[发明专利]有机解偶联剂

说明书

技术领域

本发明涉及有机衍生物和它们作为解偶联剂的用途。本发明涉及这些解偶联剂在含水体系，特别是在废水处理装置中，控制细菌生物质的应用，以及这些试剂的用途和使用这些试剂的方法。

背景技术

分子的解偶联活性在于对细菌细胞能量起作用，以此来减少废水中生物质的生产，同时保持细菌细胞的生物降解有机分子的净化活性。与细胞呼吸相关的生物化学和机理的详细内容在出版物，例如《Biochemistry》，第三版，作者Lubert Stryer，编辑：W.H.Freemen公司，纽约，美国，1998，和《General Microbiology》，第三版，作者：RogerY.Stanier、Michanel Doudoroff和EdwardA.Adelberg，编辑：Macmillan，1971中有讨论。

分子对细菌生长的解偶联活性总的表现在细菌能量失衡引起的氧气的过度消耗。

对于在废水处理装置(随后用法语缩写STEP表示)中的应用，当能够在生产源头显著减少活性污泥的情况下，分子的这种解偶联活性是让人感兴趣的。

废水处理中生物质和活化污泥的产生，来源于对废水中营养物的消耗。通过呼吸过程，营养物被氧化，其释放的能量可以被微生物在细胞分裂中利用。目前，通过氧化磷酸化现象，营养物的消耗促使细菌细胞膜处的质子流产生；质子流可以形成质子梯度从而在ATP合成酶复合物上使得ADP+P合成ATP(三磷酸腺苷)的质子泵运转。ATP在细胞过程(包括细胞分裂)中给细胞提供能量。

如果能够避免能量释放，则通过抑制能量的产生，将会促使生物质生产的降低。解偶联相当于抑制ATP形式的能量供应的形成。解偶联剂减少了碳消耗的能量产率，同时增加了碳被氧化成CO₂的比例。解偶联因此表现为更少的生物质产生和更多的氧气消耗。

在废水处理中产生的细菌生物质的移除是昂贵的，因此，生物质的减少将使得移除费用减少。

发明内容

本发明的目的在于提供解偶联分子，其效率通过在源头，即城市废水处理装置的曝气池中，生物污泥的产生减少了至少30％来衡量。

本发明的另一个目的是提供解偶联分子，其效率实质上相当于，或者甚至高于参照分子THPS(四羟甲基硫酸磷鎓)，在专利申请WO2004/113236中已经公开了THPS对于减少生物污泥产生的效率。

本发明的另一个目的在于提供替代THPS的解偶联分子，其非生物降解性和生物降解性慢于THPS，但是所述的分子并不是不能够降解的(不能降解将导致环境问题)。

本发明的另一个目的是提供了解偶联分子，其毒理学和生态毒理学特征是令人满意的并且适合于其在STEP中的应用。事实上，这些分子对环境的影响很弱，并且最后是可降解的，同时由于其具有生物和非生物降解性使得它们能够对细菌生物质有令人满意的反应性。这些目的和其他的目的可以通过本发明来实现，本发明实际上涉及能够控制水介质中细菌生物质的生长的方法，包括向含水体系中加入，或者使含水体系接触，有效量的选自香草醛、季戊四醇、和式(1)所示的甜菜碱的解偶联剂：

(R)₃N⁺-[CH₂]_n-CO₂^-  (1)

其中，基团R可以相同或不同，其选自直链或枝化的具有1-8个碳原子的烷基，n为包含在1-5之间的数字。

优选地，R为甲基，n为1，且式(1)的产品在文献中表示为三甲基甘氨酸，N-三甲基甘氨酸，甘氨酸甜菜碱或者式(2)的甘氨酸：

(CH₃)₃N⁺-CH₂-CO₂^-  (2)

添加入含水体系的解偶联剂的有效量可以多至5000mg/l，例如至多3000mg/l，如至多1000mg/l。优选地，添加入含水体系的解偶联剂的有效量为0.005mg/l至500mg/l，例如0.01mg/l至300mg/l，如从0.05mg/l至100mg/l。更优选地，解偶联剂的有效量从0.1mg/l至10mg/l，例如从0.5mg/l至7.5mg/l，例如从1mg/l至5mg/l。

解偶联剂可以与以下的一种或者多种处理废水中常规使用的化学物质配制：

表面活性剂：

消泡剂：

阻垢剂：

防腐蚀剂：

杀生物剂：

絮凝剂：