境影响并同时保持对操作条件的适当控制。为此，水生种类的培育从原位的天然水源比 如海洋迀移至为其特别建造的设施。
[0038] 除传统培育这些种类作为食品、药物工业和一般生产中的原料之外，水生种类也 用于能量部门以从可再生的非常规来源产生能量，尤其是用于从微藻制备生物燃料比如生 物柴油。
[0039] 有关生物燃料，应注意全球能量网基于化石燃料（石油、天然气和煤炭），其提供 约80%的全球能耗。生物质、水电和其它〃非常规的〃能量来源比如太阳能，是可再生的能 量来源。在代表能量网仅2. 1 %的后一组中，包括风能、太阳能量和生物燃料，其又主要包括 生物气、生物柴油和乙醇。
[0040] 因为化石来源和核能是有限的，可能无法供给未来需求。相应地，发展中国家的能 量政策考虑引入备择能量。额外地，常规能量比如石油和煤炭的滥用尤其导致比如污染、增 加温室气体和臭氧层耗尽的问题。因此，制备清洁、可再生且备择的能量是经济和环境的需 要。在某些国家，使用与石油燃料混合的生物燃料驱动大量和有效的生物柴油生产，其能够 得自植物油、动物脂肪和藻类。
[0041] 从藻类制备生物柴油不需要广泛使用农业土地。从而，其不影响全世界的食品生 产，原因是藻类能够在减少的空间中生长并且具有很快的生长速度，其生物量24小时即翻 倍。因而，藻类是连续且无穷尽的能量产生来源，并且吸收能够从各种来源比如热电站捕获 的二氧化碳用于生长。
[0042] 微藻生长的主要系统相应于：
[0043] 湖泊：由于藻类需要阳光，二氧化碳，和水，它们能够生长在湖泊和开放池塘中。 [0044] 光生物反应器：光生物反应器是受控且封闭的包括光源的系统，由于封闭而需要 加入二氧化碳、水和光照。
[0045] 关于湖泊，藻类在开放池中的培育已有广泛研宄。该类池是天然水体（湖泊、泻 湖、池塘、海洋）和人工池塘或容器。最一般使用的系统是大池、槽、循环池和浅水道池。开 发池的主要优势之一是它们比绝大多数封闭系统更容易构建和操作。然而，天然开发池的 主要限制是蒸发损失，需要大陆地表面，池塘中的捕食者和其它竞争者的污染，和搅动机制 效率低下引起低生物量生产能力。
[0046] 为此，创造连续操作的〃水道池塘〃。在这些池塘中，藻类、水和营养素在一种跑道 中循环，并且借助叶轮混合，将藻类重新悬浮在水中，从而它们总是运动且总是接受日光。 由于藻类需要光照且日光穿透深度有限，池较浅。
[0047] 光生物反应器允许长时间培养单一种类的微藻，并且理想地产生大生物量的藻 类。光生物反应器一般地具有小于或等于0.1 m的直径，因为更大的尺寸会阻止光进入更深 区域，作物密度很高，以便实现高收率。光生物反应器需要在白昼小时期间冷却，并且需要 在夜间控制温度。例如，夜间产生的生物量的损失能够通过在这些小时期间降温来减少。 [0048] 生物柴油产生过程取决于生长的藻类类型，其是根据效能和对环境条件的调整特 性来选择的。微藻生物量产生在光生物反应器中开始，其中〇) 2-般来自发电站的进料。随 后，在进入静止生长期之前，将微藻从光生物反应器运输至更大体积的槽，其中它们继续生 长繁殖，直至达到最大生物量密度。然后，通过不同的分离过程收获藻类，以获得藻生物质， 最终对其处理以提取生物燃料产品。
[0049] 对于培育微藻，需要的实质上无菌的纯水，原因是生产能力受其它不希望种类的 藻类或微生物污染的影响。根据特定媒介还取决于系统需要，来调理水。
[0050] 控制藻生长速度的关键因素是：
[0051] 光：光合作用过程有需要
[0052] 温度：对各类藻类理想温度范围
[0053] 媒介：水成分是重要因素例如盐度
[0054] pH :通常藻类需要pH 7至9以获得最佳生长速率
[0055] 品系：各藻类具有不同的生长速率
[0056] 气体：藻类需要0)2来进行光合作用
[0057] 混合：以避免藻类沉淀并保证均匀地暴露至光照
[0058] 光周期：光照和黑暗的循环
[0059] 藻类很耐受盐度，大多数种类生长更佳的盐度稍低于藻类天然环境盐度，其通过 用淡水稀释海水获得。
[0060] 饮用水工业
[0061] 水工业提供向经济的居住，商业，和工业部门饮用水。为了提供饮用水，工业的一 般开始操作是从高微生物学品质且透明的天然来源收集水，然后将其储存在储库中用于未 来用途。水能够在储库中长时间储存，并不使用。储存长时间段的水质开始劣化，原因是微 生物和藻类在水中增殖，使得水不适于人类使用。
[0062] 由于水不再适于消耗，必须在饮用水处理工厂中对其进行处理，其中将其通过各 纯化阶段。在纯化工厂中，加入氯和其它化学品以便产生高品质水。氯与水中的有机化合 物的反应能够产生数种毒性副产物或消毒副产物（DBP)。例如，在氯与氨的反应中，氯胺是 不希望的副产物。氯或氯胺与有机物的其它反应将产生三卤甲烷，其已被指出是致癌化合 物。另外，取决于消毒方法，已鉴定新的DBPs，比如碘化三甲烧，溴代乙腈肩代硝基甲烷， 卤代乙醛，和亚硝胺。另外，游泳者对氯和有机物的暴露已被提及是因素带来潜在呼吸问题 包括哮喘的因素。
[0063] 废水工业
[0064] 每天处理废水以产生用于不同意图的清洁水。存在处理废水而产生小量的淤渣和 废物，以及使用较少的化学品和能量的需要。
[0065] 矿业
[0066] 采矿是世界上很重要的工业，其高度加强各国的经济。矿业的许多过程需要水，而 资源则有限且日渐稀少。一些矿业开发了在多数过程中运用海水的技术，能够仅仅用该资 源进行操作。
[0067] 矿山本身一般远离海岸线，因此不得不将水移动许多公里才达到矿山。为了运输 大量水，已构建泵站以及很长的管道，以便将水从海洋泵送至矿山。
[0068] 泵站的结构包括高功率泵，其将收集的海水输送至下一个泵站，并不断重复。泵站 也包括保持海水的容纳结构，以防先前泵站发生任何问题。这些容纳结构最终能够带来影 响泵送过程的各种问题，比如管道壁和内表面的生物污染。生物污染导致材料的劣化以及 减少管道的横断面积，强加较高的操作和维护成本。另外，容纳结构内的水开始劣化的原因 是微藻生长，其负面地干扰站内过程，并且导致不同且重要的问题比如生物污染。
[0069] 工业液体残留处理
[0070] 某些工业具有液体残留，其可以不遵从当地政府强加的灌溉，浸润或排放要求。另 外，某些工业具有沉淀槽或其它容纳装置以允许水中发生天然过程，比如排放气体或导致 坏气味或颜色特性的其它物质。
[0071] 如上文所讨论，目前的工业用途的处理水的方法和系统具有高操作成本，需要使 用大量化学品，容易被污染，产生不希望的副产物比如导致坏气味或颜色特性的气体和其 它物质，并且需要过滤全部水体积。低成本且比常规水处理过滤系统更有效的，用于工业用 途的处理水的改善的方法和系统是希望的。
[0072] 现有技术
[0073] 专利JP2011005463A公开水纯化工厂中用于注射促凝剂和絮凝剂的控制系统。所 述系统基于使用浊度传感器，其在加入促凝剂和絮凝剂之前测量水的量和品质。系统使用 分级器，其测量在沉淀之后的絮凝剂尺寸，并且根据这些测量值为经处理的水分类。根据浊 度测量，控制系统计算用于该目的的装置施用的促凝剂和絮凝剂注射速率。根据函数来校 正计量给予的化合物的计算，该函数按照在处理之前和在处理之后测量的浊度确定校正因 子。在颗粒沉淀之后，存在过滤整个经处理的水体积的过滤阶段。
[0074] 专利JP2011005463A的缺点是其未控制水中存在的有机物或微生物含量，原因是 该系统并未包括消毒剂或氧化剂的使用。另外，JP2011005463A中的系统未降低水中的金 属含量，并且依赖对该参数的频繁测量，因此在传感器和其它测量装置方面带来高要求。另 外，专利JP2011005463A需要过滤经处理的全部水体积，其强加高能量要求和这种过滤需 要的系统的高安装和维护成本。 发明概要
[0075] 提供该概要以详细介绍一批简单形式的概念。该概要并不期望的确立所要求保护 的主题的需要或必需的特征。该概要也并不期望用来限制所要求保护的主题的范围。
[0076] 按照本发明原理构建的方法和系统以很低的成本纯化水和从水除去悬浮固体，金 属，藻类，细菌，和其它物质，并且不需要过滤全部水体积。仅仅过滤总体积水的小部分，比 常规水处理过滤系统过滤的水流更少直至200倍。经处理的水能够用于工业意图比如用于 处理将用作工业意图中的原料的水，或处理工业液体残留，用于浸润、灌溉、排放或其它意 图。
[0077] 关于反渗透脱盐，本发明提供用于预处理和维护进料水的方法和系统，其比常规 的预处理技术使用更少的化学品和消耗更少的能量。
[0078] 关于水产业，本发明产生的水实现藻类接种需要的特性，使用的过滤装置需要过 滤仅仅总体积的水的一部分。本发明提供高微生物学品质的水，其用于接种微藻和其它微 生物。将经处理的水用于例如水道池塘，代表成本的高度降低，原因是该工业的主要问题之 一就是制备用于接种的水。另外，本发明允许在藻类已经生长和已将其收获之后处理水。因 此，水能够重新使用，构成用于水产业的可持续方法。
[0079] 通过将本发明的方法和系统用于饮用水工业，储库中储存的水能够以很低的成本 保持，而不增殖能够劣化水质的微生物和藻类。从而，根据本发明的方法和系统处理的饮用 水不需要在饮用水处理工厂中进行处理。因此，本发明最小化饮用水处理工厂所产生的毒 性副产物和消毒副产物（DBPs)，降低基建投资，所用化学品的量，操作成本和饮用水处理工 厂的环境影响和足迹（footprint)。本发明以低成本维持来自很纯的天然来源的水的高微 生物学品质状态，其方式环境友好而不劣化或产生毒性DBPs。
[0080] 本发明能够以很低的成本用于处理来自废水处理设施的水，除去气味和获得低混 浊水平的高透明度水。与常规废水处理