[实用新型]监测过程流中微生物活性的仪器

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于监测过程流中微生物活性的仪器。

背景技术

商业的水系统中微生物的生长可以导致酸败和表面污垢。如果其生长得不到充分地控制，那么酸败就可能产生难闻的气味并且减弱添加剂的功能(如，微生物可以产生过氧化氢用来增强亮度的过氧化氢酶并且可以产生能够影响纤维强度的纤维素酶)。如果表面污垢得不到充分地控制，那么所生成的生物膜可能干扰热交换，而且在造纸系统的情况中，生物膜可能需要减慢制造过程、停止该过程以便从表面清洁这些沉积物，或者可以使其从表面脱落从而在制成的纸或纸板产品中造成孔眼或疵点。因此，使用生物杀伤剂对这样的水进行处理以便控制微生物的生长并预防相关的问题。

由于酸败和生物膜的形成在工业水系统中引发了不同的问题以及由于浮游细菌和固着细菌对生物控制措施的响应不同，因而需要监测生物控制程序对这些不同模式的微生物生长的影响。

通常用来监测这样的供系统的标准技术包括标准平板计数技术。这些技术需要漫长的孵育期并且不能为微生物生长相关问题的提前控制和预防提供足够的信息。最近，已经将三磷酸腺苷(ATP)测量用作为提前控制的手段。但是，由于该试剂昂贵，只能从大的水系统中抽取小体积的样本。数据采集也是不频繁的，因而造成了明显的数据间断。因此，这种方法提供了有限的关于感兴趣的系统中微生物状态的信息。此外，这些方法通常用来监测浮游的细菌。虽然在一些情况中可以擦拭表面并进行分析以便量化生物膜细菌，但是这些方法极其烦琐并且耗时。

由于微生物活动和有氧代谢造成溶解氧浓度降低是公知的，已经使用溶解氧(DO)探针来测量流体中的微生物活性。授予Robertson等人的美国专利第5,190,728号和第5,282,537号公开了采用DO测量来监测市售水中污垢的方法和仪器。但是，该方法需要使用营养素添加剂来区分生物污垢与非生物的污垢，并且没有提及在该探针表面变脏后如何使该探针再生以便用于进一步的测量。此外，所公开的方法需要持续供氧的装置。

标准的克拉克样式电化学DO探针(standard Clark style electrochemicalDO probe)具有多种局限，比如：化学干扰(H₂S、pH、CO₂、NH₃、SO₄、Cl^-、Cl₂、ClO₂、MeOH、EtOH和各种离子物质)、频繁的校准和膜更换、响应缓慢并且读数偏差、热冲击以及通过膜的高流量需求。目前由许多公司(如，HACH，Loveland，CO)制造并可商购获得的新型溶解氧探针几乎克服了所有这些局限，从而可以在过程用水中在线测量DO。这种新的DO探针(LDO)以荧光衰减的寿命为基础，其中氧的存在缩短了受激的荧光团的荧光寿命。荧光团固定在传感器表面的膜中，并且使用蓝色LED提供激发。

均授予Lee等人的美国专利第5,698,412号和第5,856,119号公开了监测和控制流体中生物活性的方法，其中结合pH来测量DO，以便测量代谢行为、特别是与营养素/底物消耗相关的代谢行为的转变。

存在对监测市售水中浮游的细菌和细菌生物膜的可靠以及方便的方法的需求，该方法确保生物控制程序充分地控制酸败和有问题的生物膜。为了测量周围环境中那些具有代表性的情况下的微生物活性(最少的修饰)，这些方法应该是无试剂的。这些方法应该是自动化的并且应该允许监控器的遥控、数据的远程存取以及生物控制程序的遥控或自动化的反馈控制。理想地，这些方法区分了表面上的微生物活性与总的水活性，以便确保生物控制程序充分地解决通常在试图控制生物膜中的微生物时所面临的增加的困难。此外，这些方法将提供关于沉积物(生物的或非生物的)性质的信息，以确保应用合适的控制措施。

实用新型内容

本实用新型提供了用于测量过程流中的微生物活性的仪器，所述仪器包括：

流动池，所述流动池有多个开口，其中至少一个开口是用于从所述过程流抽取流体的流动池入口，并且至少一个开口是用于流体离开所述流动池的流动池出口；

DO探针，所述DO探针与所述多个开口中的一个相连；以及

清洁装置，所述清洁装置与所述多个开口中的一个相连。

进一步地，所述仪器还可以包括与所述多个开口中的一个相连的ORP探针。

进一步地，所述仪器还可以包括与所述流动池入口相连的第一管道。

进一步地，所述仪器还可以包括与所述流动池出口相连的第二管道。