氧化和非氧化殺生物劑用于控制耐受穩(wěn)定的氧化劑處理的細(xì)菌的用圖
【專利說(shuō)明】氧化和非氧化殺生物劑用于控制耐受穩(wěn)定的氧化劑處理的 細(xì)菌的用途
[0001] 發(fā)明背景
[0002] 本發(fā)明大體涉及用于商業(yè)工藝系統(tǒng)中存在的微生物的檢測(cè)、鑒定和處理的物質(zhì)的 組合物、裝置和方法。
[0003] 商業(yè)工藝系統(tǒng)中某些微生物的存在和生長(zhǎng)是持續(xù)的挑戰(zhàn)。商業(yè)工藝系統(tǒng)的許多各 種階段包含具有不同量的水、養(yǎng)份、熱量、遮蓋物、錨定基質(zhì)、化學(xué)條件、和/或缺少常作為 適于被所有種類微生物定殖（colonization)的環(huán)境生態(tài)位功能的捕食者的各種條件。這 些微生物的群體生長(zhǎng)常造成包括降解工藝功能和使最終產(chǎn)品結(jié)垢的大量問(wèn)題。
[0004] -個(gè)這樣的問(wèn)題是微生物誘導(dǎo)的外殼沉積物形成。外殼是商業(yè)工藝系統(tǒng)中出現(xiàn)的 包括沉積的有機(jī)的和/或無(wú)機(jī)材料的剛性固體組合物的物品表面上的積累。外殼可以是微 生物的分泌物和/或它們自身的集群（colonies)。特別地，外殼可包括或由一種或多種硬 殼的和/或具有殼質(zhì)的和/或珊瑚的生物體的積累組成。外殼對(duì)系統(tǒng)可以具有許多負(fù)面作 用，例如降低操作效率、過(guò)早的設(shè)備故障、生產(chǎn)力損失、生產(chǎn)質(zhì)量損失以及提高健康相關(guān)的 危險(xiǎn)。最壞的是外殼必須常通過(guò)刮除或其他物理的方法在物理上移除，并且這需要工藝系 統(tǒng)的部分或全部的昂貴的關(guān)閉或分解。
[0005] 通過(guò)生物膜的形成，微生物造成另一問(wèn)題。生物膜是包括微生物或由微生物分泌 的外聚合物質(zhì)的有機(jī)材料層，其幫助微生物群落形成。生物膜可以在工藝設(shè)備的表面上，也 可以在液體池中生長(zhǎng)。這些生物膜是建立了用于集中養(yǎng)份的方式和提供用于生長(zhǎng)的保護(hù)的 復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)。生物膜可以加速結(jié)殼、腐蝕和其他結(jié)垢過(guò)程。生物膜不僅有助于降低系統(tǒng)的 效率，而且它們還提供用于包括病原微生物的其他微生物的微生物增殖的極好的環(huán)境。因 此重要的是以最大可能程度減少生物膜和其他結(jié)垢過(guò)程，以最大化工藝效率并且最小化來(lái) 自這樣病原體的健康相關(guān)的危險(xiǎn)。
[0006] -些因素有助于生物侵?jǐn)_的程度以及控制合適的反應(yīng)。水溫、水pH、有機(jī)的和無(wú)機(jī) 的養(yǎng)份、生長(zhǎng)條件例如需氧的或厭氧的條件、以及一些情況下陽(yáng)光的存在和缺失等可以起 到重要的作用。這些因素也幫助決定什么類型的微生物可以在水系統(tǒng)中存在和如何最好的 控制這些微生物。微生物的適當(dāng)鑒定對(duì)合適地反應(yīng)也是很關(guān)鍵的。關(guān)于微生物是否是植物、 動(dòng)物或真菌，或者它們是否是浮游生物或固著物（sessile)的差異決定了各種生物防除策 略（biocontrol strategy)將會(huì)多有效。因?yàn)椴煌奈⑸镆鸩煌膯?wèn)題，適當(dāng)?shù)蔫b定 對(duì)合適地糾正不需要的微生物作用是很關(guān)鍵的。最后，因?yàn)榛瘜W(xué)引起的問(wèn)題不能使用殺生 物劑糾正，所以鑒定哪些問(wèn)題具有基于非生物的起源也是必需的。
[0007] 通常使用的對(duì)微生物侵?jǐn)_反應(yīng)的一類物質(zhì)是氧化劑。氧化劑，例如次氯酸鈉，對(duì) "燃燒"掉許多微生物的細(xì)胞壁是高度反應(yīng)性的和有效的。不幸的是，因?yàn)樗鼈兪沁@樣的反 應(yīng)性的，這樣的氧化劑常很快失去效力或它們對(duì)商業(yè)工藝系統(tǒng)中使用的其他組分或材料起 腐蝕作用或另外有害地相互作用。
[0008] 結(jié)果，人們開(kāi)發(fā)了大量的技術(shù)以穩(wěn)定氧化劑。一些方法描述在美國(guó)專利5, 565, 109 和7, 776, 363中。這樣的穩(wěn)定導(dǎo)致對(duì)抗所謂的氧化劑需求作用。在氧化劑需求作用的反應(yīng) 中，因?yàn)檠趸瘎┦窃谂c其具有高度反應(yīng)性的某物存在下，氧化劑趨向快速反應(yīng)并且對(duì)用作 殺生物劑變得不可用。通過(guò)穩(wěn)定氧化劑，氧化劑保持在系統(tǒng)中存在更長(zhǎng)的時(shí)間段并且能夠 抑制微生物延長(zhǎng)的時(shí)間段。
[0009] 但是，在生物世界中，一個(gè)生物的死亡常意味著生態(tài)位變得可用于另一生物體 (其以前被它的現(xiàn)在死亡的鄰居抑制）定殖。實(shí)際上在使用穩(wěn)定的氧化劑殺生物劑處理的 工藝水中情況常是如此。許多生物體（比如例如鞘氨醇單胞菌（Sphingomonas sp.)、不動(dòng) 桿菌（Acinetobacter)和黃桿菌（Flavobacterium))分泌可以破壞氧化劑穩(wěn)定劑的化學(xué)物 質(zhì)并且一旦它們之前的競(jìng)爭(zhēng)者被穩(wěn)定的氧化劑消滅，它們能夠定殖到這些環(huán)境，盡管穩(wěn)定 的氧化劑存在。結(jié)果是需要在使用穩(wěn)定的氧化劑殺生物劑處理商業(yè)工藝系統(tǒng)之后追蹤以保 證這些生物體已經(jīng)被根除的方法和裝置。
[0010] 因此清楚的用于追蹤商業(yè)工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定的氧化劑殺生物劑處理的新的方法和 組合物中有清楚的實(shí)用性。本節(jié)描述的技術(shù)不預(yù)期構(gòu)成對(duì)本文提及的任一專利、出版物或 其他信息是本發(fā)明的"現(xiàn)有技術(shù)"的認(rèn)可，除非特定指定為這樣的。此外，本節(jié)不應(yīng)該被理 解為意味著研宄已經(jīng)完成或意味著沒(méi)有如37CFR § 1. 56 (a)中定義的其他相關(guān)信息存在。
[0011] 發(fā)明簡(jiǎn)述
[0012] 本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案涉及工藝用水（process water)系統(tǒng)中處理微生物侵 擾的方法。該方法包括以下步驟：向所述工藝用水系統(tǒng)中引入包含氧化劑和氧化劑穩(wěn)定劑 的殺生物組合物，所述穩(wěn)定劑允許所述氧化劑持續(xù)作為殺生物劑而不管所述系統(tǒng)中存在對(duì) 所述氧化劑的高需求；檢測(cè)能夠降解所述氧化劑穩(wěn)定劑的生物體的存在；如果檢測(cè)到，引 入能夠中和所述降解生物體的物質(zhì)的組合物，而不另外損害所述殺生物組合物的效力。
[0013] 穩(wěn)定劑可以包括基于氮的化合物。生物體可以是脲酶分泌生物體和/或硝化生物 體。組合物可以是容許高需求的。所述生物體在容許高需求的組合物已經(jīng)完全被消耗很長(zhǎng) 時(shí)間后可保持中和。檢測(cè)可通過(guò)選自由DNA分析、PCR分析、qPCR分析、脲酶檢測(cè)、氨檢測(cè)、 氨單加氧酶檢測(cè)、亞硝酸鹽氧化還原酶、硝酸鹽檢測(cè)、亞硝酸鹽檢測(cè)、羥胺檢測(cè)以及其任何 組合組成的列表的至少一項(xiàng)完成。如果沒(méi)有引入中和組合物，所述生物體可實(shí)際上在殺生 物組合物存在下比在殺生物組合物缺失下將會(huì)更好地繁榮生長(zhǎng)，因?yàn)樗运龇€(wěn)定劑或其 衍生物為食物。中和組合物可以包括戊二醛、DBNPA、次氯酸鈉、無(wú)機(jī)氯胺和其任何組合。如 果脲酶降解群被檢測(cè)到，中和組合物可以包括無(wú)機(jī)氯胺。
[0014] 發(fā)明詳述
[0015] 提供了下面的定義以確定在本申請(qǐng)中使用的術(shù)語(yǔ)和特別是權(quán)利要求將如何解釋。 定義的組織僅為了方便并且不預(yù)期將限制任何定義為任何特別的范疇。
[0016] "適應(yīng)體（adaptor) "意指對(duì)生物防除程序（biocontrol program)表現(xiàn)出一定水 平耐受性的生物體。當(dāng)適應(yīng)體的微生物競(jìng)爭(zhēng)被殺生物劑降低時(shí)，這種適應(yīng)性生物體能夠繁 榮生長(zhǎng)并且可以形成生物膜。
[0017] "生物的"意指其中至少10%的組合物（以體積或質(zhì)量計(jì)）包括來(lái)自生物體的細(xì) 胞的物質(zhì)的組合物。
[0018] "高需求"或"高氧化劑需求"意指在特定環(huán)境中與氧化劑高度反應(yīng)性的化學(xué)物質(zhì) 的存在并且氧化劑因此將會(huì)快速反應(yīng)并且在短時(shí)間段后不會(huì)保持任何明顯的程度。高需求 條件耗盡不穩(wěn)定的氧化劑比穩(wěn)定的氧化劑更快。
[0019] "機(jī)會(huì)致病菌（opportunist) "意指通過(guò)習(xí)慣預(yù)先建立的生物膜、外殼、沉淀物或生 物體的其他集群而繁榮生長(zhǎng)，并且傾向于代替、置換或在先驅(qū)生物體和/或先前的機(jī)會(huì)致 病菌生物體旁共存的生物體。
[0020] "PCR分析"意指聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)分析。
[0021] "探針"意指構(gòu)建和排列以結(jié)合DNA的靶部分并且其能快速檢測(cè)何時(shí)這樣結(jié)合并且 因此被用于表明DNA靶區(qū)的存在和缺失的物質(zhì)的組合物。
[0022] "qPCR分析"意指定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)分析。
[0023] "微生物"意指足夠小以使其自身潛入在工業(yè)方法（包括造紙）中使用的設(shè)備中、 與其鄰近、在其頂部或與其附接的任何生物體，它包括但不限于如此小以至于沒(méi)有顯微鏡 的幫助下不能看到它們的那些生物體，可通過(guò)肉眼看到的但是其包括大量太小而通過(guò)肉眼 看不到的單個(gè)生物體的這樣的小生物體的集合和集群，以及可以通過(guò)肉眼看到的一個(gè)或更 多個(gè)生物體，它包括但不限于其的存在以某些方式損害工業(yè)生產(chǎn)例如在噴嘴和/或氈制品 中形成栓塞和/或在紙張中引起缺陷的任何生物體。
[0024] 在以上定義或本申請(qǐng)其他地方陳述的描述與通常使用的、字典中的或通過(guò)引