控制工业生产用水中生物膜发育的方法技术

本发明专利技术提供一种抑制邻近某一表面的生物膜发育的方法，该方法包括对具有形成生物膜潜力的微生物种群间歇式使用生物膜抑制物质。本发明专利技术还提供一种抑制邻近某一表面的生物膜发育的方法，该方法包括抑制微生物种群形成生物膜的能力，但并不完全根除所述微生物种群。本发明专利技术还提供一种抑制邻近某一表面的生物膜发育的系统，该系统包括一间歇式施放器，用于对具有形成生物膜潜力的微生物种群间歇式使用生物膜抑制物质。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及控制工业生产用水及供水管线中生物膜发育的方法。
技术介绍
在工业运水容器，如水箱、水管、工艺用水储罐、添加剂罐、过滤器、供水管或废水 管等中，在与水接触的一个表面或多个表面上经常能够观察到有层状物生成，这实际上是 一种生物膜，是一种嵌入在细胞外聚合物以及多种有机或无机化合物的基质中的微生物种 群。近几年来，这种生物膜的特性已经成为学术和工业研究人员关注的焦点。 虽然生物膜中可能仅含有一种微生物，但典型的生物膜中不仅含有不同种的微生 物，而且还含有不同类型的微生物，如藻类、原生动物、细菌等等。现已发现生物膜的一个 特性是其中的微生物间具有配合或协同作用。因此，例如，已经发现由粘附于表面上的细 菌产生的某些酶的活性要比浮游(即自由飘浮)状态下的细菌高得多(David. G.Davies， 在"Microbial ExtracellularPolymeric Substances", Springer-Verlag 1999 ;编车茸 J. Wingender，T. R. New，H. C. Flemming，此后简称为"Wingender等人")。对于浮游细菌和粘 附于与水接触的固体表面上的细菌的酶活性进行对比研究，结果表明粘附细菌中的酶活性 要大于浮游细菌(M. Hoffman和Alan W. Decho在Wingender等人编辑的书中进行了报道)。 微生物膜内的通讯是诱导和调控生物膜活性的原因，其中生物膜活性例如包括细胞外酶的 生物合成、生物膜的发育、抗生素的生物合成、生物表面活性剂的生成、外源性多糖的合成 等等，所有这些作用均涉及到复杂的生物化学作用(Alan W. Decho在Wingender等人编辑 的书中进行了报道)。生物膜内微生物间的基因交换也已被发现。实践经验表明，在给定的 工艺用水环境中，与生长在生物膜外部的微生物相比，生长于生物膜内的微生物对抗杀生 物剂的作用更强。因此，总体来说包裹于生物膜内的微生物所表现出的特性与类似数量的 浮游微生物所表现出的特性不同。 通过协同作用，微生物种群构成了一个微生物群落它能够构建起一个由无机和 有机材料组成的基质，从而使生物膜得以形成和维持。由于微生物是生长和增殖的单细胞 生物体，因此，生物膜内的微生物必须连续不断地更新其周围的基质，扩展并维持基质。这 一过程就象一种群人聚集在一起共建自己的彼此相邻的住房一样，他们不仅要维持现有的 住房，而且还要建设更多的住房以适应人口增长的需要，其中可以在水平方向上彼此相邻 添加新房，或在垂直方向上在现有住房的顶部添加新房。 目前，科学家们已经研究得非常透彻，生物膜内微生物间的协同作用是由于微生物间的通讯所诱导出的。例如，高丝氨酸内酯在细菌间的通讯中扮演了重要的角色。生物 膜的细胞外聚合物基质可能是化学通讯的有效介质，从而促进了生物膜内各微生物间的有 效通讯。 由于生物膜中的微生物在酶生成能力上要优于浮游微生物，已有相当多的研究致 力于开发可以进行化学反应的生物膜。但是，对于工业运水容器，如管道、水箱等方面，这 种生成酶的倾向，更为重要的是生物膜在容器表面生成厚重生物质的倾向可能是十分有害 的。由于生物膜的生长，在运水管线的特定位置上，管道或其他管路的有效内径会减小，或 者使管路中流体的摩擦增加，从而使流经管路的水阻力增高，流量下降，增加推动或牵引管 路中水流动的泵的功耗，并降低工业生产的效率。 生物膜也可能会影响到多种化学品或生产用添加剂的品质。例如，在造纸工业中， 生物膜可以破坏化学品如在湿部操作(恥t end process)中加到纸浆中的淀粉和碳酸钙浆 (K. Joki體，在"Papermaking Chemistry", Part 4，1999，Fapet 0y编辑)。在漂白禾口脱墨 系统中，微生物也是过氧化氢降解的原因(J. F. Kramer, MP Chemical Treatment, August 1997，pp. 42-45)。由于在脱墨和漂白磨中存在H202降解酶，为达到漂白的指标要求，需要添 加更多的过氧化氢，从而增加了生产成本。 生物膜也可能造成管道和水箱的严重腐蚀，可能造成造纸机的严重故障，特别是可能造成成品纸质量下降、恶臭以及严重的流动性问题等情况的出现。 为控制工业中的生物膜，现有技术中已经描述了多种方法。 一种方法是采用机械手段，如刮擦或超声处理，利用物理方法破坏生物膜。例如，Costerson的美国专利4， 419， 248中描述了一种从浸没于水中的表面上除去生物膜的方法。在这种方法中将表面冷冻至水的冰点以下，在生物膜内形成大块的、边缘锋利的冰晶。对冰冻的生物膜解冻，然后采用如流体冲刷等手段将生物膜从表面上除去。但是这种方法经常是不现实的，因为生物膜可能生长在够不着的位置，和/或为了处理生物膜，可能需要中断生产。 除物理方法外，破坏生物膜的另一种方法是采用化学方法，如使用可以破坏生物膜基质的表面活性剂或洗涤剂。例如，Burger的美国专利5， 753， 180中描述了一种不采用杀生物剂抑制易感金属表面微生物腐蚀的方法，其中金属表面上粘附有含活性硫酸盐还原菌的厌氧生物膜，该方法包括将生物膜与蒽醌类化合物的液状分散系接触。Fabri的美国专利6， 149，822描述了一种去除和控制存在于工业冷却和生产用水中生物膜的方法。该方法提出了一种组合物，其包含由氨基碱、甲醛、亚烷基多胺和无机或有机酸的铵盐进行反应所得到的产物。这种组合物可以去除工业生产用水设备中存在的生物膜。然后采用用量较低的维持剂量将设备保持在基本无生物膜的状态。Yu等人的美国专利5， 670， 055中描述了瓦解工业生产用水中生物膜的方法，其包括将有效量的线性烷基苯磺酸盐加到含有可形成生物粘泥的细菌或其他微生物的工业生产用水中。在Yu等人的专利中还提出了另外一种实施方案，其包括添加一种选自该专利论述的杀生物剂以及一种该专利论述的生物膜瓦解剂。Wiersman的美国专利5， 882， 916中描述了一种用于降低生物膜表面张力的去污方法，可以用于去除生物膜和控制沉积的细菌。根据Wiersman的专利，将含有皂草苷和软酸如食品级乳酸钠的溶液与生物膜接触，其中皂草苷作为一种起泡剂，降低表面张力，使得生物膜松动。 通过外部添加酶降解生物膜基质的方法也是已知的。例如，Johansen的美国专利46， 100,080中描述了一种清洗和消毒至少部分覆盖有生物膜的表面的方法，其包括将含有 一种或多种水解酶的清洗液和生物膜接触的步骤，以此将生物膜从表面上完全或部分去除 或脱除；同时将生物膜与含有氧化还原酶的杀菌消毒组合物接触，其中氧化还原酶的用量 可以有效杀灭生物膜中活的细菌细胞。外部酶的攻击使得生物膜的活性丧失并且性质发生 改变。这些方法消除了微生物维持和扩展基质的能力。但是，这些方法也存在不少缺点，例 如，这种处理方法特异性过高，使得处理的效果因地点的不同而波动，或者这种处理方法可 能不具有经济性。 在现有技术中，对生物膜进行控制所遇到的另一难题是，随着生物膜基质的分解， 通常活细胞也随之被释放到水中。这些活细胞可能会构成新的生物膜。类似地，生物膜基 质的分解可能会导致酶被释放至水中，这有可能会对正在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制粘附于某一表面上的微生物种群生成酶的方法，该方法包括对于粘附于某一表面上的微生物种群间歇式使用一种可以抑制所述微生物种群生成酶的由次氯酸盐氧化剂与铵盐的反应形成的物质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿亚拉巴拉克，
申请(专利权)人：AY实验室有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]