用于控制空气净化系统的过程的制作方法

本发明涉及用于控制空气净化系统的过程以及用于净化空气尤其是城市空气的系统，所述系统尤其是远程控制和/或使用各种类型的反馈控制来控制。

背景技术

碳汇或二氧化碳(co2)汇是一种天然或人造的贮存器，可从大气中吸收碳并有助于减少大气中的二氧化碳量。这种贮存器的大小是可变的。主要的自然碳汇是海洋、土壤(腐殖质、泥炭沼泽)和某些生活环境(生长着的森林)。工业界认为碳汇包括通常基于光合作用过程的生物反应器。

专利申请fr2945215公开了例如用于处理大气的过程，其特征在于，包括将贮存器放置在待处理的环境中，该贮存器包含介质，在介质中自养微生物(例如，藻类)凭借光生物反应从置于贮存器中或附近的光源(18)汲取能量来生长，所述贮存器允许介质与待处理环境的空气之间的交换，所述自养微生物从存在于待处理环境中的二氧化碳产生钙化元素。这种方法有缺点，阻碍了这种装置的广泛使用。例如，一个重大问题在于需要收集堆肥，这在城市环境中很麻烦(例如，物流、气味)，并且从经济角度考虑也有麻烦。

需要特别是在城市环境中的先进的空气处理工艺和系统。

技术实现要素：

本发明涉及用于控制包括生物反应器的空气净化系统的计算机化过程。特别地，该系统可以包括用于处理城市空气，特别是用于移除co2的光生物反应器。该系统可连接到卫生网络和/或(饮用和/或市政)供水网络。连接和排放系统尤其可以保持两种网络之间的流体隔离。该系统可以可选地配备有测量传感器和/或致动器，其使得可以控制生物反应器的内部活动。描述了用于控制生物反应器的网格的各种模式。有关连接网络状态的数据(例如水、卫生设施、冷却、供热网络)有助于控制地理定位的生物反应器网络。描述了软件方面。生物反应器的网格可以特别经由嵌入式通信设备远程监测。

公开了一种用于调节微藻生物反应器的设备，允许其从城市公共空间连接到集体卫生网络，从而允许建立二氧化碳封存和沼气生产的良性循环。

公开了一种用于调节微藻生物反应器的设备，允许其从城市公共空间连接到集体卫生网络，从而允许建立二氧化碳封存和沼气生产的良性循环。

有利地，根据本发明的碳汇可以结合在街道用具内。

有利地，根据本发明的碳汇可以是或连接到城市卫生网络。

有利的是，通过利用现有的卫生网络，本发明在这些卫生网络的新经济用途的方面增加了价值。

有利的是，例如通过优化微藻生物质的生长，生物化学反应器的排放的适当和/或自动化管理保持最大的co2吸收能力。

有利的是，本发明的实施例使得测量排放到网络中的有机物质的量成为可能，特别是防止恶臭、嗅觉和/或视觉污染，甚至害虫(例如蟑螂、蛆、其他昆虫、老鼠等)出现在公共空间。

有利地，根据本发明的碳汇可以联网。发展描述了城市汇的排或网络的管理：城市汇的这种网络可以根据各种模态进行控制。

有利地，另外或替代地，根据本发明的系统允许生产沼气。

有利地，根据本发明的系统允许建立二氧化碳封存的良性循环。

有利的是，根据本发明的系统解决了当代城镇和城市的许多主要问题：a)减少温室气体，b)改善城市空气质量，c)生产可再生能源。

有利地，根据本发明的过程和系统在能量转换中起作用。

有利地，根据实施例，根据本发明的过程和系统可以应用于以下的处理：(i)富co2城市空气(道路交通区域、地铁出口、停车场)；(ii)工业处理(工业空气中的排气/烟气，例如锅炉房、焚化炉等)；以及还有(iii)家庭空气处理(“增强室内植物”)。

有利地，在一个实施例中，根据本发明的系统通过隔离(例如，沉淀或移除)二氧化碳来改善空气的质量。

在一些实施例中，某些化学化合物(例如污染物)和/或颗粒或若干类颗粒被隔离(例如，沉淀和移除)。

附图说明

凭借下面的说明和附图的各个图，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，其中：

图1示出了特定于城市环境的本发明实施例的一个特定示例；

图2示出了用于处理城市空气的本发明的一个实施例；

图3示出了用于连接到卫生网络的反应器排放系统的一个示例的方面；

图4示出了本发明的示例性方面，特别是用于管理连接的反应器和可选特征的特定模式；

图5显示了根据本发明的生物反应器网络的一个示例性实施例。

具体实施方式

本发明的一般原理在于将生化反应器置于环境中，例如通过向其中注入物质和/或能量，并且在反应器内的生物化学处理之后，控制在该反应器中发生的生物化学反应，直接或间接地恢复转化的物质和/或能量。来自反应器的生化剂的至少一部分被导入网络120(例如公共卫生网络)。可以根据各种模态来控制对由多个反应器组成的排或网络的管理。

根据本发明的系统和过程可以被分解成许多变型例。变型例尤其包括反应器的数量和类型、反应器副产物的类型和捕获和/或排放表面、与一个或多个网络的连接类型，例如但不限于公共卫生网络、用于控制由多个至少部分互连的反应器组成的网络的模态、装置的总体尺寸(从毫米级到主要装置、摩天大楼型)等等。

下面描述各种实施例。

公开了一种用于控制包括生物反应器的空气净化系统的计算机实现的过程，该过程包括以下步骤：在包含水和生物质的生物反应器的入口处和出口处接收气流中的一种或多种污染物和/或颗粒的浓度水平的测量，所述生物反应器至少部分地移除这些污染物和/或颗粒的一部分；根据包括所接收的浓度水平测量的控制参数，确定从生物反应器排放到与生物反应器连接的卫生网络中的生物质的量。

在一个改进中，该过程还包括将所述确定体积的生物质排放到所述卫生网络的步骤。

在一个改进中，该过程包括将水的量重新引入生物反应器中的步骤，例如在排放之后。新鲜水也可以在合并的水/生物质排放之前引入。

供水(生物反应器入口)和生物质移除(生物反应器出口)是相互关联的变量(或者可以相互关联或一起管理)。在一些实施例中，新鲜水不是从网络添加的，而是仅从集成的水箱添加的。在一些实施例中，另外的过滤器允许培养基的几乎全部水被更新。在一些实施例中，移除的生物质的量由等量的新鲜水补偿。

卫生网络可以是公共网络(即下水道系统)或专用网络(例如工业网络)。

生物反应器可包含各种微生物剂，其能够通过移除(即过滤和/或固定和/或沉淀出和/或代谢)存在于空气中的某些化学化合物，特别是一种或多种污染物和/或有毒或有害颗粒，来处理(大气、环境、工业、城市、家庭等)空气。

为保持最佳的空气净化或处理效率，即生物反应器中的最佳代谢，有利的是在特定时间以特定比例并在某些明智选择的条件下部分地排放它。

(大气)污染物是相对于预定义阈值而言过量的化学物质。

污染物是一种物理或化学生物变化物，其超过一个或多个预定义的阈值，并且有时在某些条件(电位化)下会对有机体、生态系统或整个环境的整体或部分造成负面影响。在某些情况下，污染物质可能被定义为一种或多种组分、生态系统(空气、水、土壤)和/或生物体(如人类)的污染物，或对生态系统产生负面影响超出预定义阈值或(科学和/或法律)标准。

污染物质在性质上可能是可变的(它们可能是固体、液体或气体)，异常存在于给定的环境中。污染物质可能是“微观污染物质”，即活性(有机或无机)产物，这些产物在极低浓度(μg/l或更低的数量级)有毒，或是“宏观污染物质”，即物质或分子，起源上可能是也可能不是天然的，以异常浓度存在于环境中并且对活体有负面影响。

术语“颗粒物质”是指悬浮在地球大气中的颗粒。现在，颗粒物质整体被归类为人类致癌物质。

可以由根据本发明的过程或系统处理的污染物和/或颗粒的非限制性列表具体包括：二氧化硫(so2)、包括二氧化氮(no2)的氮氧化物(nox)、细颗粒pm10、pm2.5、一氧化碳(co)、苯(c6h6)、砷(as)、镉(cd)、镍(ni)、铅(pb)、多环芳烃(pahs)如苯并[a]芘(bap)和更一般地温室气体(例如二氧化碳co2、超氧化臭氧o3、氧化亚氮n2o、六氟化硫sf6和包括cfc的卤化碳)。

空气的生物处理还可涉及除臭，例如使用捕获有气味的有机分子(如硫醇和硫化氢)的细菌。

在一个改进中，生物反应器连接到供水网络以供应所述生物反应器的培养基。

供水(生物反应器入口)和生物质移除(生物反应器出口)是独立变量(或可以相互关联或一起管理)。在一些实施例中，新鲜水不是从网络添加的，而是仅从集成的水箱添加的。在一些实施例中，另外的过滤器允许培养基的几乎全部水被更新。在一些实施例中，移除的生物质的量由等量的新鲜水补偿。

在一个改进中，净化的空气是大气，特别是城市环境中的大气。一个或多个反应器的地理定位可以被优化以优化空气处理。

在一种改进中，至少一种污染物质是大气中的气态污染物质，优选温室气体co2(即超过某个自然和/或合法阈值)。

在一个特定情况下，本发明可以由碳汇构成。

在这种情况下，在入口处和出口处测量co2水平(连续地、周期性地、间歇性地或机会性地，即在事件发生时)。如果二氧化碳固定减慢，例如可以确定生物质过量；在这种情况下，生物质的一部分被移除和/或新鲜水被添加到培养基中。

在一个改进中，生物反应器是光生物反应器，并且控制参数包括与生物反应器的内部活动相关联的参数，这些参数包括选自以下的一个或多个数据：ph值、温度、浊度、在生物反应器的培养基中测量的电导率和由生物反应器的培养基接收的光通量。

在一个改进中，控制参数还包括生物反应器外部的数据，这些外部数据包括与卫生网络的状态相关联的数据和/或与向生物反应器供应水的网络状态相关联的数据。

生物反应器外部的数据包括与系统入口(水)和出口(卫生)有关的数据。与卫生网络有关的数据包括关于水/淤泥水平、维护数据、拓扑、地形或地图数据等的数据。与向生物反应器提供水的网络状态相关联的数据包括关于水质量、压力、流量、维护数据等的数据。

在一个改进中，控制参数包括卫生网络中存在的废水水平的测量数据。“废水水平”这一表述也指“排放物循环水平”或“污泥水平”。

在一个改进中，控制参数包括测量数据和/或天气预报。

气象数据可能对污水系统水平有直接或至少间接的后果。高污泥水平(大雨)将趋于增加排走所排放的生物质的能力。然而，高水平也可能偶尔使下游的处理厂超负载，因此在卫生网络中水平低时通常有利于生物反应器排放。

在一个改进中，该过程还包括用于确定待排放的生物质的量的管理规则(要排放的量是通过应用管理规则(例如根据模糊逻辑或专家系统)来确定的)。

管理规则可以是预定义的。它们可以完全或部分能够远程修改。这些规则可以管理生物质(光流入、提供水、提供营养素等)，尤其是优化生长周期、必要时停止活动，等等。规则可以是静态的和/或不变的。规则可以是动态的(例如，级联的规则)。

在一个改进中，生物反应器包括用于控制反应器的活动的远程可控致动器和/或测量传感器。

在一个改进中，该过程包括以下步骤，该步骤包括接收与连接到同一个卫生网络的多个生物反应器相关联的数据，该卫生网络可能连接到一个或多个沼气生产工厂。

在一个改进中，多个生物反应器连接到一个并且是相同的供水网络以供应生物反应器的培养基。

连接到一个并且是相同的卫生网络的多个生物反应器构成网络或网格。生物反应器是地理定位的；它们各自的地理位置是确定的或是可以确定的。无论是作为一个整体进行监测还是通过对等协商进行监测，给定生物反应器的邻近状态可以是已知的。

在一个改进中，该方法包括以下步骤，所述步骤根据所述生物反应器的地理定位数据、与卫生网络的状态相关联的数据和/或与向生物反应器供应水的网络的状态相关联的数据和/或与沼气生产状态相关联的数据来控制多个生物反应器。

生物反应器的网格的控制可以特别地包括多目标优化的步骤，目标与一个或多个生物反应器和/或与卫生网络和/或与供水网络和/或与下游沼气体生产相关联。

用于控制生物反应器的网格或网络的过程可能特别旨在凭借一个或多个生物反应器来最大化来自大气的co2固定。还可以从辅助上寻求使得从一个或多个生物反应器排放的生物质中沼气的生产最大化。

在一个改进中，用于优化一个或多个生物反应器的目标或标准包括使得凭借一个或多个生物反应器对环境中一种或多种预定义类型的物质(污染物/颗粒)的隔离、存在于一个或多个生物反应器中的生物质的生长的定性和/或定量状态、来自一个或多个生物反应器的固体或液体预定类型的物质的气体排放或释放最小化、最大化或优化。

在一个改进中，用于优化从生物反应器到卫生网络的物质释放的标准包括考虑外部天气预报数据，这些数据尤其包括雨量计、温度和日照数据。

公开了一种计算机程序产品，所述计算机程序包括用于在所述程序在计算机上运行时执行所述过程的步骤中的一个或多个的代码指令。

公开了一种空气处理系统，其包括用于实施该过程的一个或多个步骤的单元。

在一个改进中，该系统包括生物反应器、空气入口和出口；生物反应器被配置为连接到卫生网络以排放生物质的至少一部分。

反应器可能固定安装在城市环境中，但也可能是可移除的和/或临时的。它适用于连接到卫生网络，但可以包括用于排放(例如过量)生物质的附加单元。

在一个改进中，生物反应器是包括光合微生物的光生物反应器。

悬浮在水中的光合微生物可以是从多细胞植物和/或大藻配子体和/或苔原苔藓中分离的光合细菌和/或蓝细菌和/或真核微藻和/或细胞。视情况而定，容纳生物质的贮存器、罐或容器对于光至少部分透明(通常由玻璃或透明或半透明塑料制成)。

在一个改进中，生物反应器连接到供水网络以供应生物反应器的培养基。

在一个改进中，供水管网是经预处理的非饮用市政供水管网。

根据本发明的反应器在其入口处根本不必连接到供水网络：根据本发明的反应器可以用水“预填充”。有利的是，可能连接它并且/或者它可以连接到供水网络，该供水网络可以是饮用水供应网络和/或非饮用市政供水网络(经预处理的塞纳水)。

在一个改进中，该系统还包括用于消耗生物反应器而维持供水网络和卫生网络之间的流体隔离的系统。

在一个改进中，排放系统包括至少两个贮存器和可远程控制的电控阀，这些贮存器被配置为交替排放以维持供水网络与卫生网络之间的流体隔离。

在一个改进中，生物反应器连接到供热网络和/或冷却网络。

在一个改进中，根据本发明的连接的生物反应器包括用于控制生物反应器的温度的设备。生物反应器的温度可以被控制，特别是凭借热交换器和/或供热网络和/或加热装置。

可以使用热交换器(气体冷却器或加热设备)，但是有利地，根据本发明的系统将与诸如供热网络(城市供热网络或私人或工业供热网络)或冷却网络等现有基础设施耦合。供热网络可以是(例如私人或公共)蒸汽网络，或地热网络。冷却网络相当于供热网络，但专用于运输和分配“货物”而不是卡路里。

在一个改进中，该系统包括用于控制生物反应器的活动的一个或多个人造光源。

任选地，根据本发明的系统可以包括自然光的反射器和/或聚光器，以增强生物反应器的活动。

在一个改进中，该系统包括用于向一个或多个人造光源供电的一个或多个光伏面板。

任选地，根据本发明的系统可以包括自然光的反射器和/或聚光器，以增强生物反应器的活动。

在一个改进中，系统包括从ph计、内部温度计、外部温度计、血氧测量探头、水平传感器、用于测量培养基的电导率的电导率传感器、用于测量生物反应器和/或大气的空气中的co2水平的传感器、用于测量生物反应器和/或大气的空气中的o2水平的传感器以及用于测量生物质的培养基中的溶解的co2的传感器中选择的一个或多个传感器。

在一个改进中，生物反应器还包括一个或多个致动器，用于控制入口和/或出口空气流量，和/或用于搅动反应器的生物质，和/或用于控制天然和/或人造光的注入，以及/或用于控制温度。术语“控制”特别意味着“能够调节/调整”。

在一个改进中，生物反应器的入口和/或出口空气流量可以被控制或配置(特别是远程地)。i/o特别是可远程控制的。它们允许有氧和/或厌氧操作，这取决于所用反应器的类型。在一个改进中，根据本发明的连接的生物反应器包括一个或多个通风设备。这些设备包括例如一个或多个风扇和/或压缩机。

在一个改进中，根据本发明的连接的生物反应器还包括用于搅动贮存器的生物质的一个或多个致动器。

在一个改进中，根据本发明的连接的生物反应器还包括一个或多个致动器，其适于控制或被配置为控制自然光和/或人造光的注入。根据本发明的系统可以包括例如遮阳帘或卷帘。也可以控制暴露微藻类的玻璃或贮存器壁的不透明度。

在一个改进中，根据本发明的连接的生物反应器包括用于将生物和/或化学化合物注入生物反应器的一个或多个通路。例如，根据本发明的系统可以包括允许将诸如肥料、溶剂、添加剂或染料之类的产品注入反应器的通路。

在一个改进中，根据本发明的连接的生物反应器还包括独立于卫生网络的用于排放生物质的至少一部分的单元。过量的、不需要的或无效的生物质可能会在本地排放，而不经过卫生网络(或者并非完全经过，例如暂时或作为备用)。

在一个改进中，该系统还包括允许远程控制生物反应器的活动的通信设备。

在一个改进中，该系统还包括允许远程控制生物反应器的活动的双向通信设备。

生物反应器的活动尤其通过管理水的添加、排放的生物质、光或营养物的量来控制。

来自传感器的数据可以远程访问。可以远程控制致动器(控制生物反应器的活动，特别是通过控制水、营养物质的添加、太阳能/自然光入射，搅动生物质和通气)。

在一个改进中，该系统包括多个生物反应器。

生物反应器可以安置在预定的地理区域中，以使co2封存最大化和/或使到地理区域大气中的o2排放最大化。

在一个改进中，一个或多个生物反应器连接到一个或多个沼气生产设备。

生物反应器可以与紧邻的沼气生产单元相关联。在一般情况下，沼气生产实体位于一定距离处。多个生物反应器可以经由卫生网络连接到沼气(例如甲烷)生产和处理工厂。

图1示出了特定于城市环境的本发明实施例的一个特定示例。

在一个实施例中，如图1所示，反应器是光生物反应器(pbr)或微藻生物反应器100。微藻通过透明表面101暴露于光下(在该示例中，涂釉表面位于一件街道用具莫里斯柱类型102上)。碳汇集成在公共空间内或为安装在公共空间内的一件街道用具的形式。微藻进行生物化学光合作用循环并构成碳汇：二氧化碳被藻类部分隔离或固定，并且双氧释放到环境104中。微藻的生物质随时间变化。在某个预定的阈值下，并且根据各种模态，产生的生物质的一部分例如经由排放装置106的管105排放到一个或多个卫生网络120中。在一个特定实施例中，由二氧化碳吸收过程产生的由微藻和它们的培养基构成的排放物经由特定的连接件105排放到城市卫生网络120。

根据本发明的碳汇100可以位于公共空间中明智、适宜、战略、合适或最佳的位置，即在城市空气特别富含co2的位置。例如，碳汇可以位于地铁通风口111附近以及车库出口112附近。

更一般地说，在封存方面，具有高co2排放量的城市位置为安装根据本发明的系统提供了有利的场所：公路隧道、交汇处、特别繁忙的公路交通区域，如巴黎轨道等。此外，在排放方面，有利地点包括敏感地区，如学校、医院或人口稠密的城市居民区。与循环和空气质量有关的计算机模型和/或测量可以使得优化在co2(和/或污染物质)封存方面的最优化和双氧(或其他选择的副产物)方面的最优化进行的各种折衷。

实施例使用串联和/或并联布置的一个或多个生物反应器。生物反应器(“发酵罐”或“繁殖器”)是其中培养微生物(例如酵母、细菌、微观真菌、藻类、动物和植物细胞，均匀地或组合地)以产生生物质和/或代谢物或否则将进行感兴趣的分子的生物转化的系统。

生物反应器通常包括：a)贮存器、罐或容器，例如由玻璃或不锈钢制成；该贮存器可以是平面的(包含微藻类的玻璃盘)或圆形的，或者可以采取任何其他形状，b)内部环境与外部环境之间的空气循环的通路(这些通路可以暂时关闭或阻塞)，c)用于注入水和/或营养物质(肥料)和/或化学化合物(溶剂、添加剂、染料)的通路；注入培养基中的水可以是可饮用的和/或不可饮用的水，例如来自巴黎预处理的塞纳水供应网络的水；换句话说，根据本发明的反应器可以使用给水和/或自来水，d)任选的致动器(例如用于在反应器中混合或循环生物质的搅拌系统(例如叶轮、铰接臂等)，e)传感器用于测量温度、ph值、溶解的氧浓度、内部水平等)；传感器因此可以包括一个或多个ph计、温度计、血氧测量探头、压力传感器、水平传感器等。这些各种传感器或探头可以在生物反应器内适当和最佳地定位，以获得反应器的内部生物动力学的准确表示。

生物反应器通常由计算机实现的监测和控制系统控制，允许测量、记录和控制反应器的所有操作参数。在某些情况下，生物反应器可以是自主的，即通过实现不需要外部干预的管理规则来自我控制。在某些情况下，根据本发明的生物反应器可以包括紧急停止贮存器(在生物质产生失控的情况下，其可以通过注入漂白剂或包含除草剂和/或杀真菌流体的混合物来停止)。

在一个实施例中，生物反应器包含光生物反应器(基于光合作用循环)。这种类型的反应器是已知的。专利申请fr2978159公开了例如用于闭路生产浓缩藻类溶液的光生物反应器，其包括包含藻类溶液的容器和用于将藻类溶液暴露于光的单元；所述暴露单元包括至少一个由柔性透明材料制成的垂直套筒，所述柔性透明材料耐拉伸应力，该套筒从支撑件悬挂并且填充有液体，所述液体赋予所述套筒圆柱形状，所述圆柱形状经由其外壁与藻类溶液相接触。

在一些其他实施例中，可以使用其他类型的反应器，或者与光生物反应器结合或者代替光生物反应器，即根据不同的生化过程(例如使用功能已经凭借合成生物学或基因工程技术确定的细菌)。

在一个实施例中，可以使用一种或多种染料。这样，实施本发明的一件街道用具可以以各种颜色(例如粉红色、蓝色或几种颜色)向公众呈现，而不一定是绿色的(如微藻类可能是这种情况)。

在一个实施例中，根据本发明的反应器可以进一步包括一个或多个人造光源。例如，根据本发明的系统可以包括发光二极管(led)或生长灯，其光谱可以适合或优化用于微藻的生长(光合作用特有的吸收带)。

在一个实施例中，根据本发明的反应器可以包括用于捕获太阳光通量的单元，潜在地包括集中单元(例如反射板、反射器、透镜等)和/或用于调制光注入的单元(例如滚筒或威尼斯百叶窗、可倾斜的窗帘、涂釉表面的不透明度等)。

在一个实施例中，根据本发明的反应器可以包括天然和人造光注入的组合。有利地，例如，人造光源可以经由电池和/或太阳能面板来补偿自然光度的暂时不足。即使没有偶然的不足，使用人工来源也可以允许微藻保持高水平的光合作用。许多控制生物反应器的活动的方法成为可能。例如，白天充电的光伏面板可以在夜间为光源提供电力，并允许藻类生长，从而允许微藻(或等价物)进行不间断的光合作用。两种光源的组合使用也可以允许保持恒定的光通量。

可以配置和/或控制穿过涂釉、透明或半透明表面(使微藻暴露于光合作用循环)的(人造和/或自然)光通量，以调节生物质的生长。例如，遮光罩或百叶窗可以允许适当地调制光通量。涂釉的不透明度也可以是能配置的(应用电流可以使涂釉变暗或变亮)。在一个实施例中，一个或多个微型反应器结合在具有可配置不透明度的太阳能面板内。

根据本发明的系统的尺寸高度可变。

在一个实施例中，“城市”类型的反应器可以具有1m³的微藻的容量，这相当于大约50棵树(例如悬铃木)的双氧产生。包含1m³微藻的碳汇每年可固定1吨co2，向城镇或城市的空气中释放600多公斤氧气，生产超过350m³的生物甲烷，并允许超过3500kwh的沼气注入网络。

在一个实施例中，由本发明实施的反应器(“工业”类型)可以具有6000立方米的容量(代表每年封存的5000吨的co2，其所具有的生物质的量值数量级与面积为850公顷的布洛涅森林(boisdeboulogne)相当)。

因此，根据本发明的系统和过程的具体实施例可以以多种方式细分，特别是以街道用具(例如莫里斯柱、公共汽车候车亭、广告牌、屋顶等)、城市基础设施(例如涂釉屋顶、路面等)、工业设施(例如工业区附近的空气处理反应器)、家用电器(例如连接到污水网络的增强型空气净化器等)。暴露微藻类或生物化学制剂的表面的面积因此而变化，从几平方米到完全被暴露微藻类或生物化学制剂的涂釉的、透明的或半透明的表面覆盖的建筑物。

在本发明的一个实施例中，空气通风可以是自然的，即生物反应器的网络捕获设施附近的二氧化碳。额外的通风单元也可用于增加或优化co2捕集。城市空气通风和/或浓缩和/或压缩单元可以特别包括一个或多个风扇。风扇可以结合在包括生物反应器的街道用具内。多个风扇也可以结合在街道用具内或生物反应器本身内。从宏观上(例如，从十分定标器的风扇到毫米级通风设备)到微观(例如使用mems)数量级，风扇的尺寸可以变化。

在一个实施例中，可以使用现有技术已知的压缩机，例如具有75w的功率。在这样的配置中，对于大约1m³的反应器，峰值入口空气流量通常为6m³/h的量级，而平均入口空气流量为2m³/h的量级。

可以模拟和/或测量(例如凭借风速计，例如安装在一件街道用具上和/或以与根据本发明的系统耦合的独立传感器阵列布置的激光风速计)的风和更一般地包括风扇的城市设施周围的局部气流的方向。

根据本发明的一个方面，公开了一种城市空气净化系统，其包括与卫生网络的连接。

卫生网络通常是公共的(下水道)。在一些实施例中，除了公共卫生网络之外或者代替公共卫生网络，可以使用私有的“专有”或专用网络。

经由与卫生网络的连接，堆肥或排放物可以被移除(专门)。有利的是，这个实施例不需要专门的物流。

在一个变体实施例中，堆肥或排放物可以通过物理地将其取走(排他地)来移除；例如垃圾车经由舱口进入干燥的堆肥集料或多余物。自动车辆或无人驾驶飞机可以收集例如集中的骨料。有利地，该实施例不需要访问卫生网络。

在一个实施例中，可以通过物理收集和部分通过连接到卫生网络来部分地移除堆肥或排放物。有利地，该实施例允许优化联网，即根据本发明在整个城市环境中优化碳汇的分布(关于捕获待转化物质的多准则优化，转化物质的排放，根据到卫生网络的接入点的可用性来移除副产品，等等)。

图2示出了用于处理城市空气的本发明的一个实施例。

碳汇100捕获环境城市空气103，将双氧104释放到大气中，并且过量的微藻类105进入卫生网络120。来自根据本发明的碳汇的排放物被添加到废水流中并与废水流结合，它们到达处理厂200。在第一沉降步骤201之后，在步骤202中(通过细菌)消化污泥并且生产沼气203(通过甲烷化或另一种处理)，沼气203被再注入到能量网络210中。

在一个特定的实施例中，根据本发明的系统可以包含微藻光生物反应器100。隔离大气二氧化碳103的过程与通过甲烷化将碳转化成生物烃203的过程相耦合。微藻被运送到具有甲烷化途径的处理厂200并且作为有机底物提供到所述甲烷化途径203。

光生物反应器100可包含隔离co2的小球藻属的单细胞藻类。许多其他类型的应变是可能的，尤其允许存在于(城市或工业)空气中的颗粒的固定、俘获或沉淀。因此，根据本发明的生物反应器的操作之下的过程之一是光合作用的过程。

在一些变体中，co2也可以凭借胺溶剂，特别是乙醇胺(2-氨基乙醇)吸收。在与酸性气体(如co2)接触时，2-氨基乙醇的水溶液在室温下形成盐。然后将溶液输送到封闭的环境中，在封闭的环境中将其加热至约120℃，根据lechatelier原理，导致(纯)co2的释放和水溶液中2-氨基乙醇的再生。这种化学过程的替代方案包括采用温度/压力中的快速变化的吸收技术、气体分离、低温技术或使用氢氧化物。

最后，本发明的其他实施例可以包括完全不同的生化过程。

图3显示用于连接到卫生网络的反应器排放系统的一个示例的方面。

表述“工艺水”是指根据本发明的工业工艺生产的水。在这种实例中，它是载有微藻(至少在一些实施例中)和/或构成微藻培养基的液体的水。

图3的图表特别显示了用于经由卫生网络移除(排放)工艺水的系统的操作。co2吸收过程与卫生网络之间的接口可以通过特定的排放系统形成。

根据本发明的排放系统包括到供水网络301(其可以包括可饮用水和/或非饮用水，例如来自巴黎预处理的塞纳水供应网络的水)的连接、工艺水馈给源302(用于微藻类的培养)、装载有藻类303的废弃工艺水的导管、进入卫生网络304的排泄管和控制/电力端子306(电力供应)。

自动监测产生的外部控制信号313或来自人类操作者命令电控阀311打开，从而允许贮存器309填充。在阀311关闭之后，通过测力传感器308测量重量，然后通过控制电控阀312经由排放连接304排放贮存器。在阀312关闭之后，再次由测力传感器308测量重量。通过前面两次测量之间求差值来获得移除的溶液的质量。

电控阀311和312的顺序打开确保了相对于卫生网络的液压断开。换句话说，贮存器的断开意味着用于供给工艺水311的阀在清空进入卫生网络的阶段期间关闭，为此阀门312打开。

在填充贮存器309的阶段期间，通过体积流量计307测量注入过程的新鲜水的量。中央控制单元305通过对进入水的质量和离开设备的溶液质量求差来设置每日平衡。

通过与由电控阀312控制触发的清洁循环相关联的不粘内部涂层来防止有机物在贮存器309中的沉积。

在包括微藻培养物的本发明的实施例中，考虑到微藻依赖于光(微藻偏移将因此会在空间上受到限制)，微藻经由各种管道(例如至301、302或303)迁出或逃逸的风险低或可忽略。在使用不同生物化学过程的本发明的实施例中，排放导管可以包括止回阀和/或被化学处理以便最小化或防止生物化学试剂的逸出。

在一个实施例中，根据本发明的系统可以包括测力传感器308，测力传感器例如测量根据所施加的力修改的电流的阻力。可以使用与真空卡车上的沙量称量有关的各种技术。用于测量微藻重量的其他补充技术也是可能的。例如，藻类浓度的测量(例如光学测量)可以与体积测量结合(例如通过测量水平或阈值)。

通常，根据本发明的系统可以包括并行布置的多个贮存器。

在本发明的一个特定实施例中，该系统可以包括两个并行布置的贮存器。在这种双重配置中，排放是交替进行的。并行布置的两个贮存器309和319的使用允许顺序或交替操作，其确保过程连续供应新鲜水并确保相对于卫生网络的液压断开。一个给定的贮存器相对于另一个贮存器起“缓冲”的作用，并允许保持“滴注”流速，即不断向光生物反应器添加新鲜水。

并行布置的大量光生物反应器的使用减少了整个系统失效的风险。

图4示出了本发明的示例性实现方式，特别是用于管理连接的反应器和可选特征的模式。

在一个实施例中，光生物反应器106可以位于公共空间407中，连接到卫生网络408并且被供应有供给水或自来水402和电力401。该反应器可以被提供有传感器和自动化系统403，并且包括通信单元，例如远程读取天线404。该远程读取天线404特别允许根据本发明的系统106与(人和/或机器)监测站之间的双向通信。控制信号触发电控阀的致动，导致加载有藻类405的工艺水在排放进入卫生网络408之前被排放到储存用贮存器(例如309)。被移除的藻类405的质量的测量是凭借各种传感器，通过由进入的新鲜水重量和离开设备的废水重量之间的差来获得的。

以下描述根据本发明的管理连接的反应器的各个方面。

通常，排放物的温度、ph值和有机物浓度可以通过稀释来降低：水(其可以包含可饮用水和/或非饮用水，例如来自巴黎预处理的塞纳水供应网络的非饮用水)可以被添加以达到所需的预定义的最小值。

在一个实施例中，在排放之后可以在贮存器的底部(例如309)留下最小水位以防止以虹吸方式从卫生网络408出现的气味。例如，贮存器被提供有带活性炭过滤器的通风口。

断开设备(303、311、309、308、311)保护市政供水网络。

在一个实施例中，工艺水通过储存用贮存器309和319，储存用贮存器309和319的填充阀和排放阀交替打开。

排放物可以通过冲洗来移除，这通常具有清洁排放管的作用并且防止固体物质的积聚。可选地，贮存器被提供有不粘内涂层。

在控制排放物释放时可以有利地考虑天气预报；例如，经由嵌入式通信单元或远程读取天线404发送的雨或暴风雨警报增加了卫生网络中高水平的几率，在这种情况下，对于根据本发明的连接的生物反应器的网格或网络的某些部分，排放操作可能被推迟，或者在某些其他部门提前进行排放操作，即机会主义实施。

某些特定的贮存器形状及其不粘内涂层可能有助于防止有机物质的沉积。在某些情况下，可能会执行用供水冲洗的操作(每天或根据当地测量结果)。

根据本发明的系统可以包括连接到卫生网络(其被监测)的包括光生物反应器(通常被提供有仪器)的城市外壳(可能被提供有仪器)。

在一个实施例中，城市外壳或壳体(例如莫里斯柱、公共汽车候车亭、建筑物立面、路面或人行道部分或公共厕所(可能是付费马桶))可包括传感器(例如光伏面板或等同物，具有或不具有电池、存在或运动检测器、用于测量入口和出口co2水平的传感器、用于测量入口处和/或出口处的双氧或确定的污染物质的传感器等)和/或致动器(扬声器、遥控致动百叶窗等)。生物反应器外壳可以包括一个或多个风扇(空气入口和/或出口)，用于移除堆肥或生物质的部分的通路以及用于添加营养物的通路。在一些实施方式中，生物反应器的容纳壳体还可以包括用于释放香料(以消除或掩盖不希望的气味)的单元、用于产生声音的单元、计算机显示屏(例如显示旅游地图；显示视觉或文本信息不排除暴露可能在半透明或部分透明的屏幕后生长的微藻)、投影单元(在人行道或墙壁上的投影信息)、计算单元(例如处理器)和通信单元(其可以是有线或无线的，根据本发明的系统所特定的和/或公共中继天线使用)等。例如对应于社会功能的有形和/或逻辑单元可以向公众提供(例如关于生物质的健康状况的报告，显示其生长的图像)，或者甚至允许公众互动的单元。

关于生物反应器，可以监测和/或控制一定数量的参数。这些参数尤其可以包括(例如且如果适用)：入口空气的co2水平、出口空气的co2水平、溶解的co2水平(例如在培养基中)、压缩机(风扇)出口压力、浊度(例如反应器内的生物质的流变学测量)、通过光学测量培养基密度的微藻浓度、内部温度(在生物反应器中的各个点测量的)、反应器外部的温度(例如，尤其是街道上测得的温度)、光注入(尤其是日照和/或人造光水平测量)、ph值(生物质培养基的或工艺水的酸度或碱度)、电导率(生物质培养基的或生工艺水的)、氧化还原电位、no3和/或po4浓度。

在一个实施例中，反应器的温度可凭借与现有供热网络和/或地热的连接和/或通过使用放置在卫生网络附近的热交换器来控制。

在不利性能的情况下，例如，如果平均的二氧化碳排放量变为负值，则可能会触发警报。

根据实施例(并且根据给定类型)，可以每30秒、每五分钟、每15分钟、每小时一次或根据预定义(和/或可配置)阈值对数据进行采样。

生物反应器或城市外壳可以包括一个或多个传感器，在计算单元已经处理信息之后，来自传感器的所述测量允许测量排放到卫生网络中的有机物的量。在一个实施例中，来自生物反应器的废物或排放物被测量和(定性和/或定量地)监测，特别是远程地(例如凭借有线或无线通信单元，通过远程读取，其可以是加密的或未加密的，等等)。远程读取系统可能特别是单向或双向的。

可以监视和/或控制与卫生网络相关的一定数量的参数。这些参数尤其可以包括：水位(以便将排放操作调整到恰当的时间和/或生物反应器的网格上的合适位置)，在局部或整体和统计上测量的污泥的物理性质(例如ph值、浊度、电导率、氧化还原电位、no3和/或po4浓度)。

通常且非限制性地，嵌入在根据本发明的系统中(例如在光生物反应器的城市外壳中和/或在生物反应器本身中和/或在卫生网络中)的传感器(或检测器)可以包括一个或多个传感器或检测器，其选自压力、流量、温度、氧气、速度、运动、位置、地点、放射性或能量传感器，或用于检测化学化合物或产物(例如一氧化氮、臭氧、烟雾、污染物质等)或生物化合物或产物(如病毒、污染物、花粉等)的传感器。传感器可以包括一个或多个mems、磁力计、湿度计、陀螺仪、加速度计、生物传感器、雷达、声纳、相机、3d扫描仪等。

通常且非限制性地，致动器可以是气动的、液压的、电动的、机械的、磁性的、压电的或电致发光的致动器或利用珀耳帖效应等。它们可以例如包括一个或多个液压缸、马达、加热电阻器、灯、扬声器、电磁铁或加热器-冷却器、离子发生器、阀门、卷绕机等。

总体而言，对整个系统的监测涵盖了对i)城市外壳及其传感器/执行器，ii)生物反应器本身和iii)卫生网络的控制。总体监测可能包括气象数据的接收、分析和预测。例如，降雨预报可能会影响网络化生物反应器的各种排放操作(例如，某些区域会先于其它区域排放)。还可以跟踪直接影响生物质生长的与温度和光有关的因素。

整个系统和/或一个或多个反应器尤其可以自动、半自动或手动监测。这种监测可以远程和/或本地进行(某些操作可能需要某些授权和/或物理现场存在)。系统可以以固定(控制站)和/或移动方式进行控制。通常，包括网络服务和/或软件应用(应用)的网络门户可以允许访问反应器的跟踪数据和/或可以使能够对其进行控制。经由一个或多个潜在安全的应用，各种终端可用于咨询数据和/或控制反应器或反应器的网格，特别是智能电话、平板电脑、膝上型计算机或服务器。访问权限可能被定义。可以使用采用触摸屏、增强现实技术和/或虚拟现实技术的用户界面。

图5示出了生物反应器的示例性网络，即与卫生网络互连的多个反应器。某些汇是光生物反应器，其他则不是(例如使用基因修饰细菌的生物反应器)。就拓扑而言，汇100、511、512和513直接连接到卫生网络，并且汇501、502、503经由汇100间接连接。反应器511是双向的：它可以将排放物释放到卫生网络，而且还从中提取物质，例如用于处理(以反应器512的方式)。像汇100一样，汇513是包括释放其排放物进入卫生网络的光生物反应器的碳汇。汇100是与多个其他反应器联网的光生物反应器。在该示例中，汇502是根据本发明的莫里斯柱，并且汇100是相邻的公共汽车候车亭，其生物质贮存器彼此连通。汇501对应于实施根据本发明的系统的建筑物立面。汇503是根据本发明的涂釉人行道部分。汇531是根据本发明的汇，其可以连接但不连接到网络120。对于该汇531，微藻堆肥可以在现场收集(或清空到与网络120不同的另一卫生网络中)。处理厂200可以参与总体控制。

下面描述用于控制已连接或可连接的碳汇网络的各种模式。

控制模式可以以各种方式可变和可控，从上游到下游，即从空气和/或污染物质的捕获、生物反应器的活动、排放物移除的管理，卫生网络中的测量或模拟废水水平、天气预报及其在稀释方面的后果，等等)。

图5示出了通向处理厂200的卫生网络120和/或可以连接到卫生网络120的碳汇排或网络，该工厂生产再注入能量网络的沼气。

互连电抗器的图的拓扑允许或多或少复杂的控制，即具有多种和各种类型的反馈。该图对应于互连实体的网格。这个碳汇网格可以通过应用复杂的系统控制系统(形式逻辑、模糊逻辑、对等协商、投票机制)进行监测，而不管这个控制是否部分由人类(人类操作者或监管者)执行和/或由机器执行(由计算机做出的本地决定、反射弧等)。

吸收式反应器可以被提供有仪器(即被提供有指定生物质生长状态或许多其他参数(如，温度、浓度等)的测量传感器)以及卫生网络(例如正在进行的工作、地形、不同位置的污染物负载或浓度等)。

此外，除了或凭借量化现实的测量传感器，经验和/或理论监测模型可以允许系统作为整体被控制。系统周边可以包括气流和空气质量的模型(例如，在不同的粒度水平上，例如从街道水平到整个城市的规模)、汇网络(例如反应器类型、生物质循环、容量等)、卫生网络本身(例如水位、维护工作、天气预报等)和处理网络(例如沉降、甲烷化周期等)。

在一个实施例中(“推”)，下游部分不控制上游部分(甚至部分地)。例如，处理厂200被动地“受到”来自联网碳汇的累积排放。然后，例如通过确定下游处理装置的负载(例如，观察、测量、计算或模拟)，可以根据需要在上游进行控制。通过实施对等决策系统来投票或决定哪些反应器将被允许排放，根据哪些顺序等，汇可以例如彼此通信，“对话”。

在一个实施例中(“拉”)，下游部分控制上游部分(至少部分地)。例如，取决于其负载和其自身的甲烷化循环，处理厂200直接或间接地控制上游碳汇的排放操作。在混合排的情况下(将光生物反应器和使用基因修饰的细菌的合成生物反应器组合)，处理厂200可考虑累积稀释效应或所收集的废水的最终组成而影响(或授权、促进、加重、利于、加速、延迟、阻止或推迟)某些汇的排放操作。

在一些(“混合”)实施例中，上游部分和下游部分都以各种方式有助于作为整体来控制。例如，如果某些反应器观察到下游处理已经不堪重负，它们将增加暴露微藻的表面的不透明度，以减缓生物质的增长。如果当地的空气净化需求变得迫切(超过某个预定义的阈值)，由于居民区受到污染，同时下游吸收能力不允许短期清除，所以一次性排放操作(通过卡车或干燥后移除堆肥)可能会解决网络上的一次性或“峰值”问题。由于并非所有的反应器都具有双重移除模式(物理堆肥和污水网络)，所以根据本发明的管理碳汇网络下方的图可以允许替代解决方案。

以下描述了生物反应器的网格或网络的管理的例子(这些情况决不是限制性的)。在第一种场景下，如果在卫生网络的特定区域中正在进行工作，(人和/或机器)监管者可暂时停止所针对的区域的生物反应器的排放操作和/或通过减少提供给它的光量来减少生物反应器的代谢作用。在第二种场景下，已经发布了污染警报，并且可以尽可能针对每个生物反应器最大化生物反应器的活动。在第三种场景下，如果城市空气质量被认为是令人满意的，则所供应的光量将能够维持藻类的活性而不超过纯化模式。在第四种场景下，已经预测到严重的风暴，并且接近生物质饱和的生物反应器可以预先排放以利用运载能力，并且光伏面板电池可以被完全再充电，以允许在恶劣天气期间的低光照水平的持续照明。在第五种场景下，如果卫生网络处于高水平(雨水和/或洪水和/或高峰时间，例如足球比赛)，则这种高水平通常导致下游处理厂不堪重负和/或发生故障(并且可能在环境中产生未经处理的废物)，并且在这种场景下通常会避免排放操作。可替代地，可以在区域之间(区域间)和/或区域之内(区域内)等适当地设想排放顺序。在第六种场景下，处理工厂正在进行维护，并且尽可能避免排放操作。

本发明可以基于硬件和/或软件元件来实现。它可以作为计算机可读介质上的计算机程序产品来使用。介质可以是电子的、磁性的、光学的或电磁的。术语“计算机程序”和“软件”在本文通常用来指可用于对一个或多个处理器进行编程以便实现本文描述的技术的各个方面的任何类型的计算机代码(例如，应用软件、微型软件、微代码或任何其他形式的计算机指令)。可能特别使用对等技术来分布(“云计算”)计算单元或资源。软件代码可以在任何合适的处理器(例如微处理器)或处理器核心或处理器组上运行，无论这些处理器是在单个计算设备中提供的还是分布在多个计算设备(例如诸如可能在设备的环境能访问的计算设备)之间。