專利名稱：監(jiān)測過程流中整體(總的)微生物活性的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于監(jiān)測過程流(process stream)中的微生物活性的儀器和監(jiān)測過 程流中的微生物活性的方法。背景商業(yè)的水系統(tǒng)中的微生物生長能導致酸敗和表面污垢。如果生長沒有被充分地控 制，那么酸敗能夠導致令人反感的氣味和減弱的添加劑的功能(例如，微生物能產生過氧 化氫用來增強亮度的過氧化氫酶并且能產生可影響纖維強度的纖維素酶)。如果表面污垢 沒有被充分地控制，那么生成的生物膜能夠干擾熱交換，并且在造紙系統(tǒng)的情況中生物膜 能夠產生減緩制造過程、停止該過程以從表面清除這些沉積物的需要，或者可能從表面脫 落從而在制成的紙或紙板的產品中引起孔或斑。因此，用殺生物劑處理這樣的水以控制微 生物生長并防止相關問題。因為酸敗和生物膜形成在工業(yè)水系統(tǒng)中造成不同的問題并且浮游細菌和固著細 菌對生物控制措施響應不同，所以需要監(jiān)測生物控制方案對這些不同模式的微生物生長的影響。通常用來監(jiān)測這樣的水系統(tǒng)的標準技術包括標準的平板計數(shù)技術。這些技術需要 很長的孵育期并且沒有為積極主動的控制和防止微生物生長相關問題提供充分的信息。最 近，三磷酸腺苷(ATP)的測量已被用作一種積極主動控制的手段。然而，試劑價格很高并且 是從大的水系統(tǒng)中抽取小體積樣本。數(shù)據采集也不頻繁，導致數(shù)據明顯間斷。因此，這種方 法提供了在感興趣的系統(tǒng)中關于微生物狀況的有限的信息。此外，這些方法通常被用來監(jiān) 測浮游細菌。盡管在某些情況下，可以擦拭和分析表面以便對生物膜細菌進行定量。這些 方法非常冗長且費時。因為眾所周知微生物活性和有氧代謝導致溶解氧濃度的減少，溶解氧(DO)探頭 已被用來測量流體中的微生物活性。頒發(fā)給Robertson等人的美國專利第5，190，728號和 第5，282，537號公開了利用DO測量監(jiān)測市售水中的污垢的方法和儀器。然而，該方法需要 使用添加營養(yǎng)素來區(qū)別生物和非生物的污垢，并且沒有提到在探頭表面變污后如何更新探 頭以供進一步的測量。此外，所公開的方法需要持續(xù)供氧的裝置。標準的Clark式電化學DO探頭具有許多局限，例如化學干擾(H2S、pH、CO2, NH3> SO4, Cl_、Cl2, ClO2, MeOH、EtOH和各種離子種類)、頻繁的校準和膜更換、緩慢的反應和漂移 的讀數(shù)、熱沖擊和通過膜的高流量要求。最近由數(shù)個公司(例如HACH，LOVeland，C0)制造 出可商購的一種新型溶解氧探頭幾乎克服所有這些局限，以致于可在過程用水中對DO進 行在線測量。這種新DO探頭(LDO)是基于熒光壽命衰減，其中氧的存在縮短了受激發(fā)的熒 光團的熒光壽命。熒光團被固定在傳感器表面的膜中，并且使用藍色LED提供激發(fā)。
頒發(fā)給Lee等人的美國專利第5，698，412號和第5，856，119號公開了用于監(jiān)測和控制流體中的生物學活性的方法，其中與PH聯(lián)合在一起測量DO以測量代謝行為、特別是與 營養(yǎng)素/底物的耗盡有關的代謝行為的轉變。對于監(jiān)測市售水中浮游細菌和生物膜細菌的可靠且便利的方法仍存有需求，所述 方法確保生物控制程序充分地控制酸敗和有問題的生物膜。這些方法應該無試劑以允許 在代表周圍環(huán)境條件的條件中測量微生物活性(最小的改變)。這些方法應該是自動化的 并且應該允許遠程控制監(jiān)測器、遠程訪問數(shù)據以及生物控制程序的遠程或自動化的反饋控 制。理想地，這些方法將會區(qū)別表面上的微生物活性與整體水的活性以確保生物控制程序 充分地解決當嘗試控制生物膜中的微生物時通常面對的增長的挑戰(zhàn)。此外，這些方法將會 提供關于沉積物(生物的或非生物的)的性質的信息以確保應用適當?shù)目刂拼胧?。發(fā)明概述本發(fā)明提供了用于測量過程流中的微生物活性的儀器，該儀器包括(a)包含多 個開口的流通池，其中至少一個開口是用于從所述過程流中吸入的流體的流通池入口，并 且至少一個開口是用于流體離開所述流通池的流通池出口 ； (b)與所述開口之一相連的DO 探頭；(c)任選地與所述開口之一相連的ORP探頭；(d)與所述開口之一相連的清潔器件；
(e)任選地與流通池入口相連的第一導管；(f)任選地與流通池出口相連的第二導管；和 (g)任選地與所述流通池相關聯(lián)的閥。本發(fā)明還提供了用于監(jiān)測過程流中整體(總的)水的微生物活性的方法，該方法 包括(a)將儀器與過程流相連接，其中所述儀器包括包含多個開口的流通池，其中至少一 個開口是用于從所述過程流吸入的流體的流通池入口，并且至少一個開口是用于流體離開 所述流通池的流通池出口，與所述開口之一相連的DO探頭，任選地與所述開口之一相連的 ORP探頭，任選地與所述開口之一相連的清潔器件，任選地與所述流通池入口相連的第一導 管，任選地與所述流通池出口相連的第二導管，以及任選地與所述流通池相關聯(lián)的閥；(b) 從所述過程流中吸入流體到所述流通池中；(c)打開所述儀器的閥以使流體被吸入到所述 流通池中；(d)用所述DO探頭測量所述過程流的DO濃度至少一次，并且其中在每次測量之 前對DO探頭的表面進行清潔；(e)關閉所述儀器的閥以防止流體被吸入到所述流通池中；
(f)用所述DO探頭測量所述儀器內部的流體的DO濃度至少一次，并且其中在每次測量之前 對DO探頭的表面進行清潔；(g)計算步驟(d)和步驟(f)之間的ADO讀數(shù)；以及(h)將步 驟(g)中的至少所述ΔDO值與所述過程流中的微生物整體(總的)活性相關聯(lián)。本發(fā)明還提供了用于監(jiān)測過程流中表面相關的微生物活性的方法，該方法包括 (a)將儀器與過程流相連接，其中所述儀器包括包含多個開口的流通池，其中至少一個開口 是用于從所述過程流吸入的流體的流通池入口，并且至少一個開口是用于流體離開所述流 通池的流通池出口，與所述開口之一相連的DO探頭，任選地與所述開口之一相連的ORP探 頭，任選地與所述開口之一相連的清潔器件，任選地與所述流通池入口相連的第一導管，任 選地與所述流通池出口相連的第二導管，以及任選地與所述流通池相關聯(lián)的閥；(b)從所 述過程流中吸入流體到所述流通池中；(c)打開所述儀器的閥以使流體被吸入到所述流通 池中；(d)用所述DO探頭測量所述過程流的DO濃度至少一次，并且其中在每次測量之前不 清潔DO探頭；(e)對所述DO探頭的表面進行清潔；(f)用所述DO探頭測量所述儀器內部的 流體的兩個DO濃度至少一次，并且任選地其中在每次測量之前對所述DO探頭的表面進行清潔；(g)計算步驟⑷和步驟(f)之間的ADO讀數(shù)；以及(h)將步驟(g)中的至少所述 ADO與表面相關的微生物活性相關聯(lián)。本發(fā)明還提供了監(jiān)測整體(總的)微生物活性和表面相關的微生物活性二者的方法。附圖簡述

圖1示出了包含流通池、DO探頭、清潔器件、和任選ORP探頭的儀器的簡圖。圖2示出安裝在包殼內的后板上的儀器的簡圖，其中該儀器包含流通池、DO探頭、 ORP探頭、具有擦拭器螺線管(wiper solenoid)的清潔器件、第一導管、第二導管和閥。圖3示出包含DO探頭、ORP探頭和清潔器件的儀器的簡圖。圖4示出包含流通池、ORP探頭、DO探頭和包含擦拭器葉片(wiperblade)的清潔 器件的儀器的簡圖。圖5示出流通池和用來增加表面積的部件的簡圖。圖6示出在造紙廠采集的與整體(總的)微生物活性和表面污垢有關的數(shù)據。圖7示出在造紙廠采集的與整體(總的)微生物活性和表面污垢有關的數(shù)據。圖8示出監(jiān)測整體微生物活性和/或表面相關的微生物活性的流程圖。圖9圖解了要求保護的發(fā)明的一個實施方案，其中具有與DO探頭、ORP探頭和清 潔器件相關聯(lián)的流通池。圖10圖解了要求保護的發(fā)明的一個實施方案，其中具有OFM和與DO探頭、ORP探 頭和清潔器件相關聯(lián)的流通池。發(fā)明詳述術語的定義“DO”表示溶解氧。“DO探頭”包括能夠測量溶解氧的任何種類的探頭。優(yōu)選地，DO探頭是一種發(fā)光 的溶解氧探頭?！癓D0”表示發(fā)光的溶解氧。LDO探頭基于熒光壽命衰減來測量溶解氧，其中氧的存 在縮短了受激發(fā)的熒光團的熒光壽命。熒光團被固定在傳感器表面的膜中，并且使用藍色 LED (發(fā)光二極管)提供激發(fā)。LDO探頭可購自Hach Company, Loveland, CO。該探頭通常 具有進行測量的傳感器頭。“ORP” 表示氧化-還原電位。ORP 探頭可購自 Walchem Corporation,Holliston, ΜΑ。“REDOX”是指氧化_還原狀態(tài)?！?FM”表示光學污垢監(jiān)測器?？衫糜糜诖O(jiān)測的特定過程的任何適合的光學污 垢。這包括任何一般的沉積監(jiān)測器，例如石英晶體微量天平。“閥”是指調控流體流通的任何器件?！扒鍧嵠骷笔悄軌蚯鍧嵄砻胬鏒O探頭表面和/或ORP探頭表面的一種或多種 任何器件?！斑^程流”包括工業(yè)過程中的任何流體，例如取自造紙過程中的導管的流體和來自 造紙過程中的流漿箱的流體。優(yōu)選的實施方案
過程流中的微生物活性可以通過監(jiān)測溶解氧消耗間接測量，因為溶解氧消耗直接 與細胞在有氧呼吸條件下產生的ATP的量相關，并且細胞產生的ATP的量能夠與所述過程 流中微生物活性水平相關聯(lián)。本發(fā)明中所述的方法不適合于具有低水平DO的過程流，其中 有氧呼吸不是微生物細胞中能量產生的主要途徑。應該使用過程流的壓力、溫度和鹽度的值將從該過程流中采集的DO測量值轉換 為飽和度百分比。這有助于將這些參數(shù)中基于過程波動的數(shù)據標準化。溫度校正尤其重 要，因為被分析的過程流的溫度在停流狀態(tài)期間將下降1-10攝氏度，這發(fā)生在流體不再被 吸入到流通池中時。
為了增強溶解氧消耗與微生物活性之間相關的完整性，過程流的REDOX狀態(tài)必須 是氧化，以便氧的消耗不是化學氧化過程的結果。諸如PH的因素將影響過程水的REDOX狀 態(tài)。在高PH條件下，例如具有大于9. 5的pH的過程水，能夠引起過程流體中的有機材料的 氧化，甚至在提高的REDOX條件下。因此，優(yōu)選地應該對過程流的ORP連同DO濃度一起進行測量，以確保溶解氧消耗 主要與微生物活性相關而不與過程流化學相關。A. JiH已開發(fā)一種儀器來實際地測量過程流中的溶解氧。其他分析器件可與這種儀器結 合，所述其他分析器件例如ORP探頭。如圖1所示，該儀器包括⑴流通池；(2)DO探頭；任選(3)0RP探頭；和(7)清潔 器件。該(1)流通池具有多個開口。這些開口用來使流體流過(1)流通池。開口的大小 和形狀可以改變；特別地，應該考慮過程流的類型。圖3示出(1)流通池包括(13)入口和(14)出口。開口的直徑應該具有足夠的大 小以使流體從過程流中容易地流過(1)流通池，并防止(1)流通池的堵塞以及(2)DO探頭 和(3)ORP探頭表面的非生物污垢。因此，(1)流通池的直徑將取決于許多因素，例如過程 流的類型。流通池開口還用來使各種器件例如(2)DO探頭、(3)0RP探頭和/或(7)清潔器件 與流通池相連，以便可進行過程流的一個或多個測量。其他儀器例如PH計可與流通池結
I=I ο特別地，(2) DO探頭和/或(3) ORP探頭與(1)流通池連通。在一個實施方案中，(2)D0探頭和(3)0RP與流通池相連。所述探頭能夠以本領域 普通技術人員已知的各種方式與(1)流通池開口之一相連。連接可通過任何類型的緊固和 /或固定裝置或類似物而發(fā)生。例如，元件可以被安裝在(1)流通池上，并且探頭/器件可 被插入通過該元件并被鎖定到位。如圖3所示，所述探頭與(1)流通池壁齊平。在一個實施方案中，所述(2)DO探頭和任選(3)ORP探頭的至少一部分伸入到所述 流通池中。在另一個實施方案中，(2) DO探頭包括DO傳感器頭，其中所述DO傳感器頭的至少 一部分伸入到所述流通池中，并且任選地，其中所述(3) ORP探頭包括ORP傳感器頭，并且其 中所述ORP傳感器頭的至少一部分伸入到所述流通池中。
在另一個實施方案中，所述探頭應該以如下方式被定位其方式不得顯著地阻塞流體流過(1)流通池。在另一個實施方案中，(2)DO探頭和(3)0RP探頭被安放在彼此的對面。圖2示出該儀器的其他特征。更具體而言，圖2示出(4)第一導管、與⑷第一導 管相關聯(lián)的(6)閥、與(4)第一導管相關聯(lián)的(15)排水管、(1)流通池、(2)DO探頭、(3) ORP 探頭、(7)清潔器件、與所述(7)清潔器件相連通的(9)螺線管和(5)第二導管。(4)第一導管和(5)第二導管與所述⑴流通池中的一個或多個開口以及過程流 的外殼相連。連接可通過本領域技術人員已知的各種方式而發(fā)生。例如，(4)第一導管可 以用管輸送到過程流中。(4)第一導管用來從過程流傳送流體和/或轉移流體到(1)流通池和/或其他儀 器例如OFM中。可以用促進流體從過程流向(1)流通池運動的任何方式設置(4)第一導 管。例如，基于重力或能量的機械裝置例如泵，能夠將流體從過程流吸入到包括(1)流通池 的儀器中。在另一個實施方案中，可將排水管(15)與(4)第一導管相關聯(lián)來防止阻塞/限制 流入到過程流中。(5)第二導管用作流過(1)流通池的流體的排出通道，以及還用作保存來自過程 流的流體的儲存器。特別地，第二導管(5)可以被空間定位，以使得當監(jiān)測是在停流狀態(tài)下 時，(1)流通池將流體保持在(1)流通池內部用于分析。例如，(5)第二導管被定位為使得 重力能夠將流體保存在(1)流通池內部。在另一個實施方案中，(5)第二導管還可以充當排水管。(6)閥與(1)流通池相關聯(lián)。具體而言，(6)閥是以實現(xiàn)其希望的功能的方式與 (1)流通池連通。一個或多個(6)閥控制/調控流體從過程流流入(1)流通池中。在一個實施方案中，(6)閥通過(4)第一導管與流通池相連。具體而言，(6)閥以 如下方式與(4)第一導管相整合/連接其方式能夠將流動限制在關閉狀態(tài)并且當(6)閥 處于打開狀態(tài)時允許流動。在另一個實施方案中，一個或多個(6)可調控流體流入OFM和/或(1)流通池中。在另一個實施方案中，(6)閥的直徑必須足夠大以便不阻礙含有高固體的過程水 的流動。在另一個實施方案中，(6)閥還可以防止流體離開(1)流通池或(5)第二導管，以 便在關閉流動狀態(tài)下的能夠進行讀數(shù)。在另一個實施方案中，(6)閥的直徑是至少1英寸。在另一個實施方案中，(6)閥是球閥。在另一個實施方案中，(6)閥以手動、電動或氣動方式驅動。在另一個實施方案中，球(6)閥以手動、電動或氣動方式驅動。圖2和圖4示出(7)清潔器件可以與(1)流通池的開口之一相連。清潔器件用來 清潔(2)D0探頭和/或(3)0RP探頭表面二者的表面，并且該器件的定位應該這樣以實現(xiàn)這 種功能。(7)清潔器件可清潔與(1)流通池相關聯(lián)的其他器件。在一個實施方案中，(7)清潔器件在(1)流通池區(qū)域來回移動。在另一個實施方案中，(7)清潔器件能夠在(1)流通池的區(qū)域來回移動，以清潔一個或多個器件/探頭，如(2) DO探頭、(3) ORP探頭或可與(1)流通池相關聯(lián)的其他類型的 分析設備。在另一個實施方案中，(7)清潔器件包括(8)擦拭器葉片或刷子。在另一個實施方案中，(7)清潔器件由(9)擦拭器螺線管驅動。(9)螺線管接收來 自控制器的指令，該控制器用指示什么時候清潔和什么時候不清潔的邏輯進行編程。如圖4所示，以相對于(2)D0探頭和(3)0RP探頭都垂直的方向安放(8)擦拭器葉 片在(1)流通池來回移動。向(1)流通池加入一個或多個(11)擋板能夠增加(1)流通池的面積。圖5示出 一個改進的流通池。具體地說，該部件與流通池相連并且該部件包括不止一個擋板。該部 件能夠以各種方式與流通池相連?？梢杂妙愃品绞嚼媚軌蛟黾颖砻娣e的其他物體。在一個實施方案中，(10)部件借助(12)適配器固定到(1)流通池上。該部件具有接收來自所述過程流的流的(15)部件入口和與流通池相連的出口。在一個實施方案中，(4)第一導管與(10)部件相連而不是直接與(1)流通池相連。在另一個實施方案中，(10)部件具有一個或多個(11)擋板?？裳b配所述儀器來監(jiān)測整體水的微生物活性、表面相關的微生物活性或其組合。B.監(jiān)測過稈流中的整體微牛物活件公開了一種監(jiān)測過程流中的整體(總的)微生物活性的方法。整體(總的)微生 物活性是指在整體過程流中的微生物活性，例如在過程流中的浮游微生物和固著微生物。過程流的整體微生物活性是通過測量該過程流的DO濃度而確定。其他參數(shù)可連 同這種分析一起被利用。更具體而言，該方法包括以下步驟(a)將儀器與過程流連接，其 中所述儀器包括包含多個開口的流通池，其中至少一個開口是用于從所述過程流吸入的流 體的流通池入口，并且至少一個開口是用于流體離開所述流通池的流通池出口，與所述開 口之一相連的DO探頭，任選地與所述開口之一相連的ORP探頭，任選地與所述開口之一相 連的清潔器件，任選地與所述流通池入口相連的第一導管，任選地與所述流通池出口相連 的第二導管，以及任選地與所述流通池相關聯(lián)的閥；(b)從所述過程流中吸入流體到所述 流通池中；(c)打開所述儀器的閥以使流體被吸入到所述流通池中；(d)用所述DO探頭測 量所述過程流的DO濃度至少一次，并且其中在每次測量之前清潔所述DO探頭的表面；(e) 關閉所述儀器的閥以防止流體被吸入到所述流通池中；(f)用所述DO探頭測量所述儀器內 部的流體的DO濃度至少一次，并且其中在每次測量之前對所述DO探頭的表面進行清潔； (g)計算步驟⑷和步驟(f)之間的ADO讀數(shù)；以及(h)將步驟(g)中的至少所述ADO值 與所述過程流中的整體(總的)微生物活性相關聯(lián)。這個方法可被應用于各種不同類型的過程流。在一個實施方案中，過程流來自選自于以下組成的組的過程造紙過程；冷卻水 過程；食品或飲料過程；和基于娛樂的過程。整體水的微生物活性是通過觀察開流狀態(tài)與停流狀態(tài)之間DO濃度的變化(Δ DO) 而測量的。其他參數(shù)可連同這種分析一起被利用。更具體而言，通過觀察ADO可確定DO 的消耗率。然后可將DO的消耗率與所述過程流中的微生物活性相關聯(lián)，但是當連同DO測 量一起測量ORP時相關的完整性更好，因為當該過程流的流體的REDOX狀態(tài)不是氧化時，DO 測量可能受影響。
當過程流的流體能夠通過流通池并且被與該流通池相連通的分析性設備，特別是 用于測量該流體的DO濃度的DO探頭測量時，開流狀態(tài)發(fā)生。停流狀態(tài)是指過程流的流體不能再進入流通池的時候。在停流狀態(tài)下，流體被保 持在流通池中并且流通池監(jiān)測這種流體的DO濃度。
在開流狀態(tài)下，如在步驟(d)中，應該測量過程流的流體的DO濃度持續(xù)足量的時 間以便能獲得該過程流的DO濃度的準確讀數(shù)。這可以取得一個讀數(shù)或更多讀數(shù)。本領域 普通技術人員不需要過多的實驗將能夠確定，得到準確過程流讀數(shù)將采取的讀數(shù)次數(shù)，以 及得到準確過程流讀數(shù)將采取的一個或多個讀數(shù)間隔。在停流狀態(tài)下，如在步驟(f)中，應該在流通池中流體的第一次DO測量之前經過 足量的時間，以確保在所述流體中的一種或多種微生物物種將具有足夠時間消耗所述流體 中的溶解氧。這個時間段可改變并且它取決于一種或多種因素，所述因素可包括正在監(jiān)測 的過程類型和在實施本發(fā)明的方法之前使用的微生物程序的有效性。例如，在造紙工業(yè)中， 如果過程水被微生物嚴重污染，那么微生物消耗DO可能花費更少的時間。微生物的類型 (例如真菌或絲狀細菌)也可能影響DO消耗的速度和程度。在一個實施方案中，在開流狀態(tài)下和停流狀態(tài)下進行的測量在相同的時間間隔進 行。在又一個實施方案中，在開流狀態(tài)下和停流狀態(tài)下進行的測量以相同的時間段且在相 同的時間間隔進行?？梢赃B續(xù)地、間歇地或一次性地監(jiān)測過程流。連續(xù)監(jiān)測提供實時狀態(tài)以便可在過 程流中容易地檢測系統(tǒng)故障?？梢杂酶鞣N方式計算ADO。在一個實施方案中，通過取得在連續(xù)水流時段期間(開流狀態(tài))與當通過關閉閥 停止過程水時的停流狀態(tài)相比的DO濃度的最大變化測量整體微生物活性。換言之，基于步 驟(d)和步驟(f)的讀數(shù)的DO濃度最大變化用來計算ADO。在另一個實施方案中，ADO值是通過取得來自步驟(d)的平均DO測量結果和來 自步驟(f)的最小DO水平而確定。在另一個實施方案中，Δ DO值是通過取得來自步驟(d)的最高測量結果和來自步 驟⑴的最小DO水平而確定。在另一個實施方案中，Δ DO值是通過取得來自步驟(d)的最后測量結果和來自步 驟⑴的最小DO水平而確定。在另一個實施方案中，步驟(d)和步驟(f)的測量的持續(xù)時間和測量間隔是相同 的。在又一個實施方案中，步驟(d)和步驟(f)的測量的持續(xù)時間可以是約為5分鐘 至IJ 240分鐘。在還一實施方案中，持續(xù)時間是30分鐘，并且在步驟(d)和步驟(f)的過程中以 相等的間隔記錄5次測量結果。在還一實施方案中，將表面擦拭干凈后經過30秒，在步驟(d)和步驟(f)中記錄 測量值?？蓪^程流的ORP連同過程流的DO濃度一起進行測量。在一個實施方案中，該方法還包括測量步驟(d)和步驟(f)中的ORP至少一次，并且在每次測量之前清潔ORP探頭表面。在另一個實施方案中，如果ORP值下降到預定水平以下，可將一種或多種氧化劑加入到過程流中。在另一個實施方案中，如果一個或多個ORP測量結果下降到預定水平以下，那么 連同ORP測量結果一起被測量的DO測量結果不被包括在計算的Δ DO中。更具體而言，通 過排除這些測量結果，過程操作人員可以更好地判斷DO消耗是與微生物活性相關還是與 過程流化學相關。在另一個實施方案中，如果預定水平小于約IOOmV,那么DO測量結果被排除，因為 當ORP在這個范圍中時，該狀態(tài)通常不是氧化，并且溶解氧的消耗可能與過程流中的化學 條件有關。可采取許多不同的途徑響應過程流中的總的(整體)微生物水平。在一個實施方案中，如果總的(整體)微生物水平很高或者在被認為過程運轉良 好的預定水平之上，那么方案包括加入有效量的殺生物劑以使微生物水平回到希望水平。殺生物劑可以是氧化性的和/或非氧化性的。就造紙過程來說，殺生物劑選自由以下組成的組異噻唑啉；戊二醛；二溴 次氮基丙酰胺；氨基甲酸酯；季銨化合物；次氯酸鈉；二氧化氯；過乙酸；臭氧；氯胺； Stabrex (溴-氨基磺酸酯)；溴-氯-二甲基乙內酰脲；二氯-二甲基乙內酰脲；單氯胺； 與銨鹽和穩(wěn)定劑聯(lián)合一起使用的次氯酸鈉，以及它們的組合；其中所述穩(wěn)定劑包括二甲基 乙內酰脲、氨基酸、氰尿酸、琥珀酰亞胺和脲。一個或多個控制器可被用來實施對過程流中微生物活性水平的響應。更具體而 言，可對控制器進行編程以接收來自過程流，例如DO探頭的數(shù)據、基于輸入到控制器(例如 程序邏輯控制器)中的邏輯計算ADO，并依據該ADO實施響應，所述響應包括各項操作，例 如驅動將殺生物劑或沉積物控制聚合物供料入過程流中的泵。在一個實施方案中，控制器是基于網絡的。在另一個實施方案中，控制器可與以下至少一個通信0RP探頭、DO探頭、清潔器 件、閥或它們的組合。在另一個實施方案中，控制器接收來自所述DO探頭的輸入信號，并實施在所述控 制器中編程的希望方案。在另一個實施方案中，控制器是控制器系統(tǒng)?！翱刂破飨到y(tǒng)”及類似術語是指手工 操作人員或具有如下組件的電子器件諸如處理器、存儲器件、陰極射線管、液晶顯示器、等 離子顯示器、觸摸屏或其他監(jiān)測器，和/或其他組件。在某些情況下，可操作控制器用于整 合一個或多個專用的集成電路、程序或算法、一個或多個硬件連線器件和/或一個或多個 機械器件。部分或所有的控制器系統(tǒng)的功能可以處于中心位置例如網絡服務器，它用于經 局域網絡、廣域網絡、無線網絡、互聯(lián)網連接、微波鏈路、紅外鏈路及類似物通信。此外，可包 括其他組件例如信號調節(jié)器或系統(tǒng)監(jiān)測器以促進信號處理算法。在另一個實施方案中，希望的方案將是向負責監(jiān)測過程流和處理過程流的操作者 或人發(fā)出警報。在另一個實施方案中，希望的方案包括若所述ADO達到預定水平則向過程流中 加入有效量殺生物劑。殺生物劑可以是氧化性的和/或非氧化性的。
光學污垢監(jiān)測器(OFM)可連同所述流通池一起使用以確定過程流中出現(xiàn)的沉積 物累積的性質/來源。在一個實施方案中，本發(fā)明的方法還包括提供與所述過程流相連通的光學污垢監(jiān) 測器；從所述過程流中吸入流體到所述光學污垢監(jiān)測器中；用光學污垢監(jiān)測器測量沉積物 的形成；通過將光學污垢監(jiān)測器中的沉積物形成與由所述過程流中的ADO確定的所述微 生物活性相關聯(lián)來確定沉積物的類型；任選地對與所述OFM和至少DO探頭相連通的控制器 進行編程，以便向所述過程流中加入一種或多種化學物質作為對所述沉積物的形成與微生 物活性之間的關聯(lián)性的響應。在又一個實施方案中，如果所述關聯(lián)性指示在光學污垢上形成的沉積物本質上是 微生物性的，則所述化學物質包括殺生物劑。例如，如果在OFM上存在沉積并且Δ DO高，那 么將殺生物劑加入到所述過程流中來防止沉積物的形成并降低過程流的微生物活性是一 個操作過程。殺生物劑可以是氧化性的和/或非氧化性的。在又一個實施方案中，如果所述關聯(lián)性指示所述沉積的形成不是微生物性的，則所述化學物質是沉積物控制化學物。例如，如果在OFM上存在沉積并且ADO低，那么將沉 積物控制化學物加入到過程流中來防止沉積物的形成是一個操作過程。存在本領域技術人 員已知的各種類型的沉積物控制化學物；例如，存在抗浙青劑(anti-pitch agent)和沉積 物控制聚合物，所述抗浙青劑有助于防止造紙過程期間沉積物的形成。C.監(jiān)測過程流中的表面相關的微生物活性表面相關的微生物活性是指表面微生物，例如生物膜的微生物活性。過程流的表面相關的微生物活性是通過測量該過程流的DO濃度而確定。其他參 數(shù)可連同這種分析一起被利用。更具體而言，該方法論包括以下步驟(a)將儀器與過程 流相連接，其中所述儀器包括包含多個開口的流通池，其中至少一個開口是用于從所述過 程流吸入的流體的流通池入口，并且至少一個開口是用于流體離開所述流通池的流通池出 口，與所述開口之一相連的DO探頭，任選地與所述開口之一相連的ORP探頭，任選地與所述 開口之一相連的清潔器件，任選地與所述流通池入口相連的第一導管，任選地與所述流通 池出口相連的第二導管，以及任選地與所述流通池相關聯(lián)的閥；(b)從所述過程流中吸入 流體到所述流通池中；(c)打開所述儀器的閥以使流體被吸入到所述流通池中；(d)用所述 DO探頭測量所述過程流的DO濃度至少一次，并且其中在每次測量之前不清潔所述DO探頭； (e)清潔所述DO探頭的表面；(f)用所述DO探頭測量所述儀器內部的流體的DO濃度至少 一次，并且任選地其中在每次測量之前對所述DO探頭的表面進行清潔；(g)計算步驟(d) 和步驟(f)之間的ADO讀數(shù)；以及(h)將步驟(g)中的至少所述ADO與表面相關的生物 活性相關聯(lián)。這個方法論可被應用于各種不同類型的過程流。在一個實施方案中，過程流來自選自于以下組成的組的過程造紙過程；冷卻水 過程；食品或飲料過程；和基于娛樂的過程。由在開流狀態(tài)過程中擦拭之前與緊接著擦拭之后取得的DO測量結果之差計算出 生物膜活性。其他參數(shù)可連同這種分析一起被利用。當連同DO測量一起測量ORP時，ADO 與生物膜活性相關的完整性更好，因為當過程流的流體的REDOX狀態(tài)不是氧化時DO測量可 能受影響。
當過程流的流體能夠通過流通池，并且被與該流通池相連通的分析設備，特別是用于測量該流體的DO濃度的DO探頭測量時，開流狀態(tài)發(fā)生。在開流狀態(tài)下，例如在步驟(d)和步驟(f)中，在測量DO之前應經過足量的時間， 以便如果存在生物膜累積，那么將會有足量的時間來發(fā)生生物膜累積。這個時間段可隨各 種因素而改變，包括正在監(jiān)測的過程類型和實施這種方法論之前普遍使用的當前微生物程 序的有效性。例如，在造紙工業(yè)中，如果過程水被微生物嚴重污染，那么微生物消耗DO可能 花費更少的時間。微生物的類型(例如真菌或絲狀細菌)也可能影響DO消耗的速度和程 度。在一個實施方案中，以相同的時間間隔來進行開流狀態(tài)下和停流狀態(tài)下所進行的 測量。在又一個實施方案中，在開流狀態(tài)下和停流狀態(tài)下進行的測量以相同的時間段且在 相同的時間間隔進行?？梢赃B續(xù)地、間歇地或一次性地監(jiān)測過程流。連續(xù)監(jiān)測提供實時狀態(tài)以致于可在 過程流中容易地檢測系統(tǒng)故障?？梢杂酶鞣N方式計算ADO。在一個實施方案中，ADO值是通過取得來自步驟(d)的最低測量結果和來自步驟 (f)的平均DO測量結果而確定。在另一個實施方案中，ADO值是通過取得來自步驟(d)的最低測量結果和來自步 驟(f)的最高DO水平而確定。在另一個實施方案中，ADO值是通過取得來自步驟(d)的最后測量結果和來自步 驟(f)的最高DO水平而確定。在另一個實施方案中，在選定的時間間隔期間作出DO測量并且記錄5次，其中流 動是連續(xù)的，但是探頭在任何這些測量之前沒有用擦拭器葉片進行清潔。在另一個實施方案中，在選定的時間間隔屆滿前一分鐘，對探頭進行清潔，作出兩 次連續(xù)的測量并進行記錄?？蓪^程流的ORP連同過程流的DO濃度一起進行測量。在一個實施方案中，該方法還包括測量步驟(d)和步驟(f)中的ORP至少一次，并 且在每次測量之前清潔ORP探頭表面，其中ORP探頭在步驟(d)中沒有被擦拭干凈，而任選 地其中所述ORP探頭在步驟(f)中被擦拭干凈。任選地，如果ORP值下降到預定水平以下 可將一種或多種氧化劑加入到過程流中。在另一個實施方案中，如果所述ORP測量結果下降到預定水平以下，那么在計算 用于確定過程流的微生物活性的Δ DO中可能不包括連同ORP測量結果一起被測量的DO測 量結果。更具體而言，通過排除這些測量結果，過程操作人員可以更好地判斷DO濃度是與 微生物活性相關還是與或過程流化學相關。在另一個實施方案中，如果預定水平小于約IOOmV,那么DO測量結果被排除，因為 當ORP在這個范圍中時，該狀態(tài)通常不是氧化的，并且溶解氧的消耗可能與過程流中的化 學條件有關。在另一個實施方案中，通過包含擦拭器葉片的清潔器件對DO探頭、ORP探頭或其
組合進行清潔。在另一個實施方案中，擦拭器葉片將一個或多個探頭的表面擦拭兩次。
可采取許多不同的途徑來響應過程流中的表面相關的微生物水平。在一個實施方案中，如果表面相關的微生物水平高或者在被認為過程運轉良好的 預定水平之上，那么方案包括加入有效量的殺生物劑以使微生物水平回到希望水平。殺生物劑可以是氧化性的和/或非氧化性的。
就造紙過程來說，殺生物劑選自由以下組成的組異噻唑啉；戊二醛；二溴 次氮基丙酰胺；氨基甲酸酯；季銨化合物；次氯酸鈉；二氧化氯；過乙酸；臭氧；氯胺； Stabrex (溴-氨基磺酸酯)；溴-氯-二甲基乙內酰脲；二氯-二甲基乙內酰脲；單氯胺； 與銨鹽和穩(wěn)定劑聯(lián)合一起使用的次氯酸鈉；以及它們的組合，所述穩(wěn)定劑包括二甲基乙內 酰脲、氨基酸、氰尿酸、琥珀酰亞胺和脲。一個或多個控制器可被用來實施對過程流中微生物活性水平的響應。更具體而 言，可對控制器進行編程以接收來自過程流，例如DO探頭的數(shù)據、基于輸入到控制器(例如 程序邏輯控制器)中的邏輯計算ADO，并依據該ADO實施響應，所述響應包括各項操作，例 如驅動將殺生物劑加進過程流中的泵。 在一個實施方案中，控制器是基于網絡的。在另一個實施方案中，控制器可與以下至少一個通信0RP探頭、DO探頭、清潔器 件、閥或它們的組合。在另一個實施方案中，控制器接收來自所述DO探頭的輸入信號并實施在所述控 制器中編程的希望的方案。在另一個實施方案中，控制器是一個控制器系統(tǒng)。“控制器系統(tǒng)”及類似術語是指 手工操作人員或具有如下組件的電子器件諸如處理器、存儲器件、陰極射線管、液晶顯示 器、等離子顯示器、觸摸屏或其他監(jiān)視器、和/或其他組件。在某些情況下，可操作控制器用 于整合一個或多個專用的集成電路、程序或算法、一個或多個硬件連線器件和/或一個或 多個機械器件。部分或所有的控制器系統(tǒng)的功能可以處于中心位置例如網絡服務器，它用 于經局域網絡、廣域網絡、無線網絡、互聯(lián)網連接、微波鏈路、紅外鏈路及類似物通信。此外， 可包括其他組件例如信號調節(jié)器或系統(tǒng)監(jiān)測器以促進信號處理算法。在另一個實施方案中，希望的方案將是向負責監(jiān)測過程流和處理過程流的操作者 或人發(fā)警報。在另一個實施方案中，希望的方案包括若所述ADO達到預定水平則向過程流中 加入有效量的殺生物劑。殺生物劑可以是氧化性的和/或非氧化性的。光學污垢監(jiān)測器(OFM)可連同所述流通池一起使用以確定過程流中出現(xiàn)的沉積 物累積的性質/來源。在一個實施方案中，本發(fā)明的方法還包括提供與所述過程流相連通的光學污垢監(jiān) 測器；從所述過程流中吸入流體到所述光學污垢監(jiān)測器中；用光學污垢監(jiān)測器測量沉積物 的形成；通過將光學污垢監(jiān)測器中的沉積物形成與由所述過程流中的ADO確定的所述微 生物活性相關聯(lián)來確定沉積物的類型；任選地對與所述OFM和至少DO探頭相連通的控制器 進行編程，以便向所述過程流中加入一種或多種化學物質作為對所述沉積物的形成與微生 物活性之間的關聯(lián)性的響應。在又一個實施方案中，如果所述關聯(lián)性指示光學污垢形成的沉積物本質上是微生 物性的，則所述化學物質包括殺生物劑。例如，如果在OFM上存在沉積并且ADO高，那么將殺生物劑加入到所述過程流中來防止沉積物的形成并降低過程流的微生物活性是一個操 作過程。殺生物劑可以是氧化性的和/或非氧化性的。在又一個實施方案中，如果所述關聯(lián)性指示所述沉積的形成不是微生物性的，那 么所述化學物質是沉積物控制化學物。例如，如果在OFM上存在沉積并且ADO低，那么將 沉積物控制化學物加入到過程流中來防止沉積物的形成是一個操作過程。存在本領域技術 人員已知的各種類型的沉積物控制化學物；例如，存在抗浙青劑和沉積物控制聚合物，所述 抗浙青劑有助于防止造紙過程過程中沉積物的形成。P.監(jiān)測過稈流中的整體和表面相關的微牛物活件可連同表面相關的微生物活性一起監(jiān)測整體微生物活性。一種測量過程流中整體微生物活性和表面相關的微生物活性的方法，該方法包括(a)將儀器與所述過程流相連 接，其中所述儀器包括包含多個開口的流通池，其中至少一個開口是用于從所述過程流吸 入的流體的流通池入口，并且至少一個開口是用于流體離開所述流通池的流通池出口，與 所述開口之一相連的DO探頭，任選地與所述開口之一相連的ORP探頭，任選地與所述開口 之一相連的清潔器件，任選地與所述流通池入口相連的第一導管，任選地與所述流通池出 口相連的第二導管，以及任選地與所述流通池相關聯(lián)的閥；(b)從所述過程流中吸入流體 到所述流通池中；(c)打開所述儀器的閥以使流體被吸入到所述流通池中；(d)用所述DO 探頭測量所述過程流的兩個DO濃度至少一次，其中在每次測量之前不對所述DO探頭進行 清潔；(e)對所述DO探頭的表面進行清潔；(f)用所述DO探頭測量所述儀器內部的流體的 DO濃度至少一次，任選地其中在每次測量之前對所述DO探頭的表面進行清潔；(g)關閉所 述儀器的閥以防止流體被吸入到所述流通池中；(h)用所述DO探頭測量所述儀器內部的流 體的DO濃度至少一次，其中在每次測量之前對所述DO探頭的表面進行清潔；(i)計算步驟 (f)和步驟(h)之間的ADO讀數(shù)，并且將至少所述ADO與所述過程流中的所述整體微生 物活性相關聯(lián)；以及(j)計算步驟⑷和步驟(f)之間的ADO讀數(shù)，并且將至少所述ADO 與所述過程流中的所述表面相關的微生物活性相關聯(lián)。在另一個實施方案中，建立監(jiān)測以使得操作人員能夠在整體微生物活性(正常模 式)與表面相關的活性(生物膜模式)之間切換/轉換。圖8通過流程解了該機制的 一個實施方案。在另一個實施方案中，該方法還包括測量步驟(d)、步驟(f)和步驟(h)中的ORP 至少一次，其中ORP探頭在步驟(d)中沒有被擦拭干凈，任選地其中所述ORP探頭在步驟 (f)中被擦拭干凈，并且其中所述ORP探頭在步驟(h)中被擦拭干凈；如果ORP值下降到預 定水平以下，任選地將一種或多種氧化劑加入到所述過程流中；并且如果所述ORP值下降 到預定水平以下，任選地在計算所述ADO中不使用所述DO測量結果。在另一個實施方案中，還可以連同這個方法一起監(jiān)測過程流的沉積物形成。更具 體而言，本發(fā)明的方法還包括提供與所述過程流相連通的光學污垢監(jiān)測器；從所述過程流 中吸入流體到所述光學污垢監(jiān)測器中；用所述光學污垢監(jiān)測器測量沉積物的形成；通過將 所述光學污垢監(jiān)測器中的沉積物形成與由所述過程流中的ADO確定的所述微生物活性相 關聯(lián)來確定沉積物的類型；任選地對控制器進行編程，以便向所述過程流中加入一種或多 種化學物質作為對所述沉積的形成與微生物活性之間的所述關聯(lián)性的響應。E.其他實施方案
另外地，本公開提供了監(jiān)測和控制過程流中表面相關的微生物活性的方法，該方 法包括(a)將儀器與過程流相連接，其中所述儀器包括包含多個開口的流通池，其中至少 一個開口是用于從所述過程流吸入的流體的流通池入口，并且至少一個開口用于是流體離 開所述流通池的流通池出口，與所述開口之一相連的DO探頭，任選地與所述開口之一相連 的ORP探頭，任選地與所述開口之一相連的清潔器件，任選地與所述流通池入口相連的第 一導管，任選地與所述流通池出口相連的第二導管，以及任選地與所述流通池相關聯(lián)的閥； (b)從所述過程流中吸入流體到所述流通池中；(c)打開所述儀器的閥以使流體被吸入到 所述流通池中；(d)用所述DO探頭測量所述過程流的DO濃度至少一次，并且其中在每次測 量之前清潔所述DO探頭的表面；(e)關閉所述儀器的閥以防止流體被吸入到所述流通池 中；(f)用所述DO探頭測量所述儀器內部的流體的DO濃度至少一次，并且其中在每次測 量之前對所述DO探頭的表面進行清潔；(g)計算步驟(d)和步驟(f)之間的ADO讀數(shù)； (h)將步驟(g)中的至少所述ADO與所述過程流中的整體(總的)微生物活性相關聯(lián)； 以及(i)通過如下控制所述微生物活性的量將包含一種或多種氧化性殺生物劑的有效 量的處理加入到過程流中，和/或將包含一種或多種非氧化性殺生物劑、任選和含有η-氫 (n-hydrogen)化合物、氧化性殺生物劑及任選緩沖液的混合物的有效量的處理加入到過程 流中。在另一個實施方案中，非氧化性殺生物劑隨后被加入到所述混合物中。 在另一個實施方案中，過程流是造紙過程流或水刺法非織造布過程流 (hydroentangling non-woven)0在另一個實施方案中，水刺法非織造布過程流是制作玻璃纖維墊的過程的一部 分。在另一個實施方案中，水刺法非織造布過程被用來制作玻璃纖維墊。在另一個實施方案中，η-氫化合物包括以下至少一個銨鹽、硫酸銨、醋酸銨、碳 酸氫銨、溴化銨、碳酸銨、氯化銨、檸檬酸銨、硝酸銨、草酸銨、過硫酸銨、磷酸銨、硫酸銨、硫 酸鐵銨和硫酸亞鐵銨。在另一個實施方案中，η-氫化合物包括以下至少一個琥珀酰亞胺、氨腈、雙氰 胺、三聚氰胺、乙醇胺、乙二胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三亞乙基四胺、二丁胺、三丁胺、谷氨酰 胺、二苯胺、胼、脲、硫脲、N-甲脲、乙酰脲、氨基甲酸乙酯、1，3_ 二甲基縮二脲、甲基苯基縮 二脲、異氰脲酸、巴比妥酸、6-甲基尿嘧啶、2-咪唑啉、5，5_ 二甲基乙內酰脲、2-嘧啶酮、 苯甲酰胺、鄰苯二甲酰亞胺、N-乙基乙酰胺、氮雜環(huán)丁-2-酮、2-吡咯烷酮、己內酰胺、氨 基磺酸、磺酰胺、對甲苯磺酰胺、苯磺酰胺、二甲基亞磺?；鶃啺?sulfinimine)、異噻唑啉 (isothiazolene)-l, 1_ 二氧化物、正磷酰三酰胺、焦磷酰三酰胺、苯基磷酰基-雙二甲胺、 硼酸酰胺、甲磺酰亞胺、三聚氰胺、吡咯烷酮、乙內酰脲、乙酰苯胺、乙酰胺、縮二脲、脲基甲 酸酯、吡咯、吲哚、胍、雙胍以及含有伯氮和仲氮的聚合物。在另一個實施方案中，非氧化性殺生物劑包括以下至少一個-.2,2- 二溴-3-次 氮基丙酰胺(DBNPA)、戊二醛、二硫氰基甲烷(MBTC)、噻唑衍生物、異噻唑啉酮衍生物、 5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮(CMIT)、2_甲基-4-異噻唑啉_3_酮(MIT)、1，2-苯并 噻唑啉-3-酮(BIT)、2-溴-2-硝基-丙烷-1，3-二醇(溴硝丙二醇)、長鏈季銨化合物、 脂肪族二胺、胍、雙胍、正十二烷基胍鹽酸鹽(DGH)、正烷基二甲基芐基氯化銨、二癸基二甲基氯化銨、1，2-二溴-2，4-二氰基丁烷、2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺(DBNPA)、雙(三氯甲基)砜、4，5- 二氯-1，2- 二硫氫基-3-酮、2-溴-2-硝基苯乙烯、5-氯-2-甲基-4-異噻唑 啉-3-酮(CMIT)和2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮(MIT)。以下實施例并非旨在限制。
實施例實施例1通過第一導管將過程流吸入到流通池中。一個或多個閥調控進入流通池的流量。 排水管與該第一導管相關聯(lián)，并且一個或多個閥防止倒流到該過程流中或者有助于控制過 程流中存在的固體以防造成堵塞。在開流狀態(tài)下，定位閥以使流體通過進入流通池。與流 通池相連的是DO探頭、ORP探頭和清潔器件(例如擦拭器葉片)。流體穿過流通池以供分 析。取決于監(jiān)測(整體/表面相關的/組合)，閥被轉到開啟位置和/或關閉位置以 使流體進入流通池，并且根據上述過程方案之一記錄DO濃度和/或0RP。穿過流通池的流 體通過排水管離開。流入排水管的流體可被排回進入過程流中，例如造紙過程的機械漿池 (machine chest)中。圖9提供了流通池結構和過程流流過流通池結構的簡圖。還可以將OFM監(jiān)測器與過程流相關聯(lián)。一個或多個閥調控進入OFM中的流量。圖 10提供了連同OFM監(jiān)測器一起的流通池結構以及過程流流過流通池結構和OFM的簡圖。取決于過程流中的微生物活性和/或沉積物的水平，可將校正該問題的適當?shù)幕?學物加進過程流中。例如，控制器可傳送信號到泵中，該泵驅動與供料機械裝置相關的螺線 管。實施例2使來自位于德國的造紙廠的紙過程水的側流流過監(jiān)測器件(每秒2升)。這個造 紙廠生產涂布和未涂布的不含機械木漿的紙(freesheet)并使用穩(wěn)定的氧化劑用于生物 控制。監(jiān)測器件上的閥以60分鐘的間隔開啟和關閉，以開始或停止進入流通池監(jiān)測室的 流。以10分鐘的間隔測量ORP和LDO的值。通過數(shù)據記錄器采集來自ORP和LDO監(jiān)測器 件的數(shù)據，并將其發(fā)送到網絡服務器以供在網站上顯示。從該網站下載數(shù)據并進行分析以 確定生物控制程序和過程條件對微生物活性的影響。在這種應用，本發(fā)明與OFM聯(lián)合使用以確定有問題的沉積物的性質/來源。例如， 如果沉積嚴重和活性高，那么有可能沉積物本質上是生物性的。相反，如果沉積嚴重而微生 物活性低，那么不可能是微生物造成沉積物，并且應該將解決問題的努力集中在別處。圖6 中提供的例子顯示機器關閉對停滯的過程水中的0RP、微生物活性和沉積(OFM)的影響。微 生物活性被報告為Δ Ο。機器在8月4日關閉。機器關閉后不久，ADO急劇增加，這與ORP 的減少和由OFM所測量的表面污垢的增加相符。這些數(shù)據表明基于氧化劑的程序并不是持 久的并且其沒有充分地控制此事件過程中微生物生長和沉積物的形成。表面沉積物的微觀 檢驗證實具有高密度的微生物，包括絲狀細菌。實施例3使來自位于美國的造紙廠的紙過程水的側流流過監(jiān)測器件(每秒0.25升)。這個 造紙廠頻繁地改變紙產品的纖維含量，這可對生物控制程序的實行產生顯著影響。具體而言，這個造紙廠使用提高過程水系統(tǒng)中鹵素需求的Azoto裝備。監(jiān)測器件的閥以30分鐘間 隔開啟和關閉，以開始或停止進入流通池監(jiān)測室的流。以6分鐘的間隔測量ORP和LDO的 值。通過數(shù)據記錄器采集來自ORP和LDO監(jiān)測器件的數(shù)據或者使用配備有監(jiān)測器件的軟件 下載到計算機。在安裝監(jiān)測器件后不久，立即觀察到過程的改變影響基于以下的生物控制程序的 性能0RP測量結果、微生物活性水平和OFM測量的表面污垢。圖7中提供的例子顯示纖 維含量的改變對0RP、微生物活性和沉積(OFM)的影響。微生物活性被報告為LDO(飽和 度％)，并且在開流狀態(tài)過程中的背景LDO與停流狀態(tài)過程中所測量的LDO之間的較大差異 指示更高的微生物活性。這些數(shù)據表明當使用Azoto規(guī)格的、高氧化劑需求的裝備時，基于 氧化劑的程序并沒有充分控制微生物的生長和沉積物的形成。因此，應該改進該程序以供 在這個特殊規(guī)格的制造過程中改善沉積物的控制。實施例4
溶解氧監(jiān)測器連續(xù)地測量樣品水中的溶解氧。監(jiān)測程序受PLC(可編程的邏輯控 制器)控制，該PLC將讀出并保持測量的LDO值直到該程序循環(huán)完成。PLC也控制擦拭器元 件和機動化球閥，該擦拭器元件將傳感器表面擦拭干凈，該機動化球閥能使水停止流過樣 品池。兩種基本的監(jiān)測模式是可用的整體微生物活性(BMA)模式和/表面相關的微生 物活性(SAMA)模式。兩種模式使用三個變量來針對具體應用的需求設定程序X、Xt和Xti。 更具體而言，X是球閥的開啟時間和關閉時間，以分鐘計，Xt是在時間X期間儲存的LDO讀 數(shù)次數(shù)，并且Xti是LDO讀數(shù)之間的間隔。當球閥開啟并且樣品流動時，LDO讀數(shù)應該是穩(wěn) 定的，反映了在樣品源的當前狀態(tài)。當球閥關閉并且樣品流動停止時，在關掉的流通池中的 溶解氧將趨向于被有機材料的反應耗盡。在BMA模式中，在探頭被擦拭干凈后立即取得所有讀數(shù)。ADO值通過反映代謝過 程中溶解氧的消耗提供了樣品主體中微生物活性的度量。在SAMA模式中，在閥開啟循環(huán)的第一部分電極沒有被擦拭。在這個時間期間，在 電極表面上可能有生物膜的累積。然后將電極擦拭干凈，這種差異顯示在該循環(huán)的第一部 分過程中所累積的生物膜的水平。當球閥關閉時如在BMA模式中那樣取得讀數(shù)。表I-BMA 模式X = 10 ;Xt = 5 MAX =讀數(shù)1到5的平均值MIN = 6到10中的最小讀數(shù)活性BMA = MAX-MIN表II-SAMA模式(讀數(shù)1_7)和BMA模式
60:002X_ 循環(huán)完成__B MIN=讀數(shù) 5B MAX =讀數(shù)6和7的平均值MIN = 8到12的最小讀數(shù)活性BMA = B MAX-MINSAMA = B MAX-BMIN
權利要求
一種用于監(jiān)測和控制過程流中整體(總的)水的微生物活性的方法，該方法包括a.將儀器與過程流相連接，其中所述儀器包括包含多個開口的流通池，其中至少一個開口是用于從所述過程流吸入的流體的流通池入口，并且至少一個開口是用于流體離開所述流通池的流通池出口，與所述開口之一相連的DO探頭，任選地與所述開口之一相連的ORP探頭，任選地與所述開口之一相連的清潔器件，任選地與所述流通池入口相連的第一導管，任選地與所述流通池出口相連的第二導管，以及任選地與所述流通池相關聯(lián)的閥；b.從所述過程流中吸入流體到所述流通池中；c.打開所述儀器的閥以使流體被吸入到所述流通池中；d.用所述DO探頭測量所述過程流的DO濃度至少一次，并且其中在每次測量之前清潔所述DO探頭的表面；e.關閉所述儀器的閥以防止流體被吸入到所述流通池中；f.用所述DO探頭測量所述儀器內部的流體的DO濃度至少一次，并且其中在每次測量之前對所述DO探頭的表面進行清潔；g.計算步驟(d)和步驟(f)之間的ΔDO讀數(shù)；h.將步驟(g)中的至少所述ΔDO值與所述過程流中的整體(總的)微生物活性相關聯(lián)；以及i.通過如下控制所述微生物活性的量將包含一種或多種氧化性殺生物劑的有效量的處理加入到所述過程流中，和/或將包含一種或多種非氧化性殺生物劑、任選地和含有n-氫化合物、氧化性殺生物劑及任選緩沖液的混合物的有效量的處理加入到所述過程流。
2.如權利要求1所述方法，其中所述過程流是造紙過程流或水刺法非織造布過程流。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述水刺法非織造布過程流是制作玻璃纖維墊的過 程的一部分。
4.如權利要求1所述方法，其中所述η-氫化合物包括以下至少一個銨鹽、硫酸銨、醋 酸銨、碳酸氫銨、溴化銨、碳酸銨、氯化銨、檸檬酸銨、硝酸銨、草酸銨、過硫酸銨、磷酸銨、硫 酸銨、硫酸鐵銨和硫酸亞鐵銨。
5.如權利要求1所述方法，其中所述η-氫化合物包括以下至少一個琥珀酰亞胺、氨 腈、雙氰胺、三聚氰胺、乙醇胺、乙二胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三亞乙基四胺、二丁胺、三丁 胺、谷氨酰胺、二苯胺、胼、脲、硫脲、N-甲脲、乙酰脲、氨基甲酸乙酯、1，3_ 二甲基縮二脲、甲 基苯基縮二脲、異氰脲酸、巴比妥酸、6-甲基尿嘧啶、2-咪唑啉、5，5- 二甲基乙內酰脲、2-嘧 啶酮、苯甲酰胺、鄰苯二甲酰亞胺、N-乙基乙酰胺、氮雜環(huán)丁-2-酮、2-吡咯烷酮、己內酰胺、 氨基磺酸、磺酰胺、對甲苯磺酰胺、苯磺酰胺、二甲基亞磺酰基亞胺、異噻唑啉-1，I" 二氧化 物、正磷酰三酰胺、焦磷酰三酰胺、苯基磷?；鵢雙二甲胺、硼酸酰胺、甲磺酰亞胺、三聚氰 胺、吡咯烷酮、乙內酰脲、乙酰苯胺、乙酰胺、縮二脲、脲基甲酸酯、吡咯、噴哚、胍、雙胍以及 含有伯氮和仲氮的聚合物。
6.如權利要求1所述方法，其中所述非氧化性殺生物劑包括以下至少一個2，2_二 溴-3-次氮基丙酰胺(DBNPA)、戊二醛、二硫氰基甲烷(MBTC)、噻唑衍生物、異噻唑啉酮衍生 物、5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮(CMIT)、2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮(MIT)、1，2-苯 并噻唑啉-3-酮(ΒΙΤ)、2-溴-2-硝基-丙烷-1，3-二醇(溴硝丙二醇)、長鏈季銨化合物、 脂肪族二胺、胍、雙胍、正十二烷基胍鹽酸鹽(DGH)、正烷基二甲基芐基氯化銨、二癸基二甲基氯化銨、1，2-二溴-2，4-二氰基丁烷、2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺(DBNPA)、雙(三氯甲 基)砜、4，5- 二氯-1，2- 二硫氫基-3-酮、2-溴-2-硝基苯乙烯、5-氯-2-甲基-4-異噻唑 啉-3-酮(CMIT)和2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮(MIT)。
7.如權利要求1所述方法，其中所述非氧化性殺生物劑隨后被加入到所述混合物中。
全文摘要
公開了通過測量溶解氧來監(jiān)測和控制過程流中的微生物活性的儀器和方法。
文檔編號G01N33/18GK101868719SQ200880117157
公開日2010年10月20日 申請日期2008年11月19日 優(yōu)先權日2007年11月20日
發(fā)明者勞拉·E·賴斯 申請人:納爾科公司