技术。可以设想，这样的计算机程序产品可以作为具有随附的印刷或电子文档的可移除介质而分发，例如，例如在系统ROM或者固定磁盘上的预装载了计算机系统的压缩打包软件，或者通过网络——例如因特网或者万维网从服务器或者电子公告板分发。

一般声明——HaloPure盒

如上面所讨论的，本发明涉及消毒盒，其包括包含可释放生物杀灭物种的媒介，当水流经该盒时，所述可释放生物杀灭物种释放到与所述媒介接触的水中，因此，总体接触时间(由总体积表示)和/或瞬时接触时间(由流速表示)可以影响释放的生物杀灭物种的数量。在至少一些实施例中，当水流经所述盒时释放的生物杀灭物种的数量趋向于随着与媒介接触的水的总体积的增加而减少。这导致生物杀灭物种的每单位体积的浓度降低。

在至少一些实施例中，每个消毒盒释放的生物杀灭物种包括氧化卤素或由氧化卤素组成，氧化卤素例如氧化溴(例如Br⁺的形式或Br₂中的共价键氧化溴)。在至少一些实施例中，每个消毒盒包括包含生物杀灭卤化(例如溴化)聚合物树脂珠的媒介。在一个或多个示例中，生物杀灭物种包括5wt％与90wt％之间的氧化卤素，优选地5wt％-50wt％的氧化卤素，优选地20-45wt％的氧化卤素，优选地30-35wt％的氧化卤素，优选地30-40wt％的氧化卤素，例如氧化溴(基于Br⁺的或基于Br₂的)。US 2003/0044378、US 2004/0086480和US2012/0035284中描述了适当的消毒盒，这些文献的全部内容通过引用合并于此。

在一些实施例中，所述消毒盒中的每一个包括包含可释放生物杀灭物种的媒介的流通柱。在一些实施例中，所述消毒盒中的每一个包括柱床过滤器，其包括聚合物媒介，例如聚合物树脂珠，例如生物杀灭卤化聚合物，例如生物杀灭溴化聚合物树脂珠，例如N-卤胺生物杀灭聚合物树脂珠，例如卤化(例如溴化)聚苯乙烯乙内酰脲树脂珠，例如单溴化聚苯乙烯乙内酰脲树脂珠，例如甲基化聚苯乙烯乙内酰脲树脂珠。

在一些实施例中，所述媒介被布置为释放生物杀灭物种，该生物杀灭物种包括氧化卤素，例如氧化氯，优选地例如氧化溴。当水流过所述媒介(例如卤化树脂珠)时，该生物杀灭物种(例如氧化溴)优选地以受控的速度释放到水中。

在一些实施例中，所述媒介释放的生物杀灭物种为卤素，例如氧化氯，例如氧化溴。在优选的实施例中，该生物杀灭物种为氧化溴(Br⁺)。应当理解，在与常规饮用水相应的6.5-8.5的pH下，氧化溴将形成次溴酸(HOBr)，该次溴酸是一种消毒剂物种。次溴酸容易在水中通过元素溴(Br₂)的歧化而形成，在介于6.5和8.5之间的pH下，平衡偏向右侧并且有利于HOBr的形成：

在饮用水中，次溴酸进一步以依赖于pH的方式与次溴酸盐(OBr^-)处于平衡：

次溴酸显示出比氯的类似物种(次氯酸)更优的抗微生物活性。次溴酸容易与氨和胺反应，产生也是有效的生物杀灭物种的溴胺。这些可以称为“残留溴”的生物杀灭物种在它从消毒盒中排出之后留在水中，并且因此可以在消毒盒下游的输水系统中提供抗微生物作用。

在其中媒介为卤化(例如溴化)聚苯乙烯乙内酰脲树脂颗粒的实施例中，卤素物种(例如溴，例如氯)可以化学结合到酰胺氮(1)和/或酰亚胺氮(2)。当与水接触时，卤素解离(如下所示)以产生次卤酸(例如次溴酸，例如次氯酸)。

应当理解，酰胺-卤素键强于酰亚胺-卤素(至少部分归因于相邻吸电子基团更少引起的酰胺-卤素键的电子密度增加)，因此对于酰亚胺-卤素结合物种而言用于释放溴的解离常数更大(因此产生更大量的次卤酸)。

在一些实施例中，当安装在消毒盒中时，所述媒介(例如树脂珠)包括5wt％与90wt％之间的氧化卤素(例如溴，例如氯)，例如5wt％与50wt％，例如10wt％与80wt％，例如10wt％与60wt％，例如10wt％与45wt％，例如10wt％与40wt％，例如10wt％与20wt％，例如12wt％与18wt％，例如至少15wt％，例如15wt％与45wt％，例如15wt％与40wt％，例如15wt％与36wt％，例如至少20wt％，例如20wt％与45wt％，例如20wt％与35wt％，例如22wt％与40wt％，例如22wt％与32wt％。在优选的实施例中，所述生物杀灭物种被选择为氧化溴。

在第一组示例中，生物杀灭物种是基于Br⁺的氧化溴。在这样的示例中，当安装在消毒盒中时，媒介(例如树脂珠)包括5wt％与60wt％之间的生物杀灭物种，例如30至60wt％的生物杀灭物种，例如40至60wt％的生物杀灭物种，例如50至60wt％的生物杀灭物种，例如30至40wt％的生物杀灭物种，例如30至50wt％的生物杀灭物种。

在第二组示例中，生物杀灭物种是基于Br₂的氧化溴。在这样的示例中，当安装在消毒盒中时，媒介(例如树脂珠)包括40wt％与90wt％之间的生物杀灭物种，例如50wt％至80wt％的生物杀灭物种，例如60wt％至80wt％的生物杀灭物种。

在一个或多个示例中，所述媒介(例如树脂珠)具有介于100μm与5000μm之间——例如介于100μm与1500μm之间，例如介于200μm与1500μm之间，例如介于300μm与1000μm之间——的颗粒(例如珠)尺寸。

在优选的实施例中，所述消毒盒被选择为包括包含可释放氧化溴的媒介的盒，例如含有溴化聚苯乙烯乙内酰脲珠的HaloPure^TM盒。

附图说明

现在，将仅仅通过示例的方式参照附图描述本发明的一些实施例，在附图中：

图1以并行配置示出了依照本发明一个实施例的水处理系统；

图2以线性配置示出了依照本发明另一个实施例的水处理系统；

图3示出了包含外部稀释控制的、图1和图2中看到的消毒系统的一个实施例；

图4示出了形成图2中所示消毒系统的部分的消毒单元的一种示例配置；

图5更详细地示出了图1和图2中看到的给料系统的一种示例配置；

图6更详细地示出了图1和图2中看到的预处理单元的一种示例配置；

图7示出了使用外部稀释方法的图1中所示类型的水处理系统的一个详细实施例；

图8示出了一种用于控制图7的水处理系统的装置的框图；

图9a示出了作为穿过所述盒的总水体积的函数的、结合到消毒盒内的生物杀灭物种的浓度的示意性表示；

图9b按照生物杀灭剂浓度与总水体积的函数关系示出了HaloPure^TM消毒盒的典型溴释放曲线；

图10示出了包含内部稀释控制的、图1和图2中看到的消毒系统的另一个实施例；

图11示出了形成图10中所示消毒系统的部分的消毒单元的一种示例配置；

图12示出了使用内部稀释方法的图1中所示类型的水处理系统的另一个详细实施例；

图13示出了一种用于控制图12的水处理系统的装置的框图；

图14示出了包含稀释控制和平衡的、图1和图2中看到的消毒系统的另一个实施例；

图15a-15c图示出生物杀灭剂浓度和结合浓度在平衡罐中相互作用的一些示例；

图16示出了针对如图14中所看到的典型消毒单元和平衡罐的、作为总水体积的函数的溴浓度的示意性表示；

图17a-17d示出了作为穿过图14的消毒系统的总水体积的函数的、结合到消毒盒媒介和平衡罐媒介内的生物杀灭物种的浓度的示意性表示；以及

图18示出了使用外部稀释方法结合平衡罐的图1中所示类型的水处理系统的另一个详细实施例。

具体实施方式

如从图1和图2中可以看到的，水处理系统100、102由可以以任何适当的或者希望的配置布置的多个模块化单元(预处理单元110、消毒系统单元200、202和给料系统单元300)形成。图1示出了一个实施例，其中消毒系统200、202和可选的给料系统300并行布置。图2示出了一个实施例，其中消毒系统200、202和可选的给料系统300串行布置。

如图1中所示，要消毒的原(例如未处理的)水通过主管线105进入系统100，该主管线流体连接到可选的预处理单元110。预处理的水通过水入口管线115离开预处理单元110，该水入口管线在接合点120处分成用于消毒系统200、202的水入口管线130和给料入口管线140。水入口管线130将第一水供应带给消毒系统200、202。流量计125布置在接合点120下游的水入口管线130中。消毒系统200、202将清洁的(例如消毒的)饮用水输出到饮水管线135例如以便由家禽150或者其他动物食用。给料入口管线140连接到与消毒系统200相同的水入口管线115以便向(可选的)给料系统300提供并行的水输入。给料系统300将包括添加剂的水输出到另一个进料管线145以便由家禽150或者其他动物食用。

图2中所示的系统102和图1中所示的系统100的类似之处在于，原水通过主管线105进入(可选的)预处理单元110，并且通过水入口管线115从预处理单元110输出，该水入口管线115具有沿着其长度放置的流量计125。图2中所示系统102与图1中所示系统100的区别在于，水入口管线115将第一水供应带给消毒系统200、202，即水入口管线115并不在消毒系统200、202的上游分流。消毒系统200、202向清洁水管线160输出清洁的(例如消毒的)饮用水，该清洁水管线160在下游、在接合点122处分成清洁水管线132和给料入口管线142。清洁水管线132将清洁的(例如消毒的)饮用水提供给饮水管线135以便由家禽150(或者其他动物)食用。给料入口管线142将流体输入提供给(可选的)给料系统300。给料系统300将包括添加剂的水输出到进料管线145以便由家禽150(或者其他动物)食用。

图3-6示出了图1和图2中所示的单元的模块化部件的实施例。

图3示出了用于处理供动物食用的水的消毒系统200的一种示例布置。如上面所描述的，第一水供应通过水入口管线130(或115)输入到消毒系统200，该水入口管线在稀释管线输入接合点210处分成用于消毒单元400的消毒入口220的第一水供应以及由稀释管线215运送的第二水供应。消毒单元400包括一定数量n(n≥1)的水消毒盒450n。生物杀灭物种(“生物杀灭剂”)释放到第一水供应中，该第一水供应在其到达消毒出口230之前流经消毒单元400。稀释管线215为第二水供应提供旁路路径，其在消毒出口230的下游的稀释输出接合点240处输出。稀释管线215的功能将在下文中更详细地描述。

流量计(或者其他流量监视设备)225布置在接合点210的下游的消毒入口220处，以测量与进入消毒单元400的水流量有关的一个或多个参数。

稀释控制阀250位于稀释管线215中。尽管图3中示出了仅仅一个稀释管线215，但是应当理解，消毒系统200的可替换实施例可以包括多个稀释管线215，这些稀释管线215中的一个或多个包含稀释控制阀250。这将关于图7进一步进行描述。例如，具有相同或不同流量能力的多个稀释管线215可以并行地布置。在其中只有一个稀释管线215的实施例中，如图3中所看到的，稀释控制阀250优选地为调控阀。在包括多个稀释管线215的实施例中，优选的是，稀释控制阀250中的至少一个为调控阀，但是稀释控制阀250中的一些可以是开/关阀。

消毒单元400经由消毒出口230输出包括残留生物杀灭物种的清洁的(例如消毒的)饮用水，该饮用水然后通过稀释输出接合点240被引导至输出管线260，该输出管线将饮用水提供给饮水管线135以便由家禽150(或者其他动物)食用。稀释输出接合点240与饮水管线135之间的路径中示出的断线说明清洁水在其饮水管线135处的食用点之前可能穿过其他的模块或系统。

在一些实施例中，如图3中所看到的，稀释管线215和来自消毒单元400的消毒出口230在简单接合点240处流体结合。可替换地，在一些实施例中，接合点240可以包括平衡罐1000(如图14中所看到的)，该平衡罐为来自两个管线215、230的第一和第二水供应提供保持主体以便向下游传送至饮水管线135之前充分混合。这将关于图7进一步进行描述。

消毒系统200的操作稍后将在下文中进行描述。

图4示出了包括并行布置的两个消毒盒450的一种示例消毒单元400布置。尽管该示例描绘了两个消毒盒，但是可替换的实施例可以包括任意数量的处理盒，例如六个盒。

来自消毒入口220的第一水供应可以在第一旁路接合点410处被引导至消毒管线415(当消毒控制阀425打开时)或者旁路管线420(当旁路阀490打开时)中。旁路管线420提供一种备份路径，其例如在消毒盒450不可用(例如，在盒补充或者更换期间)的情况下在接合点470处输出。当希望使用旁路管线420时，旁路阀490选择性地打开(并且消毒控制阀425可以选择性地关闭)。

通过在分支接合点430处分流以便经由并行分支管线440向并行布置的所述多个处理盒450提供单独的流动路径，来自消毒入口220的第一水供应流入消毒盒450的并行布置。

如上面所提到的，当消毒单元400操作于消毒模式(而不是旁路模式)下时，消毒控制阀425打开。附加的排出阀495可选地设置在消毒管线415中，处于旁路接合点410的下游和分支接合点430的上游。该排出阀495可操作来例如在所述盒450中的一个或多个被阻塞的情况下将所述水供应中的一些排出到废物输出管线500。在一些实施例中，消毒控制阀425是一种开/关阀。在一些实施例中，消毒控制阀425是一种用来控制第一水供应通过消毒单元400的流动的调控阀。这将参照图7和图8更详细地进行描述。

每个分支管线440沿着其长度放置了例如设置在关联的消毒盒450与分支接合点430之间的盒控制阀445。来自处理盒450的流体输出在另一个接合点460处汇合。所得到的消毒出口管线465经由第二旁路接合点470与消毒出口230流体连通。可选的消毒出口阀480设置在消毒出口230中。

消毒单元400的操作稍后将在下文中参照各个不同的示例进行描述。

图5示出了可选的给料系统300的一种示例布置。如上面所描述的，水经由与消毒系统200并行地延伸的给料入口管线140(图1)或者在消毒系统200的下游分流的给料入口管线142(图2)输入到给料系统300。在这两种情况下，在给料系统300内，给料入口管线140、142在旁路接合点310处分成管道旁路管线315和给料管线320。旁路管线315提供了连接到另一个旁路接合点350的可替换的流动路径。旁路阀340位于旁路管线315中。旁路阀340可以人工操作以便例如在阻塞或者过滤器更换事件的情况下允许水绕过水处理过滤器330。

在该实施例中，给料管线320穿过水处理过滤器330，例如粒状活性炭(GAC)过滤器。过滤器330的输入由自动阀325控制。水处理过滤器330经由管线360将过滤水输出到旁路接合点350。在接合点350下游的任何点处，提供给料入口370以便在流体流被引导至进料管线145以供家禽150(或者其他动物)食用之前选择性地将一定剂量的诸如维生素、药品、疫苗等等之类的一种或多种添加剂添加到流体流中。给料入口370与进料管线145之间的路径中示出的断线说明给料的水在进料管线145处的食用点之前可能穿过其他的模块或系统。

在图5所示的实施例中，水处理过滤器330对于移除给料水入口管线140、142提供的水中的任何不需要的污染物是有用的。当如图2中所看到的，给料入口管线142连接在消毒系统200的稀释水出口160的下游时，水处理过滤器330可以在给料之前移除至少一些所述生物杀灭物种。然而，应当理解，这样的布置涉及不必要的浪费，因此如图1中所看到的并行布置可能是优选的。在这些实施例中，水处理过滤器330不必移除生物杀灭物种，因此可以采用不那么有效的过滤器，或者甚至可以完全省略水处理过滤器330及其旁路管线315。

图6示出了可选的预处理单元110的一种示例布置。如上面所描述的，原(即可能污染的)水经由主管线105输入到预处理单元110，该主管线在旁路接合点510处分成旁路管线515和预处理过滤器管线520。旁路管线515提供连接到另一个旁路接合点550的可替换流动路径。旁路阀540位于旁路管线515中。旁路阀540可以人工操作以便例如在阻塞或者过滤器更换事件的情况下允许水绕过预处理过滤器530。

预处理过滤器管线520为诸如沙过滤器之类的预处理过滤器530提供流体输入。预处理过滤器530的输入由自动阀525控制。过滤器530经由输出管线560输出预处理的水，使得该水通过旁路接合点550被引导至连接到下游的消毒系统200的水入口管线115。

图7利用消毒系统200的更详细视图示出了一个优选的实施例，其中消毒单元400包括并行布置在消毒入口220与消毒出口230之间的六个处理盒450a-450f。图7中所示的实施例进一步包括起源于设置在入口管线130中的两个独立接合点210a和210b的两个稀释管线215a和215b。稀释管线215a、215b包括可独立操作的稀释控制阀250a、250b。

在该实施例中，存在布置在来自消毒入口220的水流中的六个可控阀445a-445f，每个盒控制阀445n与关联的消毒盒450n串联地布置在消毒单元400中。输入流接合点430a-430f以及输出流接合点460a-460d创建了一种并行布置，每个消毒盒450n及其关联的盒控制阀445n布置在各自的并行流分支中。

从图7可以看出，水入口管线130在接合点210a和210b处分流，使得消毒入口220将第一水供应带给消毒单元400，并且第二水供应由稀释管线215a、215b运送。这两个独立的水供应在消毒单元400的下游于接合点240(在这里示为罐)处结合。因此，如下文中将进一步描述的，离开接合点240的水中的生物杀灭物种(“生物杀灭剂”)的浓度可以通过操作稀释控制阀250a、250b进行调节。

图8示出了用来控制如图1-4和图7中所示的消毒系统200的一种示例性装置的框图。系统100、102可以依照存储在控制器700的存储器中的一系列预编程的指令操作。控制器700通过与系统100、102中的一个或多个模块通信而执行所述操作，其中该通信可以是有线的或者无线的(例如经由网络)。在一些实施例中，这些操作可以以预定的频率(例如预设的时间间隔，例如每五分钟)或者响应于控制器700接收的传感器数据而实施，所述传感器数据例如从流量计125和225或者其他传感器720传送至控制器700的数据，所述传感器例如用来检测例如消毒出口230处或者输出管线260中的水中的生物杀灭物种的浓度的传感器。可替换地，所述系统可以响应于通过用户接口输入的用户指令而执行操作。在优选的实施例中，该系统依照存储在控制器700的存储器中的预编程的操作计划表进行操作。然而，一接收到用户输入，控制器700就可以覆盖该预定的计划表，使得用户输入的操作被执行。这可以例如允许用户在与自动地按计划执行这些操作的时间不同的时间发起特定的操作(例如激活给料系统300)。

在图8所示的实施例中，控制器700与上面描述的所有模块化单元通信，所述单元即预处理单元110、消毒系统200和给料系统300。然而，应当理解，可替换地，每个模块化单元可以由独立的控制器控制，使得控制器700仅仅与消毒系统200的某些可控部件(例如，盒控制阀445a-445f和稀释控制阀250a、250b)通信。

一旦控制器700确定了要由系统100、102执行的操作，控制器700就通过将控制信号(例如电信号)发送至系统100、102内用来控制通过该系统的水流量的所述多个阀而执行该操作。可选地，水输入泵740用来控制进入系统100、102的原水的流速和压力。对于开/关阀(其可以被选择为任何适当的或者希望的阀，例如阀425、480、445a-445f、340和540)而言，控制器700发送导致该阀被配置为打开或关闭的信号。对于调控阀(例如，可选地，控制阀425和250a、250b)而言，控制器700发送其幅度设置该阀打开的程度的电信号，例如，在最大幅度下，调控阀可以100％打开(或者关闭)，并且在四分之一幅度下，调控阀可以25％打开(或者关闭)。自动阀325和525从控制器700接收的电输入将这些阀配置为操作于三种可能的模式之一下：过滤模式，反洗刷(backwash)模式以及过滤洗刷模式。

控制器700也可以向用户显示器730输入与系统的操作状况有关的数据。例如，浓度传感器720检测的消毒剂的浓度数据和/或来自流量计125和225的流量计数据可以被显示并且由用户用来确定系统是否运转不正常，例如，流速的下降可能表明阻塞，使得用户可以人工地切换到旁路操作模式。

上面关于图3-6描述的系统100、102的每个构成单元110、200、300、400可以根据所需的操作通过控制器700控制的阀的打开或关闭而激活或不激活。现在，将关于图7和图8描述操作所述系统100、102的方法。

原水通过主管线105进入系统100、102，该主管线向预处理单元110提供输入。如果预处理单元110在操作上是活动的，则其被配置为使得旁路阀540关闭并且自动阀525设为常开过滤操作。当阀540关闭时，经由主管线105进入预处理单元的水经由预处理过滤器管线520被引导至沙过滤器530。一从过滤器530输出时，该预处理的水沿着管线560流过，通过接合点550到达水入口管线115。

如果预处理单元110在操作上是不激活的，例如，如果过滤系统正在维修，或者在管线520或560之一中存在阻塞，那么自动阀525关闭并且旁路阀540打开，使得原水改为经由接合点510流经旁路管线515，并且通过输出接合点550输出回到水入口管线115中。

如果给料系统300是活动的，340关闭并且自动阀325设置为常开操作，使得从预处理单元110输出的水沿着水入口管线115流到接合点120，在该接合点处，所述水供应的至少一部分被引导至给料水管线140中。输入到给料系统300的水量可以以任何适当的或者希望的方式控制，所述方式包括但不限于管路的直径(其中较小的直径将导致穿过给料系统300的水的体积减少，并且增大的直径将导致穿过给料系统300的水的体积增加)或者调控阀设备，其中阀开口的尺寸可以用来改变穿过给料系统300的水的体积。

如果给料系统300不激活，例如当时并不要求派药，那么阀325和340二者都关闭，使得从预处理单元110输出的水穿过接合点120经由水入口管线130进入消毒系统200。在水到达馈入所述多个稀释管线215a和215b的所述多个稀释管线输入接合点210a和210b之前，水的流速由置于水入口管线130中的第一流量计125测量。稀释控制阀250a和250b设置作为第二水供应分别在稀释管线215a和215b中流动的总水体积。在图7所示的实施例中，稀释控制阀250a是一种调控阀，使得阀开口的尺寸可以改变。相对比而言，稀释控制阀250b是一种开/关阀，其仅仅可以设置为打开或关闭。在一些实施例中，稀释控制阀250a和250b都可以被选择为调控阀。

不进入稀释管线215a和215b的水改为通过接合点210a和210b流到消毒单元400的消毒入口220，其中在水到达旁路接合点410之前，第一水供应的流速由置于消毒入口220处的第二流量计225测量。

如果消毒单元400在操作上是活动的，那么旁路阀490和排出阀495关闭，分别防止水流经旁路管线420或者流出系统，并且阀425和480打开，使得水穿过消毒管线415经由接合点430a-430c到达所述多个处理盒450a-450e，其限定所述并行布置。消毒盒450a-450f被选择为包括包含可释放氧化溴的媒介的盒，例如含有溴化聚苯乙烯乙内酰脲珠的HaloPure^TM盒。

消毒单元400可以被配置为使得任何适当或希望数量的消毒盒450n都可以通过打开或者关闭各自的盒控制阀445n而可用于水穿过。当消毒盒450n首次安装到系统中时，(例如，通过来自HaloPure^TM盒中的溴化聚苯乙烯乙内酰脲珠的氧化溴的控制释放)从消毒盒450n释放到穿过单元200的水中的生物杀灭物种(例如溴)的浓度将由于未稳定地结合到媒介(例如聚苯乙烯乙内酰脲珠)的生物杀灭物种(例如氧化溴)的初始快速释放而处于最高水平。

如果所有可控阀445a-445f都设置为打开，使得所有消毒盒450a-450f都可用于水穿过，那么每个分支440a-440f中的水的体积流速实际上将为第二流量计225处测量的流速的六分之一。由于生物杀灭物种的释放由解离常数——其反过来又是平衡常数——决定，因而高流速导致平衡右移并且生物杀灭物种的解离增加，因为水更快速地带走生物杀灭物种。相对比而言，当水通过所述盒的流动较缓慢时，由于接触时间较长(从而建立了平衡)，因此，与较大的流速相比，平衡的位置进一步向左，导致生物杀灭物种(例如氧化溴)从媒介(例如聚苯乙烯乙内酰脲珠)的释放减少。因此，与其中只有一个盒是活动的(举例而言)的等效系统相比，当所有消毒盒都可用时，从消毒单元400输出的水中的生物杀灭物种的浓度增大。

希望的是从消毒单元400输出的水中的生物杀灭物种的浓度足够高，使得消毒单元下游的水管道中的病原微有机物和/或生物膜积聚可以有效地失活或者阻止。来自消毒系统200的非常低浓度的生物杀灭物种因此是不希望的，因为可能没有足够剂量的生物杀灭物种使消毒系统的输出与饮水管线之间存在的病原体和生物膜失活。在其中通过消毒单元400释放到水中的生物杀灭物种被选择为残留溴(例如来自HaloPure^TM盒中的卤化聚苯乙烯乙内酰脲珠)的本发明实施例中，可以设想，低于0.5ppm的浓度对于有效的消毒而言太低了。供动物食用的饮用水中的希望的残留溴浓度为大约1ppm。

已经发现，大约1ppm的作为生物杀灭物种的残留溴的浓度是使消毒系统下游的病原体和生物膜形成失活的有效水平，同时在没有生物杀灭物种的不必要消耗的情况下最大化了消毒盒在其整个寿命中的功效。

举例而言，图9a示出了结合到消毒盒媒介内的可释放生物杀灭物种的浓度作为穿过消毒盒的总水体积(例如已经与消毒盒媒介接触的总水体积)的函数的示意性表示。如先前所讨论的，当水与消毒盒媒介接触时，生物杀灭物种(“生物杀灭剂”)释放到水中。因此，当穿过消毒盒的总水体积为低时，包括在媒介内的生物杀灭物种的数量为高，因为只有少量的生物杀灭物种释放到水中(例如图9a的左边盒)。随着水体积的增加(例如图9a中从左边移到右边)，生物杀灭物种的数量(例如非线性地)减少，因为与媒介的接触增加。一旦只留下低量(例如25％)的生物杀灭物种，那么所述媒介可以被更换或者再充填生物杀灭物种。

例如，当消毒盒媒介为N-卤胺聚合物树脂珠并且可释放生物杀灭物种为氧化溴时，这意味着完全充填的(charged)(例如生物杀灭活性的)媒介具有化学结合到N-卤胺聚合物树脂珠的酰胺氮和/或酰亚胺氮的溴。因此，当水与充填的媒介接触时，溴从酰亚胺和/或酰胺氮中解离并且释放到水中。由于酰亚胺-卤素键比酰胺-卤素键更弱(具有更高的解离常数)，因而初始时(例如当与媒介接触的总水体积为低时)溴将从不那么稳定的(例如酰亚胺)位置释放，并且可逆地结合到媒介的溴的浓度(例如充填的聚合物珠的浓度)仍然为高(例如图9a中的左边盒)。随着总水体积的增加，酰亚胺位置中的解离继续并且酰胺位置中的溴的解离增加，使得结合到媒介的溴的数量(例如充填的聚合物珠的数量)被消耗(例如图9a中从左边移到右边)。

因此，应当理解，当水流经所述盒时释放到水中的生物杀灭物种的浓度取决于与媒介接触的总水体积(例如，自媒介安装或者最近补充生物杀灭物种以来)。

举例而言，图9b示出了作为穿过盒的总水体积(单位：公吨)的函数的、包括30kg卤化聚苯乙烯乙内酰脲珠的单个HaloPure^TM盒所预期的典型溴释放曲线。消毒的水中溴的浓度以百万分之一(ppm)为单位测量。不同的迹线表示通过所述盒的不同水流速(单位：每小时公吨)。如可以看到的，最初，当所述珠为全剂量并且穿过所述盒的总水量为低时，溴大量释放到穿过所述盒的水中。这是因为存在相对较大量的溴不稳定地结合到乙内酰脲珠并且因此优先释放。这在初始时导致水中>1ppm的高浓度残留溴，但是该“高溴”时期(stage)是短暂的，例如仅仅持续穿过消毒盒的前400MT(公吨)的水。然而，应当理解，与“高溴”时期相应的总水体积将根据所述盒的尺寸以及其中的媒介(例如卤化聚苯乙烯乙内酰脲珠)的量而变化。

如图9b所示，HaloPure^TM盒释放的残留溴的浓度初始时为高(“高溴”时期1)，但是接着随着总水体积的增加而快速地下降至低于1ppm。在残留溴的浓度下降至低于1ppm之后，释放曲线变平坦，表明在该示例中在大约400与3000MT之间的整个“稳定溴”时期2内残留溴相对于水体积的增加受控稳定地释放。残留溴浓度在近似3000MT的水下开始下降至低于0.5ppm，并且随后可以针对穿过所述盒的最终3000-5000MT的水限定“低溴”时期3，其中所述珠被消耗掉。除了这三个主要时期之外，总(即累积)水体积还可以用来在整个释放曲线上限定多个消毒时期。

应当理解，不管所述盒的尺寸如何，所述释放曲线都将观察到相同的行为曲线(例如相同的作为体积的函数的释放趋势)，因为释放曲线由水中的生物杀灭物种的物理解离常数决定。因此，图9b中所示的数据可以按比例放大或缩小(例如线性地，例如非线性地)以表示针对任何适当的或希望的盒尺寸(例如包含可释放生物杀灭物种的媒介质量)的预期释放曲线。

因此，从图9b将理解，含有30kg珠的单个HaloPure^TM盒仅仅可以向水提供希望的溴浓度以用于穿过所述盒的近似500MT与2500MT之间的总水量的消毒，导致处于小于500MT的体积以及大于2500MT的体积下的、从这样的盒输出的水含有溴，但是不在希望的浓度下。这导致来自消毒盒的显著水平的溴被浪费掉以及显著体积的浪费掉的水资源。这样，在没有如本发明所设想的控制系统和方法的情况下，这样的HaloPure^TM盒可以被认为造成例如起源于频繁的再充填或者更换的要求的太高的浪费和使用成本，而对于为动物饲养场提供饮用水在经济上不可行。

因此，希望的是控制这样的消毒盒释放的溴的浓度以实现残留溴消毒剂处于使过滤系统下游的病原体和生物膜形成失活的有效水平(例如对于残留溴而言高于0.5ppm)，同时通过最小化不必要的消耗并且确保食用点处的水供应具有希望的浓度水平(例如对于残留溴而言大约1ppm)而最大化盒寿命。

可以看出，无论通过所述盒的水的流速如何，上面提到的时期1-3通常都适用。然而，从图9b也可以看出，流速影响所述盒多快地在所述时期之间移动，例如，60MT/hr的最高流速导致在残留溴的浓度下降至0.5ppm并且所述盒需要再充填或者更换之前，高溴时期(>1ppm)仅仅持续前300MT的水并且稳定溴时期具有更短的持续时间，例如在大约300MT与2000MT之间。因此，流速是要考虑的另一个参数。

上面讨论的问题适用于包括包含可释放生物杀灭物种的媒介的任何类型的消毒盒，所述可释放生物杀灭物种在水流经该盒时释放到与该媒介接触的水中，因为释放的生物杀灭物种的数量可以取决于与该媒介接触的总水体积和/或穿过该盒的水的流速。

因此，有益的是通过考虑穿过(包括包含可释放生物杀灭物种的媒介的类型的)消毒盒的总水体积和/或穿过该盒的水的当前流速而调节穿过该盒的水中的生物杀灭物种的浓度。该调节可以通过将消毒的水供应与另一个水供应(例如稀释)相结合和/或通过使用被布置为可逆地与消毒的水供应中的生物杀灭物种结合的媒介进一步处理消毒的水供应(例如平衡)而发生在消毒盒的下游。这两种方法的示例在下文中进一步进行描述。

现在，将描述图3-4和图7-8中看到的消毒系统200的三种示例控制方案。

示例1——盒控制阀的操作

如上面所描述的，在盒的寿命的较早时期，从所述媒介所得到的生物杀灭物种的释放将是高的，使得优选的是具有通过所述盒的高流速(即低接触时间)，并且只有一个盒是活动的。这样，控制器700将配置所述系统，使得它操作于一盒循环中。在一盒循环中，只有一个盒450a可用于水穿过，因此控制器700将所述系统配置为使得盒控制阀445a打开并且所有其他盒控制阀445b-445f关闭。接着，控制器700经由第二流量计225监视消毒入口220处的第一水供应的流速，使得穿过盒450a的总水体积可以被监视。当穿过盒450a的水体积被确定为超过一盒循环的预定阈值水平时，控制器700关闭其关联的盒控制阀445a并且打开另一个盒控制阀445b，使得经由消毒入口220输入到单元400的第一水供应现在被引导通过盒450b，并且该过程重复。一旦所有盒450a-450f都具有等量的水穿过，控制器700就可以确定是否重复所述一盒循环或者将该操作改变到另一个盒循环，例如三盒循环。

应当理解，在n-盒循环中，控制器700将配置消毒单元400，使得在任何时候n个盒控制阀445n打开。例如，在三盒循环中，控制器700可以首先打开盒控制阀445a、445b和445c。当穿过单元400的水体积超过三盒循环的预定阈值水平时，控制器700关闭盒控制阀445a、445b和445c，打开盒控制阀445d、445e和445f，并且该过程重复。

控制器700可以通过任何适当的或者希望的方法确定n-盒循环。例如，盒循环顺序可以使用仿真的、理论的或者实验确定的生物杀灭剂释放曲线(例如图9b中所示曲线)进行预编程，使得这些盒循环依照占优的高/稳定/低时期预设，并且因此仅仅根据经由流量计225测量的、穿过消毒单元400的总水体积进行改变。

在一些实施例中，至少一个传感器可以置于消毒单元400之后，使得生物杀灭物种(例如溴)浓度可以使用传感器数据周期性地就地确定，并且控制器700可以改变该n-盒循环，作为生物杀灭剂浓度反馈的结果。

外部稀释控制简介

已经理解，如上所述例如在n-盒循环中选择性地操作盒控制阀445n可以帮助实现水中的离开消毒单元400的生物杀灭物种的浓度更稳定，而不管图9b中看到的典型释放曲线如何。然而，该方法单独使用可能存在严重的限制。在许多水处理系统中，安装大量的盒并且频繁地更换或者再充填这些盒可能是不可行的。本发明人因此设计了一些稀释方法，据此控制器700被编程为选择性地打开一个或多个稀释控制阀250、250a、250b，以便在给定盒的整个释放曲线上调节水中的离开消毒系统200的生物杀灭物种的最终浓度。

示例2——基本稀释控制

在本发明的实施例中，控制器700被编程为通过基于流速预设稀释比例而提供生物杀灭剂浓度控制，该预设的稀释比例根据(如流量计125、225中的一个或二者所测量的)总水体积进行分配，以便造成消毒单元400中的消毒盒的释放曲线。控制器700被布置为在任何给定时间操作一个或多个稀释控制阀250n和/或消毒控制阀425以便实现预设的稀释比例。流速可以被预编程(例如预期或者平均流速可以由用户输入)或者控制器700可以例如使用流量计125测量流速，例如作为初始步骤。任何时间点的稀释比例被限定为通过水入口管线130的流速除以通过消毒入口220的流速。

例如，如果流量计125处测量的体积为500MT，流量计225处测量的水体积为250MT，并且6分钟以后，流量计125处测量的体积为505MT，流量计225处测量的水体积为251MT，那么经由水入口管线130输送到消毒系统200中的水的流速可以计算为50MT/hr并且经由消毒入口220输送到消毒单元400中的水的流速可以计算为10MT/hr。稀释比例因此将是5并且从消毒系统200输出的生物杀灭物种的浓度将是从消毒盒450n输出的生物杀灭物种浓度的五分之一。

在这样的实施例中，控制器700使用流量计125确定输送到消毒系统200中的总水体积和/或使用流量计225确定输送到消毒单元400中的总水体积。取决于输送到消毒系统200中的(例如如流量计125所测量的)总(例如累积)水体积或者输送到消毒单元400中的(例如如流量计225所测量的)总(例如累积)水体积，设置消毒阶段(phase)，并且每个消毒阶段与预设的稀释比例关联。预设的稀释比例可以例如已经从安装在消毒单元400中的消毒盒的典型或者预期释放曲线中确定。这些释放曲线可以基于经验的、实验的或者理论的数据。对于每个阶段，控制器700例如通过分别打开或关闭稀释控制阀250、250a、250b以实现较大的或者较少的稀释而将系统200重新配置为实现预设的稀释比例。这样的稀释控制可以参照图3或者图7进行理解。

如上面所描述的，生物杀灭物种从包含在盒450内的媒介的释放取决于穿过该盒并且与该媒介接触的水体积。例如，在盒寿命的较早时期，在一盒循环中所得到的生物杀灭物种从所述媒介的释放可能仍然比希望的更高，并且因此控制器700在早期阶段被编程为实现高稀释比例。参照下面的表1将更清楚地理解这点。控制器700通过使用流量计125和/或流量计225测量输送到消毒系统200和/或消毒单元400中的总水体积确定系统的阶段。

在如图7中所示在稀释接合点210之前和之后均包括第一和第二流量计(例如，分别为流量计125和流量计225)的一些实施例中，输送到消毒单元400中的总水体积可以经由流量计225直接测量，并且输送到稀释管线215中的总水体积可以确定为经由流量计125测量进入消毒系统200的总水体积与如流量计225所测量的输送到消毒单元400中的总水体积之间的差值。

例如，系统200包括多个HaloPure^TM消毒盒450n，其预期具有图9b图示的典型释放曲线，但是具有输送到消毒单元400中(因此在并行布置中输送到每个盒450n中)的高达1000MT的总水体积的“高溴”时期1。控制器700从(例如存储在控制器700的存储器中的)该释放曲线确定在时期1期间甚至对于单个盒而言生物杀灭物种的浓度也预期高于1ppm。因此，控制器700打开所述盒控制阀445n中的仅仅一个，并且所述系统被配置为在其中一次只有一个盒是活动的若干阶段下操作。此外，为了控制水中的离开系统200的生物杀灭物种的最终浓度，选择性地打开或关闭例如如图3和图7中所看到的消毒控制阀425和稀释控制阀250以实现与当前阶段关联的预设的稀释比例。如先前所提到的，可控阀425、250中的一个或多个可以是要么打开要么关闭的开/关阀。然而，调控阀的一个优点是，可以更精确地实现所述稀释比例。

控制器700在任何时候基于进入消毒入口220的累积水体积确定适用的阶段。下面的表1提供了操作期间高达25000MT的总水体积的阶段的一个示例。在确定所述阶段之后，控制器700将操作稀释控制阀250n和/或消毒控制阀425以实现分配给该阶段的预设的稀释比例。控制器700可能例如已经在其存储器内的查找表中存储了用于每个可能阶段、系统200中的每个控制阀的预编程设置。因此，一旦控制器700确定了该阶段，它将从所述存储器中检索用于该阶段的所需的控制阀设置(例如活动的盒数量以及控制阀425和250n的位置)，并且因此将信号传输至所述控制阀以实现该配置。

例如，下面的表1提供了在其中消毒阶段由如第一流量计125所测量的水供应的以公吨(MT)为单位的总体积限定的实施例中，如控制器700所控制的消毒系统200(例如如图3中所看到的，包括仅仅一个稀释管线215和一个稀释控制阀250)的一个理论上的示例性操作计划表(但是应当理解，考虑到水供应已经在消毒入口220与稀释管线215之间的接合点210上游分流，所述阶段可以改为由如第二流量计225所测量的总体积限定)。

可以看出，在高达1000MT的时期1，存在基于总体积的13个阶段，并且在这些阶段的每一个中，稀释控制阀250 100％打开以便降低最终浓度。在初始阶段，消毒控制阀425仅仅在小程度上打开以便限制穿过盒450的水体积。随着总体积的增加，消毒控制阀425逐渐在更大程度上打开。总体效果是，平均说来，最终浓度可以维持在大约1ppm。在从大约1000MT到大约20000MT的时期2，消毒控制阀425 100％打开，因为存在来自盒450的稳定释放。在时期2，稀释控制阀250不足100％打开，随着系统从阶段14移到阶段29而逐渐关闭，因为随着总体积的增加，浓度在稳定减小并且需要更少的稀释。在时期3，20000-25000MT的最终阶段，稀释控制阀250完全关闭，并且消毒控制阀425仍然100％打开，但是浓度随着盒450耗尽而开始下降至低于希望的水平。盒450应当在阶段30之后进行更换或者补充。

表1基本稀释控制期间的示例性阶段

将预设的稀释比例分配给每个阶段，尽管表1中未示出稀释比例。例如，如果控制器700从流量计125测量的流量数据确定总体积为450MT，那么控制器700将确定消毒系统200应当被配置为满足阶段9的稀释要求，配置消毒控制阀425为50％打开，稀释控制阀250为100％打开，使得进入稀释管线215的水的流速两倍于进入消毒单元400的流速，并且因此生物杀灭物种的浓度实际上被稀释了两倍，从而实现预设的稀释比例2。

尽管表1仅仅示出了阶段的变化伴随着控制阀425和250的配置的变化，但是应当理解，除了表中所示的控制阀设置之外，每个阶段的设置还可以进一步包括任何适当的和/或希望的指令和/或阀配置。例如，控制器700可以通过改变要使用的盒的所需数量(例如n-盒循环)进一步将系统200配置为实现希望的浓度。例如，当存在两个稀释管线215a和215b(如图7中所示)时，控制器700可以操作开/关稀释控制阀250b以打开或关闭，操作调控稀释控制阀250a(介于0和100％之间的打开)以细调用于稀释的水供应并且因此更精确地实现预设的稀释比例。例如，为了在一些系统中实现6倍的稀释，控制器700可以将开/关稀释控制阀250b配置为打开，并且将调控稀释控制阀250a配置为50％打开。

此外，应当理解，该计划表可以应用到任意数量的稀释控制阀250n和/或盒控制阀445n。例如，参照图7，每个消毒管线440a-440f可具有关联的调控控制阀，使得通过并行布置的消毒盒450a-450f的水流量可以独立且精细地进行控制。

在与图3有关的一些示例中，如关于表1所描述的，稀释比例可以通过经由控制阀425和250控制稀释管线215和消毒单元400二者进行控制。在与图3有关的一些其他的示例中，稀释比例可以通过以下方式仅仅使用稀释管线215进行控制：控制器700基于确定的阶段将稀释控制阀250配置为在变化的程度上打开，从而改变进入稀释管线215的水体积。当系统200包括多个稀释管线——例如图7中看到的稀释管线215a、215b时，这种方法可能更加可靠。如上面所提到的，稀释控制阀250a可以在可变的程度上打开以便实现精细的流量控制，而稀释控制阀250b可以打开或关闭以实现粗糙的流量控制。

在该基本稀释方法中，为每个阶段分配的预设的稀释比例可以基于通过消毒系统200的水的预期平均流速事先确定(并且存储在控制器700中)。然而，在许多水处理系统中，流速可能有时在相当程度上偏离平均值，这对(如图9b中看到的)生物杀灭物种的释放速度以及因而最终的生物杀灭剂浓度具有影响。

尽管已经发现这种基本的稀释控制方法在可接受限度内实现了希望的生物杀灭剂浓度，例如1.0±0.5ppm，但是该浓度易于波动，并且这在通过消毒系统200的流速可变时可能加剧。例如，动物饲养场的饮用水需求在白天和夜晚的不同时间可能大大改变。

示例3——先进的稀释控制

在本发明的更加先进的实施例中，控制器700被编程为提供一种智能浓度控制，据此控制器700不仅使用流量计125和/或流量计225测量的总水体积，而且使用例如流量计125、225中的一个或多个测量的流速主动地就地计算实际的稀释比例。在这些实施例中，一旦控制器700基于总水体积确定了所述阶段，控制器700就可以进一步确定该阶段内的子阶段，其中该子阶段基于流速。这提供了更加复杂且智能的浓度控制，并且允许在任何给定阶段内重新配置稀释控制阀250和/或消毒控制阀425的位置以响应不同的流速。所述流速可以是例如实时测量的实际流速，或者例如基于时间计划表预编程的预期流速。

在这些实施例中，系统的配置(例如消毒阶段)以与示例2相同的方式根据从流量计125和/或流量计225测量的数据确定的总水体积进行确定。例如，系统200的消毒阶段可以基于处理盒450n的预期释放曲线进行确定(如上面关于所述较简单的系统所描述的)。系统200的消毒子阶段于是通过例如流量计125针对流经水入口管线130的水供应测量的流速限定。一旦确定了消毒阶段和子阶段，控制器700可以将系统200配置为针对消毒阶段和子阶段的该组合实现希望的稀释比例。这允许系统200对流速的变化做出反应，其否则将影响最终的生物杀灭剂浓度。

为了说明先进的稀释控制的一个示例，下面的表2提供了图7中看到的、如控制器700所控制的消毒系统200的操作的一个示例性计划表，其中消毒阶段由如第一流量计125所测量的以公吨(MT)为单位的总体积限定，子阶段由如流量计125所测量的流速限定，并且稀释比例仅仅通过操作稀释控制阀250a和250b进行控制。在该示例中，如已经在示例1中所描述的，也调节所述n-盒循环。通过在稍后的阶段期间增加活动的消毒盒的数量，与针对单个盒的示例2相比，可以延长时期3。

表2先进的稀释控制期间的示例性阶段和子阶段

在一些实施例中，(例如如上表所限定的)计划表可以预编程到控制器700中，使得控制器700接收从其确定适用的阶段的、指示总水体积的来自第一流量计125的数据以及从其确定适用的子阶段的流速。例如，如果流量计125测得穿过水入口管线130的总体积为500MT并且流速为20MT/hr，那么控制器700将确定消毒系统200应当被配置为满足阶段6.3(例如阶段6，子阶段3)的要求。控制器700因此会(依照阶段6.3)将消毒单元400配置为操作于一盒循环中，粗糙稀释控制阀250b被配置为关闭并且精细稀释控制阀250a被配置为25％打开，使得预期的稀释比例2被实现(例如，在接合点240处存在来自稀释管线215a、215b和消毒出口230的1:1水组合比例)。

一旦系统被配置为实现希望的稀释比例，控制器700就通过根据如流量计125和225所周期性地测量的总水体积计算输送到消毒系统200中的水的流速和输送到消毒单元400中的水的流速而周期性地(例如每5分钟)计算实际的稀释比例。在一些实施例中，控制器700以周期性间隔通过将(例如流量计125测量的)进入消毒系统200中的水的流速除以(例如流量计225测量的)进入消毒单元400中的水的流速进一步计算实际的稀释比例。如果控制器700计算的实际的稀释比例不同于给定子阶段的希望的，即目标稀释比例，那么控制器可以将系统重新配置为实现希望的浓度(例如通过分别打开或关闭调控稀释控制阀250a以实现更大或者更小的稀释因子)。

例如，当系统200被配置为操作于阶段6.3(如上面所描述的)时，如果流量计125测得20MT/hr的流速并且流量计225测得进入消毒单元400的水的5MT/hr的流速，那么实际的稀释比例将为4而不是希望的2。这样，控制器700可以将系统重新配置为进一步(例如按另外的50％)关闭稀释控制阀250a至12.5％的值以便提高通过处理单元400的水的流速并且因此减小所述稀释比例。

因此，控制器700使用控制器700从流量计125和/或225接收的流速数据以便提供动态反馈控制，并且在必要的情况下更新精细稀释控制阀250a的配置以便将流速(以及因此生物杀灭剂浓度)维持在所需的范围内。

应当理解，实际的稀释比例可以以任何适当的和/或希望的周期性间隔计算。此外，这些周期性间隔可以根据所述阶段而变化。例如，从图9b中所示的释放曲线可以理解，与释放曲线更浅并且生物杀灭剂浓度相对于穿过系统的水体积的变化处于更慢速度的时期2或时期3(例如较晚阶段)的较晚时间相比，实际的稀释比例在所述浓度快速变化的时期1(例如早期阶段)可能需要更频繁地进行计算。这样，可以预期阶段1具有与阶段30(例如1小时)相比更小的计算实际稀释比例的周期性间隔(例如5分钟)。

在图7中看到的示例中，系统200包括六个消毒盒450a-450f以及分别具有调控稀释控制阀250a和开/关稀释控制阀250b的两个稀释管线215a和215b。然而，应当理解，基本的或者先进的稀释控制的相同原理可以应用到本文描述的水处理系统100、102的任何适当的和/或希望的实施例。

因此，为了进一步说明该过程，下表提供了代替上面提供的计划表的一种示例性操作计划表以用于控制系统100、102的操作，其中如图3-4中所看到的，存在消毒单元400中的仅仅两个过滤盒450以及单个稀释管线215。稀释比例通过经由控制阀425和250(例如，这两个控制阀425和250都是可以由控制器700配置的调控阀)控制稀释管线215和消毒单元400二者进行控制。

表3先进的稀释控制期间的示例性阶段和子阶段

例如，如果流量计125测得穿过水入口管线115、130的总体积为500MT并且流速为20MT/hr，那么控制器700将确定消毒系统200应当被配置为满足阶段3.3(例如阶段3，子阶段3)的要求。控制器700因此会(依照阶段3.3)将消毒单元400配置为操作于一盒循环中，稀释控制阀250被配置为100％打开并且消毒控制阀425被配置为45％打开，使得目标稀释比例5被实现(例如，在接合点240处存在来自稀释管线215和消毒出口230的1:4水组合比例)。

在一些实施例中，控制器700以周期性间隔通过将(例如流量计125测量的)进入消毒系统200中的水的流速除以(例如流量计225测量的)进入消毒单元400中的水的流速进一步计算实际的稀释比例。如果控制器700计算的实际的稀释比例不同于给定子阶段的希望的，即目标稀释比例，那么控制器可以将系统200重新配置为实现希望的浓度(例如通过分别打开或关闭稀释控制阀250以实现更大或者更小的稀释因子)。

例如，当系统200被配置为操作于阶段3.3(如上面所描述的)时，如果流量计125测得20MT/hr的流速并且流量计225测得进入消毒单元400的水的5MT/hr的流速，那么实际的稀释比例将为4而不是希望的5。这样，控制器700可以将系统200重新配置为进一步打开稀释控制阀250和/或更多地关闭消毒控制阀425，使得所述稀释比例增加。

因此，控制器700使用控制器700从流量计125和/或225接收的流速数据以便提供动态反馈控制，并且在必要的情况下更新稀释控制阀250的配置以便将流速(以及因此所述浓度)维持在所需的范围内。

内部稀释控制简介

到目前为止，已经描述了本发明的一些实施例如何通过将从消毒单元400输出的处理的水与经由稀释管线215n的未以相同方式消毒(生物杀灭物种的浓度基本上为零)的第二水供应组合而解决调控释放到饮用水中的生物杀灭物种的浓度的技术问题，其中例如如图3和图7中所示，稀释比例由控制器700通过操作一个或多个稀释控制阀250n进行调节。

然而，应当理解，这样的实施例提供的解决方案导致潜在地大量的未消毒的水在下游与待被食用的水相组合。这可能不是所希望的，因为该第二未消毒水供应可能潜在地含有有害的病原体和生物膜，本发明的目的是减少这些病原体和生物膜。

因此，本发明的一些实施例利用了替代图3和图7中所描绘的系统的消毒系统(例如包括外部稀释管线215n)，据此第一水供应(例如消毒的水供应)和第二水供应(例如稀释水供应)二者都与生物杀灭媒介接触，使得所有水都在一定程度上被消毒。

图10和图11示意性地表示了一种这样的可替换消毒系统202配置，其在消毒单元402内而不是在它外部(如图3和图7所示)提供内部稀释。

图10示出了一种消毒系统202。类似于消毒系统200，第一水供应通过水入口管线130(或132)输入到消毒系统202。然而，与消毒系统200形成对照的是，此时入口管线130没有在稀释管线输入接合点210处分成两个单独的水供应(例如消毒入口220和稀释管线215n)。相反地，经由管线130输入到消毒系统202的所有水都经由消毒入口220作为消毒单元402的输入而被提供。消毒单元402经由消毒出口230输出清洁的(例如消毒的)饮用水，该饮用水已经在消毒单元402内部稀释到希望的浓度。因此，不需要外部稀释输出接合点240。

图11示出了包括内部稀释(例如所有水据此与生物杀灭媒介接触并且因此在一定程度上被消毒的稀释系统)的消毒单元402的一个示例实施例。消毒入口220将输入提供给消毒单元402，并且在旁路接合点410处分成消毒管线415和旁路管线420。旁路管线420提供在接合点470处进行输出的旁路路径。旁路阀490位于旁路管线420中。两个阀(消毒控制阀425和排出阀495)设置在接合点410与稀释分支接合点1130之间的消毒管线415中。排出阀495可以被操作来例如在消毒单元402阻塞的情况下将水供应中的一些排出到废物输出管线500。

消毒管线415在稀释分支接合点1130处分流以提供到稀释管线1215和主消毒管线1220二者的输入。主消毒管线1220在另一个分支接合点430处分流以便经由分支管线440向并行布置的多个消毒盒450提供输入。图11中示出了处于并行布置的两个消毒盒450，但是主消毒管线1220可以穿过仅仅一个或者若干串行和/或并行布置的消毒盒450。可替换的实施例可以包括任意适当的或者希望的数量的消毒盒450n，其中n≥1，例如如图7中所看到的六个盒。

流量计225被示为置于稀释分支接合点1130与接合点430之间的主消毒管线1220中。然而，在一些实施例中，应当理解，可替换地，或者除了置于接合点430之前的流量计225之外，每个分支管线440可以在其消毒盒450的上游包括流量计。控制器702对流量计225的使用将在下文中参照图13进行描述。

每个分支管线440沿着其长度放置了例如设置在消毒盒450与分支接合点430之间的盒控制阀445。盒控制阀445可以包括任何适当的和/或希望的阀，例如开/关阀(仅仅提供开/关或者打开/关闭功能)和/或调控阀。来自消毒盒450的水输出在输出接合点460处汇合到主消毒出口管线465。

稀释管线1215在分支接合点1430处分流以便经由分支管线1440向并行布置的多个稀释管线消毒盒1450提供输入。流量计1225置于稀释分支接合点1130与分支接合点1430之间的稀释管线1215中。然而，在一些实施例中，应当理解，可替换地，或者除了分支接合点1430之前的流量计1225之外，每个分支管线1440可以在其稀释管线消毒盒1450的上游包括流量计。控制器702对流量计1225的使用将在下文中参照图13进行描述。

每个分支管线1440沿着其长度放置了例如设置在稀释管线消毒盒1450与分支接合点1430之间的稀释控制阀1250。稀释控制阀1445可以是任何适当的和/或希望的阀，例如开/关阀(仅仅提供开/关或者打开/关闭功能)和/或调控阀。来自稀释管线消毒盒1450的水输出在稀释输出接合点1460处汇合到稀释出口管线1465。

应当理解，尽管该示例描绘了沿着稀释管线1215并行布置的两个稀释管线消毒盒1450，但是可替换的实施例可以包括以任何适当的和/或希望的配置——例如串行和/或并行布置的、任意适当的或者希望的数量的稀释管线消毒盒1450n，其中n≥1，例如如图7中所看到的六个盒。

此外，应当理解，尽管稀释管线1215在图11中被描绘为基本上反映了与消毒管线1220相同的下游配置，但是任何适当的和/或希望的配置都可以使用。例如，没有理由消毒盒450的数量要与稀释管线消毒盒1450的数量等量，也不需要在消毒管线1220中的所述多个消毒盒450串行/并行布置的情况下使稀释管线消毒盒1450串行/并行布置。

稀释管线1215运送第二水供应的目的是稀释释放到消毒管线1220运送的第一水供应中的生物杀灭媒介的浓度，这意味着第二水供应中的浓度小于第一水供应。消毒出口管线465和稀释出口管线1465然后在接合点240处汇合以形成消毒出口230。消毒出口230包括来自旁路管线420的接合点470。不同于如图3和图7中所看到的两个独立水供应在消毒单元400的下游组合的是，在本实施例中，第一和第二水供应在消毒单元402的内部组合。

消毒盒450和稀释管线消毒盒1450基本上为相同的结构，例如，二者都包括包含可释放生物杀灭物种(“生物杀灭剂”)的媒介，所述可释放生物杀灭物种释放到与该媒介接触的水中。消毒盒450与稀释管线消毒盒1450之间的主要区别是每个盒安装时和/或在使用消毒单元402期间补充每个盒时结合到所述媒介(例如加载或者给料到该媒介中)的生物杀灭物种(例如溴)的浓度。

对于消毒盒450、1450中的任意盒而言，盒媒介(例如卤化聚苯乙烯乙内酰脲树脂珠)通过以下方式制备：使媒介的前体(例如非卤化聚苯乙烯乙内酰脲树脂珠)与已知浓度的游离生物杀灭剂溶液反应，使得生物杀灭物种被加载到该媒介中。应当理解，媒介内的生物杀灭物种的浓度可以例如通过以下一个或多个方式进行控制：改变含有游离生物杀灭剂的溶液的浓度，改变与游离生物杀灭剂溶液接触放置的媒介前体的质量，更改前体媒介与游离生物杀灭剂溶液接触的时间的时程，或者其他反应条件(例如搅拌、温度、压力等等)。

因此，媒介内的生物杀灭物种的浓度将随着(可释放地)结合到媒介的溴的数量的增加而增大。应当理解，所述媒介将具有游离生物杀灭剂(例如溴)可以与之结合的有限数量的结合位点，并且因此所述媒介在基本上所有的结合位点已经反应以便结合到生物杀灭物种时将“完全”充填或者加载。类似地，如果只有50％的可用结合位点反应以便结合到生物杀灭物种，那么所述媒介可以被认为被“半”充填或者加载。

对于利用了内部稀释的系统(例如在稀释管线215中包括至少一个稀释管线消毒盒1450的消毒单元402)的实施例而言，当盒450、1450被安装(或者补充)时，稀释管线消毒盒1450内的媒介中的生物杀灭物种的浓度小于消毒盒450内的媒介中的生物杀灭物种的浓度。

例如，在一些实施例中，在安装时，消毒盒450的媒介中的生物杀灭物种的浓度被选择为大约32wt％，与该媒介接触的水中的残留溴的初始浓度为大约10ppm。当消毒盒450的媒介中的生物杀灭物种的浓度下降至低于20wt％(例如导致水中残留溴的浓度为大约0.5ppm)时，这样的消毒盒450可以被确定为已经到达其寿命的尽头(例如正需要更换)。相对比而言，在安装时，稀释消毒盒1450的媒介中的生物杀灭物种的浓度被选择为大约20wt％，与该媒介接触的水中的残留溴的初始浓度为大约0.5ppm。当稀释消毒盒的媒介中的生物杀灭物种的浓度下降至低于大约7wt％(例如导致水中残留溴的浓度为大约0.1ppm)时，这样的稀释消毒盒1450可以被确定为已经到达其寿命的尽头(例如正需要更换)。

例如，如果消毒盒450中的加载的生物杀灭物种的浓度10倍于稀释管线消毒盒1450中的加载的生物杀灭物种的浓度，并且如果相同体积的水以相同的流速穿过盒450、1450，那么应当理解，从消毒盒450释放的生物杀灭物种的浓度将10倍于从稀释管线消毒盒1450释放的生物杀灭物种的浓度，使得在接合点240处组合时，通过消毒出口230从消毒单元402输出的生物杀灭物种的浓度将是这两个浓度的平均值，即消毒盒450释放的浓度的大约一半或者55％。

图12示出了本发明的一个实施例，其中消毒单元402包括两个消毒盒450a和450b以及两个稀释管线消毒盒1450a和1450b，其全部并行布置。可选的预处理单元110连接在消毒单元402的上游，并且接合点120允许主输入管线105、115分成馈入可选的给料系统300的给料水管线140。预处理单元110和给料系统300可以与已经参照图5-6所描述的相同。消毒单元402的部件总体上与已经关于图11所描述的相同。

图12示出消毒单元402经由消毒出口230输出包括残留生物杀灭物种的清洁的(例如消毒的)饮用水，其然后可选地在到达向饮水管线135提供饮用水以供家禽150(或者其他动物)食用的输出管线260之前被引导通过“平衡”罐1000。“平衡”罐1000的使用将在以后参照图14-18进行描述。

图13示出了用来控制利用了如图10和图11所示的消毒系统202和消毒单元402的水处理系统100、102的实施例的装置的框图。控制器702被配置为从流量计225、1225接收流量测量结果并且将控制信号输出到消毒单元402中的控制阀490、495、425、445n和1250n。与图8相比较，可以看出，流量计225、1225现在在消毒单元402的内部。应当理解，控制器700和控制器702基本上非常相似，具有许多相同的功能和部件。因此，下面的讨论将主要集中于控制器702相比较于控制器700的不同功能，这些功能特定于消毒系统202的涉及使用在消毒单元402内部的稀释管线实现稀释的工作。

系统100、102可以依照存储在控制器702的存储器中的一系列预编程的指令操作。控制器702通过与所述系统装置通信而执行所述操作，其中该通信可以是有线的或者无线的(例如经由网络)。在一些实施例中，这些操作可以以预定的频率或者响应于控制器702接收的传感器数据而实施，所述传感器数据例如从流量计125、225和1225或者其他传感器720传送至控制器702的数据，所述传感器例如为用来检测水中的生物杀灭物种的浓度的传感器。

与控制器700一样，一旦控制器702确定要由系统执行的操作，控制器702就通过将信号(例如电信号)发送至系统内用来控制通过系统的水流量的所述多个控制阀而执行该操作。

控制器702也可以将与系统的操作状况有关的数据输出至用户显示器730。例如，浓度传感器720检测的消毒剂的浓度数据和/或来自流量计125、225和1225的流量计数据可以被显示并且由用户用来确定系统是否运转不正常，例如，流速的下降可能表明阻塞，使得用户可以人工地输入所述系统执行旁路循环。

尽管未在这里讨论，但是应当理解，系统100、102的消毒系统202和消毒单元402可以以与消毒系统200和消毒单元400类似的方式根据所需的操作通过控制器702控制的阀的打开或关闭激活或者不激活。此外，如果这些单元是活动的，那么它们可以操作于至少两种不同的模式：“正常模式”或者“旁路模式”。现在，将关于图12和图13描述“正常模式”下操作系统100、102的方法。应当理解，尽管图12没有示出用于在“旁路模式”下操作系统的阀和旁路管线，但是上面关于图7所描述的实施例可以应用到本实施例。

现在，将也参照图13描述图11和图12中看到的水处理系统的操作。

原水经由主管线105进入预处理单元110，其中水被引导到预处理过滤器530中。预处理过滤器530输出预处理的水，其然后可以提供给第二过滤器1200(例如用于移除流体中的任何过程颗粒物的细颗粒过滤器)。压力计1205、1210可以在预处理过滤器530的任一侧提供以便向控制器702提供关于预处理过滤器530两端压力的变化的输入。

从预处理单元110输出的水沿着水入口115输送至接合点120，其中水供应的至少一部分可选地被引导到给料水管线140中。未引导至给料水管线140的水穿过接合点120经由消毒输入220进入消毒系统202的消毒单元402中。图12所示的消毒单元402包括并行布置的两个消毒盒450a、450b以及两个稀释管线消毒盒1450a、1450b。在优选的实施例中，消毒盒450n、1450n被选择为含有溴化聚苯乙烯乙内酰脲珠的HaloPure^TM盒。

在优选的实施例中，至少在安装消毒单元402时，稀释管线消毒盒1450a、1450b内的媒介中的生物杀灭物种的浓度小于(例如充分小于)消毒盒450a、450b内的媒介中的生物杀灭物种的浓度。

为了控制从消毒单元402输出的水中的生物杀灭物种的浓度，消毒单元402被配置为使得在任何时候对消毒输入220可用的消毒盒450n、1450n的数量可以由控制器702控制。此外，控制器702可以确保每个消毒盒450a、450b、1450a、1450b以均匀且协调的方式耗尽其生物杀灭物种。

例如，当生物杀灭物种从消毒盒中的媒介的释放预期相对较高(例如在较早时间和低水体积下)时，控制器702会将系统配置为使得它操作于一盒循环中。在一盒循环中，只有一个消毒盒450a、450b和一个稀释管线消毒盒1450a、1450b可用于水穿过，例如，控制器702将系统配置为使得控制阀445a和1250a打开并且控制阀445b和1250b关闭。因此，与上面的描述形成对照的是，在消毒单元402的1,1-盒循环中，两个消毒盒(一个稀释管线消毒盒1450和一个消毒盒450)是活动的。

控制器702经由流量计225n和1225n监视输入到消毒盒450n、1450n的水的流速，使得在例如1,1-盒循环中，穿过消毒盒450a和稀释管线消毒盒1450a的总水体积可以被监视。当穿过消毒盒450a的水体积被确定为超过该阶段中1,1-盒循环的预定阈值水平时，控制器702关闭控制阀445a并且打开控制阀445b，使得消毒入口220处的水现在被引导通过盒450b，并且该过程重复。类似地，当穿过稀释管线消毒盒1450a的水体积被确定为超过该阶段中1,1-盒循环的预定阈值水平时，控制器702关闭控制阀1250a并且打开控制阀1250b，使得消毒入口220处的水现在被引导通过盒1450b，并且该过程重复。应当理解，用于消毒盒450n和稀释管线消毒盒1450n的n,m-循环过渡的预定阈值水平可以是相同的值，或者可以是不同的值。

此外，应当理解，n和m可以是相同的值(例如在1,1-循环中，稀释管线消毒盒1450n和消毒盒450n处于一盒循环中)，或者可替换地，n和m可以具有不同的整数值(例如在1,3-循环中，消毒盒450处于一盒循环中，但是稀释管线消毒盒处于三盒循环中)，其中n为消毒管线1220中的消毒盒450的循环数，并且m为稀释管线1215中的消毒盒1450的循环数。

如上面所描述的，尽管有n,m-盒循环操作控制，来自消毒盒450n的生物杀灭物种(例如溴)的浓度可能超过希望的水平，从而需要稀释以细调生物杀灭剂水平，这在本实施例中发生在水从消毒单元402输出之前。

例如，如上面所描述的，在安装之后的消毒盒450n的寿命的较早时期，生物杀灭物种从媒介的释放可能比所希望的更高，并且因此控制器702可以确定(通过预设编程和/或流量计225和1225数据)所述浓度需要稀释m倍，例如6倍。

示例4——内部稀释控制

为了实现所需的稀释，控制器702可以使用流量计225n和1225n将控制阀445n和1250n配置为改变水相对于稀释管线消毒盒1450n的、穿过消毒盒450n的相对体积。在一些实施例中，控制器702可以激活更多稀释管线消毒盒1450n以实现更大的稀释。例如，如果控制器702将系统从1,1-循环过渡到1,2-循环，那么稀释比例将增加2(例如，在相同条件下，在1,2-循环中从消毒单元402输出的生物杀灭物种的浓度将为在1,1-循环中从消毒单元402输出的浓度的一半)。

可替换地，或者除了改变活动的消毒盒450n、1450n的数量(以及因而n,m-循环)之外，水通过稀释管线1215的相对于消毒管线1220的相对流速可以通过调节控制阀445n和1250n而更改。控制阀445n和1250n优选地为可以操作来提供通过所述阀的可变流速的调控阀。例如，关于图12，如果消毒单元402正运行于1,1-循环中，控制阀445a和1250a二者都完全打开，例如100％(并且控制阀445b和1250b关闭，例如0％)，那么，如果控制器702将控制阀445a配置为变成仅仅25％打开，则流速以及因而流经消毒盒450a的水体积将减少75％并且因此从消毒单元402输出的生物杀灭物种的平均浓度将依照非线性多项式关系减小。

因此，应当理解，与上面关于消毒系统200的操作描述的过程非常类似的过程(例如包括阶段和子阶段)可以由控制器702用来使用来自流量计225和1225的数据控制消毒系统202以确定通过消毒单元402的消毒管线1220和稀释管线1215的相对流速。在一些实施例中，可以将计划表预编程到控制器702中，使得控制器702以预定义间隔(例如每5分钟)接收来自流量计225n和1225n的数据，并且确定穿过消毒单元402的总水体积以及相对流速以便确定控制阀445n和1250n的必要的阶段和配置设置。在一些实施例中，控制器702可以仅仅使用来自流量计125(例如如图1中看到的置于消毒系统202的上游)的总体积数据确定子阶段。在其他实施例中，该子阶段可以通过将该总体积与参考曲线——例如绘出释放的生物杀灭物种的浓度与总体积的函数关系的曲线相比较而确定。在一些实施例中，该子阶段可以通过预测系统将在一定阶段中花费的时间量和/或该阶段的总体积并且将该阶段划分成相等的片段而确定。在一些实施例中，该子阶段可以使用可以与预定的浓度曲线相比较的、控制器702从至少一个浓度传感器720接收的浓度数据就地确定。

一旦控制器702确定了所述阶段和子阶段，控制器702接着就可以通过设置要使用的消毒盒450n和1450n的所需数量(例如n,m-盒循环)和/或控制阀445n和1250n的位置将系统配置为实现希望的浓度。

在一些另外的实施例中，关于图10-13所描述的内部稀释方法可以与关于图3-8所描述的任一外部稀释方法相组合。例如，表1、表2或表3可以应用来除了实现其中在安装(或者补充)所述盒时一些所述盒内的媒介中的生物杀灭物种的浓度小于一些其他的消毒盒内的媒介中的生物杀灭物种的浓度的消毒单元之外，还设置外部稀释控制的计划表。例如，内部稀释方法可能本身就足以针对相对较低的水体积和/或流速调节生物杀灭剂浓度，但是可以为被设计为处理相对较高的水体积和/或流速的水处理系统添加一个或多个外部稀释管线。

生物杀灭剂平衡简介

如上面详细地讨论的，希望的是控制消毒盒(例如HaloPure^TM盒)释放的生物杀灭物种(例如溴)的浓度，使得生物杀灭剂浓度处于有效的水平以在处理系统的下游使病原体失活并且降低生物膜形成(例如残留溴的生物杀灭剂浓度高于0.5ppm)，同时通过最小化不必要的消耗而最大化盒寿命。

到目前为止，参照示例1-4描述了本发明实施例如何可以通过以下方式实现这个目的：使用控制器700、702将消毒单元400、402配置为操作于n-盒循环中和/或例如通过将控制阀250n、1250n、425和445n中的至少一些配置为实现预设的pr目标稀释比例而稀释消毒系统200、202的输出。如上面详细地讨论的，或者稀释比例可以周期性地就地确定并且与目标稀释比例相比较以便向系统提供先进的反馈(示例3和4)，或者稀释比例可以预设，即由控制器700、702基于存储在控制器700、702存储器内的预编程的值、基于作为穿过消毒单元400、402的总流体体积的函数的来自所述媒介的生物杀灭物种的释放曲线进行确定(参见示例2)。

然而，应当理解，在其中在消毒单元400的外部提供稀释管线215的系统(例如如上面在图3中所描述的)中，用来稀释从消毒单元400输出的水的水量将完全未消毒并且因此潜在地含有有害的病原体和生物膜。此外，应当理解，当从消毒盒450的媒介的生物杀灭剂释放为大时(例如在系统寿命的较早时期)，稀释比例可以为高，并且因此经由稀释管线215与消毒的水组合的未消毒的水的体积可能是显著的。

此外，应当理解，尽管有着上面描述的调节从消毒系统200、202输出的生物杀灭剂的浓度(例如使用外部和/或内部稀释方法)的先进的控制，但是释放到水中的生物杀灭剂(例如溴)的浓度将在控制器程序的任何给定的确定的阶段或子阶段内波动。这将导致食用点处水供应的生物杀灭剂浓度的公差水平或误差。

应当理解，与依赖于基于作为总体积的函数的模型数据曲线的预测的实施例(例如示例1-2)相比，生物杀灭剂浓度的公差水平或误差范围对于本文描述的更复杂的现场反馈实施例(例如示例3-4)而言将更窄。然而，在一些情况下，与更先进的控制系统关联的成本增加可能不会被生物杀灭剂浓度的公差的改善所抵消。因此，在一些情况下，例如，在相对较小的系统(例如较小的饲养场)中，合理大的公差范围可能被认为是可接受的。

在一些情况下，与基本的稀释控制方法关联的公差水平可能太大而不是所希望的，然而不足够显著以抵消先进的稀释控制方法的成本增加。因此，可能希望的是在不实现更复杂(并且成本更高)的系统的情况下降低释放到水供应中的生物杀灭剂浓度的公差水平。可替换地，可以理解，甚至对于一些情况和/或系统而言，可由所述更先进的稀释控制方法获得的公差水平可能仍然太大，并且因此附加的浓度控制是所希望的，以便改善和缓和生物杀灭剂浓度的波动。

示例5——生物杀灭剂浓度的平衡

图14示出了平衡罐1000如何可以合并到上面已经描述的消毒系统200中的一种示例布置。通过水入口管线130进入消毒系统200的水在稀释管线输入接合点210处分流，使得除了消毒管线220运送的第一水供应之外，第二水供应被提供到稀释管线215中。经由消毒出口230从消毒单元400、402输出的消毒水在接合点240处与来自稀释管线215的水供应重新组合以形成输出管线260。因此，在该点处，穿过消毒单元400、402的水的生物杀灭物种浓度被来自稀释管线215的非消毒水按照至少由控制阀250的配置决定的稀释比例稀释。

图14描绘了在一些实施例中输出管线260运送的消毒的和稀释的水如何进入平衡罐1000。除了用于缓和消毒系统400、402的生物杀灭剂浓度的公差水平的目的(如下面将描述的)以外，平衡罐1000附加地为输出管线260运送的水提供保持主体以便在向下游传送至饮水管线135之前充分混合。

在一些实施例中，如图7中所示，组合接合点240包括平衡罐1000，使得从处理单元400、402输出的消毒水和来自稀释管线215的非消毒水经由独立的入口输入到平衡罐1000，例如，平衡罐1000包括两个入口，一个入口被布置为将来自消毒系统200、202的第一水供应带到平衡罐1000，第二入口被布置为将来自稀释管线215的第二水供应带到平衡罐1000。

在一些实施例中，平衡罐1000可以包括任意适当的或者希望的数量的入口。例如，在包括多个稀释管线215a、215b的系统中，每个稀释管线215a、215b可以被布置为在不首先将稀释管线215a、215b汇合成一个单一管线的情况下独立地将水带到平衡罐。图7中表示了这样的实施例。类似地，可以设想，消毒系统200、202的每个消毒盒可以将流体输出到独立的管线，该独立的管线被布置为将水带给平衡罐，而不首先汇合成单个管线，例如没有图4和图7中看到的接合点460n。

平衡罐1000包括第二媒介，该第二媒介能够在第一水供应穿过消毒单元400、402的消毒盒450n、1450n时可逆地与释放到第一水供应中的生物杀灭物种结合。因此，应当理解，当平衡罐1000中的第二媒介可逆地结合到生物杀灭物种时，该媒介能够吸收(例如，所述媒介与之接触的水中存在的任何生物杀灭物种)和释放(例如，在安装时预加载或者给料至所述媒介中或者可替换地先前已经从穿过平衡罐的水供应吸收的)生物杀灭物种。

在一些实施例中，平衡罐1000基本上为与消毒盒450n、1450n相同的结构。在一些实施例中，平衡罐1000的生物杀灭物种和/或第二媒介被选择为与消毒盒450n、1450n中的生物杀灭物种和/或第一媒介相同。因此，平衡罐1000可以包括包含可释放氧化溴的第二媒介，例如包括含有溴化聚苯乙烯乙内酰脲珠的一个或多个HaloPure^TM盒。

为了制备包含在平衡罐1000和消毒盒450n、1450n内的媒介(例如卤化聚苯乙烯乙内酰脲树脂珠)，将该媒介的前体(例如非卤化聚苯乙烯乙内酰脲树脂珠)与游离生物杀灭剂的溶液反应，使得生物杀灭物种被加载到该媒介中。应当理解，该媒介内的生物杀灭物种(“生物杀灭剂”)的浓度可以例如通过以下一种或多种方式进行控制：改变含有游离生物杀灭剂的溶液的浓度，改变与游离生物杀灭剂溶液接触放置的前体媒介的质量，以及更改前体媒介与游离生物杀灭剂溶液接触的时间的时程，或者其他反应条件(例如搅拌、温度、压力等等)。

当消毒盒450n、1450n安装在消毒单元400、402中时，希望的是，第一媒介(例如卤化聚苯乙烯乙内酰脲树脂珠)基本上完全加载或者充填(例如，该媒介中的生物杀灭物种的浓度处于最大值)，使得当水首次流经系统时，释放的生物杀灭剂浓度处于其最高值。随着总水体积的增加，生物杀灭物种的释放减少(如图9b中所示)，因为媒介越来越多地被排出(discharge)(如图9a中所示)。

与消毒盒450n、1450n形成对照的是，希望在安装到系统100、102内时，平衡罐1000内的第二媒介仅仅部分地充填或加载。相反地，希望平衡罐1000内的媒介被选择性地充填到预设的浓度，使得水流经该罐时从该平衡罐1000释放的生物杀灭剂浓度等于到食用点(例如饮水管线135)的水供应的希望的生物杀灭剂浓度。例如，当生物杀灭剂被选择为溴时，用在平衡罐1000内的前体媒介可以加载溴，使得从平衡罐1000中的媒介释放的溴的浓度不大于1ppm或1.5ppm，例如介于0.5和1ppm之间，或者介于0.5和1.5ppm之间。

通过仅仅部分地充填平衡罐1000内的第二媒介，应当理解，该媒介(例如卤化聚苯乙烯乙内酰脲树脂珠)将在安装之后具有多个可用来可逆地与水中存在的接触该媒介的生物杀灭物种结合——即吸收该生物杀灭物种的空出的结合位置。

例如，当该接触媒介被选择为卤化聚苯乙烯乙内酰脲树脂珠时，生物杀灭卤素结合到这些珠的酰胺和酰亚胺氮基团。因此，当这些珠未完全充填(例如不是所有的氮基团都结合到卤素)时，将存在多个空出的氮，其可以结合到使之与所述珠接触的水中存在的任何卤素。

返回到图14，应当理解，从接合点240输出到输出管线260中的水的生物杀灭剂浓度具有一定的(且波动的)生物杀灭物种浓度。因此，平衡罐1000充当生物杀灭物种库(例如，在输出管线260中的生物杀灭物种的浓度低于预设的希望的浓度时将附加的生物杀灭物种释放到水中)和生物杀灭物种槽(例如吸收来自输入到平衡罐1000的水的生物杀灭物种以降低水中的生物杀灭物种的浓度，同时增加平衡罐1000内的第二媒介被充填的程度)。

图15示意性地表示了在三个不同的情景下在穿过平衡罐1000之后水中的生物杀灭物种的浓度如何变化以及结合到平衡罐1000的第二媒介的生物杀灭物种的结合浓度在水穿过之后如何变化。在图15(以及下文描述的图17)中，给定时刻平衡罐1000a、1000b、1000c内部的水平线的厚度表示结合到平衡罐1000媒介的生物杀灭物种的结合浓度(例如，较粗的线表示较大的浓度)。类似地，箭头的厚度表示输入到平衡罐1000(例如经由管线260a、260b、260c)以及从平衡罐1000输出(例如经由管线1010a、1010b、1010c)的水中的生物杀灭物种的浓度。例如，输入箭头260a示意性通过比表示管线260b的箭头更粗的箭头表示，这指示管线260a中的水中的生物杀灭物种的浓度高于管线260b中的水中的生物杀灭物种的浓度。反过来，平衡罐1000a中示出的线粗细的变化(例如粗细的渐变)表明生物杀灭物种的结合浓度跨平衡罐1000a增加(例如，穿过平衡罐1000a的水中存在的生物杀灭物种正被吸收，使得生物杀灭物种的结合浓度增加)。

图15a示出了其中经由管线260a输入到平衡罐1000a的水的生物杀灭剂浓度高于平衡罐1000a的第二媒介内的生物杀灭物种的结合浓度(例如通过充填或给料的程度选择)的情形。这样，平衡罐1000a内含有的媒介的空出的位置将从水中吸收(例如结合到)比同时从具有可逆地结合的生物杀灭物种的媒介位置释放的更多的生物杀灭物种，导致平衡罐1000a的媒介内的生物杀灭物种的结合浓度增加(例如，该媒介随着时间的推移越来越多地充填生物杀灭物种)。平衡罐1000a中的生物杀灭物种的结合浓度的这种增加通过从管线260a到罐出口1010a跨平衡罐1000a向更粗的线过渡(例如浓度随着时间的增加)示意性地表示。

当从经由管线260a进入平衡罐1000a的水吸收生物杀灭物种的速度超过平衡罐1000a的媒介从平衡罐1000a内的媒介的充填位点(例如可逆地结合到生物杀灭物种的占用的位置)释放生物杀灭物种的速度时，从平衡罐1000a输出到管线1010a中的水中的生物杀灭物种的浓度与经由管线260a输入到平衡罐1000a中的生物杀灭物种的浓度相比减小(通过260a表示为比1010a更粗的线而示意性地示出)。

图15c示出了这样的情形，其中输入到平衡罐1000c的生物杀灭剂浓度低于平衡罐1000c的第二媒介中的生物杀灭物种的结合浓度(例如通过充填或给料的程度选择)，意味着平衡罐1000c内的媒介将(例如从其中结合了生物杀灭物种的占用位置)释放比从输入到平衡罐1000c的水(例如在能够结合到生物杀灭物种的空出的位置处)吸收的更多的生物杀灭物种。这导致平衡罐1000c中的生物杀灭物种的结合浓度随着媒介的排空而减小。因此，平衡罐1000c被描绘为从260c到出口1010c渐变过渡到更细的线。

这样，生物杀灭物种从平衡罐1000c内的媒介释放的速度超过从输入到平衡罐1000c中的水中吸收生物杀灭物种的速度，并且因此从平衡罐1000c输出到管线1010c中的水中的生物杀灭物种的浓度与经由管线260c输入到平衡罐1000c中的生物杀灭物种的浓度相比增加(通过260c以比1010c更细的线描绘而示意性地示出)。

图15b示出了其中经由管线260b输入到平衡罐1000b的生物杀灭剂浓度与平衡罐1000b的结合浓度(例如介于0.5ppm-1ppm的溴)相同的情形。这样，平衡罐1000b内的媒介将以相同的速度(例如从其中生物杀灭物种结合到生物杀灭媒介的占用位置)释放和(例如从经由管线260b输入到平衡罐1000b的流体)吸收生物杀灭物种。这样，生物杀灭物种的结合浓度并不跨平衡罐1000b相对于时间而变化(通过线的粗细从260b到出口1010b跨平衡罐保持恒定而示出)，并且经由管线1010c从平衡罐1000c输出的水中的生物杀灭物种的浓度与经由管线260c输入到平衡罐1010c的水的生物杀灭物种浓度相同。

鉴于以上所述，因此应当理解，结合到平衡罐1000内的媒介的生物杀灭物种的浓度将相对于穿过消毒系统200的流体体积而变化。

图16示出了从消毒单元400、402释放——即稀释之前的水中的生物杀灭物种的浓度变化(迹线1210)以及作为穿过系统100、102的总水体积的函数的、平衡罐1000中的结合的生物杀灭物种的浓度变化(迹线1220)。为了简单起见，假设稀释比例在所示的时间段上是恒定的，并且不存在盒循环的变化(例如，对于所示的整个时间段，相同的盒是活动的)。

将平衡罐1000安装到系统100、102中，其中第二媒介内的生物杀灭物种的预设的结合浓度被选择为使得当初始与缺乏任何生物杀灭物种(例如，基本上零浓度的生物杀灭物种)的水接触时，从第二媒介释放到水中的生物杀灭物种的浓度将处于希望的浓度(例如供食用)以确保从平衡罐1000输出的水中的生物杀灭物种的浓度处于希望的水平，例如大约1ppm(以便确保食用点处1ppm或者更小的浓度)。从系统100、102输出的水中的生物杀灭物种的该希望的浓度在图16上通过水平虚线1230表示。

参照图17a，在较早时间(例如图16中的点A)(例如，当低总水体积穿过系统100、102时)，水经由消毒入口220a输入到消毒单元400a、402a，并且生物杀灭物种释放到水中，导致水中高浓度的生物杀灭物种经由出口管线230a从消毒单元400a、402a输出。接着，消毒水经由入口260a进入平衡罐1000a，并且平衡罐1000a中的媒介作用来实现从输入到平衡罐1000a的水中净吸收生物杀灭物种(例如所述媒介吸收生物杀灭物种的速度超过生物杀灭物种从该媒介释放的速度)。结果，与经由入口260a输入到平衡罐1000a的消毒水的生物杀灭剂的浓度相比，经由出口1010a从平衡罐1000a输出的水中的生物杀灭剂的浓度减小(例如至希望的预设浓度)。

这样，当从消毒单元400a、402a释放到水中的生物杀灭物种的浓度比所希望的更高时，平衡罐1000的媒介内的生物杀灭物种的结合浓度增加。因此，平衡罐1000a可以被认为充当过量生物杀灭物种的槽(sink)。

参照图17b，当从消毒单元400b、402b释放到水中的生物杀灭物种的浓度达到希望的预设浓度(图16中的点B)时，平衡罐1000b内的媒介中的生物杀灭物种的结合浓度的变化变得不那么显著，因为生物杀灭物种的释放速度开始匹配吸收速度。这样，结合到平衡罐1000b中的媒介的生物杀灭物种的浓度保持基本上恒定。

参照图17c，当从消毒单元400c、402c中的消毒盒释放到水中的生物杀灭物种的浓度下降至低于有效消毒1230的所希望的预设浓度(例如图16中的点C)时，生物杀灭物种从平衡罐1000c中的媒介释放以增加穿过平衡罐1000c的水中的生物杀灭物种的浓度。这样，经由入口260c输入到平衡罐1000c的水中的生物杀灭物种浓度小于经由出口1010c从平衡罐1000c输出的水中的生物杀灭物种的浓度，并且该平衡罐实际上正充当与从消毒单元400c、402c释放的相比增加生物杀灭物种的浓度的生物杀灭物种库。

参照图17d，最后，足够体积的水将穿过系统100、102，使得平衡罐1000d中的媒介中的生物杀灭物种的结合浓度将耗尽，并且从该平衡罐内的媒介释放生物杀灭物种的速度太慢而不能实现希望的浓度(参见点D)。

例如，(下面的)表4示出了沿着系统的不同部件处相对于(上面关于图16所讨论的)时间点A-D的溴的浓度变化[Br]_y的数字示例，其中y为图12和图13中用来表示该部件的参考数字，例如，[Br]₂₆₀为管线260中的溴浓度以及因而从消毒系统200、202输出的溴的浓度。用来填充该表的浓度出于示例性目的而被简化和夸大，其中的数字在任何方面都并不预期是限制性的。

图12/13点	[Br]<sub>260</sub>/ppm	[Br]<sub>1000</sub>/ppm	[Br]<sub>1010</sub>/ppm
				A	1.2	0.8	0.9
B	1.0	1.0	1.0
				C	0.8	1.0	1.0
D	0.5	0.8	0.8

表4跨平衡罐1000的溴浓度变化[Br]_y

应当理解，平衡罐1000可以与本文公开的本发明的任何适当的和/或希望的实施例相组合。例如，在利用所述基本的稀释控制的实施例(例如示例2)中，应当理解，每个阶段将限定系统的实现水中生物杀灭物种的希望的平均浓度的一种配置。然而，跨所述阶段，应当理解，将存在一定变化，据此可以预期在该阶段的较早点处释放到水中的生物杀灭物种的浓度将大于同一阶段结束时限定的浓度。因此，在这样的系统中，平衡罐1000作用来在所述阶段的较早点处从水中吸收生物杀灭物种，并且在该阶段的较晚点处释放生物杀灭物种，同时反过来，穿过平衡罐的水作用来在一定阶段的较早点处充填平衡罐1000的媒介(例如，增加该媒介中的生物杀灭物种的结合浓度)并且在相同阶段的较晚点处排出平衡罐1000的媒介(例如，降低该媒介中的生物杀灭物种的结合浓度)。这样，应当理解，平衡罐1000可以在系统100、102的寿命中在图17a-17d所示的情景中循环多次。

示例6——串联的消毒盒

在一个或多个示例中，可能希望的是将多个消毒盒串联布置以便增加对于被处理的相同体积的水释放的生物杀灭物种的浓度。然而，每个消毒盒导致水供应穿过消毒单元时其压力下降，并且这可能限制可以容许串联布置的消毒盒的数量。

图18示出了可以被配置为经由本文公开的任何适当的实施例操作的系统100、102的一个示例性实施例。图18中示出的消毒系统200包含布置在两个并行消毒管线中的四个消毒盒450(例如，这四个消毒盒450处于包括两对串行布置的盒的并行布置中)。每个消毒管线包括控制阀445，其可以是开/关阀或者调控阀。水流入消毒管线中通过调控阀425进行控制。在稀释的水供应进入平衡罐1000之前，来自消毒盒450的输出与稀释管线215组合。因此，应当理解，稀释控制可以通过上面描述的系统和/或控制器实施例的任何适当的和/或希望的组合使用至少一个阀250、425和445来实现和控制。

尽管图18中示出的四个消毒盒450如上面所描述的被表示为全部都是消毒盒450n(例如在安装时包括相同结合浓度的生物杀灭物种)，但是应当理解，相同的结构类似地可以用来在不经结构修改的情况下通过将所述消毒管线之一配置为包括稀释盒1450n的稀释管线而实现内部稀释，所述稀释盒在媒介中具有比消毒盒450n更低的生物杀灭物种结合浓度。于是，在这样的实施例中，阀445(和1445)可以排他性地(与平衡罐组合)控制稀释，使得阀250(如图18中所标记的)通过旁路管线控制流量。

示例7——反洗刷

应当理解，在一些情况下，可能希望的是在“反洗刷模式”下操作上面描述的任何实施例的水处理系统100、102。例如，可能希望的是通过在正常操作期间流经过滤器和/或消毒盒的水的压力反洗刷通过过滤器和/或消毒盒的水以便逆转其中所含的媒介的任何压实。

为了执行图7中看到的消毒单元400的反洗刷循环，控制器700将旁路阀490和排出阀495配置为打开并且将消毒控制阀425和消毒出口阀480配置为关闭。输入到消毒系统200的水因此经由接合点410流入旁路管线420。由于消毒出口阀480关闭，从旁路管线420输出的水经由输出接合点470以相反的方向被引导至消毒出口管线465中。水因此通过其中盒控制阀445a-445f被配置为打开的所有分支反向流向消毒管线415。在一些实施例中，所有阀445a-445f可以被配置为同时打开。在可替换的实施例中，盒控制阀445a-445f可以由控制器700顺序地打开，使得在任何时间仅仅反洗刷一个盒450n。应当理解，这例如在已知阻塞仅仅存在于分支管线440a或者盒450a中并且因此使水流经其他盒450b-450f将导致消毒剂在这些盒中不必要地消耗的时候可能是所希望的。一旦水流经打开的分支并且进入消毒管线415，由于阀425关闭的原因，它就被引导通过排出阀495并且经由废物输出管线500离开系统100、102。

尽管上面仅仅关于图7的消毒单元400描述了“反洗刷模式”，但是应当理解，相同的操作原理可以应用到本文描述的不同水处理系统100、102的任何单元。此外，应当理解，每个单元可以由控制器700独立地配置，使得系统操作于任何适当的或者希望的单元模式组合中。例如，给料系统300可以被配置为处于反洗刷模式，而消毒系统200操作于正常模式。

Claims (29)

1.一种对用于动物食用的水消毒的方法，该方法包括：

将第一水供应布置为从初始时间t0开始穿过一定数量n(n≥1)的水消毒盒，其中每个水消毒盒包括包含可释放生物杀灭物种的第一媒介，所述可释放生物杀灭物种释放到与第一媒介接触的水中，以产生具有第一浓度的生物杀灭物种的消毒的水供应；以及

将第二水供应与消毒的水供应相组合以产生具有第二浓度的生物杀灭物种的稀释的水供应，所述第二浓度小于消毒的水供应中的生物杀灭物种的第一浓度。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

控制消毒的水供应和第二水供应组合的比例以便在稀释的水供应中实现生物杀灭物种的希望的第二浓度。

3.根据权利要求2所述的方法，其中为稀释的水供应选择生物杀灭物种的希望的第二浓度以便提供由稀释的水供应中存在的残留水平的生物杀灭物种所产生的残留消毒效果。

4.根据前面任一权利要求所述的方法，其中稀释的水供应具有介于0.5ppm和1.5ppm之间的生物杀灭物种的第二浓度。

5.根据前面任一权利要求所述的方法，进一步包括：

通过以下方式控制消毒的水供应和第二水供应相组合的比例以便在稀释的水供应中实现希望的第二浓度的生物杀灭物种：

监视时间t>t0处穿过水消毒盒的第一水供应的总体积；以及

基于该总体积设置消毒的水供应和第二水供应相组合的比例。

6.根据权利要求5所述的方法，其中设置所述比例包括将所述总体积与作为水消毒盒的总体积的函数的第一浓度的参考曲线相比较。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中监视总体积包括分配操作阶段序列中的一个操作阶段，该序列中的每个操作阶段与一定的总体积范围相应，并且

其中设置消毒的水供应和第二水供应组合的比例基于该操作阶段。

8.根据权利要求7所述的方法，其中每个操作阶段具有关联的预设稀释比例，其中该预设稀释比例等于第一和第二水供应的组合流速除以第一水供应的流速。

9.根据权利要求8所述的方法，其中控制消毒的水供应和第二水供应组合的比例包括通过控制以下至少一个的操作而为分配的阶段实现预设稀释比例：

稀释控制阀，其被布置为控制第二水供应的流速；

消毒控制阀，其被布置为控制第一水供应的流速；

流量控制阀，其被布置为控制来自第一水供应的、输送到所述水消毒盒中的一个或多个中的水量。

10.根据前面任一权利要求所述的方法，进一步包括：

通过以下方式控制消毒的水供应和第二水供应组合的比例以便在稀释的水供应中实现生物杀灭物种的希望的第二浓度：

将时间t≥t0处的实际稀释比例计算为第一和第二水供应的组合流速除以第一水供应的流速；

将该实际稀释比例与目标稀释比例相比较；以及

调节该实际稀释比例以满足目标稀释比例。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

基于时间t处第一水供应的流速更新目标稀释比例；以及

调节实际稀释比例以满足该更新的目标稀释比例。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中更新目标稀释比例包括：分配由时间t处的第一水供应的流速限定的子阶段，其中每个子阶段具有关联的目标稀释比例。

13.根据权利要求10-12中任一项所述的方法，其中时间t处的目标稀释比例基于时间t处穿过水消毒盒的第一水供应的总体积与针对水消毒盒的作为总体积的函数的第一浓度的参考曲线的比较，所述参考曲线与时间t处第一水供应的流速相应。

14.根据权利要求10-13中任一项所述的方法，其中调节实际稀释比例包括控制以下至少一个的操作：

稀释控制阀，其被布置为控制第二水供应的流速；

消毒控制阀，其被布置为控制第一水供应的流速；以及

流量控制阀，其被布置为控制来自第一水供应的、输送到所述水消毒盒中的一个或多个中的水量。

15.根据前面任一权利要求所述的方法，其中在第二水供应与消毒的水供应相组合时，第二水供应包括基本上零浓度的生物杀灭物种。

16.根据前面任一权利要求所述的方法，其中所述第一媒介在初始时间t0包括介于30wt％与40wt％之间的生物杀灭物种，并且优选地所述第一媒介包含生物杀灭卤化(例如溴化)聚合物树脂珠。

17.根据前面任一权利要求所述的方法，其中在初始时间t0释放到第一水供应中的生物杀灭物种的第一浓度介于5ppm与15ppm之间，优选地为大约10ppm。

18.根据前面任一权利要求所述的方法，进一步包括：

将第二水供应布置为穿过一定数量n(n≥1)的稀释管线消毒盒，其中每个稀释管线消毒盒包括包含可释放生物杀灭物种的第二媒介，所述可释放生物杀灭物种释放到与该媒介接触的水中，以产生具有第三浓度的生物杀灭物种的消毒的稀释水供应；

其中该消毒的稀释水供应与所述消毒的水供应组合以产生具有第二浓度的生物杀灭物种的稀释的水供应，该第二浓度小于所述消毒的水供应中的生物杀灭物种的第一浓度。

19.根据权利要求18所述的方法，其中第二媒介在初始时间t0包括介于15wt％与20wt％之间的生物杀灭物种，并且优选地第二媒介包含生物杀灭卤化(例如溴化)聚合物树脂珠。

20.根据权利要求18或19所述的方法，其中生物杀灭物种的第三浓度被选择为提供由消毒的稀释水供应中存在的残留水平的生物杀灭物种所产生的零残留消毒效果。

21.根据权利要求18-20中任一项所述的方法，其中在初始时间t0释放到第二水供应中的生物杀灭物种的第三浓度介于0.1ppm与0.5ppm之间。

22.根据前面任一权利要求所述的方法，其中第二水供应在水消毒盒的上游从第一水供应分流，并且与穿过水消毒盒的第一水供应并行布置。

23.根据前面任一权利要求所述的方法，其中多个(即n≥2)水消毒盒处于并行布置，该并行布置包含第一水供应中的一个或多个可控阀，每个可控阀与所述多个水消毒盒的关联的水消毒盒串行布置；

该方法包括：

测量与第一水供应有关的一个或多个流量参数；以及

响应于所述一个或多个流量参数控制所述一个或多个可控阀打开或关闭。

24.根据权利要求23所述的方法，其中与第一水供应有关的所述一个或多个流量参数包括以下一个或多个：实际流速，平均流速，自初始时间t0以来穿过所述并行布置的总水体积。

25.根据前面任一权利要求所述的方法，其中消毒的水供应中的生物杀灭物种的第一浓度趋向于随着自初始时间t0以来与第一媒介接触的总水体积的增加依照非线性释放曲线而降低。

26.根据前面任一权利要求所述的方法，其中每个消毒盒释放的生物杀灭物种包括氧化卤素，例如氧化溴。

27.一种用于处理供动物食用的水的系统，该系统包括：

水入口，被布置为将第一水供应提供给一定数量n(n≥1)的消毒盒，其中每个消毒盒包括包含可释放生物杀灭物种的第一媒介，所述可释放生物杀灭物种释放到与第一媒介接触的水中，以产生具有第一浓度的生物杀灭物种的消毒的水供应；

第二水供应；以及

组合接合点，被布置为将消毒的水供应和第二水供应相组合以产生具有第二浓度的生物杀灭物种的稀释的水供应，所述第二浓度小于消毒的水供应中的生物杀灭物种的第一浓度。

28.根据权利要求27所述的系统，进一步包括：

控制器，其被配置为控制消毒的水供应和第二水供应在组合接合点处组合的比例以便在稀释的水供应中实现生物杀灭物种的希望的第二浓度。

29.根据权利要求28所述的系统，进一步包括以下至少一个：

稀释控制阀，其由所述控制器操作来控制第二水供应的流速；

消毒控制阀，其由所述控制器操作来控制第一水供应的流速；

流量控制阀，其由所述控制器操作来控制来自第一水供应的、输送到所述水消毒盒中的一个或多个中的水量。

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