CN113968604A - 用于处理供动物食用的水的***和方法 - Google Patents

用于处理供动物食用的水的***和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113968604A
CN113968604A CN202010734408.7A CN202010734408A CN113968604A CN 113968604 A CN113968604 A CN 113968604A CN 202010734408 A CN202010734408 A CN 202010734408A CN 113968604 A CN113968604 A CN 113968604A
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
sterilization
disinfection
flow
parallel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010734408.7A
Other languages
English (en)
Inventor
陈拥军
高明星
杨小丰
张春锦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Herosos Water Purification Technology Shanghai Co ltd
Strix Ltd
Original Assignee
Herosos Water Purification Technology Shanghai Co ltd
Strix Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Herosos Water Purification Technology Shanghai Co ltd, Strix Ltd filed Critical Herosos Water Purification Technology Shanghai Co ltd
Priority to CN202010734408.7A priority Critical patent/CN113968604A/zh
Priority to GB2013594.3A priority patent/GB2597542A/en
Priority to PCT/GB2021/051914 priority patent/WO2022018461A1/en
Publication of CN113968604A publication Critical patent/CN113968604A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/76—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with halogens or compounds of halogens
    • C02F1/766—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with halogens or compounds of halogens by means of halogens other than chlorine or of halogenated compounds containing halogen other than chlorine
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K29/00—Other apparatus for animal husbandry
    • A01K29/005—Monitoring or measuring activity, e.g. detecting heat or mating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/008—Control or steering systems not provided for elsewhere in subclass C02F
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/76—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with halogens or compounds of halogens
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • C02F1/685—Devices for dosing the additives
    • C02F1/688—Devices in which the water progressively dissolves a solid compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/002—Construction details of the apparatus
    • C02F2201/006—Cartridges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/005—Processes using a programmable logic controller [PLC]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/40—Liquid flow rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/44—Time
    • C02F2209/445—Filter life
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/04—Flow arrangements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/04—Flow arrangements
    • C02F2301/043—Treatment of partial or bypass streams
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/04—Disinfection
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2307/00—Location of water treatment or water treatment device
    • C02F2307/14—Treatment of water in water supply networks, e.g. to prevent bacterial growth

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Abstract

一种用于处理供动物食用的水的***(200)，所述***包括多个并行布置的消毒盒(450n)。可控阀(445n)与关联的消毒盒(450n)串联地布置在水流中。流量监测装置(225)布置为监测与通过所述进水口(220)的水流相关的一个或多个参数。控制器配置为响应于由所述流量监测装置测量的一个或多个参数选择性地操作所述阀(445n)，以控制至每个关联的消毒盒的水流，从而调节当水流过所述并行布置的消毒盒(450n)时释放的杀菌种的量。

Description

用于处理供动物食用的水的***和方法
背景技术
为动物特别是家禽提供清洁的饮用水对动物的健康和行为表现有重大影响，如生长速度、饲料转化率、健康或产蛋量等。养殖场的原水可能来自各种水源，如市政水、地下水甚至是地表水和雨水，这些水源都可能存在不同程度的微生物污染。此外，饮水线中可能会形成生物膜，保护病原微生物。无论水源如何，在提供给动物饮用之前，必须对水进行净化，因为饮用水中存在的微生物可能会使动物生病。此外，一些微生物会降低通过供水分配的药物和疫苗的有效性。然而，原水中的病原微生物的净化以及水管中的生物膜堆积对清洁水的提供提出了挑战。因此，本发明的目的是解决其中的一些挑战。
生物膜是附着在表面的粘液，它将细菌、真菌和藻类封装在细胞外多糖和其它有机化合物中。因此，生物膜具有双重作用，一是为微生物提供繁殖的温床，二是保护微生物不受杀生剂的侵害。生物膜的形成普遍存在于有足够营养物质的慢流水***中，如动物舍的接头饮水器***。此外，养殖场经常在动物饮用水中添加添加剂，这些添加剂可能被用作生物膜的食物来源，以促进其生长。这些添加剂包括调味明胶混合物、混合饮料粉、维生素、电解质、糖水、稳定剂、抗生素等。生物膜一旦形成，就很难根除，这给清洁供水的清洁和维护带来了挑战。
众所周知，要想有效抑制动物饮水***中微生物的存在和生物膜的积累，饮水消毒是至关重要的。水消毒的目的是消除水中可能存在的病原体，包括源于水源污染的病原体，和可能添加到水中的病原体，例如，如果被感染的动物在饮水器中获得了水。因此，已知在饮用水管线中提供残留量的消毒剂，如氯，以帮助消除此类病原体。
几种水消毒方案已在养殖业中广泛采用。超滤(UF)是一种膜过滤工艺，它可以作为一种屏障，将有害细菌、病毒和其他污染物从污染的水中分离出来。这种技术已开发为可以有效地去除供应的原水中的病原体，但是，它无法在整个水分配管线中提供消毒剂残留。该领域中另一种常见的选择是人工向供水***中投加消毒化学品，如家用漂白剂、次氯酸钠、过氧化氢、稳定性过氧化氢或二氧化氯等。
在家禽业中，氯产品多年来一直是首要的水消毒产品。在家禽经营中，家禽饮用水消毒常用的氯源有次氯酸钠、氯气元素和次氯酸钙。由于在较低的pH值(常见的是6.5以下)下，氯化消毒效果较好，因此饮用水往往需要进行酸化，以支持氯消毒剂的功效，从而提高消毒残留量(支持禽类更好的行为表现)。但是，为了避免影响用水量，在现有的各种酸类产品中要慎重选择。在水中同时使用氯和酸剂时，应将它们混合后分别注入，以免形成毒气。由于家禽饮水***中的无机和有机含氮污染物，氯的消毒功效会大大降低。此外，还担心，如果氯产品使用不当，微生物可能会对其产生抗药性。
业内已知的维护水路***清洁的常规和简单操作是进行常规冲洗。冲洗有助于洗去细菌或其他生物的潜在食物来源。但是，频繁的水路冲洗会增加维护成本(如人工成本、水费和废水排放成本等)。如果水路***中的生物膜生长已被大大禁止，那么有效的供水消毒操作可以减少冲洗频率。但是，这种***需要关闭从饮水线的饮水供应，因此，长期冲洗或消毒的效果必须与动物不能长期得不到供水的要求相平衡。这往往导致消毒工作在饮水需求最低的夜间进行，并且可能导致消毒的效率低下。
因此，本发明的目的是提供一种用于处理动物食用水的具有消毒效果的改进的***和方法。
US 2003/0044378、US 2004/0086480和US 2012/0035284，其全部内容以引用方式并入本文，公开了杀菌卤化聚苯乙烯乙内酰脲颗粒。交联多孔的卤化聚苯乙烯乙内酰脲珠，也称为HaloPureTM，是一种已应用于人类饮用水***的接触性杀菌剂珠。然而，如果不定期更换昂贵的HaloPureTM过滤器，就很难实现长期连续控制和稳定的溴杀菌剂用量，而对于动物养殖场来说，经济上是无法实现的。因此，本发明的另一个目的是提供一种经济有效的***和方法，该***和方法可结合HaloPureTM技术来处理动物食用水。
发明内容
当从第一方面来看时，本发明提供了一种用于处理供动物食用的水的***，所述***包括：
多个并行布置的消毒盒，其中每个消毒盒包括包含可释放杀菌种的介质，当水流过所述盒时，所述杀菌种释放到与所述介质接触的水中；
进水口，其布置为供应水流至所述并行布置的消毒盒；
一个或多个可控阀，其布置在从所述进水口的水流中，每个可控阀与多个消毒盒中的关联的消毒盒串联布置；
流量监测装置，其布置为监测与通过所述进水口的水流相关的一个或多个参数；以及
控制器，其配置为响应于由所述流量监测装置测量的一个或多个参数选择性地操作所述一个或多个可控阀，以控制至每个关联的消毒盒的水流，从而调节当水流过所述并行布置的消毒盒时释放的杀菌种的量。
该***中的控制器可以确保可控阀***作以调节供水流通过的并行布置的消毒盒的数量。这可以帮助实现期望的和/或恒定水平的杀菌(即被处理的每单位体积的水的杀菌种的量)，而不考虑流量参数的变化。因此，该***可以在供水中提供安全、有效的杀菌种剂量，以灭活微生物并控制和防止生物膜的形成。
该***有利地考虑到与水流有关的那些参数，这些参数可以对当水流过并行布置的消毒盒时释放的杀菌种的量产生影响。在一个或多个实施方式中，与通过进水口的水流有关的一个或多个参数包括以下一项或多项：实际流速、平均流速、水的总体积。
发明人已经认识到，与用于处理供动物食用的水的水处理***相关的波动之一是，根据自安装或补充水消毒盒以来处理过的水的体积，从水消毒盒中的介质中释放杀菌种的速度。例如，释放的杀菌种的浓度通常在每个盒的使用寿命中的长期暴露期间逐渐降低。
在至少一些实施方式中，控制器被配置为响应于自初始时间t0开始已经流过所述进水口的水的总体积选择性地操作所述可控阀中的至少一个。初始时间t0可以对应于一个或多个消毒盒首次安装、更换、提供使用、补充或再填充的时间，或者在其他方式中可以表示一个或多个消毒盒的工作寿命的开始。在至少一些实施方式中，初始时间t0对应于在安装、更换或再填充之后水开始流经多个消毒盒的一个或多个的时间。
在至少一些实施方式中，控制器被配置为选择性地操作所述可控阀中的至少一个，以在第一阶段关闭从所述进水口到相关联的消毒盒的并行水流，并在第二阶段打开从所述进水口到相关联的消毒盒的并行水流，其中所述第一阶段对应于低于体积阈值的水的总体积，所述第二阶段对应于高于所述体积阈值的水的总体积。这意味着，阀***作以使一个或多个另外的消毒盒在第二阶段上线。例如，当水在第一阶段流经并行布置时，随着水的总体积的增加和消毒盒的耗尽，所释放的杀菌种的量可能会逐渐减少，但这可以通过打开阀使水流经一个或多个尚未耗尽的附加消毒盒来补偿。甚至以这种方式操作单个阀，可以延长***的使用寿命。
已经认识到，包括多个可控阀的***允许在不同时间选择性地打开或关闭并行流布置的不同分支。在至少一些进一步的实施方式中，控制器被配置为选择性地操作可控阀中的另一个，以在第三阶段中打开从进水口到另一个关联的消毒盒的并行水流，其中第三阶段对应于高于另一个体积阈值的水的总体积。因此，当水的总体积增加到另一个体积阈值以上时，可以将一个或多个额外的消毒盒带入并行布置中。可以理解的是，可以应用任何数量的体积阈值来确定后续阶段，其中水的总体积已经增加，并且额外的消毒盒被带入并行流布置中，以有助于当水流过并行布置时释放的杀菌种的量。
在至少一些实施方式中，该***包括多个并行布置的n个消毒盒和多个分别与所述n个消毒盒中的一个串联布置的n个可控阀，其中，所述控制器配置为选择性地操作多个、m个可控阀，以根据自初始时间t0开始流过所述进水口的水的总体积打开从所述进水口到并行布置的m个消毒盒的并行水流，其中m≤n。
还已经意识到，多个阀可以使在消毒盒需要补给或更换的时候关闭并行布置的一个分支成为可能，水流通过并行布置的打开的一个或多个其他分支被分流，这意味着水处理不会中断。
在至少一些实施例中，一个或多个可控阀包括与并行布置的消毒盒中的第一消毒盒串联布置的第一阀和与第二消毒盒串联布置的第二阀；其中，控制器被配置为选择性地操作第一阀以在第一阶段打开从进水口到第一消毒盒的第一水流，并选择性地操作第二阀以在第二阶段打开从进水口到第二消毒盒的第二并行水流，其中，第一阶段对应于低于体积阈值的水的总体积，而第二阶段对应于高于体积阈值的水的总体积；以及其中，控制器被配置为选择性地操作第一阀以在第三阶段中关闭从进水口到第一消毒盒的第一水流，其中第三阶段对应于高于最终体积阈值的水的总体积。因此，一旦第二盒上线，就可以在第三阶段对第一盒进行补充或更换。一旦第二盒已经耗尽，这种方法可以反过来。
此外，这种方法可以扩展到任何数量的可控阀。在至少一些实施方式中，该***包括多个并行布置的n个消毒盒和多个分别与所述n个消毒盒中的一个串联布置的n个可控阀，其中，所述控制器配置为选择性地操作多个、m个可控阀，以根据自初始时间t0开始流过所述进水口的水的总体积关闭从所述进水口到并行布置的m个消毒盒的并行水流，其中m≤n。在关闭流经并行布置的水流的同时，可以对m个消毒盒进行补充或更换。当然，初始时间t0可以在一个或多个消毒盒被补充或更换时被重置。
发明人已经认识到，与用于处理供动物食用的水的水处理***相关的另一个波动是通过该***的水的流速。在农场中对饮用水的需求可以有很大的变化，例如在白天和晚上的不同时间。
在至少一些实施方式中，控制器被配置为响应于通过进水口的水的实际或平均流速而选择性地操作可控阀中的至少一个。
在至少一些实施方式中，控制器被配置为选择性地操作可控阀中的至少一个，以在第一阶段中关闭从进水口到相关消毒盒的并行水流，并在第二阶段中打开从进水口到相关消毒盒的并行水流，其中第一阶段对应于低于流速阈值的实际或平均流速，而第二阶段对应于高于流速阈值的实际或平均流速。这意味着，操作阀以使一个或多个进一步的消毒盒在第二阶段上线。例如，由于与介质的接触时间较短，随着流速的增加，从每个消毒盒释放的杀菌种的量可能会减少，但这可以通过第二阶段中并行布置的进一步的消毒盒来补偿。甚至以这种方式操作单个阀可以扩大***的工作范围，尽管流速有波动。
已经认识到，由多个可控阀组成的***可以使并行流布置的不同分支响应于流速的波动而选择性地打开或关闭。更一般地，控制器在确定要包括在并行流布置中的并行支路的数量时，可以考虑实际或平均流速。例如，并行流布置可以包括至少两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或十个以上的并行分支。在这样的示例中，每个并行支路可以包括至少一个消毒盒和与消毒盒串联布置的关联的可控阀。
在至少一些实施方式中，该***包括多个并行布置的n个消毒盒和多个分别与n个消毒盒中的一个串联布置的n个可控阀，其中，所述控制器配置为选择性地操作多个、m个可控阀，以根据通过所述进水口的水的实际或平均流速打开从所述进水口到并行布置的m个消毒盒的并行水流，其中m≤n。
在一些优选的实施方式中，控制器被配置为响应于与通过进水口的水流有关的多个参数，例如同时考虑总体积和实际或平均流速。
在至少一些实施方式中，控制器被配置为接收由所述流量监测设备进行的测量，以确定：
(iii)体积参数，代表自初始时间t0开始流经所述进水口的水的总体积；和
(iv)流速参数，代表通过所述进水口的水的实际或平均流速；
其中，所述控制器配置为基于所述体积参数分配体积阶段，并基于所述流速参数分配流速子阶段。控制器可以使用体积阶段和流速子阶段的查找表。
在至少一些进一步的实施方式中，该***包括多个并行布置的n个消毒盒和多个分别与n个消毒盒中的一个串联布置的n个可控阀，其中，所述控制器配置为选择性地操作多个、m个可控阀，以根据分配的体积阶段和流速子阶段打开从所述进水口到并行布置的m个消毒盒的并行水流，其中m≤n。
该***可以包括任何合适类型的可控阀。当控制器操作阀时，意味着打开或关闭阀或以其他方式调整通过阀的流速。在一些示例中，一个或多个可控阀是固定的开/关阀。在一些示例中，一个或多个可控阀是比例阀。当然，***可以包括不同阀类型的混合。在至少一些实施方式中，控制器被配置为向一个或多个可控阀发送控制信号(有线或无线信号)。因此，该***是自动化的，而不是需要任何手动阀操作。
该***可以包括任何合适数量的消毒盒。例如，并行流布置可包括至少两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或十个以上的消毒盒。在至少一些实施方式中，多个消毒盒包括并行布置的偶数个消毒盒，其中第一半的所述消毒盒以第一并行分支布置，并且第二半的所述消毒盒以第二并行分支布置。
如上所述，本发明涉及消毒盒，其包括包含可释放的杀菌种的介质，当水流过盒时，该杀菌种被释放到与介质接触的水中，因此总接触时间(用总体积表示)和/或瞬时接触时间(用流速表示)可以影响被释放的杀菌种的量。在至少一些实施方式中，随着水流过消毒盒而释放的杀菌种的量趋于随着与所述介质接触的水的总体积的增加而减少。这导致每单位体积的杀菌种的浓度下降。
在至少一些实施方式中，每个消毒盒释放的杀菌种包括氧化卤素，例如氧化溴(Br+)。在至少一些实施方式中，每个消毒盒包括一种介质，该介质包括杀菌卤化(例如溴化)聚合物树脂珠。在一个或多个示例中，杀菌种包括5重量％至90重量％的氧化卤素，优选30-35％的氧化卤素，例如氧化溴(Br+)。合适的消毒盒在US 2003/0044378、US 2004/0086480和US 2012/0035284中描述，其全部内容通过引用并入本文。
在一些实施方式中，消毒盒分别包括包含可释放的杀菌种的介质的流通柱。在一些实施方式中，消毒盒分别包括柱床过滤器，其包括聚合物介质，例如聚合物树脂珠、例如杀菌卤化聚合物，例如杀菌溴化聚合物树脂珠，例如N-卤胺杀菌聚合物树脂珠，例如卤化(如溴化)聚苯乙烯乙内酰脲树脂珠，例如一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。
在一些实施方式中，介质被布置为释放杀菌种，包括氧化卤素，例如氧化氯，优选例如氧化溴。当水经过介质(例如卤化树脂珠)时，杀菌种(例如溴)被释放到水中，优选以受控的速率释放。
在一些实施方式中，介质释放的杀菌种是卤素，例如氧化氯，例如氧化溴。在优选的实施方式中，杀菌种是氧化溴(Br+)。可以理解的是，在对应于普通饮用水的pH值为6.5-8.5时，氧化溴将形成次溴酸(HOBr)，次溴酸是一种消毒剂种类。次溴酸在水中很容易通过溴元素(Br2)的歧化而形成，平衡向右，在pH值为6.5-8.5之间时，有利于HOBr的形成。
Figure BDA0002604639270000071
次溴酸的抗菌活性优于氯的类似种类(次氯酸)。次溴酸很容易与氨和胺反应，产生溴胺，也是有效的杀菌种类。这些可称为“残余溴”的杀菌种在从消毒盒中传出后留在水中，因此可在消毒盒下游的输水***中提供杀菌效果。
在介质是卤化(例如溴化)聚苯乙烯乙内酰脲树脂颗粒的实施方式中，卤素种类(例如溴，例如氯)可与酰胺氮(1)和/或亚胺氮(2)化学结合。当与水接触时，卤素解离(如下图所示)产生次卤酸(例如次溴酸，例如次氯酸)。
Figure BDA0002604639270000081
可以理解的是，酰胺-卤素键比亚胺-卤素键更强(至少部分是由于酰胺-卤素键中由于相邻吸电子基团较少而增加了电子密度)，因此对于亚胺-卤素结合的物种，释放溴的解离常数更大(从而产生更多的次卤酸)。
在一些实施方式中，当安装在消毒盒中时，介质(例如树脂珠)包括5重量％至90重量％的氧化卤素(例如溴，例如氯)，例如10重量％至80重量％，例如10重量％至60重量％，例如10重量％至20重量％，例如12重量％至18重量％，例如至少15重量％，例如15重量％至40重量％，例如15重量％至36重量％，例如至少20重量％，例如20重量％至35重量％，例如22重量％至32重量％。在优选的实施方式中，杀菌种选择为溴。
在一个或多个示例中，介质(例如树脂珠)的颗粒(例如珠)大小在100微米至5000微米之间，例如在100微米至1500微米之间，例如在200微米至1500微米之间，例如在300微米至100微米之间。
在优选的实施方式中，消毒盒被选择为包括包含可释放的氧化溴的介质的盒，例如包含溴化聚苯乙烯乙内酰脲珠的HaloPureTM盒。
根据本发明的另一个方面，提供了一种处理供动物食用的水的方法，该方法包括：
布置供水通过水处理***，所述***包括：
多个并行布置的消毒盒，其中每个消毒盒包括包含可释放杀菌种的介质，当水流过所述盒时，所述杀菌种释放到与所述介质接触的水中；
进水口，其布置为供应水流至所述并行布置的消毒盒；
一个或多个可控阀，其布置在从所述进水口的水流中，每个可控阀与多个消毒盒中的关联的消毒盒串联布置；
所述方法包括：
测量与通过所述进水口的水流相关的一个或多个参数；和
响应于所述一个或多个参数控制所述一个或多个可控阀打开或关闭，以控制至每个关联的消毒盒的水流，从而调节当水流过所述并行布置的消毒盒时释放的杀菌种的量。
如上所述，响应于与流经进水口的水流有关的一个或多个参数而控制至少一个阀意味着可以调整并行布置的消毒盒中的有效并行支路的数量。这可以是一种动态调整方法，提供对***的可变流量参数的实时响应。
在至少一些实施方式中，该方法包括：确定在任何给定时间打开的一个或多个可控阀的数量m，以实现当水流过所述并行布置的消毒盒时每单位体积释放恒定量的杀菌种。数量m可以是≥1。确定在任何给定时间打开的一个或多个可控阀的数量m的步骤可以包括计算数量m或查找数量m，例如使用存储在存储器中的查找表。该方法也可以提供好处，即使在单个阀响应于测量的流量参数而被选择性地打开或关闭时。
如上所述，***可包括多个可控阀，因此该方法可应用于确定在任何给定时间要打开或关闭的阀的数量。在至少一些实施方式中，***包括多个并行布置的n个消毒盒和多个分别与所述n个消毒盒中的一个串联布置的n个可控阀，所述方法包括：操作多个、m个可控阀，以根据一个或多个参数打开从所述进水口到并行布置的m个消毒盒的并行水流，其中m≤n。
如已公开的，与通过进水口的水流有关的一个或多个参数可以包括以下一项或多项：实际流速、平均流速、自初始时间t0开始已经流过所述进水口的水的总体积。
在至少一些实施方式中，该方法是计算机实现的方法。本发明所公开的方法可以由处理器执行。
根据本发明的方法可以至少部分地使用软件，例如计算机程序来实施。因此将看到，当从进一步的实施方式来看时，本发明提供了当安装在数据处理器上时专门适于执行本文所述方法的计算机软件，计算机程序元件包括当程序元件在数据处理器上运行时用于执行本文所述方法的计算机软件代码部分，以及计算机程序包括当程序在数据处理***上运行时适于执行本文所述方法的所有步骤的代码。因此，本发明延伸到存储计算机软件代码的计算机可读存储介质，该代码在数据处理***上运行时执行本文所述的方法。
本发明还延伸到包括这种软件的计算机软件载体，该软件被布置为执行本发明方法的步骤。这种计算机软件载体可以是物理存储介质，如ROM芯片、CD ROM、RAM、闪存或磁盘，也可以是信号，如通过电线的电子信号、光信号或诸如到卫星等的无线信号。
将进一步理解，并非本发明方法的所有步骤都需要由计算机软件来执行，因此从另一个广义的实施方式来看，本发明提供了计算机软件，这种软件安装在计算机软件载体上，用于执行本文所述方法的至少一个步骤。
本发明可相应地适当地体现为用于与计算机***一起使用的计算机程序产品。这样的实施方案可以包括一系列计算机可读指令，这些指令任选地固定在有形的非暂时性介质上，例如计算机可读存储介质，例如软盘、CD ROM、ROM、RAM、闪存或硬盘。它还可以包括一系列可通过调制解调器或其他接口设备，通过有形介质，包括但不限于光或模拟通信线路，或使用无线技术无形地，包括但不限于微波、红外或其他传输技术，传送到计算机***的计算机可读指令。一系列计算机可读指令体现了本文之前描述的全部或部分功能。
本领域的技术人员将理解，这些计算机可读指令可以用许多编程语言编写，以用于许多计算机架构或操作***。此外，这样的指令可以使用任何存储器技术来存储，现在或将来，包括但不限于，半导体、磁性或光学，或者使用任何通信技术来传输，现在或将来，包括但不限于，光学、红外或微波。可以设想，这样的计算机程序产品可以作为可移动介质与随附的印刷或电子文档一起分发，例如，压缩打包的软件，与计算机***一起预装载，例如，在***ROM或固定磁盘上，或者从服务器或电子公告板通过网络，例如，因特网或万维网分发。
从上文的讨论中可以了解到，本发明的各个方面和实施方式可以在处理和消毒动物食用的水中找到特别的用途。特别是，已经发现，释放包含氧化溴(Br+)的杀菌种具有接触消毒和由于处理后的水中有一定量的残留溴而产生的持续消毒效果的双重效果，这可以防止生物膜在下游供动物食用的饮用水分配***中积累。因此，当从另一个方面来看，本发明提供了一种处理动物食用水的方法，该方法包括：
布置输入供水以通过水处理***，所述水处理***包括至少一个消毒单元，所述消毒单元包括包含可释放杀菌种的介质，当水流过所述消毒单元时，所述杀菌种释放到与所述介质接触的水中，其中所述杀菌种包括氧化溴(Br+)；
布置输出供水，以从所述水处理***传递至供动物食用的饮用水分配***。
在至少一些实施方式中，该方法还可以包括：布置所述输出供水，以从所述水处理***传递至在农场中的饮用水分配***。该农场可以是牲畜或家禽农场。
附图说明
现在将参照附图仅通过举例的方式来描述本发明的一些实施方式，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施方式的水处理***，其为并行配置；
图2示出了根据本发明的另一实施方式的水处理***，其为线性配置；
图3更详细地示出了图1和图2中示出的消毒***的一个实施方式；
图4示出了构成图2所示的消毒***的一部分的消毒单元的一个示例性配置；
图5更详细地示出了图1和图2中所示的给料***的一个示例性配置；
图6更详细地示出了图1和图2中所示的预处理单元的一个示例性配置；
图7提供了根据图1所示的并行型实施方式的水处理***的更详细的概况；
图8示出了根据本发明实施方式的用于控制水处理***的设备的方框图；
图9示出了消毒盒介质内杀菌物的量与通过该***的水的总体积的函数关系示意图；
图10示出了HaloPureTM消毒盒的典型溴释放曲线。
具体实施方式
从图1和图2可以看出，整体的水处理***100、102是由多个模块单元(预处理单元110、消毒***单元200和给料***单元300)构成的，这些单元可以以任何合适或期望的配置布置。图1显示了一个实施方式，其中消毒***200和给料***300是并行布置的。图2示出了一个实施方式，其中消毒***200和给料***300是串联布置的。
如图1所示，待消毒的原水(例如未经处理的水)通过主管线105进入***100，该主管线105与可选的预处理单元110流体连接。预处理的水通过进水管线115离开预处理单元110，该进水管线115在结点120处分成进水管线130和进料管线140。进水管线130为消毒***200带来水源。在本实施方式中，在结点120的下游的进水管线130中布置有可选的压力表125，用于测量向消毒***200供水的水压。消毒***200将清洁的(例如消毒过的)饮用水输出到饮用水管线135，供家禽150(或其它动物)食用。进料管线140连接到与消毒***200相同的进水管线115，以向给料***300提供并行的水输入。给料***300将包含添加剂的水输出到饲养管线145，供家禽150(或其它动物)食用。
图2所示的***102类似于图1所示的***100，原水通过主管线105进入(可选)预处理单元110，并通过进水管线115从预处理单元110输出。在本实施方式中，进水管线115在向消毒***200提供水源之前不分叉。进水管线115具有可选的压力表125，其布置用于测量向消毒***200供应的水的压力。消毒***200将清洁的(例如消毒过的)饮用水输出到清洁水管线160，该清洁水管线160然后在下游，在结点122处分成清洁水管线132和进料管线142。清洁水管线132将清洁的(例如消毒过的)饮用水提供至饮水管线135，供家禽150食用。进料管线142向给料***300提供液体输入。给料***300将包含添加剂的清洁水输出到饲养管线145，供家禽150食用。如下文将进一步描述的那样，参照图5，给料***300可以包括适当的过滤器，以便在添加添加剂之前基本上去除存在于消毒水中的杀菌种，例如，在杀菌种的存在可能降低如药物、维生素、矿物质、营养补充剂等的添加剂的功效的情况下。
图3至图6示出了图1和图2中所示单元的模块化组件。
图3示出了用于处理动物食用水的消毒***200的示例布置。如上所述，供水通过进水管线130(或115)输入到消毒***200，该进水管线130在旁路管线输入结点210处分成消毒入口220和旁路管线215，该消毒入口220布置成向消毒单元400供应水流，旁路管线215布置成提供备用供水管线，该备用供水管线例如在消毒单元400进行维修时可以使用。消毒入口220将水流带入包括多个n(n≥1)并行布置的水消毒盒450n的消毒单元400中。在流经消毒单元400的水到达消毒出口230之前，将杀菌种释放到水中。旁路管线215提供旁路流路，该旁路流路在消毒出口230下游的旁路输出结点240输出。
流量计(或其它流量监测装置)225布置在结点210下游的进水管线220中，以测量与流入消毒单元400的水流有关的一个或多个参数。
旁通阀250位于旁通管线215中，并布置成控制旁通管线215是有效的(阀250打开)还是停用的(阀250关闭)。旁通阀250优选为固定阀，例如可配置为打开或关闭的阀。图8示出旁通阀250由控制器700自动控制。然而，旁通阀250也可以是不受控制器700控制的独立阀，例如手动操作的旁通阀250。通常旁通阀250仅在消毒单元400不工作或需要断线以维修时才打开(自动或手动)。
消毒单元400通过消毒出口230输出包含残留杀菌种的清洁(例如消毒过的)饮用水，然后被引导通过旁路输出结点240。消毒出口管线230可选地具有位于旁路输出结点240下游的压力表260，并布置成测量从消毒***输出的清洁(例如消毒过的)饮用水的水压。消毒过的水作为饮用水提供给饮水线135，供家禽150(或其他动物)食用。在旁路输出结点240和饮水线135之间的路径中所示的断线说明，清洁水在其在饮水线135的食用点之前可能会通过其它模块或***。
消毒***200的操作将在下文描述。
图4示出了包括两个并行布置的消毒盒450的消毒单元400布置的示例。虽然该示例描述了两个消毒盒，但是替代的实施方式可以包括任何数量的消毒盒，例如六个消毒盒。消毒入口220被布置成通过在分支结点430处分叉，向并行布置的消毒盒450供应水流，以通过并行支线440向并行布置的多个消毒盒450提供单独的流路。
每条支线440沿其长度定位了一个盒控制阀445，例如位于每个消毒盒450和分支结点430之间。来自消毒盒450的输出在另一个结点460处汇聚以提供消毒出口230。
消毒单元400的操作将在下文中描述。
图5示出了给料***300的一个示例布置。如上所述，流体通过与消毒***200(图1)并行的进料管线140或从消毒***200下游分出的进料管线142输入到给料***300。在这两种情况下，在给料***300内，进料管线140、142在旁路结点处310处分成旁路管线315和给料管线320。旁路管线315提供了连接到另一个旁路结点350的替代流路。旁通阀340位于旁路管线315中。旁通阀340可以手动操作以允许水绕过水处理过滤器330，例如在发生堵塞或过滤器更换事件时。
在该实施例中，给料管线320通过水处理过滤器330，例如颗粒活性炭(GAC)过滤器。水处理过滤器330的输入由自动阀325控制。水处理过滤器330通过管线360将过滤后的水输出到旁路结点处350。在结点350下游的任何一点上，设置有给料入口370，以便在流体流被引导到饲养管线145以被家禽150食用之前，有选择地将一剂或多剂添加剂，如维生素、药品、疫苗等，加入到流体流中。在给料入口370和饲养管线145之间的路径中所示的断线说明，清洁/给料的水可以在饲养管线145的食用点之前通过其它模块或***。
在图5所示的实施例中，水处理过滤器330用于去除由给料进水口管线140、142提供的水中的任何不需要的污染物。当进料管线142连接在消毒***200的稀释水出口160的下游时，如图2所示，水处理过滤器330可以在给料之前去除至少一些杀菌种。然而，可以理解的是，这样的布置涉及不必要的浪费，因此，如图1所示，并行布置可能是优选的。在这些实施方式中，水处理过滤器330不需要去除杀菌种，因此可以采用效率较低的过滤器，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示出了预处理单元110的示例布置。如上所述，原水(即可能的污染水)通过主线105输入到预处理单元110，该主线105在旁路结点510处分成旁路管线515和预处理过滤器管线520。旁路管线515提供了连接到另一个旁路结点550的替代的流路。旁通阀540位于旁路管线515中。旁通阀540可以手动操作以允许水绕过预处理过滤器530，例如在发生堵塞或过滤器更换事件时。
预处理过滤器管线520为预处理过滤器530例如砂过滤器提供流体输入。预处理过滤器530的输入由自动阀525控制。过滤器530通过输出管线560输出预处理过的水，使流体通过旁路结点550被引导入与下游消毒***200连接的进水管线115。
图7通过消毒***200的更详细视图示出了本发明的一个优选实施方式，其中消毒单元400包括六个并行布置在消毒入口220和消毒出口230之间的消毒盒450a至450f。在本实施方式中，在来自消毒入口220的水流中布置有六个可控阀445a至445f，每个可控阀445n与消毒单元400中的相关消毒盒450n串联布置。输入流量结点430a至430f，以及输出流量结点460a至460d，形成了并行布置，每个消毒盒450n及其相关的阀445n布置在各自的并行流量分支中。
图8示出了用于控制如图1至图7所示的消毒***200的示例性设备的框图。***100可根据存储在控制器700的存储器中的一系列预编程指令来操作。控制器700通过与***100中的一个或多个模块通信来执行操作，其中通信可以是有线的或无线的(例如通过网络)。在图8所示的实施方式中，控制器700与上述所有模块单元，即预处理单元110、消毒***单元200和给料***单元300通信。然而，可以理解的是，每个模块化单元可以可选地由独立的控制器控制，使得控制器700仅与消毒***单元200的组件(例如阀445a-445f)通信。
在一些实施方式中，可以以预定的频率或响应于控制器700接收的传感器数据，例如从流量计225传达给控制器700的数据来执行操作。可选地，***100可以执行响应于用户输入而控制的操作，例如通过用户界面710的输入。
一旦控制器700确定待由***100执行的操作，控制器700通过将控制信号(例如电信号)发送到***100内的多个阀中的一个或多个来执行操作，这些阀与控制器700通信并且用于控制通过***的水的流量。对于固定阀，例如阀250、445a-445f、340和540，控制器700发送信号，导致阀被配置为打开或关闭。由自动阀325和525从控制器700接收的电输入将阀配置为在三种可能的模式中的一种中操作：过滤模式、反冲洗模式和过滤冲洗模式。
控制器700还可以将与***100的操作条件相关的数据输出到用户界面710。例如，可以显示通过***的水的实际(或平均)流速或已经通过***的水的总量，并由用户用来确定***是否运行异常，例如，流速的下降可能表明堵塞。在一些实施方式中，用户界面710可以图形化地表示水消毒盒450a-450f的状态，例如杀菌种的消耗百分比，从而用户能够识别水消毒盒450a-450f何时接近需要更换或补充。
上述关于图3至图6描述的***100的每个组成单元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被激活或停用。现在将结合图7和8描述***100的操作方法。
原水通过主管线105进入***100，该主管线105向预处理单元110提供输入。如果预处理单元110在操作上是有效的，则其配置为使得旁通阀540是关闭的，并且自动阀525被设置为常开过滤器操作。当阀540关闭时，通过主管线105进入预处理单元100的水通过预处理过滤器管线520被引导入砂过滤器530。在从过滤器530输出时，预处理后的水沿管线560，通过结点550进入进水管线115。
如果预处理单元110在操作上被停用，例如，如果过滤器530正在维修，或者在其中一个管线520或560中存在堵塞，则自动阀525被关闭，旁通阀540被打开，使得原水反而通过结点510流过旁路管线515，并通过输出结点550输出返回到进水管线115中。
在水到达旁路结点210之前，由位于进水管线130中的第一压力表125测量水压，该旁路结点210为旁路管线215和消毒入口管线220提供输入。
如果旁通阀250关闭，则水通过消毒入口220进入消毒单元400。在供水到达消毒单元400之前，由流量计225测量一个或多个参数，如供水的流速。
水通过消毒入口管线220经由限定并行布置的结点430a至430f朝向消毒单元400中的多个消毒盒450a至450f。在优选的实施方式中，消毒盒被选择为包括包含可释放的氧化性溴的介质的盒，例如包含溴化聚苯乙烯乙内酰脲珠的HaloPureTM盒。
消毒单元400可以被配置为使得，通过打开或关闭阀445a至445f，任何合适的或期望数量的消毒盒450n可以用于供水通过。当消毒盒450n首次被安装到***中时，由于最初快速释放的杀菌种(例如氧化溴)没有稳定地结合到介质(例如聚苯乙烯乙内酰脲珠)中，从消毒盒释放到通过***的水中的杀菌种(例如溴)的量(例如从溴化聚苯乙烯乙内酰脲珠可控地释放氧化溴)将处于最高水平。
如果将所有的可控阀445a-445f设置为打开，使得所有的消毒盒都可供水通过，则每个支路中的水的体积流速将有效地是在流量计225处测量的流速的六分之一。由于杀菌种的释放是由解离常数决定的，而解离常数又是一个平衡常数，因此，高流速导致平衡向右移动，随着水更快地带走杀菌种，杀菌种的解离度增加。相反，当流经盒的水流较慢时，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，导致杀菌种(如氧化溴)从介质(如聚苯乙烯乙内酰脲珠)的释放减少。(例如)与只有一个消毒盒是有效的等效***相比，当所有消毒盒都可用时，从消毒单元400输出的水中残留消毒剂的浓度增加。
从消毒单元400输出的水中的杀菌种浓度最好是足够高，以便可以有效地灭活或防止消毒单元下游水管中的病原微生物和/或生物膜堆积。因此，从消毒***200释放的消毒剂浓度非常低是不期望的，因为可能没有足够剂量的残留消毒剂来灭活存在于消毒***的输出和饮水管线之间的病原体和生物膜。在本发明的实施方式中，由消毒单元400释放到水中的消毒剂被选择为残余溴(例如来自HaloPureTM盒中的卤化聚苯乙烯乙内酰脲珠)，设想低于0.5ppm的浓度对于有效消毒来说是太低的。在本发明的实施方式中，由过滤***释放到水中的消毒剂被选择为残余溴(例如来自HaloPureTM盒中的卤化聚苯乙烯乙内酰脲珠)，用于动物食用的残余溴的理想浓度为约1ppm。
图9通过示例示出了消毒盒介质内可释放的杀菌种的量作为已通过消毒盒的水的总体积(例如与消毒盒介质接触的水的总体积)的函数的示意图。如前文所讨论的，当水与消毒盒介质接触时，会向水中释放出杀菌种。因此，当通过消毒盒的水的总体积较低时，由于只有少量的杀菌种被释放到水中，因此介质内包括的杀菌种的量是高的(例如图9的左盒)。随着水的体积的增加(例如图9中从左向右移动)，由于与杀菌介质的接触增加，杀菌种的量减少(如非线性地)。一旦只剩下较低量(例如25％)的杀菌种，那么可以更换介质或重新充填杀菌种。
例如，当消毒盒介质是N-卤胺聚合物树脂珠，而可释放的杀菌介质是溴，使得完全补充的(例如杀菌活性介质)具有与N-卤胺聚合物树脂珠的酰胺氮和/或亚胺氮化学结合的溴。因此，当水与带电的杀菌介质接触时，溴从亚胺氮和/或酰胺氮解离并释放到水中。由于亚胺-卤素键比酰胺-卤素键弱(具有较高的解离常数)，最初(例如当与介质接触的水的总体积较低时)溴将从较不稳定的(例如亚胺)位置释放出来，与介质结合的溴浓度(例如带电聚合物珠的浓度)保持较高(例如图9中的左盒)。随着水的总体积的增加，在亚胺位置的解离继续进行，而在酰胺位置的溴的解离增加，从而使与杀菌介质结合的溴的量(例如带电聚合物珠的量)被耗尽(例如图9中从左向右移动)。
因此，可以理解的是，当水流过盒时，可释放的杀菌种的量取决于与介质接触的水的总体积。
实施例1
图10示出了对于包括30公斤卤化聚苯乙烯乙内酰脲珠的单个HaloPureTM盒作为通过该盒的水的总体积(公吨)的函数所期望的典型溴释放曲线。不同的轨迹代表了通过盒的不同水流速(公吨/小时)。可以看出，在最初，当珠被完全给料，并且通过***的水的总体积较低时，通过盒的水中会有较高的溴释放。这是因为会有比较多的溴与乙内酰脲珠不稳定地结合，从而优先释放。这首先导致水中残留溴的浓度高，即大于1ppm，但这种“高溴”阶段是短暂的，例如只持续通过消毒盒的前400t水。然而，可以理解的是，对应于“高溴”阶段的水的总体积将根据盒的大小和卤化聚苯乙烯乙内酰脲珠的量而变化。
如图10所示，HaloPureTM盒释放的残余溴的浓度最初是很高的(“高溴”阶段)，但随着水的总体积的增加而迅速下降到1ppm以下。在残余溴浓度降至1ppm以下后，释放曲线趋于平缓，示出残余溴随着水的体积的增加而受控地稳定释放，在本例中处于约400至3000T之间的“稳定溴”阶段。残余溴浓度在大约3000T的水时开始下降到0.5ppm以下，然后对于通过盒的最后3000-5000T的水，可以定义一个“低溴”阶段，在这个阶段，珠变得所剩无几。
可以理解的是，对应于“高溴”、“稳定溴”和“低溴”阶段的水的体积取决于盒的大小(例如，盒中所包含的杀菌介质的质量)。例如，如果盒比图10所示的数据所代表的盒更大，即含有更多质量的杀菌释放介质，则对应于每个阶段的体积范围将更大。
然而，可以理解的是，无论盒的大小如何，释放曲线都将观察到相同的行为曲线(例如，作为体积函数的相同释放趋势)，因为释放曲线是由杀菌种在水中的物理解离常数决定的。因此，图10中所示的数据可以放大或缩小(例如线性的，例如非线性的)，以表示对于任何合适的或期望的盒尺寸(例如杀菌介质的质量)所期望的释放曲线和阶段范围。
一般来说，HaloPureTM盒将被安装并用于高溴和稳定溴阶段。一旦某个盒所消毒的水的体积超过了“低溴”阶段的起点，也就是说残留溴浓度降到0.5ppm以下，盒就会被重新填充或更换。然而，这需要中断消毒***的使用。
因此，从图10的示例中可以了解，含有30kg珠的单个HaloPureTM盒可能只能为最高可达通过该盒约3000t总体积的水提供期望浓度的溴用于消毒，从而导致在大于3000t体积下输出的水具有不理想的低残留溴浓度。这就导致了低溴阶段水不能充分消毒的问题。
可见，上述低溴、稳定溴和高溴阶段，无论通过盒的水的流速如何，都普遍适用。然而，从图10也可以看出，流速会影响盒在各阶段之间移动的速度，例如最高流速60t/hr会导致高溴阶段(>1ppm)只持续前300t的水，而稳定溴阶段的持续时间较短，例如在约300t到2000t之间，在残余溴的浓度降到0.5ppm之前，盒需要重新填充或更换。因此，流速是另一个需要考虑的参数。
上面讨论的问题适用于任何类型的消毒盒，该消毒盒包括介质，该介质包括可释放的杀菌种，当水流过消毒盒时，该杀菌种被释放到与介质接触的水中，因为释放的杀菌种的量可能取决于与介质接触的水的总体积和/或通过消毒盒的水的流速。
因此，有益的做法是通过有选择地控制供水通过的并行布置的消毒盒的数量来调整杀菌种的释放量，从而使残留消毒剂的浓度达到有效水平，以灭活消毒***下游的病原体和生物膜的形成(例如残留溴的浓度高于0.5ppm)，同时使消毒盒在其整个使用寿命期内的功效最大化。此外，无论流速如何波动，确保在食用点的供水具有理想的浓度也是有益的。
为了帮助实现这一目的，消毒单元400被配置为使得在任何时间可用于输入水供应的并行布置的盒450n的数量可由控制器700控制。此外，控制器700可确保每个盒450n通常以均匀和协调的方式耗尽其杀菌种。
实施例2
现在将描述图7中示出的消毒***200的一个示例控制方案。
如上所述，在盒使用寿命的早期阶段，由此从介质中释放出的杀菌种将会较高，因此，优选是高流速通过盒，并且在消毒单元400中只有一个盒有效。因此，控制器700将对***进行配置，使其在一个盒循环中运行。在一个盒循环中，只有一个消毒盒可供水通过，因此，控制器700将***配置为使阀445a打开，并且所有其它阀445b至445f关闭。然后，控制器700通过流量计225监测输入到消毒单元400中的水的流速，从而可以监测已经通过盒450a的水的总体积。当已通过盒450a的水的体积被确定为超过一个盒循环的预设阈值水平时，控制器700关闭阀445a并打开阀445b，使得输入到消毒单元400的水现在被引导通过第二个盒450b，并重复该过程。
一旦所有盒450n都有等量的水通过***，控制器700可以决定是否重复一个盒循环或将操作改为另一个n个盒循环，例如三个盒循环。在n-盒循环中，控制器700将配置***，使得n个阀445n在任何一个时间都是打开的。例如，在三盒循环中，控制器700可以首先打开阀445a、445b和445c。当通过***的水的体积超过三盒循环的预设阈值水平时，控制器700关闭阀445a、445b和445c，并打开阀445d、445e和445f，并重复该过程。
控制器700可以通过任何合适的或理想的方法确定n盒循环，例如，盒循环顺序可以使用模拟的或理论的盒耗尽研究进行预编程，从而使盒循环作为通过***的水的总体积的函数而改变。
为了进一步说明上面描述的这一程序，下表提供了在其中***的阶段(对应于可释放的杀菌种的量)由流量计225测量的以公吨(T)为单位的总体积和以公吨/小时(T/hr)为单位的流速定义的实施方式中由控制器700控制的消毒***200的理论示例性运行时间表。本表中包括的数值仅是示例性的，以说明本文所公开的发明背后的原理。所包括的数字和范围并不意欲在任何方面具有限制性。
在一些实施例中，时间表(例如如表所定义的)可以被预先编程到控制器700中，使得控制器700从流量计225接收到指示至少主阶段由其确定的水的总体积的数据。例如，如果控制器700从流量计225接收到的数据确定总体积为500T，则控制器700将确定消毒***200应被配置为满足阶段2的要求。
Figure BDA0002604639270000201
在一些实施方式中，主阶段可以通过将总体积与参考曲线(例如将残留消毒剂浓度作为总体积的函数绘制的曲线)进行比较来确定。
在一些实施方式中，子阶段可由流量计225测量的水的(实际或平均)流速确定。在一些实施方式中，流速可由饮用需求确定，例如，流速在白天较快，而在夜间较慢。对于与总体积有关的每个主阶段，可以定义一些与流速的不同范围有关的子阶段。
一旦控制器700确定了阶段和子阶段，控制器700就可以通过设置在任何给定时间使用的消毒盒的所需数量(例如n盒循环)来配置***以实现所需浓度。
例如，如果控制器700从流量计225接收到的数据确定目前已经通过***的总体积是150t，则控制器700确定***目前应该处于阶段1，例如高溴阶段。对于大多数流速，在高溴阶段的单个盒将提供足够多的杀菌种，以达到所需的消毒剂浓度水平，例如至少1ppm。因此，控制器700只操作阀445a-445f中的一个，以选择一个盒循环(n＝1)。然而，如果流速特别高(例如25-50T/小时)，那么接触时间就会减少，并且单个盒可能不够，因此控制器700操作阀445a-445f中的两个以选择阶段1、子阶段4中的两个盒循环(n＝2)。
在一些实施方式中，子阶段由流速决定，控制器700可以从流量计225接收的测量值确定子阶段。例如，在15:00时，家禽对饮用水的需求将是高的，并且为了适应这种需求，流速可以是40T/小时，这样，***被配置为处于阶段1.4(阶段1，子阶段4)。相反，在夜间，对饮用水的需求减少，这样，通过***的水的流速降低到3T/小时，并且***被配置为处于阶段1.1(阶段1，子阶段1)。因此，控制器700被布置成在不同时间选择性地打开或关闭阀445a-445f中的一个或多个，以选择在并行布置中有效的盒数量n。
一旦确定了阶段和子阶段，控制器700可以向阀450a-450f发送控制信号，以根据该阶段的n个盒循环来布置所需的打开或关闭的阀的数量。当控制器700确定阶段已经改变时(例如总体积超过了所确定阶段的阈值，或者流速已经减少或增加超过了阈值)，可以立即更新子阶段(不管在盒循环中的位置如何)，从而盒的新配置配置为打开，以对应下一个子阶段的要求。
例如，在阶段1，当水的体积超过的阈值(例如400t)时，***立即更新到阶段2。如果***在总体积超过400T之前立即处于阶段1.2(例如，子阶段由流速决定，而流速又由需求决定)，则在超过400T之后，***将立即更新到阶段2.2(假设相同的供应需求，从而期望的流速)，这样，***被配置为执行两个盒循环，例如，除了在阶段1.2已经配置为打开的一个盒阀之外(一个盒循环阶段)，还打开第二个盒阀445n。另外，控制器700可以被配置成在更新到下一个阶段或子阶段之前查询盒循环中的位置，并且仅在完成一个完整的盒循环时将更新传达给***，以确保所有盒具有相等体积的水流通过，从而在相等的程度上被耗尽。
可以理解的是，虽然上文描述了一个三阶段和四个子阶段的***，但时间表可以包括任何合适和理想的阶段和子阶段的组合，并且每个阶段可以具有相同或不同数量的子阶段。还可以理解的是，在每个阶段中可通过***的总体积取决于***中存在的盒数量，例如，盒数量越多意味着在任何给定阶段或子阶段中可通过***的水量越大。
可以理解的是，本文所描述的***和方法提供了一种智能***和方法，用于提供受控浓度的杀菌种以消毒存在于原水中的微生物病原体，并且提供了供动物食用的干净供水。

Claims (21)

1.一种用于处理供动物食用的水的***，所述***包括：
多个并行布置的消毒盒，其中每个消毒盒包括包含可释放杀菌种的介质，当水流过所述盒时，所述杀菌种释放到与所述介质接触的水中；
进水口，其布置为供应水流至所述并行布置的消毒盒；
一个或多个可控阀，其布置在从所述进水口的水流中，每个可控阀与多个消毒盒中的关联的消毒盒串联布置；
流量监测装置，其布置为监测与通过所述进水口的水流相关的一个或多个参数；以及
控制器，其配置为响应于由所述流量监测装置测量的一个或多个参数选择性地操作所述一个或多个可控阀，以控制至每个关联的消毒盒的水流，从而调节当水流过所述并行布置的消毒盒时释放的杀菌种的量。
2.根据权利要求1所述的***，其中，与通过所述进水口的水流相关的一个或多个参数包括以下一项或多项：实际流速、平均流速、水的总体积。
3.根据权利要求1所述的***，其中，所述控制器配置为响应于自初始时间t0开始已经流过所述进水口的水的总体积选择性地操作所述可控阀中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的***，其中，所述控制器配置为选择性地操作所述可控阀中的至少一个，以在第一阶段关闭从所述进水口到相关联的消毒盒的并行水流，并在第二阶段打开从所述进水口到相关联的消毒盒的并行水流，其中所述第一阶段对应于低于体积阈值的水的总体积，所述第二阶段对应于高于所述体积阈值的水的总体积。
5.根据权利要求1所述的***，包括：多个并行布置的n个消毒盒和多个分别与所述n个消毒盒中的一个串联布置的n个可控阀，其中，所述控制器配置为选择性地操作多个、m个可控阀，以根据自初始时间t0开始流过所述进水口的水的总体积打开或关闭从所述进水口到并行布置的m个消毒盒的并行水流，其中m≤n。
6.根据权利要求1所述的***，其中，所述控制器配置为响应于通过所述进水口的水的实际或平均流速选择性地操作所述可控阀中的至少一个。
7.根据权利要求6所述的***，其中，所述控制器配置为选择性地操作所述可控阀中的至少一个，以在第一阶段关闭从所述进水口到相关联的消毒盒的并行水流，并在第二阶段打开从所述进水口到相关联的消毒盒的并行水流，其中所述第一阶段对应于低于流速阈值的实际或平均流速，第二阶段对应于高于所述流速阈值的实际或平均流速。
8.根据权利要求1所述的***，包括：多个并行布置的n个消毒盒和多个分别与n个消毒盒中的一个串联布置的n个可控阀，其中，所述控制器配置为选择性地操作多个、m个可控阀，以根据通过所述进水口的水的实际或平均流速打开从所述进水口到并行布置的m个消毒盒的并行水流，其中m≤n。
9.根据权利要求1所述的***，其中，所述控制器配置为接收由所述流量监测设备进行的测量，以确定：
(i)体积参数，代表自初始时间t0开始流经所述进水口的水的总体积；和
(ii)流速参数，代表通过所述进水口的水的实际或平均流速；
其中，所述控制器配置为基于所述体积参数分配体积阶段，并基于所述流速参数分配流速子阶段。
10.根据权利要求9所述的***，包括：多个并行布置的n个消毒盒和多个分别与n个消毒盒中的一个串联布置的n个可控阀，其中，所述控制器配置为选择性地操作多个、m个可控阀，以根据分配的体积阶段和流速子阶段打开从所述进水口到并行布置的m个消毒盒的并行水流，其中m≤n。
11.根据权利要求1所述的***，其中，所述多个消毒盒包括并行布置的偶数个消毒盒，其中第一半的所述消毒盒以第一并行分支布置，并且第二半的所述消毒盒以第二并行分支布置。
12.根据权利要求1所述的***，其中，随着水流过每个消毒盒而释放的杀菌种的量趋于随着与所述介质接触的水的总体积的增加而减少。
13.根据权利要求1所述的***，其中，每个消毒盒释放的杀菌种包括氧化卤素，例如氧化溴(Br+)。
14.根据权利要求1所述的***，其中，每个消毒盒(450n)包括一种介质，该介质包括杀菌卤化(例如溴化的)聚合物树脂珠。
15.根据权利要求13或14所述的***，其中，所述杀菌种包括5重量％至90重量％的氧化卤素，优选地30-35％的氧化卤素。
16.一种处理供动物食用的水的方法，所述方法包括：
布置供水通过水处理***，所述***包括：
多个并行布置的消毒盒，其中每个消毒盒包括包含可释放杀菌种的介质，当水流过所述盒时，所述杀菌种释放到与所述介质接触的水中；
进水口，其布置为供应水流至所述并行布置的消毒盒；
一个或多个可控阀，其布置在从所述进水口的水流中，每个可控阀与多个消毒盒中的关联的消毒盒串联布置；
所述方法包括：
测量与通过所述进水口的水流相关的一个或多个参数；和
响应于所述一个或多个参数控制所述一个或多个可控阀打开或关闭，以控制至每个关联的消毒盒的水流，从而调节当水流过所述并行布置的消毒盒时释放的杀菌种的量。
17.根据权利要求16所述的方法，包括：确定在任何给定时间打开的一个或多个可控阀的数量m，以实现当水流过所述并行布置的消毒盒时每单位体积释放恒定量的杀菌种。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述***包括多个并行布置的n个消毒盒和多个分别与所述n个消毒盒中的一个串联布置的n个可控阀，所述方法包括：
操作多个、m个可控阀，以根据一个或多个参数打开从所述进水口到并行布置的m个消毒盒的并行水流，其中m≤n。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，与通过所述进水口的水流相关的一个或多个参数包括以下一项或多项：实际流速、平均流速、自初始时间t0开始已经流过所述进水口的水的总体积。
20.一种处理供动物食用的水的方法，所述方法包括：
布置输入供水以通过水处理***，所述水处理***包括至少一个消毒单元，所述消毒单元包括包含可释放杀菌种的介质，当水流过所述消毒单元时，所述杀菌种释放到与所述介质接触的水中，其中所述杀菌种包括氧化溴(Br+)；
布置输出供水，以从所述水处理***传递至供动物食用的饮用水分配***。
21.根据权利要求20所述的方法，包括：
布置所述输出供水，以从所述水处理***传递至在农场中的饮用水分配***。
CN202010734408.7A 2020-07-24 2020-07-24 用于处理供动物食用的水的***和方法 Pending CN113968604A (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010734408.7A CN113968604A (zh) 2020-07-24 2020-07-24 用于处理供动物食用的水的***和方法
GB2013594.3A GB2597542A (en) 2020-07-24 2020-08-28 A system and method for treating water for animal consumption
PCT/GB2021/051914 WO2022018461A1 (en) 2020-07-24 2021-07-23 A system and method for treating water for animal consumption

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010734408.7A CN113968604A (zh) 2020-07-24 2020-07-24 用于处理供动物食用的水的***和方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113968604A true CN113968604A (zh) 2022-01-25

Family

ID=72749582

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010734408.7A Pending CN113968604A (zh) 2020-07-24 2020-07-24 用于处理供动物食用的水的***和方法

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN113968604A (zh)
GB (1) GB2597542A (zh)
WO (1) WO2022018461A1 (zh)

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4199001A (en) * 1978-04-24 1980-04-22 Kratz David W Chemical feeder
US6294185B1 (en) * 1993-03-12 2001-09-25 Auburn University Monomeric and polymeric cyclic amine and N-halamine compounds
CA2206622C (en) * 1997-06-02 2001-12-11 Iosolutions Incorporated Method of disinfecting water with iodine species
US6548054B2 (en) 2001-09-06 2003-04-15 Auburn University Biocidal polystyrene hydantoin particles
US7687072B2 (en) 2002-10-31 2010-03-30 Auburn University Biocidal particles of methylated polystyrene
US7250111B2 (en) * 2003-11-14 2007-07-31 Pure H20 Bio-Technologies, Inc. Potable water delivery system with disinfection and residual discharge unit and method
US8591748B2 (en) * 2004-08-26 2013-11-26 King Technology, Inc. Water treatment
US7666317B2 (en) * 2005-01-31 2010-02-23 MAC Aerospace Industries, Inc. Methods and systems for disinfecting potable water supplies
KR101279485B1 (ko) * 2011-04-11 2013-07-02 이동희 규소 및 미네랄이 포함된 물을 제공하기 위한 기능수 공급장치
US20170066658A1 (en) * 2014-04-07 2017-03-09 Imerys Filtration Minerals, Inc. Bop water filter cartridge
CN107072194A (zh) * 2014-10-14 2017-08-18 哈洛资源公司 包含纳米颗粒的聚合杂化物颗粒和用途
US10772330B2 (en) * 2015-10-07 2020-09-15 Yissum Research Development Company Controlled release N-halamine polymers for water decontamination and detoxification
EP3692046A4 (en) * 2017-10-05 2021-05-26 Clifford D. Jolly SILVER ION BIOCIDE DELIVERY SYSTEM

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022018461A1 (en) 2022-01-27
GB2597542A (en) 2022-02-02
GB202013594D0 (en) 2020-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5919374A (en) Method of disinfecting water with iodine species
US6579446B1 (en) Multi-process disinfectant delivery control system
US7638064B1 (en) Method and system for disinfecting irrigation water in agricultural irrigation systems
EP3536151A1 (en) A method of chlorinating, disinfecting and/or sanitizing employing a biocide generated at a point of use
CN210796076U (zh) 非电解微酸性次氯酸水生成设备
JP5942373B2 (ja) 船舶バラスト水の処理システム
US6139731A (en) Iodinated water treatment process
DE102008004663B4 (de) Verfahren zur elektrochemischen Hygienisierung und Keimminderung von biologisch gereinigtem Abwasser, insbesondere häuslichem Abwasser, und von Abwasserteilströmen und Vorrichtung dazu
CN113968604A (zh) 用于处理供动物食用的水的***和方法
JP2012254415A (ja) 船舶バラスト水の処理システム
CN111221293B (zh) 一种畜禽养殖场消毒自动控制***、方法及存储介质
CA2864615A1 (en) A method and apparatus for sanitising a treated water supply of unsatisfactory quality to produce a potable water supply of satisfactory quality
JP5776343B2 (ja) 船舶バラスト水の処理システム
JP5776367B2 (ja) 船舶バラスト水の処理方法
WO2008058206B1 (en) System and method for treating a fluid
Allen et al. Water quality and water delivery systems
JPH0461984A (ja) 活性炭の静菌方法
CN114644383A (zh) 用于对水进行消毒的方法
CN114644384A (zh) 用于对水进行消毒的***
KR200353265Y1 (ko) 소독장치를 구비한 정수기
WO2022129956A1 (en) Method of disinfecting water
JPWO2012124039A1 (ja) バラスト水の殺菌剤及びバラスト水処理装置
WO2022129957A1 (en) Method and system for disinfecting water for animal consumption
JP2012254416A (ja) 船舶バラスト水の処理システム
JP3238937U (ja) 性状改良水を生成し、この性状改良水を農業用保有地に分配するための装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination