Способ наблюдения за относящейся к поверхности микробиологической активностью в технологических потоках

Способ наблюдения за относящейся к поверхности микробиологической активностью в технологических потоках

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА СВЯЗАННУЮ ЗАЯВКУ

Данная заявка является частичным продолжением находящейся на стадии рассмотрения заявки на патент США №11/675726, зарегистрированной 16 февраля 2007 г., которая включена сюда путем ссылки.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение относится к устройству для наблюдения за микробиологической активностью в технологических потоках и к способу наблюдения за микробиологической активностью в технологических потоках.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Рост микроорганизмов в системах промышленного водоснабжения может привести к порче продукта и к загрязнению поверхности. Если рост не контролировать в достаточной мере, то порча продукта может привести к неприятным запахам и к ослаблению действия добавок (например, микроорганизмы могут производить каталазу, которая разлагает пероксид водорода, применяемый для повышения яркости, и могут производить целлюлазы, которые могут влиять на прочность волокна). Если загрязнение поверхности не контролировать в достаточной мере, то образующиеся биопленки могут мешать теплообмену, а в случае бумагоделательных систем биопленки могут привести к возникновению необходимости замедления технологического процесса, остановки процесса для очистки поверхностей от данных отложений или биопленки могут сползать с поверхностей, приводя к образованию отверстий или пятен в конечной бумажной или картонной продукции. Поэтому такие воды обрабатывают биоцидами, для того чтобы контролировать рост микроорганизмов и предотвратить связанные с ним проблемы.

Поскольку порча продукта и образование биопленки вносят вклад в различные проблемы в системах промышленного водоснабжения, а планктонные и неподвижные бактерии по-разному реагируют на меры биоконтроля, существует потребность в наблюдении за воздействием программ биоконтроля на данные различные типы роста микроорганизмов.

Для наблюдения за такими системами водоснабжения обычно применяют стандартные методики, включая стандартные методики определения количества микроорганизмов посевом на чашках Петри. Данные методики требуют длительных инкубационных периодов и не предоставляют соответствующую информацию для упреждающего контроля и предотвращения проблем, связанных с ростом микроорганизмов. В последнее время в качестве средства упреждающего контроля применяют измерения содержания аденозинтрифосфата (АТФ). Однако реагенты для указанных измерений являются дорогими, и из больших систем водоснабжения отбирают малые объемы проб. Сбор данных также производят нечасто, что приводит к значительным пробелам в данных. Поэтому данный подход предоставляет ограниченную информацию о текущем состоянии микроорганизмов в интересующей системе. Кроме того, данный подход обычно применяют для наблюдений за планктонными бактериями. Хотя в некоторых случаях можно взять пробы с поверхности и провести их анализ для определения количества бактерий в биопленке. Данный подход является очень трудоемким и отнимает много времени.

Для измерения микробиологической активности в текучих средах применяли датчики растворенного кислорода (РК), т.к. хорошо известно, что микробиологическая активность и аэробный метаболизм приводят к снижению концентрации растворенного кислорода. В патентах США №№5190728 и 5282537 (Robertson et al.) описаны способ и устройство для наблюдения за загрязнением в промышленных водах, в которых применяют измерения содержания РК. Однако данный подход требует применения добавок питательного вещества, чтобы провести различие между биологическим и небиологическим загрязнением, и отсутствуют указания на то, как обновлять датчик для дальнейших измерений, после того так поверхность датчика загрязняется. Кроме того, описанный подход требует средства для непрерывной подачи кислорода.

Стандартные электрохимические датчики РК типа Кларка имеют множество ограничений, например: мешающее воздействие химических веществ (H₂S, рН, CO₂, NH₃, SO₄, Cl^-, Cl₂, ClO₂, MeOH, EtOH и различных ионных частиц), частая калибровка и замена мембраны, медленный отклик и дрейф показаний прибора, тепловой удар и высокие требования к потоку через мембраны. Новый тип датчика растворенного кислорода, который недавно был выпущен в продажу рядом компаний (например, компанией НАСН, г.Ловленд, штат Колорадо), преодолевает почти все данные ограничения, так что содержание РК в технической воде можно измерять в режиме реального времени. Данный новый датчик РК (ЛРК) основан на затухании длительной флуоресценции, где присутствие кислорода сокращает длительность флуоресценции возбужденного флуорофора. Флуорофор закрепляют в пленке на поверхности датчика, а возбуждение вызывают с помощью голубого светодиода.

В патентах США №№5698412 и 5856119 (Lee et al.) описан способ наблюдения за биологической активностью в текучих средах и ее регулирования, в котором измерение содержания РК проводят в сочетании с измерением pH, чтобы определять изменения в метаболических характеристиках, особенно связанные с истощением питательного вещества/подложки.

Сохраняется потребность в надежных и удобных способах наблюдения за планктонными и биопленочными бактериями в промышленных водах, которые обеспечивают достаточный контроль программами биоконтроля порчи продукта и образования биопленок, создающих проблемы. В данных способах не следует применять химические реагенты, для того чтобы предоставить возможность проведения измерений микробиологической активности в условиях, характерных для окружающей среды (минимальная модификация). Данные способы следует автоматизировать, и следует предоставить возможность дистанционного управления контрольно-измерительным устройством, дистанционного доступа к данным и дистанционного управления или автоматизированного управления с обратной связью программами биоконтроля. В идеале данные способы могут различать микробиологическую активность на поверхностях и активность в объеме воды, чтобы гарантировать, что программы биоконтроля адекватно решают задачи повышенной сложности, которые обычно возникают при попытке контроля микроорганизмов в биопленках. Кроме того, данные способы могут предоставлять информацию о природе отложений (биологических или небиологических), чтобы обеспечить применение подходящих мер контроля.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение предлагает устройство для измерения микробиологической активности в технологическом потоке, включающее: (а) проточную ячейку, содержащую множество отверстий, причем по меньшей мере одно отверстие представляет собой впускное отверстие проточной ячейки для текучей среды, извлеченной из указанного технологического потока, и по меньшей мере одно отверстие представляет собой выпускное отверстие проточной ячейки для текучей среды, выходящей из указанной проточной ячейки; (b) датчик РК, присоединенный к одному из указанных отверстий; (с) если требуется, датчик ОВП, присоединенный к одному из указанных отверстий; (d) очищающее устройство, присоединенное к одному из указанных отверстий; (е) если требуется, первый трубопровод, присоединенный к впускному отверстию проточной ячейки; (f) если требуется, второй трубопровод, присоединенный к выпускному отверстию проточной ячейки; (g) если требуется, клапан, соединенный с указанной проточной ячейкой.

Настоящее изобретение также предлагает способ наблюдения за объемной (общей) микробиологической активностью воды в технологическом потоке, включающий: (а) присоединение устройства к технологическому потоку, причем указанное устройство включает проточную ячейку, содержащую множество отверстий, причем по меньшей мере одно отверстие представляет собой впускное отверстие проточной ячейки для текучей среды, извлеченной из указанного технологического потока, и по меньшей мере одно отверстие представляет собой выпускное отверстие проточной ячейки для текучей среды, выходящей из указанной проточной ячейки, датчик РК, присоединенный к одному из указанных отверстий; если требуется, датчик ОВП, присоединенный к одному из указанных отверстий, если требуется, очищающее устройство, присоединенное к одному из указанных отверстий, если требуется, первый трубопровод, присоединенный к впускному отверстию проточной ячейки, если требуется, второй трубопровод, присоединенный к выпускному отверстию проточной ячейки, и, если требуется, клапан, соединенный с указанной проточной ячейкой; (b) извлечение текучей среды из указанного технологического потока в указанную проточную ячейку; (с) открытие клапана указанного устройства, для того чтобы предоставить возможность извлечения текучей среды в указанную проточную ячейку; (d) по меньшей мере однократное измерение концентрации РК в указанном технологическом потоке с помощью указанного датчика РК, причем перед каждым измерением поверхность указанного датчика РК очищают; (е) закрытие клапана устройства, для того чтобы предотвратить извлечение текучей среды в указанную проточную ячейку; (f) по меньшей мере однократное измерение концентрации РК в текучей среде внутри устройства с помощью указанного датчика РК, причем перед каждым измерением поверхность датчика РК очищают; (g) вычисление Δ РК между данными, полученными на стадии (d) и на стадии (f); (h) установление корреляции по меньшей мере между указанным значением Δ РК, вычисленным на стадии (g), и объемной (общей) микробиологической активностью в указанном технологическом потоке.

Настоящее изобретение также предлагает способ измерения относящейся к поверхности микробиологической активности в технологическом потоке, включающий: (а) присоединение устройства к технологическому потоку, причем указанное устройство включает проточную ячейку, содержащую множество отверстий, причем по меньшей мере одно отверстие представляет собой впускное отверстие проточной ячейки для текучей среды, извлеченной из указанного технологического потока, и по меньшей мере одно отверстие представляет собой выпускное отверстие проточной ячейки для текучей среды, выходящей из указанной проточной ячейки, датчик РК, присоединенный к одному из указанных отверстий, если требуется, датчик ОВП, присоединенный к одному из указанных отверстий, если требуется, очищающее устройство, присоединенное к одному из указанных отверстий, если требуется, первый трубопровод, присоединенный к впускному отверстию проточной ячейки, если требуется, второй трубопровод, присоединенный к выпускному отверстию проточной ячейки, и, если требуется, клапан, соединенный с указанной проточной ячейкой; (b) извлечение текучей среды из указанного технологического потока в указанную проточную ячейку; (с) открытие клапана указанного устройства, для того чтобы предоставить возможность извлечения текучей среды в указанную проточную ячейку; (d) по меньшей мере однократное измерение концентрации РК в указанном технологическом потоке с помощью указанного датчика РК, причем указанный датчик РК не очищают перед каждым измерением; (е) очистку поверхности указанного датчика РК; (f) по меньшей мере однократное измерение концентрации РК в текучей среде внутри указанного устройства с помощью указанного датчика РК, причем, если требуется, перед каждым измерением поверхность указанного датчика РК очищают; (g) вычисление Δ РК между данными, полученными на стадии (d) и на стадии (f); и (h) установление корреляции по меньшей мере между указанным значением Δ РК, вычисленным на стадии (g), и относящейся к поверхности микробиологической активностью.

Кроме того, настоящее изобретение предлагает способ наблюдения как за объемной (общей) микробиологической активностью, так и за относящейся к поверхности микробиологической активностью.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг.1 изображена схема устройства, содержащего проточную ячейку, датчик РК, очищающее устройство и, если требуется, датчик ОВП.

На Фиг.2 изображена схема устройства, смонтированного на задней пластине внутри кожуха, где устройство содержит проточную ячейку, датчик РК, датчик ОВП, очищающее устройство с соленоидом очистителя, первый трубопровод, второй трубопровод и клапан.

На Фиг.3 изображена схема устройства, содержащего датчик РК, датчик ОВП и очищающее устройство.

На Фиг.4 изображена схема устройства, содержащего проточную ячейку, датчик ОВП, датчик РК и очищающее устройство, содержащее скребок очистителя.

На Фиг.5 изображена схема проточной ячейки и элемента, применяемого для увеличения площади поверхности.

На Фиг.6 показаны данные, полученные на бумажной фабрике, которые относятся к объемной (общей) микробиологической активности и к загрязнению поверхности.

На Фиг.7 показаны данные, полученные на бумажной фабрике, которые относятся к объемной (общей) микробиологической активности и к загрязнению поверхности.

На Фиг.8 изображена блок-схема наблюдения за объемной микробиологической активностью и/или за относящейся к поверхности микробиологической активностью.

На Фиг.9 изображено одно из воплощений заявленного изобретения, где проточная ячейка соединена с датчиком РК, датчиком ОВП и очищающим устройством.

На Фиг.10 изображено одно из воплощений заявленного изобретения, где имеется ОДЗ, а проточная ячейка соединена с датчиком РК, датчиком ОВП и очищающим устройством.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Определения или термины:

"РК" означает растворенный кислород.

"Датчик РК" включает датчик любого типа, которым можно измерять содержание растворенного кислорода. Предпочтительно датчик РК представляет собой люминесцентный датчик растворенного кислорода.

"ЛРК" означает растворенный кислород, определенный люминесцентным датчиком. Датчики ЛРК измеряют содержание растворенного кислорода на основе затухания длительной флуоресценции, где присутствие кислорода сокращает длительность флуоресценции возбужденного флуорофора. Флуорофор закрепляют в пленке на поверхности датчика, а возбуждение вызывают с помощью голубого светодиода (светоизлучающего диода). Датчики ЛРК имеются в продаже у компании Hach Company, г.Ловленд, штат Колорадо. Датчики обычно включают сенсорную головку, с помощью которой проводят измерения.

"ОВП" означает окислительно-восстановительный потенциал. Датчик ОВП имеется в продаже у компании Walchem Corporation, г.Холлистон, штат Массачусетс.

"Редокс" относится к окислительно-восстановительным свойствам.

"ОДЗ" означает оптический датчик загрязнения. Для наблюдения за конкретным процессом можно применять любой подходящий оптический датчик загрязнения. Он включает любое универсальное устройство для наблюдения за образованием отложений, например кварцевые микровесы.

"Клапан" относится к любому устройству, которое регулирует поток текучей среды.

"Очищающее устройство" представляет собой любое устройство (устройства), которое способно очистить поверхность, например поверхность датчика РК и/или поверхность датчика ОВП.

"Технологический поток" включает любую текучую среду в технологическом процессе, например текучую среду, взятую из трубопровода в процессе изготовления бумаги, и текучую среду из напорного бака в процессе изготовления бумаги.

Предпочтительные воплощения данного изобретения.

Микробиологическую активность в технологических потоках можно измерять непрямым образом путем наблюдения за расходом растворенного кислорода, поскольку расход растворенного кислорода прямо связан с количеством АТФ, которое производит клетка в условиях аэробного дыхания, и можно установить корреляцию между количеством АТФ, которое производит клетка, и уровнем микробиологической активности в указанных технологических потоках. Способы, описанные в данном изобретении, не подходят для технологических потоков с низкими уровнями содержания РК, где аэробное дыхание не является основным путем выработки энергии в клетках микроорганизмов.

Результаты измерений содержания РК, полученные для технологического потока, следует пересчитать в процент насыщения с применением значений давления, температуры и минерализации технологического потока. Это помогает стандартизировать данные, полученные на основе флуктуации указанных технологических параметров. Корректировка температуры является особенно важной, поскольку температура технологического потока, подвергаемого анализу, упадет на 1-10°С при условиях остановленного течения, что происходит, когда текучую среду больше не извлекают в проточную ячейку.

Для того чтобы повысить достоверность корреляции между расходом растворенного кислорода и микробиологической активностью, технологическая текучая среда должна проявлять окислительные свойства, так чтобы расход кислорода не представлял собой результат протекания химических процессов окисления. Такие факторы, как рН, будут оказывать влияние на окислительно-восстановительные свойства технической воды. Высокие значения рН, например, когда рН технической воды превышает 9,5, могут привести к окислению органических веществ в технологических текучих средах, даже при условиях повышенного окислительно-восстановительного потенциала.

Поэтому в сочетании с концентрацией РК предпочтительно следует измерять ОВП технологического потока, чтобы быть уверенным в том, что расход растворенного кислорода связан, главным образом, с микробиологической активностью, а не с протеканием химических реакций в технологическом потоке.

А. УСТРОЙСТВО

Разработали устройство для практического измерения содержания растворенного кислорода в технологических потоках. С данным устройством можно соединить другие аналитические устройства, например датчик ОВП.

Как показано на Фиг.1, устройство включает проточную ячейку (1); датчик (2) РК; если требуется, датчик (3) ОВП и очищающее устройство (7).

Проточная ячейка (1) включает множество отверстий. Данные отверстия предоставляют возможность протекания текучей среды через проточную ячейку (1). Размер и форма отверстий могут различаться; в частности, следует учитывать тип технологического потока.

На Фиг.3 показано, что проточная ячейка (1) содержит впускное отверстие (13) и выпускное отверстие (14). Диаметр отверстий должен быть достаточного размера, чтобы предоставить возможность свободного протекания текучей среды из технологического потока через проточную ячейку (1) и предотвратить засорение проточной ячейки (1) и небиологическое загрязнение поверхностей как датчика (2) РК, так и датчика (3) ОВП. Поэтому диаметр проточной ячейки (1) будет зависеть от многих факторов, например от типа технологического потока.

Отверстия в проточной ячейке также предоставляют возможность присоединения к проточной ячейке различных устройств, таких как датчик (2) РК, датчик (3) ОВП и/или очищающее устройство (7), чтобы можно было производить одно или более измерений в технологическом потоке. К проточной ячейке можно присоединить другие устройства, например рН-метр.

В частности, датчик (2) РК и/или датчик (3) ОВП сообщаются с проточной ячейкой (1).

В одном из воплощений данного изобретения датчик (2) РК и датчик (3) ОВП присоединяют к проточной ячейке. Датчики можно присоединить к одному из отверстий проточной ячейки (1) различными способами, известными специалистам в данной области. Соединение можно осуществить с помощью крепежных и/или монтажных приспособлений любого типа или аналогичных устройств. Например, к проточной ячейке (1) можно прикрепить узел, а датчик/устройство можно вставить через данный узел и закрепить на месте.

Как показано на Фиг.3, датчики утоплены в стенку проточной ячейки (1).

В одном из воплощений данного изобретения по меньшей мере часть указанного датчика (2) РК и, если требуется, датчика (3) ОВП выступает в указанную проточную ячейку.

В другом воплощении данного изобретения датчик (2) РК содержит сенсорную головку датчика РК, причем по меньшей мере часть указанной сенсорной головки датчика РК выступает в указанную проточную ячейку, причем, если требуется, указанный датчик (3) ОВП содержит сенсорную головку датчика ОВП, и по меньшей мере часть указанной сенсорной головки датчика ОВП выступает в указанную проточную ячейку.

В другом воплощении данного изобретения датчики следует ориентировать таким образом, чтобы они существенно не препятствовали потоку текучей среды через проточную ячейку (1).

В другом воплощении данного изобретения датчик (2) РК и датчик (3) ОВП расположены перпендикулярно друг другу.

На Фиг.2 показаны дополнительные характерные особенности данного устройства. Более конкретно, на Фиг.2 изображены первый трубопровод (4), клапан (6), присоединенный к первому трубопроводу (4), сливной патрубок (15), присоединенный к первому трубопроводу (4), проточная ячейка (1), датчик (2) РК, датчик (3) ОВП, очищающее устройство (7), соленоид (9), соединенный с указанным очищающим устройством (7), и второй трубопровод (5).

Первый трубопровод (4) и второй трубопровод (5) присоединены к одному отверстию или к нескольким отверстиям в указанной проточной ячейке (1), а также к корпусу устройства, в котором проходит технологический поток. Соединение можно осуществить с помощью различных устройств, известных специалистам в данной области. Например, первый трубопровод (4) можно выполнить в виде трубы, выходящей в технологический поток.

Первый трубопровод (4) предназначен для переноса текучей среды и/или для отведения текучей среды из технологического потока в проточную ячейку (1) и/или в другие устройства, такие как ОДЗ. Первый трубопровод (4) можно расположить любым способом, который облегчает движение текучей среды из технологического потока в проточную ячейку (1). Например, сила тяжести или механизм, работающий на основе потребления энергии, такой как насос, могут извлекать текучую среду из технологического потока в устройство, содержащее проточную ячейку (1).

В другом воплощении данного изобретения к первому трубопроводу (4) можно присоединить сливной патрубок (15), чтобы предотвратить/ограничить возвратное течение в технологический поток.

Второй трубопровод (5) выступает в качестве выходного пути для текучей среды, проходящей через проточную ячейку (1), а также в качестве резервуара для удержания текучей среды из технологического потока. В частности, второй трубопровод (5) можно ориентировать в пространстве таким образом, чтобы проточная ячейка (1) удерживала текучую среду внутри проточной ячейки (1) для проведения анализа, когда наблюдения осуществляют при условиях остановленного течения. Например, второй трубопровод (5) ориентируют таким образом, чтобы сила тяжести могла удерживать текучую среду внутри проточной ячейки (1).

В другом воплощении данного изобретения второй трубопровод (5) также может выступать в качестве сливного патрубка.

Клапан (6) соединен с проточной ячейкой (1). В частности, клапан (6) сообщается с проточной ячейкой (1) таким образом, чтобы он выполнял требуемые функции. Клапан (клапаны) (6) контролирует/регулирует поток текучей среды из технологического потока в проточную ячейку (1).

В одном из воплощений данного изобретения клапан (6) соединен с проточной ячейкой через первый трубопровод (4). В частности, клапан (6) объединен/соединен с первым трубопроводом (4) таким образом, чтобы клапан (6) мог перекрывать поток в закрытом положении и пропускать поток в открытом положении.

В другом воплощении данного изобретения клапан (клапаны) (6) может регулировать поток текучей среды в ОДЗ и/или в проточную ячейку (1).

В другом воплощении данного изобретения диаметр клапана (6) должен быть достаточно большим, чтобы не препятствовать потоку технической воды с высоким содержанием твердых веществ.

В другом воплощении данного изобретения клапан (6) также может предотвращать выход текучей среды из проточной ячейки (1) или второго трубопровода (5), для того чтобы можно было произвести снятие показаний в условиях остановленного течения.

В другом воплощении данного изобретения диаметр клапана (6) составляет по меньшей мере 2,54 см (1 дюйм).

В другом воплощении данного изобретения клапан (6) представляет собой шаровой клапан.

В другом воплощении данного изобретения клапан (6) приводят в действие вручную или с помощью электрического привода или пневматического привода.

На Фиг.2 и 4 показано, что к одному из отверстий проточной ячейки (1) можно присоединить очищающее устройство (7). Очищающее устройство предназначено для очистки как поверхности датчика (2) РК, так и поверхности датчика (3) ОВП, и данное устройство следует ориентировать таким образом, чтобы оно выполняло данную функцию. Очищающее устройство (7) может очищать другие устройства, соединенные с проточной ячейкой (1).

В одном из воплощений данного изобретения очищающее устройство (7) пересекает поверхность проточной ячейки (1).

В другом воплощении данного изобретения очищающее устройство (7) способно пересекать поверхность проточной ячейки (1), чтобы очищать одно или более устройств/датчиков, например датчик (2) РК, датчик (3) ОВП или аналитические приборы другого типа, которые можно присоединить к проточной ячейке (1).

В другом воплощении данного изобретения очищающее устройство (7) содержит скребок или щетку очистителя (8).

В другом воплощении данного изобретения очищающее устройство (7) приводят в действие с помощью соленоида (9) очистителя. Соленоид (9) получает команды от управляющего устройства, которое запрограммировано с помощью логической схемы, которая дает команды когда производить очистку и когда не производить очистку.

Как показано на Фиг.4, скребок очистителя (8) расположен таким образом, что он пересекает поверхность проточной ячейки (1) в перпендикулярном направлении относительно как датчика (2) РК, так и датчика (3) ОВП.

Добавление одной или нескольких перегородок (11) в проточную ячейку (1) может увеличить площадь поверхности проточной ячейки (1). На Фиг.5 изображена модифицированная проточная ячейка. В частности, к проточной ячейке присоединяют элемент, и данный элемент содержит более одной перегородки. Элемент можно присоединить к проточной ячейке множеством способов. Аналогичным образом можно применять другие объекты, которые могут увеличить площадь поверхности.

В одном из воплощений данного изобретения элемент (10) прикрепляют на проточную ячейку (1) с помощью переходника (12). Элемент включает впускное отверстие (15) элемента, которое принимает поток из указанного технологического потока, и выпускное отверстие, которое присоединяют к проточной ячейке.

В одном из воплощений данного изобретения первый трубопровод (4) присоединяют к элементу (10), а не непосредственно к проточной ячейке (1).

В другом воплощении данного изобретения элемент (10) включает одну или несколько перегородок (11).

Устройство можно сконструировать таким образом, чтобы наблюдать за объемной микробиологической активностью воды, за относящейся к поверхности микробиологической активностью или за их сочетанием.

В. НАБЛЮДЕНИЕ ЗА ОБЪЕМНОЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПОТОКЕ

Описан способ наблюдения за объемной (общей) микробиологической активностью в технологическом потоке. Объемная (общая) микробиологическая активность относится к микробиологической активности в объеме технологического потока, например, к планктонным микроорганизмам и к неподвижным микроорганизмам в технологическом потоке.

Объемную микробиологическую активность технологического потока определяют с помощью измерения концентрации РК в технологическом потоке. В сочетании с данным анализом можно применять другие параметры. Более конкретно, методика содержит следующие стадии: (а) присоединение устройства к технологическому потоку, причем указанное устройство включает проточную ячейку, содержащую множество отверстий, причем по меньшей мере одно отверстие представляет собой впускное отверстие проточной ячейки для текучей среды, извлеченной из указанного технологического потока, и по меньшей мере одно отверстие представляет собой выпускное отверстие проточной ячейки для текучей среды, выходящей из указанной проточной ячейки, датчик РК, присоединенный к одному из указанных отверстий, если требуется, датчик ОВП, присоединенный к одному из указанных отверстий; если требуется, очищающее устройство, присоединенное к одному из указанных отверстий, если требуется, первый трубопровод, присоединенный к впускному отверстию проточной ячейки, если требуется, второй трубопровод, присоединенный к выпускному отверстию проточной ячейки, и, если требуется, клапан, соединенный с указанной проточной ячейкой; (b) извлечение текучей среды из указанного технологического потока в указанную проточную ячейку; (с) открытие клапана указанного устройства, чтобы предоставить возможность извлечения текучей среды в указанную проточную ячейку; (d) по меньшей мере однократное измерение концентрации РК в указанном технологическом потоке с помощью указанного датчика РК, причем перед каждым измерением поверхность указанного датчика РК очищают; (е) закрытие клапана указанного устройства, чтобы предотвратить извлечение текучей среды в указанную проточную ячейку; (f) по меньшей мере однократное измерение концентрации РК в текучей среде внутри указанного устройства с помощью указанного датчика РК, причем перед каждым измерением поверхность указанного датчика РК очищают; (g) вычисление Δ РК между данными, полученными на стадии (d) и на стадии (f); и (h) установление корреляции по меньшей мере между указанным значением Δ РК, вычисленным на стадии (g), и объемной (общей) микробиологической активностью в указанном технологическом потоке.

Данную методику можно применять к различным технологическим потокам разных типов.

В одном из воплощений данного изобретения технологический поток представляет собой технологический поток процесса, выбранного из группы, состоящей из: процесса изготовления бумаги; процесса охлаждения воды; процесса производства еды или напитков и рекреационного процесса.

Объемную микробиологическую активность воды измеряют с помощью наблюдения за изменением концентрации РК (Δ РК) при переходе от условий свободного течения к условиям остановленного течения. В сочетании с данным анализом можно применять другие параметры. Более конкретно, с помощью наблюдения за Δ РК можно определить скорость расхода РК. Затем можно установить корреляцию между скоростью расхода РК и микробиологической активностью в указанном технологическом потоке, но достоверность данной корреляции выше, когда в сочетании с измерением содержания РК измеряют ОВП, поскольку на результаты измерения содержания РК могут оказывать влияние другие факторы, если текучая среда технологического потока не проявляет окислительные свойства.

Условия свободного течения имеют место, когда текучая среда технологического потока может проходить через проточную ячейку, и можно проводить измерения с помощью аналитического прибора, который соединен с проточной ячейкой, в частности датчика РК для измерения концентрации РК в текучей среде.

Условия остановленного течения относятся к случаю, когда текучая среда технологического потока больше не может поступать в проточную ячейку. В условиях остановленного течения текучую среду удерживают в проточной ячейке и наблюдают за концентрацией РК в данной текучей среде в проточной ячейке.

В условиях свободного течения, например на стадии (d), концентрацию РК в текучей среде технологического потока следует измерять в течение достаточного времени, чтобы можно было получить точные данные по концентрации РК в технологическом потоке. Для этого может потребоваться одно снятие показаний или несколько снятий показаний. Специалисты в данной области без излишних экспериментов могут определить число снятий показаний, которое может потребоваться для получения точных данных для технологического потока, а также продолжительность снятия (снятий) показаний, которая может потребоваться для получения точных данных для технологического потока.

В условиях остановленного течения, например на стадии (f), перед первым измерением содержания РК в текучей среде в проточной ячейке следует выждать достаточное время для обеспечения того, чтобы один вид или несколько видов микроорганизмов в указанной текучей среде имели достаточно времени для расхода растворенного кислорода в указанной текучей среде. Данный интервал времени может меняться и зависит от одного или нескольких факторов, которые могут включать тип процесса, за которым наблюдают, и эффективность микробиологической программы, которую применяли перед введением в эксплуатацию методики по настоящему изобретению. Например, в бумажной промышленности, если техническая вода сильно загрязнена микроорганизмами, то микроорганизмам может понадобиться меньше времени для того, чтобы израсходовать РК. Типы микроорганизмов (например, грибок или нитчатые бактерии) также могут оказывать влияние на скорость и степень расхода РК.

В одном из воплощений данного изобретения измерения, выполняемые в условиях свободного течения и в условиях остановленного течения, осуществляют в одни и те же интервалы времени. В дополнительном воплощении данного изобретения измерения, выполняемые в условиях свободного течения и в условиях остановленного течения, осуществляют в течение одного и того же промежутка времени и в одни и те же интервалы времени.

Наблюдение за технологическим потоком можно осуществлять непрерывно, периодически или однократно. Непрерывное наблюдение обеспечивает условия режима реального времени, для того чтобы в технологическом потоке можно было легко обнаружить сбои в работе системы.

Значение Δ РК можно рассчитать разными способами.

В одном из воплощений данного изобретения объемную микробиологическую активность измеряют путем определения максимального изменения концентрации РК во время периода непрерывного потока воды (условия свободного течения) по сравнению с условиями остановленного течения, когда техническую воду останавливают путем закрытия клапана. Иными словами, для расчета Δ РК применяют максимальное изменение концентрации РК, основанное на данных, полученных на стадии (d) и стадии (f).

В другом воплощении данного изобретения значение Δ РК определяют с применением среднего значения результатов измерений содержания РК на стадии (d) и минимального уровня содержания РК на стадии (f).

В другом воплощении данного изобретения значение Δ РК определяют с применением самого высокого значения результатов измерений содержания РК на стадии (d) и минимального уровня содержания РК на стадии (f).

В другом воплощении данного изобретения значение Δ РК определяют с применением последнего результата измерений содержания РК на стадии (d) и минимального уровня содержания РК на стадии (f).

В другом воплощении данного изобретения продолжительность измерения и интервал измерения на стадии (d) и на стадии (f) одинаковы.

В дополнительном воплощении данного изобретения продолжительность измерения на стадии (d) и на стадии (f) может находиться в пределах от 5 до 240 мин.

В еще одном дополнительном воплощении данного изобретения продолжительность измерения составляет 30 мин, а результаты измерений записывают 5 раз во время стадии (d) и стадии (f) через равные интервалы времени.

В еще одном дополнительном воплощении данного изобретения поверхность вытирают начисто с последующей задержкой на 30 с перед записью результатов измерений на стадии (d) и на стадии (f).

В сочетании с измерением концентрации РК в технологическом потоке можно измерять ОВП технологического потока.

В одном из воплощений данного изобретения способ дополнительно включает по меньшей мере однократное измерение ОВП на стадии (d) и на стадии (f) и очистку поверхности датчика ОВП перед каждым измерением.

В другом воплощении данного изобретения в технологический поток можно добавлять один или несколько окислителей, если значение ОВП падает ниже заданного уровня.

В другом воплощении данного изобретения, если результат (результаты) измерений ОВП падает ниже заданного уровня, то результаты измерений содержания РК, которые проводят в соч