JP5174717B2

JP5174717B2 - 工業プロセス水中におけるバイオフィルム生成の制御

Info

Publication number: JP5174717B2
Application number: JP2009052091A
Authority: JP
Inventors: バラク、アヤラ
Original assignee: エー．ワイ．ラボラトリーズリミテッド
Priority date: 2001-08-06
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2022-08-05
Also published as: CA2455646C; US7189329B2; SI2202206T1; LT2202206T; DK1425247T3; BR0211551A; US20120160779A1; JP2009160580A; US7052614B2; NZ541026A; IL159911A0; CA2455646A1; CN1564785A; CN101746863B; PT2202206T; EP2202206B1; BR0211551B1; US8168072B2; CZ2004148A3; JP4713081B2

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２００１年８月６日出願の米国仮特許出願第０９／３１０，６２３号の利益を主張するものである。
本発明は、工業用水及び給水ラインにおけるバイオフィルムの生成の制御に関するものである。

処理櫃、パイプ、処理水貯蔵タンク、添加物タンク、フィルター、給水パイプ、又は排水パイプ等の工業用水搬送管は、表面が水に接触している場合には、しばしば水搬送管の１以上の表面を覆う成長体を有する。この成長体は実のところバイオフィルム、すなわち細胞外高分子物質ならびに種々の有機及び無機化合物のマトリックス中に埋め込まれた微生物の集合体である。過去数年間、これらバイオフィルムの性質に、学術的及び工業的研究者の双方の焦点が当てられてきた。

バイオフィルムは単一種の微生物含む場合もあるが、典型的には、バイオフィルムは種の異なる微生物のみならず、型の異なる微生物、例えば、藻類、原生動物、バクテリア等を含む。バイオフィルムの独特な特性のひとつとして、その中にいる微生物が協同的又は相乗的に活性するということが分かってきた。したがって、例えば、表面に付着するバクテリアにより産出されたある種の酵素の活性は、プランクトン様形態、すなわち浮遊する場合のこれらのバクテリアにより産出された同一の酵素の対応する活性よりもはるかに高いことが観察されている（非特許文献１中のＤａｖｉｄＧ．Ｄａｖｉｅｓ）。プランクトン様バクテリア及び水に接触する固体表面に付着したバクテリアにおける酵素活性の比較研究により、付着バクテリアにおける酵素活性はプランクトン様バクテリアにおけるそれよりも大きいことが示されている（非特許文献１中のＭ．Ｈｏｆｆｍａｎ及びＡｌａｎＷ．Ｄｅｃｈｏ）。微生物バイオフィルム中の伝達は、例えば細胞外酵素生合成、バイオフィルム生成、抗生物質生合成、バイオサーファクタント産出、エキソポリサッカライド合成等を含むバイオフィルムの活性の誘発及び規制の原因となっており、これらの全てが複雑な生化学活性に関与している（非特許文献１中のＡｌａｎＷ．Ｄｅｃｈｏ）。バイオフィルム中の微生物間での遺伝物質の交換も観察されている。所定の工業用水環境において、バイオフィルム中に生息する微生物は、バイオフィルム外に生息する微生物よりも殺生剤からよりよく保護されていることが実験的に分かっている。したがって、集合的にバイオフィルム内に埋め込まれた微生物は、同数のプランクトン様微生物が示す特性とは異なる特性を示す。

協同的に活性することにより、微生物の集合体は、微生物共同体として活性する。これにより、無機及び有機材料から形成されるマトリックスを構築し、したがってバイオフィルムを形成し、かつ維持することが可能となる。微生物は、成長及び増殖する単細胞生物であるので、バイオフィルム中の微生物は、その周囲にマトリックスを連続的に補給し、マトリックスを拡張し、かつマトリックスを維持する必要がある。この過程は、自分たちのために住居単位の隣接した組を構築するために一緒に活性し、かつ既存の住居を維持するだけでなく、隣接した水平方向に建築することにより、又は既存の住居の上部に垂直方向に新しい住居を加えることにより、人口の増加に順応するために付加的な住居を加える人間の集団に結びつけることができる。

現在、科学者が最もよく理解しているところによると、バイオフィルム中の微生物間の協同的行動は、微生物間の伝達により誘発される。例えば、ホモセリン・ラクトンは、バクテリア間の伝達において重要な役割を果たす。バイオフィルムの細胞外高分子マトリックスは、化学的伝達の効率的な培地を与え、かつバイオフィルム内に埋め込まれた個々の微生物間の一層効率的な伝達を促進するように思われる。

バイオフィルム内の微生物は、プランクトン様微生物よりも酵素の産生において一層効率的であるので、化学反応を起こすためのバイオフィルムの生成に多くの関心が払われてきた。しかし、導管、水タンク等の、工業用水及び処理水搬送管に関しては、この酵素を産生する傾向、及びより重要なことは、管の表面上に重バイオマスを形成するというバイオフィルムの性質は、非常に有害である。バイオフィルムが成長するにつれて、水の経路に沿った特定の箇所でパイプ又は他の導管の有効直径が減少したり、又は導管の流路に沿って摩擦が増加したりして、導管内の水流の抵抗が増加し、その内部の水流が減少し、導管内の水を吐出又は吸引するポンプの消費電力を増加させ、かつ生産工程の効率を低下させる場合がある。

また、バイオフィルムは種々の薬品及び処理添加剤の品質を劣化させる。例えば、製紙業では、バイオフィルムは、ウエットエンド法においてパルプスラリーに添加されるデンプン及び炭酸カルシウムスラリーのような薬品の劣化を招く（非特許文献２中のＫ．Ｊｏｋｉｎｅｎ）。また、微生物は、漂白及び脱インク系における過酸化水素の劣化の減でもある。（非特許文献３）。脱インク及び漂白ミル中にＨ₂Ｏ₂劣化酵素が存在すると、存在しない場合に設定漂白基準に適合するために必要な量よりも多量の過酸化水素を供給する必要があり、このため生産コストが増大する。

また、バイオフィルムはパイプ及び櫃の深刻な腐食を招き、製紙機及び板紙抄紙機に深刻な問題を引き起こし、とりわけ仕上がった紙の品質の劣化、悪臭、及び深刻な走行性の問題を招く場合がある。

従来技術には、工業におけるバイオフィルムを制御するための種々の方法が説明されている。ひとつの取り組みとしては、機械的手段、例えば掻き取り又は音波処理によりバイオフィルムを物理的に破壊するものがある。例えば、Ｃｏｓｔｅｒｓｏｎの特許文献１には、水中に沈んだ表面からバイオフィルムを除去する方法が記載されている。この方法は、表面を水の氷点以下に冷却して、バイオフィルム中に大きく、縁の鋭利な氷結晶を発生させることを含む。次いで、凍結したバイオフィルムを解凍し、例えば表面に液体を流すことによって表面から除去する。しかし、バイオフィルムが成長する場所は近づきにくく、及び／又はバイオフィルムに到達するのに操業を停止する必要があるので、この取り組みみは多くの場合に非実用的である。

他の取り組みとしては、化学的手段、例えばバイオフィルム・マトリックスの分解を招く界面活性剤及び洗浄剤の使用によりバイオフィルムを物理的に破壊するものがある。例えばＢｕｒｇｅｒの特許文献２には、活性硫酸還元バクテリアを含む嫌気性バイオフィルムを有する感受性金属表面の、微生物的に影響された腐食を阻止する非生物致死性である方法であって、バイオフィルムをアントラキノン化合物の分散液と接触させることを含む方法が記載されている。Ｆａｂｒｉの特許文献３には、工業的冷却水及び処理水中に存在するバイオフィルムの除去及び制御の双方を行う方法が記載されている。この方法は、アミノ基、ホルムアルデヒド、アルキレンポリアミン、ならびに無機酸及び有機酸のアンモニウム塩の反応生成物を含む組成物を与える。この組成物を用いて、存在するバイオフィルムを処理水機器から除去することができる。さらに、より低い維持投与量を用いて、この機器を実質的にバイオフィルムの無い状態に維持することができる。Ｙｕらの特許文献４には、工業的処理水中のバイオフィルムを分散する方法であって、バイオフィルム分散有効量の直鎖アルキルベンゼンスルホナートを、スライム形成バクテリア及び他の微生物を含有する工業的処理水に添加することを含む方法が記載されている。Ｙｕらの発明の他の実施態様は、その文献中に挙げられた殺生剤の群から選択された化合物を、同様にその文献中に挙げられたリストから選択したバイオフィルム分散剤と共に添加することを含む。Ｗｉｅｒｓｍａの特許文献５には、バイオフィルムを除去し、その下にあるバクテリアを制御することのできる、バイオフィルムの表面張力を低下させる浄化方法が記載されている。Ｗｉｅｒｓｍａの発明によれば、サポニン及び食品等級の乳酸ナトリウム等の弱酸からなる溶液をバイオフィルムに接触させる。サポニンは発泡剤として作用し、バイオフィルムをほぐすことのできる表面張力の低下を与える。

従来技術において、外部から供給される酵素によりバイオフィルム・マトリックスを退化させる取り組みが知られている。Ｊｏｈａｎｓｅｎの特許文献６には、少なくとも部分的にバイオフィルム層で覆われた表面を浄化し消毒する方法であって、バイオフィルムを、バイオフィルム層を表面から完全又は部分的に除去又は剥離する１種以上の加水分解酵素を含む浄化成分と接触させるステップと；バイオフィルムを、酸化還元酵素をバイオフィルム中に存在する生きたバクテリア細胞の致死有効量で含むバクテリア消毒成分と接触させるステップとを含む方法が記載されている。外部酵素を用いた攻撃により、バイオフィルムの活性が失われ、その性質が変化する。このような取り組みは、微生物がマトリックスを維持又は拡張する能力を防ぐものである。しかし、このような取り組みは、種々の欠点、例えば処理が非常に特殊な場合があったり、結果が場所により異なる場合があったり、又は処理が費用に対する効果がない場合があるという欠点を抱えている。

従来技術に従ってバイオフィルムを制御する際に遭遇するさらなる問題は、バイオフィルム・マトリクスが分解するにつれて、通常、水中に生細胞が放出されることにある。このような生細胞が新たなバイオフィルムを作る。同様に、バイオフィルム・マトリックスの分解が水中への酵素の放出を招き、これが実施中の工業的処理に影響を及ぼす場合がある。

これに関しては殺生剤が有用である。工業処理水中のプランクトン様バクテリアを処理するのに殺生剤を用いることは従来技術において公知である。例えば、本発明者自身の特許文献７及び８（その内容を参照によりここに援用する。）、又はハロゲン含有酸化剤、腐食制御剤、過酸化水素、及び過酸化水素安定剤の組合せを用いて規制された水の処理を行う方法を記載したＢｒｏｗｎらの特許文献９を参照。さらに最近、バイオフィルムを制御する取り組みに殺生剤を用いるようになっている。この目的は、時として、バイオフィルム分解酵素の供給又はバイオフィルムの物理的除去等のバイオフィルム分解技術を、処理水中のプランクトン様微生物数を低く維持することのできる殺生剤の適用とを組み合わせることによって達成されている。例えば、Ｅｙｅｒｓらの特許文献１０には、（ａ）バイオフィルムを分解するための所定の群からの少なくとも１種の酵素、及び（ｂ）表面上のバイオフィルムの回避及び／又は除去のための殺生剤としての短鎖グリコールを使用することが記載されている。Ｆａｖｓｔｒｉｔｓｋｙらの特許文献１１には、再循環水系の効率を低下させる微生物の成長を制御する方法であって、このような系に生物致死有効量の水溶性過ハロゲン化物を導入することを含む方法が記載されている。まず、過ハロゲン化物を、系の膜形成面の微生物を死滅させるのに十分な量で導入する。その後、有機ハロゲン化アンモニウムの濃度を、このような微生物の再成長を実質的に低下させるのに十分なレベルに維持する。

あるいは、殺生剤を用いて、バイオフィルム内に埋め込まれた微生物を制御する、すなわちバイオフィルム・マトリックス内の微生物事態を根絶することが行われている。具体的には、モノクロロアミン（ＭＣＡｓ）と遊離塩素（ＦＣ）とは、バイオフィルム・バクテリアを消毒するのに同様の有効性を示すと言われている（非特許文献４及び５）。この取組みの難点は、上記のとおり、バイオフィルム中の微生物を根絶するには、プランクトン様微生物を根絶するのに必要な濃度の数倍高い濃度の殺生剤を必要とすること、バイオフィルム微生物と殺生剤との間の接触時間を長くする必要があること、又は殺生剤の連続的適用が必要であることが実験的に分かっていることにある。これは処理コストを増大させ、作業者を、所望の又は許容のものよりも高い殺生剤によるリスクにさらし得る。また、これは環境に対しても大きなリスクをもたらす。

上記の方法を組み合わせて用いてバイオフィルムを制御する取り組みも従来技術において公知である。それぞれの取り組みを分離して実施した際に浮上する問題点を解決することを試みて作られた、これらの組合せの取り組みも、上記の欠点のいくつかに悩まされる場合がある。例えば、Ｂｅｌｆｅｒの特許文献１２は、生物を死滅させるために抗感染剤、防腐剤、及び抗バイオフィルム剤を、洗剤、殺菌剤、及び殺生剤として作用するために浄水剤を、汚染表面からバイオフィルムを除去する際の収斂剤及び研磨剤として、かつ殺生剤及び防かび剤として洗浄剤を、抗酸化剤及び安定剤を、汚染表面からバイオフィルムを除去するための研削剤及びクレンザーとして作用するためのスクラブ剤を、消毒剤を酸性にするための少なくとも１種のｐＨ調整剤を、ならびに重量で消毒組成物の３５．０％から５０．０％の範囲の希釈剤を含み、殺菌力及びバイオフィルム浄化特性のある液状の滅菌消毒組成物を記載している。Ｂａｒｂｅａｕらの特許文献１３には、バイオフィルムを除去する組成物が記載されている。この組成物は、洗剤、塩又は塩形成酸、及び殺生剤を少なくとも含む。

過酸化水素を用いてセルロース繊維を漂白する際に、微生物が顕著に影響を受けることのない方法で、過酸化水素に対する酵素の分解活性を抑制又は阻止する方法及び組成物が、Ｐａａｒｔらの特許文献１４に記載されている。この組成物は、ヒドロキシルアミン、チオシアナート塩、ギ酸、アスコルビン酸、又は亜硝酸塩を含有する。これらの物質の１種以上を用いると、ペルオキシダーゼ及びカタラーゼ等の酵素が過酸化水素を分解するのを抑制又は阻止するが、微生物には影響しないことが示唆されている。

バイオフィルム生成の防止に関するより最近の方法は、例えばホモセリン・ラクトンの拮抗剤を用いることにより、バイオフィルム中の細胞間の化学的伝達を阻害又は防止することにある。バベルの塔に関する聖書の話のように、このような取り組みは、バイオフィルム内に含まれる微生物間の伝達を直接分断し、したがってマトリックスを補給し、拡張し、かつ維持するために活性を協同する微生物の能力を妨げ、究極的にはマトリックスの分解をもたらす。例えば、Ｒｙｃｒｏｆｔらの特許文献１５には、バクテリアのコロニー形成を制御することにより、人間又は動物におけるバクテリア感染を処理又は予防するのに用いることのできる化合物を記載している。表面からバイオフィルムを除去するのに、この化合物を用いることができる。Ｄａｖｉｅｓらの特許文献１６には、バクテリアの細胞−細胞伝達の自然の過程を利用することにより、微生物バイオフィルムの形成、持続及び分散を制御する方法が記載されている。細胞外酵素による処理と同様に、ホモセリン・ラクトンの拮抗剤を用いた工業用水中のバイオフィルムの処理は、非常に特殊であったり、場所により異なる結果を招いたり、又は処理が費用に対する効果がない場合がある。

米国特許第４，４１９，２４８号明細書米国特許第５，７５３，１８０号明細書米国特許第６，１４９，８２２号明細書米国特許第５，６７０，０５５号明細書米国特許第５，８８２，９１６号明細書米国特許第６，１００，０８０号明細書米国特許第５，９７６，３８６号明細書米国特許第６，１３２，６２８号明細書米国特許第５，８８２，５２６号明細書米国特許第５，７８９，２３９号明細書米国特許第４，９６６，７１６号明細書米国特許第６，１０６，８５４号明細書国際公開第００／２７４３８号パンフレット米国特許第５，８８５，４１２号明細書国際公開第９９／２７７８６号パンフレット国際公開第９８／５８０７５号パンフレット

「微生物細胞外高分子物質（ＭｉｃｒｏｂｉａｌＥｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒＰｏｌｙｍｅｒｉｃＳｕｂｓｔａｎｃｅ）」、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ１９９９年、編集者：Ｊ．Ｗｉｎｇｅｎｄｅｒ、Ｔ．Ｒ．Ｎｅｗ、Ｈ．Ｃ．Ｆｌｅｍｍｉｎｇ「製紙化学（ＰａｐｅｒｍａｋｉｎｇＣｈｅｍｉｓｔｒｙ）」、Ｐａｒｔ４、１９９９年、ＦａｐｅｔＯｙ編）Ｊ．Ｆ．Ｋｒａｍｅｒ、ＭＰＣｈｅｍｉｃａｌＴｒｅａｔｍｅｎｔ、１９９７年８月、第４２〜５０頁Ｍ．Ｗ．ＬｅＣｈｅｖａｌｌｉｅｒら、ＡｐｐｌｉｅｄａｎｄＥｎｖｉｒｏｍｅｎｔａｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ、第２４９２〜２４９９頁、１９８８年Ｔ．Ｓ．Ｒａｏら、Ｂｉｏｆｏｕｌｉｎｇ１２（４）、第３２１〜３３２頁、１９９８年

本発明は、バイオフィルムの生成を制御する方法を提供することを目的とする。本発明は、参照によりその内容をここに援用する本発明者自身の特許文献７及び８の殺生剤が、バイオフィルム中に埋め込まれた微生物の顕著な死滅を引き起こすには不十分な供給率及び供給体制でも、予想外にバイオフィルムの生成を制御するという驚くべき所見に基づくものである。予想外に低い供給率及び供給体制を用いて、バイオフィルムのない表面を維持し、既存のバイオフィルムを除去し、かつこれらを用いなければバイオフィルム中に埋め込まれた微生物により形成されるかもしれない、カタラーゼ、ペルオキシダーゼ及びデヒドロゲナーゼ等の過酸化物分解酵素、ならびにアミラーゼ等のデンプン分解酵素を含む酵素の産生を制限することができる。さらに、本発明は、紙の漂白又は脱インク工場等の処理水に関与する工業的操作を、例えば漂白又は脱インク中に必要な過酸化物の量を低減し、煮沸、すなわち加熱した苛性水で製紙機を洗浄する頻度を低減し、かつ煮沸及び他の洗浄操作による停止時間を低減することにより、より効率的に稼動することができる。また、本発明は、繊維、浮遊粒子及び添加物の表面上のバイオフィルムの生成を制御することにより、工業的製紙工程のウエットエンド化学を含む、水を利用した工業的操作の適正化を可能にする。本発明者によれば、繊維及び浮遊粒子の表面上のバイオフィルムの生成は、このような繊維又は粒子の結合を妨げ、その結果、得られる紙の欠陥又は品質の低下を招くということが分かっている。

かくして本発明の好適な実施態様に従い、表面に隣接したバイオフィルムの生成を阻害する方法であって、該方法がバイオフィルムの生成の可能性を有する微生物の集合体にバイオフィルム阻害物質を間欠的に適用することを含む方法を提供する。

本発明の好適な実施態様において、前記間欠的適用が前記微生物の集合体と連通する水に前記バイオフィルム阻害物質を間欠的に投与することを含む。

本発明の好適な実施態様において、前記間欠的適用が：前記微生物の集合体と連通する水に第１の独立な量のバイオフィルム阻害物質を投与することと；所定の時間に渡って待機することと；その後、前記微生物の集合体と連通する水に第２の独立な量のバイオフィルム阻害物質を投与することとを含む。

本発明の好適な実施態様において、記間欠的適用が前記微生物の集合体と連通する水に第１の独立な量のバイオフィルム阻害物質を投与することを含み、これにより前記微生物の集合体と連通する前記水に前記バイオフィルム阻害物質の第１の濃度を得、前記微生物の集合体と連通する前記水中のバイオフィルム阻害物の濃度が前記第１の濃度未満になるようにし、その後、前記微生物の集合体と連通する水に第２の独立な量のバイオフィルム阻害物質を投与することを含む。

本発明の好適な一実施態様において、１：２未満のデューティサイクルで、微生物の集合体にバイオフィルム阻害物質を定期的に適用する。本発明の他の好適な実施態様において、約１：５と１：１０の間のデューティサイクルで、前記微生物の集合体に前記バイオフィルム阻害物質を定期的に適用する。本発明のさらに他の好適な実施態様において、１：１０未満のデューティサイクルで、前記微生物の集合体に前記バイオフィルム阻害物質を定期的に適用する。本発明のさらに他の好適な実施態様において、１：２５未満のデューティサイクルで、前記微生物の集合体に前記バイオフィルム阻害物質を定期的に適用する。本発明の好適な一実施態様において、１：５０未満のデューティサイクルで、前記微生物の集合体に前記バイオフィルム阻害物質を定期的に適用する。

本発明の好適な実施態様において、前記間欠的適用が、それぞれの間欠的適用にあたって、前記バイオフィルム阻害物質を約５分と約４時間の間の時間に渡って間欠的に投与する。

本発明の好適な一実施態様において、前記微生物の集合体が耐久性表面に付着している。本発明の他の好適な実施態様において、前記微生物の集合体が消耗性表面に付着している。

本発明の好適な一実施態様において、前記微生物の集合体が耐久性表面に付着しており、且つ前記バイオフィルム阻害物質の間欠投与がそれぞれ約３時間に渡る。本発明の他の好適な実施態様において、前記微生物の集合体が消耗性表面に付着しており、且つ前記バイオフィルム阻害物質の間欠投与がそれぞれ約５分間に渡る。

本発明の好適な一実施態様において、生成を阻害されたバイオフィルムが耐久性表面に隣接している。本発明の他の好適な実施態様において、生成を阻害されたバイオフィルムが消耗性表面に隣接している。

本発明の好適な実施態様において、前記微生物の集合体が水と工業用水環境内の固体の表面との間の界面に位置する。

本発明の好適な実施態様において、前記バイオフィルム阻害物質の間欠的適用が、リアルタイムにバイオフィルム阻害物質を間欠的に生成することを含む。本発明の好適な実施態様において、前記間欠的適用が、前記バイオフィルム阻害物質をリアルタイムに生成させながら、前記微生物の集合体に前記バイオフィルム阻害物質を供給することをさらに含む。

本発明の好適な実施態様において、前記バイオフィルム阻害物質のリアルタイムな間欠的生成が、既定の希釈度の次亜塩素酸酸化剤を生成することと、既定の希釈度のアンモニウム塩を生成することと、これら２つの希釈物をミキサー内に同時に調量して、その中で既定の比率に従って連続的に混合し、ミキサー内のその場において十分な量の再現性、安定性、及び有効性を有するバイオフィルム阻害物質を生成することを含む。

本発明の好適な実施態様において、前記バイオフィルム阻害物質のリアルタイムな間欠的生成が、既定の希釈度の次亜塩素酸酸化剤を生成することと、既定の希釈度のアンモニウム塩を生成することと、これら２つの希釈物をミキサー内に同時に調量して、その中で既定の比率に従って連続的に混合し、ミキサー内のその場において十分な量の再現性、安定性、及び有効性を有するバイオフィルム阻害物質を生成することと、前記バイオフィルム阻害物質をリアルタイムで生成しながら、前記微生物の集合体にバイオフィルム阻害物質を供給することとを含み、前記活性バイオフィルム阻害物質を、前記ミキサー内のその場にある状態で、前記ミキサーから、前記微生物の集合体と連通する水へ注入することを含む。

本発明の好適な実施態様において、前記バイオフィルム阻害物質の間欠的生成が、一定量の次亜塩素酸塩を第１の導管を通過する水の第１の流れに連続的且つ同時に注入し、その中に既定希釈度の次亜塩素酸塩を生成することと、一定量のアンモニウム塩を第２の導管を通過する水の第２の流れに連続的且つ同時に注入し、その中に既定希釈度のアンモニウム塩を生成することと、既定の比率に従ってミキサー内に第１及び第２の流れを連続的且つ同時に注入し、ミキサー内のその場にバイオフィルム阻害物質を生成することを含む。

本発明の好適な実施態様において、前記バイオフィルム阻害物質の間欠的生成が、一定量の次亜塩素酸塩を第１の導管を通過する水の第１の流れに連続的且つ同時に注入し、その中に既定希釈度の次亜塩素酸塩を生成することと、一定量のアンモニウム塩を第２の導管を通過する水の第２の流れに連続的且つ同時に注入し、その中に既定希釈度のアンモニウム塩を生成することと、既定の比率に従ってミキサー内に第１及び第２の流れを連続的且つ同時に注入し、ミキサー内のその場にバイオフィルム阻害物質を生成することを含むことを特徴とし、前記バイオフィルム阻害物質をリアルタイムで生成しながら、前記微生物の集合体にバイオフィルム阻害物質を供給することとを含むことを特徴とし、前記活性バイオフィルム阻害物質を、前記ミキサー内のその場にある状態で、前記ミキサーから、前記微生物の集合体と連通する水へ注入することを含む。

本発明の好適な実施態様において、前記アンモニウム塩を、臭化アンモニウムと塩化アンモニウムとからなる群より選択する。

本発明の好適な実施態様において、前記バイオフィルム阻害物質が、有効量の臭化物で活性化されたクロラミンを含む。

また、本発明の好適な実施態様に従い、表面に隣接したバイオフィルムの生成を阻害する方法であって、該方法が微生物の集合体のバイオフィルムの生成の可能性を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく阻害することを含む方法を提供する。

本発明の好適な実施態様において、前記微生物の集合体のバイオフィルムの生成の可能性を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく阻害することが、バイオフィルムの生成の可能性を有する微生物の集合体にバイオフィルム阻害物質を間欠的に適用することを含む。

本発明の好適な実施態様において、前記間欠的適用が前記微生物の集合体と連通する水に第１の独立な量のバイオフィルム阻害物質を投与することを含み、これにより前記微生物の集合体と連通する前記水に前記バイオフィルム阻害物質の第１の濃度を得、前記微生物の集合体と連通する前記水中のバイオフィルム阻害物の濃度が前記第１の濃度未満になるようにし、その後、前記微生物の集合体と連通する水に第２の独立な量のバイオフィルム阻害物質を投与する。

本発明の好適な一実施態様において、１：２未満のデューティサイクルで、前記微生物の集合体に前記バイオフィルム阻害物質を定期的に適用する。本発明の他の好適な実施態様において、約１：５と１：１０の間のデューティサイクルで、前記微生物の集合体に前記バイオフィルム阻害物質を定期的に適用する。本発明の他の好適な実施態様において、１：１０未満のデューティサイクルで、前記微生物の集合体に前記バイオフィルム阻害物質を定期的に適用する。本発明の他の好適な実施態様において、１：２５未満のデューティサイクルで、前記微生物の集合体に前記バイオフィルム阻害物質を定期的に適用する。本発明の他の好適な実施態様において、１：５０未満のデューティサイクルで、前記微生物の集合体に前記バイオフィルム阻害物質を定期的に適用する。

本発明の好適な実施態様において、前記間欠的適用が、それぞれの間欠的適用にあたって、前記バイオフィルム阻害物質を約５分と約４時間の間の時間に渡って間欠的に投与することを含む。

本発明の好適な実施態様において、生成を阻害されたバイオフィルムが耐久性表面に隣接している。本発明の他の好適な実施態様において、生成を阻害されたバイオフィルムが消耗性表面に隣接している。

本発明の好適な一実施態様において、前記バイオフィルム阻害物質の間欠的適用が、リアルタイムにバイオフィルム阻害物質を間欠的に生成することを含む。本発明の他の好適な実施態様において、前記間欠的適用が、前記バイオフィルム阻害物質をリアルタイムに生成させながら、前記微生物の集合体に前記バイオフィルム阻害物質を供給することをさらに含む。

本発明の好適な実施態様において、前記バイオフィルム阻害物質の間欠的生成が、一定量の次亜塩素酸塩を第１の導管を通過する水の第１の流れに連続的且つ同時に注入し、その中に既定希釈度の次亜塩素酸塩を生成することと、一定量のアンモニウム塩を第２の導管を通過する水の第２の流れに連続的且つ同時に注入し、その中に既定希釈度のアンモニウム塩を生成することと、既定の比率に従ってミキサー内に第１及び第２の流れを連続的且つ同時に注入し、ミキサー内のその場にバイオフィルム阻害物質を生成することを含み、前記バイオフィルム阻害物質をリアルタイムで生成しながら、前記微生物の集合体にバイオフィルム阻害物質を供給することとを含み、前記活性バイオフィルム阻害物質を、前記ミキサー内のその場にある状態で、前記ミキサーから、前記微生物の集合体と連通する水へ注入することを含む。

また、本発明の好適な実施態様に従い、表面に隣接したバイオフィルムの生成を阻害する方法であって、該方法がバイオフィルムの生成の可能性を有する微生物の集合体にバイオフィルム阻害物質を間欠的に適用することによって、微生物の集合体のバイオフィルムの生成の可能性を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく阻害することを含む方法を提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、表面に隣接したバイオフィルムの生成を阻害するシステムであって、該システムがバイオフィルムの生成の可能性を有する微生物の集合体にバイオフィルム阻害物質を間欠的に適用するための間欠アプリケータを備えることを特徴とするシステムを提供する。

本発明の好適な実施態様において、前記間欠アプリケータが、前記微生物の集合体と連通する水に前記バイオフィルム阻害物質を投与する投与装置を含む。

本発明の好適な実施態様において、前記投与装置が前記微生物の集合体と連通する水に第１の独立な量のバイオフィルム阻害物質を投与し、且つ、所定の時間の後、前記微生物の集合体と連通する水に第２の独立な量のバイオフィルム阻害物質を投与する。

本発明の好適な実施態様において、前記投与装置が前記微生物の集合体と連通する水に第１の独立な量のバイオフィルム阻害物質を投与し、これにより前記微生物の集合体と連通する前記水に前記バイオフィルム阻害物質の第１の濃度を得、且つ、前記微生物の集合体と連通する前記水中のバイオフィルム阻害物の濃度が前記第１の濃度未満になるようにした後、前記微生物の集合体と連通する水に第２の独立な量のバイオフィルム阻害物質を投与する。

本発明の好適な一実施態様において、前記間欠アプリケータが１：２未満のデューティサイクルで、前記微生物の集合体に前記バイオフィルム阻害物質を定期的に適用する。本発明の他の好適な実施態様において、前記間欠アプリケータが約１：５と１：１０の間のデューティサイクルで、前記微生物の集合体に前記バイオフィルム阻害物質を定期的に適用する。本発明の他の好適な実施態様において、前記間欠アプリケータが１：１０未満のデューティサイクルで、前記微生物の集合体に前記バイオフィルム阻害物質を定期的に適用する。本発明の他の好適な実施態様において、前記間欠アプリケータが１：２５未満のデューティサイクルで、前記微生物の集合体に前記バイオフィルム阻害物質を定期的に適用する。本発明の他の好適な実施態様において、前記間欠アプリケータが１：５０未満のデューティサイクルで、前記微生物の集合体に前記バイオフィルム阻害物質を定期的に適用する。

本発明の好適な実施態様において、前記間欠アプリケータが、それぞれの間欠的適用にあたって、前記バイオフィルム阻害物質を約５分と約４時間の間の時間に渡って投与する。

本発明の好適な実施態様において、前記バイオフィルム阻害物質の間欠的適用が、リアルタイムにバイオフィルム阻害物質を間欠的に生成することを含む。

本発明の好適な実施態様において、前記間欠アプリケータが、前記バイオフィルム阻害物質をリアルタイムに生成させながら、前記微生物の集合体に前記バイオフィルム阻害物質をさらに供給する。

本発明の好適な実施態様において、前記間欠アプリケータが、既定の希釈度の次亜塩素酸酸化剤を生成するための第１のプロデューサと、既定の希釈度のアンモニウム塩を生成するための第２のプロデューサと、これら２つの希釈物をミキサー内に同時に調量して、その中で既定の比率に従って連続的に混合し、導管内のその場において十分な量の再現性、安定性、及び有効性を有するバイオフィルム阻害物質を生成するためのコントローラとをさらに含む。

本発明の好適な実施態様において、前記アプリケータが、前記バイオフィルム阻害物質を生成しながら、前記活性バイオフィルム阻害物質を、前記導管内のその場にある状態で、前記ミキサーから、前記微生物の集合体と連通する水へ注入するためのインジェクタをさらに備える。

本発明の好適な実施態様において、前記バイオフィルム阻害物質のそれぞれの間欠的生成において、該システムが一定量の次亜塩素酸塩を第１の導管を通過する水の第１の流れに連続的且つ同時に注入してその中に既定希釈度の次亜塩素酸塩を生成し、一定量のアンモニウム塩を第２の導管を通過する水の第２の流れに連続的且つ同時に注入してその中に既定希釈度のアンモニウム塩を生成し、既定の比率に従ってミキサー内に第１及び第２の流れを連続的且つ同時に注入してミキサー内のその場にバイオフィルム阻害物質を生成する。

本発明の好適な実施態様において、前記バイオフィルム阻害物質のそれぞれの間欠的生成において、該システムが一定量の次亜塩素酸塩を第１の導管を通過する水の第１の流れに連続的且つ同時に注入してその中に既定希釈度の次亜塩素酸塩を生成し、一定量のアンモニウム塩を第２の導管を通過する水の第２の流れに連続的且つ同時に注入してその中に既定希釈度のアンモニウム塩を生成し、既定の比率に従ってミキサー内に第１及び第２の流れを連続的且つ同時に注入してミキサー内のその場にバイオフィルム阻害物質を生成し、且つそれぞれの間欠適用において、前記アプリケータが前記バイオフィルム阻害物質を、ミキサー内のその場に生成しながら、前記ミキサーから、前記微生物の集合体と連通する水へ連続的に注入する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、工業用水環境内の前記表面と水の間の界面に位置し表面に付着している微生物の集合体に、前記微生物の集合体が水と前記微生物の集合体によるバイオフィルムの生成を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく阻害するのに有効な有効量の臭化物で活性化されたクロラミンを適用することを含む、バイオフィルムの生成を阻害する方法を提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、表面に隣接したバイオフィルムの生成を阻害する方法であって、該方法がバイオフィルムの生成の可能性を有する微生物の集合体に臭化物で活性化されたクロラミンを間欠的に適用することを含む方法を提供する。

本発明の好適な実施態様において、前記臭化物で活性化されたクロラミンのそれぞれの間欠的適用が、既定の希釈度の次亜塩素酸酸化剤を生成することと、既定の希釈度の臭化アンモニウムを生成することと、これら２つの希釈物をミキサー内に同時に調量して、その中で既定の比率に従って連続的に混合し、ミキサー内のその場において十分な量の再現性、安定性、及び有効性を有する臭化物で活性化されたクロラミンを生成することと、前記臭化物で活性化されたクロラミンを、前記ミキサー内のその場にある状態で、前記ミキサーから、前記微生物の集合体と連通する水へ注入することを含む。

本発明の好適な実施態様において、前記既定希釈度の酸化剤を、前記既定希釈度の臭化アンモニウムと共に前記ミキサー内に同時に調量する直前に連続的に生成する。

本発明の好適な実施態様において、前記既定希釈度の臭化アンモニウムを、前記既定希釈度の酸化剤と共に前記ミキサー内に同時に調量する直前に連続的に生成する。

本発明の好適な実施態様において、前記臭化物で活性化されたクロラミンが、前記ミキサー内のその場に生成されながら、前記微生物の集合体と連通する水へ導入される前に少なくとも８．５のｐＨを有する。

本発明の好適な実施態様において、前記臭化物で活性化されたクロラミンが、前記ミキサー内のその場に生成されながら、前記微生物の集合体と連通する水へ導入される前に９．５を超えるｐＨを有する。

本発明の好適な実施態様において、前記微生物の集合体と連通する前記水が、前記臭化物で活性化されたクロラミンを前記水に注入する前に、約５と約１０．５の間のｐＨを有する。

本発明の好適な実施態様において、前記微生物の集合体と連通する前記水が、前記臭化物で活性化されたクロラミンを前記水に注入する前に、約７と約９の間のｐＨを有する。

本発明の好適な実施態様において、前記臭化物で活性化されたクロラミンが、前記ミキサー内のその場に生成されながら、塩素として表して０．５〜３００ｐｐｍの濃度で、前記微生物の集合体と連通する水へ注入される。

本発明の好適な実施態様において、前記臭化物で活性化されたクロラミンが、前記導管内のその場に生成されながら、塩素として表して３〜１０ｐｐｍの濃度で、前記微生物の集合体と連通する水へ注入される。

本発明の好適な実施態様において、臭化物で活性化されたクロラミンが、約０．１重量％〜約５０重量％の濃度を有する。

本発明の好適な実施態様において、臭化物で活性化されたクロラミンが、約２．５重量％〜約３８重量％の濃度を有する。

本発明の好適な実施態様において、前記既定希釈度の臭化アンモニウムが、０．１重量％〜６．０重量％の濃度を有し、且つ前記酸化剤溶液の希釈液と等モルである。

本発明の好適な実施態様において、前記酸化剤を、次亜塩素酸ナトリウムと次亜塩素酸カルシウムとからなる群より選択する。

本発明の好適な実施態様において、前記酸化剤が次亜塩素酸塩溶液であり、且つ前記臭化アンモニウムが少なくとも１０％のＮａＯＨに相当する過剰の塩基を含む。

本発明の好適な実施態様において、前記塩基を前記臭化アンモニウムに同時に加え、臭化物で活性化されたクロラミンを安定させる。

本発明の好適な実施態様において、前記酸化剤がＣｌ₂として表して０．１重量％と１５重量％の間の濃度を有する。

本発明の好適な実施態様において、前記酸化剤がＣｌ₂として表して５重量％と１５重量％の間の濃度を有する。

本発明の好適な実施態様において、水の追加後に前記酸化剤溶液がＣｌ₂として表して０．１重量％〜２．０重量％の濃度を有する。

本発明の好適な実施態様において、前記有効量の臭化物で活性化されたクロラミンの適用が、一定量の次亜塩素酸塩を第１の導管を通過する水の第１の流れに連続的且つ同時に注入し、その中に既定希釈度の次亜塩素酸塩を生成することと、一定量の臭化アンモニウムを第２の導管を通過する水の第２の流れに連続的且つ同時に注入し、その中に既定希釈度の臭化アンモニウムを生成することと、既定の比率に従ってミキサー内に第１及び第２の流れを連続的且つ同時に注入し、ミキサー内のその場に臭化物で活性化されたクロラミンを生成することと、前記臭化物で活性化されたクロラミンを、前記ミキサー内のその場で生成しながら、前記ミキサーから、前記微生物の集合体と連通する水へ注入することを含む。

本発明の好適な実施態様において、前記酸化剤のリザーバに接続している第１の投与ポンプによって、前記水の第１の流れに次亜塩素酸塩を連続的に注入する。

本発明の好適な実施態様において、前記臭化アンモニウムのリザーバに接続し、且つ前記第１の投与ポンプと同時に動作する第２の投与ポンプによって、前記水の第２の流れに臭化アンモニウムを連続的に注入する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、表面に隣接したバイオフィルムの生成を阻害する方法であって、該方法が微生物の集合体のバイオフィルムの生成の可能性を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく間欠的に阻害することを含む方法を提供する。

本発明の好適な実施態様において、前記微生物の集合体のバイオフィルムの生成の可能性を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく阻害することが、バイオフィルムの生成の可能性を有する微生物の集合体に臭化物で活性化されたクロラミンを間欠的に適用することを含む。

本発明の好適な実施態様において、前記臭化物で活性化されたクロラミンのそれぞれの間欠的適用が、既定の希釈度の次亜塩素酸酸化剤を生成することと、既定の希釈度の臭化アンモニウムを生成することと、これら２つの希釈物をミキサー内に同時に調量して、その中で既定の比率に従って連続的に混合し、ミキサー内のその場において十分な量の再現性、安定性、及び有効性を有する臭化物で活性化されたクロラミンを生成することと、前記臭化物で活性化されたクロラミンを、前記ミキサー内のその場で生成しながら、前記ミキサーから、前記微生物の集合体と連通する水へ連続的に注入することを含む。

本発明の好適な実施態様において、前記臭化物で活性化されたクロラミンが、前記ミキサー内のその場に生成されながら、塩素として表して３〜１０ｐｐｍの濃度で、前記微生物の集合体と連通する水へ注入される。

本発明の好適な実施態様において、臭化アンモニウムが、約０．１重量％〜約５０重量％の濃度を有する。

本発明の好適な実施態様において、臭化アンモニウムが、約２．５重量％〜約３８重量％の濃度を有する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、微生物の集合体と、該微生物の集合体によるバイオフィルムの生成を阻害するのに有効な濃度の、臭化物で活性化されたクロラミンとを含む、成長制御されたバイオマスを提供する。

本発明の好適な一実施態様において、前記微生物の集合体が耐久性表面に付着している。また本発明の他の好適な実施態様において、前記微生物の集合体が消耗性表面に付着している。

また、本発明の好適な実施態様に従い、微生物の集合体と、該微生物の集合体のバイオフィルム生成の可能性を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく破壊するのに有効な濃度の、臭化物で活性化されたクロラミンとを含む、成長制御されたバイオマスを提供する。

本発明の好適な実施態様において、前記微生物の集合体が耐久性表面に付着している。

本発明の好適な実施態様において、前記微生物の集合体が消耗性表面に付着している。

また、本発明の好適な実施態様に従い、微生物の集合体と、該微生物の集合体によるバイオフィルムの生成を阻害するのに有効な濃度且つ時間にわたって、前記微生物の集合体に存在するバイオフィルム阻害物質とを含む、成長制御されたバイオマスを提供する。本発明の好適な一実施態様において、前記微生物の集合体が耐久性表面に付着している。また本発明の他の好適な実施態様において、前記微生物の集合体が消耗性表面に付着している。

また、本発明の好適な実施態様に従い、バイオフィルムの生成の可能性を有する微生物の集合体と、該微生物の集合体のバイオフィルムの生成の可能性を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく破壊するのに有効な濃度且つ時間にわたって、前記微生物の集合体に存在するバイオフィルム阻害物質とを含む、成長制御されたバイオマスを提供する。本発明の好適な一実施態様において、前記微生物の集合体が耐久性表面に付着している。また本発明の他の好適な実施態様において、前記微生物の集合体が消耗性表面に付着している。

また、本発明の好適な実施態様に従い、水と工業用水環境内の固体の表面との間の界面に、臭化物で活性化されたクロラミンをリアルタイムで供給するよう適合された、リアルタイム臭化物活性化クロラミン発生器を含む工業用水環境内のバイオフィルムの生成を阻害するためのシステムを提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、臭化物で活性化されたクロラミンをリアルタイムで生じさせることと、前記臭化物で活性化されたクロラミンを水と工業用水環境内の固体の表面との間の界面にリアルタイムで供給することを含む工業用水環境内のバイオフィルムの生成を阻害するための方法を提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、表面に付着した微生物の集合体による酵素の発生を阻害するための方法であって、表面に付着した微生物の集合体に、該方法が前記微生物の集合体による酵素の発生を阻害する物質を間欠的に適用することを含む方法を提供する。

本発明の好適な実施態様において、前記微生物の集合体が工業用水環境内の表面に付着している。

本発明の好適な一実施態様において、前記表面が耐久性表面である。本発明の他の好適な実施態様において、前記表面が消耗性表面である。

本発明の好適な実施態様において、前記物質が前記微生物の集合体を完全に根絶しない。

本発明の好適な実施態様において、前記物質が前記酵素を不活性化しない。本発明の好適な実施態様において、前記酵素が過酸化水素分解酵素（ＨＰＤＥ）、好ましくはカタラーゼ、デヒドロゲナーゼ、又はペルオキシダーゼである。本発明の他の好適な実施態様において、前記酵素がデンプン分解酵素、好ましくはアミラーゼである。

本発明の好適な実施態様において、前記微生物の集合体が水と工業用水環境内の固体の表面との間の界面に存在する。

本発明の好適な実施態様において、前記物質が臭化物で活性化されたクロラミンである。

また、本発明の好適な実施態様に従い、工業用水環境内の表面に付着した微生物の集合体による酵素の生成を阻害するための方法であって、該方法が工業用水環境内の表面に付着した微生物の集合体に前記微生物の集合体による酵素の生成を阻害する物質を間欠的に適用することを含む方法を提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、表面に隣接した微生物の集合体による酵素の生成を阻害するための方法であって、該方法が酵素の生成の可能性を有する、表面に隣接した微生物の集合体に、酵素生成阻害物質を間欠的に適用することを含む方法を提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、表面に隣接した微生物の集合体による酵素の生成を阻害するための方法であって、該方法が微生物の集合体の酵素の生成の可能性を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく阻害することを含む方法を提供する。

本発明の好適な実施態様において、前記微生物の集合体の酵素の生成の可能性を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく阻害することが、酵素の生成の可能性を有する、表面に隣接した微生物の集合体に、酵素生成阻害物質を間欠的に適用することを含む。

また、本発明の好適な実施態様に従い、表面に付着した微生物の集合体による酵素の生成を低減させるためのシステムであって、酵素の生成の可能性を有する、表面に付着した微生物の集合体に、酵素生成阻害物質を間欠的に適用するための間欠アプリケータを備えるシステムを提供する。

本発明の好適な実施態様において、該間欠アプリケータが、前記微生物の集合体と連通する水に前記酵素生成阻害物質を投与する投与装置を含む。

本発明の好適な実施態様において、該投与装置が前記微生物の集合体と連通する水に第１の独立な量の酵素生成阻害物質を投与し、且つ、所定の時間の後、前記微生物の集合体と連通する水に第２の独立な量の酵素生成阻害物質を投与する。

本発明の好適な実施態様において、該投与装置が前記微生物の集合体と連通する水に第１の独立な量の酵素生成阻害物質を投与し、これにより前記微生物の集合体と連通する前記水に前記酵素生成阻害物質の第１の濃度を得、次に、前記微生物の集合体と連通する前記水中の酵素生成阻害物質の濃度が前記第１の濃度未満になった後、前記微生物の集合体と連通する水に第２の独立な量の酵素生成阻害物質を投与する。

本発明の好適な実施態様において、前記酵素生成阻害物質が前記微生物の集合体を完全に根絶しない。

本発明の好適な実施態様において、前記酵素生成阻害物質が前記酵素を不活性化しない。本発明の好適な一実施態様において、前記酵素が過酸化水素分解酵素、好ましくはカタラーゼ、デヒドロゲナーゼ、又はペルオキシダーゼである。本発明の他の好適な実施態様において、前記酵素がデンプン分解酵素、好ましくはアミラーゼである。

本発明の好適な実施態様において、前記酵素生成阻害物質が臭化物で活性化されたクロラミンである。

本発明の好適な一実施態様において、１：２未満のデューティサイクルで、前記微生物の集合体に前記酵素生成阻害物質を定期的に与える。本発明の他の好適な実施態様において、約１：５と１：１０の間のデューティサイクルで、前記微生物の集合体に前記酵素生成阻害物質を定期的に与える。本発明の他の好適な実施態様において、１：１０未満のデューティサイクルで、前記微生物の集合体に前記酵素生成阻害物質を定期的に与える。本発明の他の好適な実施態様において、１：２５未満のデューティサイクルで、前記微生物の集合体に前記酵素生成阻害物質を定期的に与える。本発明の他の好適な実施態様において、１：５０未満のデューティサイクルで、前記微生物の集合体に前記酵素生成阻害物質を定期的に与える。

本発明の好適な実施態様において、前記間欠アプリケータが、リアルタイムに前記酵素生成阻害物質を間欠的に生成する。

本発明の好適な実施態様において、前記間欠アプリケータが、前記酵素生成阻害物質をリアルタイムに生成させながら、前記微生物の集合体に前記酵素生成阻害物質をさらに供給する。

本発明の好適な実施態様において、前記間欠アプリケータが、既定の希釈度の次亜塩素酸塩を生成するための第１のプロデューサと、既定の希釈度のアンモニウム塩を生成するための第２のプロデューサと、これら２つの希釈物をミキサー内で既定の比率に従って連続的且つ同時に混合し、ミキサー内のその場に酵素生成阻害物質を生成するためのコントローラとを含む。

本発明の好適な実施態様において、前記間欠アプリケータが、前記酵素生成阻害物質を、前記ミキサー内のその場で生成しながら、前記ミキサーから、前記微生物の集合体と連通する水へ連続的に注入するためのインジェクタを備える。

本発明の好適な実施態様において、前記アンモニウム塩を、塩化アンモニウムと臭化アンモニウムとからなる群より選択する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、微生物の集合体による酵素の生成を阻害するための方法であって、該方法が工業用水環境内の前記表面と水の間の界面に位置する微生物の集合体に、前記微生物の集合体が水と前記微生物の集合体による酵素の生成を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく阻害するのに有効な有効量の臭化物で活性化されたクロラミンを適用することを含む方法を提供する。

本発明の好適な実施態様において、前記臭化物で活性化されたクロラミンが前記酵素を不活性化しない。

本発明の好適な一実施態様において、前記酵素が過酸化水素分解酵素、好ましくはカタラーゼ、デヒドロゲナーゼ、又はペルオキシダーゼである。本発明の他の好適な実施態様において、前記酵素がデンプン分解酵素、好ましくはアミラーゼである。

本発明の好適な実施態様において、前記臭化物で活性化されたクロラミンのそれぞれの間欠的適用が、既定の希釈度の次亜塩素酸酸化剤を生成することと、既定の希釈度の臭化アンモニウムを生成することと、これら２つの希釈物をミキサー内に同時に調量して、その中で既定の比率に従って連続的に混合し、ミキサー内のその場において十分な量の再現性、安定性、及び有効性を有する臭化物で活性化されたクロラミンを生成することと、前記臭化物で活性化されたクロラミンを、前記ミキサー内のその場で生成しながら、前記ミキサーから、前記微生物の集合体と連通する水へ注入することを含む。

本発明の好適な実施態様において、前記既定希釈度の酸化剤を、前記既定希釈度の前記アミン源と共に前記ミキサー内に同時に調量する直前に連続的に生成する。

本発明の好適な実施態様において、前記臭化物で活性化されたクロラミンが、前記ミキサー内のその場に生成されながら、前記微生物の集合体と連通する水へ導入される前に少なくとも８．５のｐＨ、好ましくは９．５を超えるｐＨを有する。本発明の好適な実施態様において、前記微生物の集合体と連通する前記水が、前記臭化物で活性化されたクロラミンを前記水に注入する前に、５〜１０．５、好ましくは７〜９のｐＨを有する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、微生物の集合体と、該微生物の集合体による酵素の生成を阻害するのに有効な濃度の、臭化物で活性化されたクロラミンとを含む、酵素生成を制御されたバイオマスを提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、微生物の集合体と、前記微生物の集合体の酵素の生成の可能性を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく破壊するのに有効な濃度の、臭化物で活性化されたクロラミンとを含む、酵素生成を制御されたバイオマスを提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、微生物の集合体と、表面に付着した微生物の集合体と、該微生物の集合体による酵素の生成を阻害するのに有効な濃度且つ時間にわたって、前記微生物の集合体に間欠的に存在する酵素生成阻害物質とを含む、酵素生成を制御されたバイオマスを提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、酵素の生成の可能性を有する微生物の集合体と、該微生物の集合体の酵素の生成の可能性を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく破壊するのに有効な濃度且つ時間にわたって、前記微生物の集合体に存在するバイオフィルム阻害物質とを含む、酵素生成を制御されたバイオマスを提供する。

本発明の好適な一実施態様において、前記微生物の集合体が耐久性表面に付着している。本発明の好適な実施態様において、前記微生物の集合体が消耗性表面に付着している。

また、本発明の好適な実施態様に従い、表面に隣接したバイオフィルムの生成を阻害する方法であって、該方法がバイオフィルムの生成の可能性を有する微生物の集合体に臭化物で活性化されたクロラミンと過酸化物とを間欠的に適用することを含む方法を提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、表面に隣接したバイオフィルムの生成を阻害する方法であって、該方法が前記微生物の集合体に、臭化物で活性化されたクロラミン及び過酸化物を含む、バイオフィルム阻害物質を間欠的に適用することによって、微生物の集合体のバイオフィルムの生成の可能性を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく阻害することを含む方法を提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、脱インク又は漂白処理水における過酸化水素の持続性を増加させるための方法であって、該方法が固体の表面と前記脱インク又は漂白処理水との間の界面に位置する微生物の集合体に、過酸化水素分解酵素の生成を阻害する物質を間欠的に適用することを含む方法を提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、脱インク又は漂白処理水における過酸化水素の持続性を増加させるための方法であって、該方法が、前記微生物の集合体の過酸化水素分解酵素生成の可能性を阻害する物質を前記微生物の集合体に適用することによって、固体の表面と前記脱インク又は漂白処理水との間の界面に位置する微生物の集合体の過酸化水素分解酵素生成の可能性を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく阻害することを含む方法を提供する。

本発明の好適な実施態様において、前記バイオフィルム阻害物質が、臭化物で活性化されたクロラミンを含み、且つ前記水が過酸化物を含有する。

本発明の好適な実施態様において、前記バイオフィルム阻害物質が過酸化物を分解しない。

また、本発明の好適な実施態様に従い、バイオフィルムを制御するための方法であって、制御を必要とするバイオフィルムの座に、バイオフィルム中に含まれる微生物の集合体を根絶することなく、バイオフィルムの機能を妨害するのに効果的な一定量の臭化物で活性化されたクロラミンを適用することを含む方法を提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、臭化物で活性化されたクロラミンと過酸化物を含む水溶液を提供する。

本発明の好適な実施態様において、臭化物で活性化されたクロラミンの濃度が、全塩素として表して約１ｐｐｍと約１０ｐｐｍとの間である。

本発明の好適な実施態様において、過酸化物の濃度が約１００ｐｐｍと約４０，０００ｐｐｍとの間である。

本発明の好適な一実施態様において、前記水溶液の溶媒が、高い塩素要求率を有する水である。本発明の他の好適な実施態様において、前記水溶液の溶媒が、低い塩素要求率を有する水である。

また、本発明の好適な実施態様に従い、表面に隣接したバイオフィルムの生成を阻害する方法であって、意図的に、バイオフィルムの生成の可能性を有する微生物の集合体に、バイオフィルム阻害物質を間欠的に適用することを含む方法を提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、表面に隣接したバイオフィルムの生成を阻害する方法であって、該方法が、微生物の集合体のバイオフィルムの生成の可能性を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく、意図的に阻害することを含む方法を提供する。

本発明の好適な実施態様において、微生物の集合体のバイオフィルムの生成の可能性を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく、意図的に阻害することが、バイオフィルムの生成の可能性を有する微生物の集合体に、バイオフィルム阻害物質を間欠的に適用することを含む。

また、本発明の好適な実施態様に従い、表面に隣接したバイオフィルムの生成を阻害するためのシステムであって、該システムが、意図的に、酵素の生成の可能性を有する表面に付着した微生物の集合体に、酵素生成阻害物質を間欠的に適用するための間欠アプリケータを備えることを特徴とするシステムを提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、工業用水環境内の前記表面と水の間の界面に位置する、表面に隣接した微生物の集合体に、前記微生物の集合体によるバイオフィルムの生成を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく阻害するのに有効な量の臭化物で活性化されたクロラミンを意図的に適用することを含む、バイオフィルムの生成を阻害する方法を提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、表面に隣接したバイオフィルムの生成を阻害する方法であって、バイオフィルムの生成の可能性を有する微生物の集合体に、意図的に臭化物で活性化されたクロラミンを間欠的に適用することを含む方法を提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、表面に付着した微生物の集合体と、前記微生物の集合体によるバイオフィルムの生成を阻害するのに有効な濃度且つ時間にわたって、意図的に前記微生物の集合体に間欠的に与えられるバイオフィルム阻害物質とを含む、成長制御されたバイオマスを提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、臭化物で活性化されたクロラミンをリアルタイムで生じさせることと、前記臭化物で活性化されたクロラミンを、意図的に、水と工業用水環境内の固体の表面との間の界面に、リアルタイムで供給することを含む工業用水環境内のバイオフィルムの生成を阻害するための方法を提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、微生物の集合体による酵素の生成を低減させるための方法であって、意図的に、表面に付着した微生物の集合体に、前記微生物の集合体による酵素の生成を阻害する物質を間欠的に適用することを含む方法を提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、表面に付着した微生物の集合体による酵素の生成を低減させるためのシステムであって、意図的に、酵素の生成の可能性を有する、表面に付着した微生物の集合体に、酵素生成阻害物質を間欠的に適用するための間欠アプリケータを備えるシステムを提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、微生物の集合体による酵素の生成を阻害するための方法であって、工業用水環境内の水と固体表面との間の界面に位置する微生物の集合体に、前記微生物の集合体による酵素の生成を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく阻害するのに有効な量の臭化物で活性化されたクロラミンを意図的に適用することを含む方法を提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、表面に隣接したバイオフィルムの生成を阻害する方法であって、意図的に、バイオフィルムの生成の可能性を有する微生物の集合体に、臭化物で活性化されたクロラミンと過酸化物とを間欠的に適用することを含む方法を提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、表面に隣接したバイオフィルムの生成を阻害する方法であって、意図的に、微生物の集合体に、臭化物で活性化されたクロラミンと過酸化物とを含むバイオフィルム阻害物質を間欠的に適用することによって、微生物の集合体のバイオフィルムの生成の可能性を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく阻害することを含む方法を提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、脱インク又は漂白処理水における過酸化水素の持続性を増加させるための方法であって、意図的に、固体の表面と前記脱インク又は漂白処理水との間の界面に位置する微生物の集合体に、過酸化水素分解酵素の生成を阻害する物質を間欠的に適用することを含む方法を提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、脱インク又は漂白処理水における過酸化水素の持続性を増加させるための方法であって、前記微生物の集合体の過酸化水素分解酵素生成の可能性を阻害する物質を、意図的に前記微生物の集合体に適用することによって、固体の表面と前記脱インク又は漂白処理水との間の界面に位置する微生物の集合体の過酸化水素分解酵素生成の可能性を、前記微生物の集合体を完全に根絶することなく阻害することを含む方法を提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、バイオフィルムを制御するための方法であって、制御を必要とするバイオフィルムの座に、バイオフィルム中に含まれる微生物の集合体を根絶することなく、バイオフィルムの機能を妨害するのに効果的な一定量の臭化物で活性化されたクロラミンを意図的に適用することを含む方法を提供する。

また、本発明の好適な実施態様に従い、工業用水環境内のバイオフィルムの生成を阻害するための方法であって、臭化物で活性化されたクロラミンをリアルタイムに生成することと、前記臭化物で活性化されたクロラミンを意図的にリアルタイムに工業用水環境内の水と固体表面との間の界面に適用し、そこでのバイオフィルムの生成を阻害することを含む方法を提供する。

以下に述べる多数の実施例を参照しつつ、且つ添付の図面も参照しつつ、本発明をより具体的に説明する。

「デューティサイクル」という用語は、（ａ）バイオフィルム阻害物質又は酵素産生阻害物質が、バイオフィルの生成の可能性を有する微生物の集合体に投与される時間の合計と、（ｂ）このような物質が、バイオフィルムの生成の可能性又は酵素の生成の可能性を有する微生物の集合体に投与されない時間の合計との間の比を意味するものとする。本発明の好適な実施態様において、バイオフィルム阻害物質又は酵素産生阻害物質は、それが産生されるに従って、バイオフィルムの生成の可能性を有する微生物の集合体と連通した水中に連続的に注入される。この好適な実施態様に関して、「デューティサイクル」とは、（ａ）バイオフィルム阻害物質又は酵素産生阻害物質が、それが産生されるに従って、バイオフィルムの生成の可能性を有する微生物の集合体と連通した水中に連続的に注入される時間の合計と、（ｂ）このような物質が、バイオフィルムの生成の可能性を有する微生物の集合体と連通した水中に連続的に注入されない時間の合計との間の比を意味するものとする。したがって、バイオフィルムの生成を阻害するために、バイオフィルム阻害物質を３日に１回３時間処理水に注入する場合には、デューティサイクルは１：２３となる。

本願明細書において、「少なくとも１０％のＮａＯＨに対応する過剰の塩基」とは、次式に従うＣｌ₂及びＮａＯＨからのＮａＯＣｌの形成に基づいて計算された、１モルのＣｌ₂当たり２モルよりも多いＮａＯＨに相当する量を含有する溶液を意味する。

２ＮａＯＨ＋Ｃｌ₂ → ＮａＣｌ＋Ｈ₂Ｏ＋ＮａＯＣｌ

したがって、この溶液は過剰のＮａＯＨを含有し、遊離ＮａＯＨ及びＮａＯＣｌで表されるＮａＯＨの量として計算されるＮａＯＨの合計量が少なくとも１０％である。

本願明細書において、「ウエットエンド化学」という用語は、Ｇ．Ａ．Ｓｍｏｏｋ、ＣｅｇｅｐｄｅＴｒｏｉｓ−Ｒｉｖｉｅｒｅｓ、１９９０年によるパルプ及び紙用語ハンドブック（ＨａｎｄｂｏｏｋｏｆＰｕｌｐａｎｄＰａｐｅｒＴｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ）中で定義された通りであると理解されたい。Ｓｍｏｏｋは、ウエットエンド化学を「微粒と添加物の、及び繊維とのこれらの相互作用の物理及び表面化学」と定義している。

本願明細書において、「表面に付着した微生物の集合体」という用語は、集合体の一部である個々の微生物全てが表面に直接付着している必要があることを意味するものではないことを理解されたい。例えば、数個分の細胞の厚みがある微生物の集合体は、表面に直接付着している細胞からなる第１層と、最下層の上に積み重なった細胞からなる数層とを有してもよい。同様に、バイオフィルム中の微生物は、バイオフィルムが付着している表面に接触している必要はないが、バイオフィルムのマトリックス内に埋め込まれている。本願明細書の目的において、このような微生物の集合体も表面に付着した微生物の集合体と考える。

「バイオフィルムの生成」という表現は、微生物の集合体による最初からのバイオフィルムの創成と、微生物の集合体による既存のバイオフィルムの維持又は拡張の両方を含むと理解されたい。

本願明細書において、「耐久性表面」とは、製造中に消費されることが無く、かつ処理水に接触している、パイプ、水櫃、又は他の容器の表面等の工業的処理装置の表面を指すものである。「消耗性表面」とは、製造サイクル中に消耗され、かつ例えば紙製品として装置から排出される、処理水中に存在する繊維又は懸濁粒子の表面等の表面を指すものとする。

工業的処理の種類によっては、消耗性表面は、耐久性表面と比べて顕著に少ない割合で装置中に存在しており、この場合には、耐久性表面を処理するのに必要な頻度又はデューティサイクルによって、処理の頻度又はデューティサイクルを決めてもよい。

逆に、プロセスによっては、
（ａ）例えば処理水のいくらかが処理流に戻されて再循環する場合には、消耗性表面は比較的長期間にわたって処理装置内に存在する場合があり、
（ｂ）消耗性表面が、その上に微生物が供給することのできるウエットエンド化学で覆われている場合があり、
（ｃ）処理水が比較的高濃度の消耗性表面（粒子及び／又は繊維）を含有している場合があり、
（ｄ）消耗性表面を備える粒子又は繊維が沈殿する可能性がある。
このような場合には、消耗性表面を処理するのに必要な頻度又はデューティサイクルによって、頻度又はデューティサイクルが決まるであろう。

特に状況（ｃ）及び（ｄ）に関して、製紙においては、製紙業において周知なように、プラスチック又は金網を、繊維、含量及び薬剤を含有する懸濁液のシートで覆うことにより、繊維を紙に形成していき、次いで一連の工程においてシートの含水量が約８％となるまで乾燥する。「保持率」は、Ｓｍｏｏｋの第１９１ページにより、紙形成工程において保持される製紙原料の量として定義されており、通常当初に加えられた量の百分率として表される。したがって、網により保持される繊維の割合が大きければ大きいほど、製紙工程の「保持率」が高くなる。９０％の保持率は優れていると考えられる。５０％の保持率は劣ると考えられる。紙の一部とならなかった繊維は、さらなる使用のために再循環される。

保持率の低い又は劣る製紙機では、保持率の優れた機械に比べて、機械の特定の場所の繊維濃度が高い場合がある。さらに、繊維は質量に対する表面積の比が大きく、かつ製紙に用いる繊維は多孔質であり、これがさらに質量に対する表面積の比を大きくするので、（本願明細書において、消耗性表面を構成する）繊維により与えられる表面積は、機械自体により与えられる総表面をはるかに越える場合がある。さらにまた、繊維を再循環するので、繊維の一部が製紙機内に存在する有効時間は数時間又は数日程度にもなる場合がある。

したがって、特定の理論により束縛されることを望むわけではないが、本発明者は、バイオフィルムが紙を作る繊維の表面に形成される可能性があり、また、繊維が互いに接着する能力が許容可能な品質の紙の形成に不可欠であり、かつ繊維上にバイオフィルムが存在するとこのような接着を妨げるので、このようなバイオフィルムの存在が紙の製造に有害な影響を有すると考えている。また、繊維間の接着が弱いと、このような繊維が沈殿する可能性が増加する。さらに、製紙工程のウエットエンド化学にデンプン又は糖等のある種の薬品を使用することにより、これらの薬品が繊維上でのバイオフィルムの成長を促進し得るので、繊維上にバイオフィルムが形成という問題が悪化する場合がある。

図１に示す装置は、図において２で概略的に示される箇所に位置する表面に付着した微生物の集合体１に、バイオフィルム阻害物質を供給する。この場所は、例えば水を搬送する導管又は製紙機の一部であり、表面は、前記して定義した耐久性表面又は消耗性表面とすることができる。微生物の集合体１と連通した、水等の液体３にバイオフィルム阻害物質を導入することにより、バイオフィルム阻害物質を微生物の集合体１に適用する。バイオフィルム阻害物質は、２種の溶液、すなわちリザーバー４内の、好ましくは次亜塩素酸溶液である酸化溶液と、リザーバー６内の、好ましくはアンモニウム塩溶液であるアミン源溶液とをその場で混合することにより形成される。

図１に示すように、水、例えば水道水は、水源８から、水パイプ１０を介し、互いに平行に連結された１対の分岐ライン１２、１４を通って、液体３を場所２に導く共通排出パイプ１６に送るミキサーに供給される。２つの平行な分岐ライン１２、１４のそれぞれが、それぞれ分岐ライン１２、１４に連結された吸入ポート１８ａ、２０ａ、及び微生物の集合体と連通する液体に通じる共通排出ライン１６につながるミキサー２１に連結された排出ポート１８ｂ、２０ｂを有するベンチュリ管１８、２０を含む。ベンチュリ管１８、２０のそれぞれが、排出ライン１６を流れる水に添加されるべき溶液のそれぞれのリザーバー４、６に通じる第３のポート１８ｃ、２０ｃを含む。

したがって、２つのベンチュリ管１８、２０は、リザーバー４からの酸化剤溶液、及びリザーバー６からのアミン源溶液の双方を、バイオフィルム阻害物質の最適な形成のために予め決められた比で、水源８からの水に連続的かつ同時に注入する投薬ポンプを構成する。これら２つの薬品は、ミキサー２１内で混合され、排出パイプ１６に供給するミキサー２１内で互いに反応するため、反応生成物、すなわちこれら２つの薬品の反応により生成されたバイオフィルム阻害物質が、その場で生成され、液体３内に導入される。

２つのベンチュリ管１８、２０に対する２つの分岐ライン１２、１４は、水の流速を２つのベンチュリ管１８、２０を介して制御可能にする制御弁２２、２４を含む。２つのリザーバー４、６をそれぞれのベンチュリ管１８、２０とつなぐライン２６、２８も、３０、３２で示される、ベンチュリ管を通る水への薬品の投薬を制御するための弁を含む。また、後者の弁は、薬品の供給を、バイオフィルム阻害物質の導入の最後に終了することも可能にするので、分岐ライン１２、１４、ミキサー２１、及び排出ライン１６を通る水の連続した流れにより、これらの薬品の残留物、又はその分解生成物を洗い流し、各バイオフィルム阻害物質産生周期の終わりに形成され得る分解生成物が排出ライン１６又はミキサー２１内に蓄積するのを防止する。

前者の弁の制御は、ブロック４０により概略的に示される制御システムによって行われる。バイオフィルム阻害物質が分解するにつれて、バイオフィルム阻害物質のｐＨが減少する。したがって、排出ライン１６も、バイオフィルム阻害物質のｐＨを検出し、これに応じて制御システム４０を制御するｐＨセンサー４７を含むことができるし、含むことが好ましい。

制御システム４０も、電磁弁４８を介して水源８からの水の供給を制御する。さらに、制御システム４０は、アラーム５０又は他の信号デバイスを制御することができる。図示したシステムは、さらに排出ライン１６を介して微生物の集合体と連通する水にバイオフィルム阻害物質を供給する時間と、バイオフィルム阻害物質のこうした供給の間隔の双方を固定するよう設定可能なタイマー５２を含んでもよい。

水源８から２つの分岐ライン１２、１４への給水ライン１０は、さらなる制御弁を含んでもよい。説明のために、添付の図では以下の付加的制御デバイスを概略的に図示している。すなわち、水源８からの水流の手動制御を可能にする手動制御弁５３、水源からの圧力を低減するための減圧器５４、制御システム４０への入力としても用いることのできる圧力センサー５６、流速又は流量を表示するための流量計５８、ライン１０内の圧力を表示するための圧力計６０、圧力逃し弁６２、及び逆止弁６４である。

２つの溶液の粘度が異なるかもしれないが、好ましくは、２つの供給源４、６から同容量の溶液を同時に供給するように、２つのベンチュリ管１８、２０、及びそれらの制御器を作る。図示のシステムは、一定の所定水圧、及び２つの分岐ライン１２、１４を介して２つのベンチュリ管１８、２０を流れる水に対する２つの溶液の所定希釈度の一定比で運転される。これらのパラメーターのそれぞれを、上記のようにして制御することができるので、２つの供給源４、６からの溶液は同時に、かつ同時に、互いに対して、また水源８からベンチュリ管１８、２０を流れる水に対しても、所望の所定比で注入される。

先に示したように、リザーバー４内の溶液は酸化剤溶液であり、リザーバー６内の溶液はアミン源溶液である。好ましくは、後者はアンモニウム塩の溶液、好ましくは臭化アンモニウムもしくは塩化アンモニウム又はこれらの混合物の溶液、最も好ましくは臭化アンモニウムの溶液である。酸化剤溶液は、好ましくは次亜塩素酸カルシウム又は次亜塩素酸ナトリウムの溶液であり、最も好ましくは次亜塩素酸ナトリウムの溶液である。好ましくは、バイオフィルム阻害物質は臭化物で活性化したクロラミンである。

好ましくは、バイオフィルム阻害物質は、液体３に注入する直前で、少なくとも８．５、好ましくは少なくとも９．５のｐＨを有する。好ましくは、バイオフィルム阻害物質を一定の割合で注入し、バイオフィルム阻害物質を少なくとも８．５の安定なｐＨに維持する。

図２は、本発明の好適な実施態様に従うバイオフィルム阻害物質を提供するよう構築され、かつ運転される他の装置を表す。図２に示す装置は図１の装置に似ており、類似の番号は、図２のシステムの、図１のシステムと同様であり、かつ同様に操作される要素を表す。２つのシステムの原理的な相違は、図２のシステムにおいては、ベンチュリ管１８、２０が脈動ポンプＰ₁、Ｐ₂に置換されている点である。また、分岐ライン１２、１４の水がミキサー２１に流れ、次いで排出ライン１６に流れるにつれて、ポンプＰ₁及びＰ₂から吐出された液体はミキサーＭ₁、Ｍ₂で分岐ライン１２、１４内の水と混合されるという点を除いて、図１を参照して上で説明したシステムのベンチュリ管１８、２０と同様の方法により、リザーバー４、６から供給ライン２６、２８を通る液体を同時に計量するように、２つの脈動ポンプＰ₁、Ｐ₂も制御システム４０によって制御される。

本発明は、その好適な実施態様の以下に示す例示的かつ非制限的な実施例を通じてよりよく理解されるであろう。

（模型システムにおけるバイオフィルムの形成）
酸化殺生剤又はバイオフィルム阻害物質の存在する状態又は不存在の状態におけるステンレス鋼試験片上へのバイオフィルム形成を実験室で評価した。試験システムは、（ａ）それぞれ２０Ｌの富栄養培地（推奨使用濃度から３倍に希釈したもの）を収容する３本の閉鎖フラスコ、（ｂ）自在に吊り下げたステンレス鋼試験片を収容する３個の閉鎖セル、及び（ｃ）、それぞれプラスチックパイプを介してフラスコの１本とセルの１個に接続された、３個の同一の循環ポンプから構成された。システムを３５℃の恒温室内に置いた。

製紙機から分離されたスライム形成バクテリアの混合菌株を含む接種材料を各フラスコに添加した。５ｐｐｍ（総Ｃｌ₂として表す）のブロモクロロジメチルヒダントイン（ＨＯＢｒ及びＨＯＣｌの供給源である酸化殺生剤）の混合物（以下「混合ハロゲン」という。）を、試験期間（４日間）中、第１フラスコに１日１回添加した。図１を参照して説明したようにして、かつ特許文献７にしたがって新たに調製した（総Ｃｌ₂として表して２．５ｐｐｍ）、プランクトン様微生物に添加すると殺生剤としても機能することのできるバイオフィルム阻害物質、すなわち臭化物で活性化したクロラミン（以下「ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣ」という。）を、試験期間中、第２フラスコに１日１回添加した。２つのフラスコに対する対照の役目を果たす第３フラスコを、酸化殺生剤又はバイオフィルム阻害物質で処理した。「ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣ」殺生剤を、１分当たりに少量（１００μｌ未満）を高いパルス周波数で供給することのできる、２個のラボ用脈動供給ポンプからなる特定の供給システムにより産生した。次亜塩素酸ナトリウムの脱イオン（ＤＩ）水希釈溶液（総塩素として８０００ｐｐｍ以下）を一方のポンプで供給した。臭化アンモニウムの希釈溶液（１２５００ｐｐｍ）を第２ポンプで供給した。ｐＨ計を用いて形成されたバイオフィルム阻害物質の安定性を制御及び確認しつつ、短いガラスパイプ中で２つの希釈溶液を同時に混合し、バイオフィルム阻害物質の注入前溶液を形成した。バイオフィルム阻害物質は、産生されるとすぐに試験システムに供給された。バイオフィルム阻害物質の注入前溶液は、総塩素として３５００〜４０００ｐｐｍを含有しており、ｐＨは９．５以下であった。

第２日及び第４日に、各閉鎖セルを開放し、各セルから２個の試験片を無菌的に取り出した。同時に、循環培地のサンプルも取った。サンプリングは、殺生剤の日々の緩徐投薬が供給された後に行った。

培地の各サンプルを連続的に滅菌生理食塩水中で１０倍に希釈し、溶解寒天中で平板培養した。各試験片をよく濯いで付着した粒子を除去し、無菌的にこすり、擦り取った物質を生理食塩水中に定量的に分散させ、撹拌し、連続的に１０倍に希釈し、溶解寒天中で平板培養した。３５℃で４８時間培養した後、微生物の生存数を数えた。培地中の細胞の生存数は１ｍｌ当たりのコロニー形成単位（ｃｆｕ）として表す。試験片表面の生存数はｃｆｕ／ｃｍ²として表す。これらの結果を表１に示す。
２日後、培地サンプル（すなわち、プランクトン様微生物）中の生菌数は、酸化殺生剤又はバイオフィルム阻害物質に曝露したいずれのサンプルでも同様であり、生菌数は対照サンプル中でほんの僅かに高かった。２日後に、顕著なバイオフィルムが対照試験片上に生成していることが分かり、これより小さいが顕著な微生物集団が混合ハロゲンで処理した試験片上に生成していたが、ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣで処理した試験片は清浄なままであった。４日後、対照培地サンプルは、２日後の生菌数と同様の、安定したプランクトン様微生物の生菌数を示し、混合ハロゲンで処理した培地サンプルは、プランクトン様微生物を幾分（生菌数で１０分の１以下）制御していることを示しており、ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣで処理した培地サンプルは、プランクトン様微生物を完全に（検出限界以下）制御していることを示した。試験片上での生成に関して、４日後に、対照試験の試験片は、２日目に比べてバイオフィルム微生物の生菌数が多少増加し、混合ハロゲンで処理した試験片は、２日目に比べてバイオフィルムバクテリアの生菌数が３倍に増加した。ＦａｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣで処理したシステムの試験片は清浄なままであった。

（排水汚れ制御）
処理した排水は、排水処理工場から７キロメーター離れた場所へ搬送された。何年もの間、パイプは詰まり、パイプを流れる流量は減少していた。過剰に高い濃度のＣｌ₂（最大で５０ｐｐｍの供給、すなわち最大で５０ｍｇ／ｌ（Ｃｌ₂として換算）のレベルでのＮａＯＣｌの添加）を使用することは、パイプ中の水伝導性を改善するのに無効であることが分かった。パイプの機械的洗浄（ピギング）は、洗浄直後には水伝導性を顕著に改善することになるが、この改善は数日しか続かず、その後は、パイプのピギング前に観察された詰まりのレベルに到達する。

本発明の使用はバイオフィルムの制御に有効である。本発明を用いた処理を開始する前に、パイプ中のハーゼン−ウイリアムス係数（ＨＷ）を測定したところ約９０であった。（ハーゼン−ウイリアムス係数は、工業用パイプを流れる水流を表すのに用いられる。）これは式

を用いて計算される。式中、Ｐはパイプ長１０００フィート当たり１平方インチ当たりポンドで表させる摩擦圧力降下であり、Ｂは１時間当たりバレルで表される流量であり、ｓは液体の比重であり、Ｃ＝摩擦係数（ハーゼン−ウイリアムス係数）、ｄはインチで表されたパイプの内径である。所定のパイプに対してＰ及びＢを計測し、ｓ及びｄを一定になるようにし、Ｃを計算した。その結果をハーゼン−ウイリアムス係数として表す。数値が大きいほど、パイプを通る流れがよい。６日間連続で、１日１回３時間にわたり、バイオフィルム阻害物質、すなわち、特許文献７に従って産生された臭化物活性化クロラミン（「ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣ」）を総塩素で表して１０ｐｐｍ適用すると、ＨＷ値が約９０から約１０４に増加した。「ピギング」と、特許文献７に従って産生された１０ｐｐｍ（総Ｃｌ₂で表す）のＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣを１日１回３時間供給することを組み合わせると、ＨＷ値が約１０４から約１１６に上昇した。このようにしてパイプを浄化すると、特許文献７に従って産生された１０ｐｐｍ（総塩素で表す）のＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣを１週間に１回３時間供給することは、数ヶ月の期間にわたってＨＷ係数を一定値に保つ、すなわち、排水中の微生物の生菌数が高いにも関わらずバイオフィルムの形成を阻害するのに有効であった。パイプを適当に処理しない場合には、ＨＷ係数の減少が認められた。これは、処理の頻度を数日間にわたって増やすことにより是正された。

この実施例のバイオフィルム阻害物質は、次のようにして産生された。最大で３００リットル／時の次亜塩素酸ナトリウム溶液（１０〜１５％ｗ／ｖ）を供給するのに用いられる第１脈動投薬ポンプ、最大で１５０リットル／時の臭化アンモニウム（３８％溶液ｗ／ｖ）を供給するのに用いられる第２脈動投薬ポンプを含む供給システムを構築した。排水（最大で１０ｍ³／ｈ）を用いて、両方の薬品を適当に希釈した。安定したバイオフィルム阻害物質の産生を確保するために、オンラインｐＨ計により産生工程及び次亜塩素酸供給量を制御した。バイオフィルム阻害物質が産生されると、処理水パイプに注入した。バイオフィルム阻害物質貯蔵溶液の濃度は３０００〜４０００ｐｐｍであり、ｐＨを９．５〜１０に維持した。

処理した排水は、試験工場内の長さ１０ｍ且つ内径４インチのいくつかのパイプを通して送り出されていた。処理開始に先立つ数ヶ月間にわたり、パイプ表面上にはバイオフィルムが自然に成長していた。各パイプ内の圧力低下はオンラインでモニターされ、平均ＨＷ係数が計算された。試験の際、制御パイプは未処理のままとし、残りのパイプを（ａ）１週間に３回、３時間に渡り、特許文献７の発明に従い、その場で産生され、総塩素で表して１０ｐｐｍのバイオフィルム阻害物質ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣ、又は（ｂ）１週間に３回、３時間に渡り、特許文献７及び特許文献８に記載の従来技術の一部であり、特許文献８の比較例において説明されている通り予備成形された塩化アンモニウムから産生され、１０ｐｐｍ（総塩素で表す）で適用されるクロラミン、のいずれかで処理した。

この実施例のバイオフィルム阻害物質は、この試験用に特定して構築した小型供給システムを用いて、次のようにして産生された。最大５６リットル／時の水中に最大で４リットル／時の次亜塩素酸ナトリウム及び最大２リットル／時のＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣを処理したパイプに供給した。注入前の溶液のバイオフィルム阻害物質の濃度は約３６００ｐｐｍ、且つｐＨは９．２〜９．６であった。このシステムで形成された殺生剤が非常に過剰であり、且つ供給量が低いことにより、この貯蔵溶液の大部分は廃棄され、少量のみが供給された。表２及び図３に示した結果が示すとおり、適当なバイオフィルム阻害物質の形成はバイオフィルム阻害物質の安定性と有効性のためには重要であり、不適当な調製はＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣよりも極めて有効性が低い製品の形成をもたらした。供給システム内で塩化アンモニウムから得たバイオフィルム阻害物質は、ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣ供給システムより複製した供給システム内で産生した。

表２及び図３は、制御パイプ（未処理）とＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣで処理されたパイプとの、ＨＷの差を示す。

表２から分かるとおり、ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣのバイオフィルムに対する効果は処理実施日には必ずしも明白ではないが、（処理されたパイプ対未処理パイプ、における増加したＨＶ値という形で）処理後数日間にわたって観察可能である。測定したＨＷ係数の特徴は、バイオフィルム細胞の制御が、埋め込まれた細胞の殺生を通して維持されないということを示している。これは、バイオフィルム細胞の直接計数により確認された。

表３はＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣでのバイオフィルムの処理対クロラミンでの処理の長期的効果の比較結果を示す。試験のこの部分の初日に、パイプを３時間にわたり、（それぞれ総塩素で表した１０ｐｐｍの濃度の）ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣ又はクロラミンで処理した。バイオフィルム阻害物質を供給したパイプと対照パイプとの間のＨＷ値の差を、続く１３日間にわたりオンラインでモニターした。バイオフィルム制御物質の供給を止めると、処理されたパイプのバイオフィルムの成長が回復し、これらパイプ中のＨＷ係数の減少をもたらすことが期待され、一方で制御（未処理）パイプ中のＨＷ係数が維持されると期待された。処理されたパイプと制御パイプのＨＷ係数の差をモニターし、表３及び図４に結果を示す。

（本発明による激しく汚染された製紙機の処理）
特許文献１０には、帯水システム中のスライムの防止及び／又はバイオフィルムの除去のための組成物及び方法が説明されている。この特許によれば、少なくとも一種のグリコール成分と、炭水化物、プロテアーゼ、リパーゼ、及びグリコールプロテアーゼからなる群より少なくとも一種の酵素成分とを水に加えることで目的を達成する。この特許は、開示されている発明をどのように実施するかを実証するための実地試験の結果及び、開示された方法の有効性を示している。バイオフィルムの除去をモニターするためにここで用いられたパラメーターの一つは紙の品質であり、これは製紙の間オンラインで測定された。特許文献１０において示された結果は、仕上げ製品においてモニターされた黒斑、光斑、及び孔の統計上の分布が、従来の殺生処理で達成されたオンラインの紙質の結果と変わらなかったことを示す。

本実施例において、本発明者による特許文献７において説明されている装置を用いてその場で産生した、本発明者のＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣバイオフィルム阻害物質で激しく汚染された製紙機を処理した。バイオフィルム阻害物質は、半連続的に製紙機に加えられた。製紙機を、試験開始に先立って苛性剤で煮沸しなかった。逆に、激しい汚染を、試験開始にあたって機械表面上に存在したままとした。

この試験用に特定して設計した供給システムを構築した。第１脈動ポンプが最大３０リットル／時の次亜塩素酸ナトリウムを供給し、第２脈動ポンプが最大１３リットル／時の臭化アンモニウムを供給した。スケール形成を避けるため、軟水を用いて化学薬品を希釈した。ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣ供給システムを用いて、製紙機に沿った３箇所の異なる供給ポイントで投与した。バイオフィルム阻害物質産生プロセスは、産生されたバイオフィルム阻害物質のｐＨのモニタリングと、必要に応じた材料の混合の調整によって制御されるバイオフィルム阻害物質の注入前溶液は、総塩素で表して３５００〜４０００ｐｐｍを含有し、製品のｐＨは９．６〜９．８であった。バイオフィルム阻害物質の注入前溶液は、この試験の間、且つこの製紙機の数ヶ月にわたる連続的使用の間にわたって、再生産可能且つ安定していた。

仕上げ紙における暗斑、光斑、及び孔は、オンラインで記録され、表４及び図５（後者は２０トンの重量である、平均的な紙のロールにおける孔と斑を示す）に示した。結果は、製造された紙の個々の種類毎（それらのいくつかは２４時間以上の期間にわたって製造された）に平均化した。

処理日からの経時的な孔と斑の安定した増加は、ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣでの処理の結果、頻度の増加で機械表面から脱落した、大きさ及び色の差なるバイオフィルムの粒子によるものである。

試験の１２日目に、製紙機を洗浄のため停止した。これにより、機械の表面を洗浄する間に、バイオフィルム成長の主な領域から脱落し、且つ機械の水中に分散したバイオフィルムの多数の小粒子によって表面が覆われた。

製紙機の洗浄に引き続き、処理水にバイオフィルム阻害物質ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣを加え、製紙を再開した。図６は、この期間の製紙の間にわたる、暗斑、光斑、及び孔の記録を示す。図５と比較して、斑、孔の総量はこの期間にわたり比較的少量のままであり、これはバイオフィルム阻害物質の適用が製紙機の表面上のバイオフィルムの再形成を防いだことを示唆している。

（カタラーゼの不活性化）
脱イオン（ＤＩ）水１００ｍｌを含むフラスコ内で、カタラーゼ（Ｍｅｒｃｋ、食塩水中１ｍｌ当たり２６ユニットの最終濃度に酵素を希釈した）及びバイオフィルム阻害物質（ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣ又はモノクロロアミン（ＭＣＡ））を用いて、実験室試験を行った。新たに調製したバイオフィルム阻害物質を、既定の供給量で希釈カタラーゼを含む適当なフラスコに加えた。容器の内容物を、Ｈ₂Ｏ₂の追加（最終Ｈ₂Ｏ₂濃度が３．５ｇ／ｌとなるまで）に先立って室温で６０分間混合した。Ｈ₂Ｏ₂の追加の後、混合物を室温で３０分間混合し、この時点で、Ｈ₂Ｏ₂残留物をＤｒ．ＬａｎｇｅＣｕｖｅｔｔｅＴｅｓｔＬＣＷ０５８に従い、ＬＡＳＡ２０を用いて各フラスコ内で測定した。（測光作業分析ハンドブック（ＨａｎｄｂｏｏｋｏｆＰｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃａｌＯｐｅｒａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓ）１９９７年１０月、に記載の通り、Ｊａｎｄｅｒ／Ｂｌａｓｉｕｓ，ＬｅｈｒｂａｃｈｄｅｒＡｎｙｌｙｔｉｓｃｈｅｎｕｎｄＰｒａｐａｒａｔｉｖｅＡｎｏｒｇａｎｉｓｃｈｅｎＣｈｅｍｉｅに基づく）結果は、総Ｃｌ₂で表されており、表５にまとめた。ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣ及びＭＣＡの残留物は、Ｈａｃｋポケット比色計で測定した。

これらの結果は、（１）酵素がＨ₂Ｏ₂を分解することにおいて非常に活性であること、（２）クロラミン又はＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣのいずれも過酸化水素を酸化せず、（３）ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣの（総Ｃｌ₂で表して６０ｐｐｍ又はそれ以上の）大量投与のみにより完全にカタラーゼが不活性化されたことを示す。この量は、前述の実施例において示されているとおり、微生物の集合体のバイオフィルム生成の可能性を阻害し、且つ間接的にバイオフィルムの離散をもたらすのに用いられる投与レベルよりも大幅に高いレベルである。１０ｐｐｍ以下（総塩素で表す）の投与レベルでは、本発明者のバイオフィルム阻害物質はカタラーゼを、たとえあったとしても取るに足らない度合いにまで不活性化した。

ＭＣＡ及びＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣを、上述の実地試験用のものと類似した過程を用いて実験室内で調製した。次亜塩素酸ナトリウムをＤＩ（脱イオン）水中に総塩素で表して最終濃度６０００ｐｐｍまで希釈した。臭化アンモニウム溶液（希釈した次亜塩素酸ナトリウム溶液の１．１モルと等モル、モル基準で１０％過剰）を調製した。希釈した次亜塩素酸（５０ｍｌ）を、適当なアンモニウム塩５０ｍｌに滴下して加え、一方でｐＨを連続的に測定した。産生された貯蔵溶液中のバイオフィルム阻害物質の濃度を即時に測定し、試験フラスコに、適当な供給レベルのバイオフィルム阻害物質を追加した。

あらゆる実用的な目的のため、ＭＣＡ及びＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣは適正費用のバイオフィルム生成を阻害するのに最適化された供給量レベルで投与されると、過酸化物分解酵素を非活性化する効果を持たない。従って、過酸化物分解酵素カタラーゼに対するこれらバイオフィルム阻害物質の作用形態は、酵素の直接不活性化以外の機構に従って作用しなければならない。本実施例は、Ｈ₂Ｏ₂と即座に反応するＨＯＣＩ及びＨＯＢｒとは異なり、ＭＣＡ及びＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣがＨ₂Ｏ₂を酸化しないことを示している。この特性は、ＭＣＡ及びＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣが、高い背景濃度のＨ₂Ｏ₂の存在下、又はＨ₂Ｏ₂を含む混合物中でバイオフィルム阻害物質として用いられることを可能にする。バイオフィルム内に埋め込まれた微生物を殺生することによりバイオフィルムの成長を阻害するために当業で用いられてきた酸化殺生剤とは異なり、ＭＣＡ、及び、本発明の特に好適な実施態様において、ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣを、種々の目的で、プロセス培地、特に水性プロセス培地に加えることができる他の酵素の存在下又はそれらと組み合わせて用いることができる。

（脱インク工場での実地試験）
脱インクシステムは、古紙１トン当たり７〜１０ｋｇのＨ₂Ｏ₂を用いていた。グルタルアルデヒド等の従来の殺生剤を用いたＨ₂Ｏ₂の酵素分解を制御するためのこれまでの試みは、このシステムでの費用効率の高い結果をもたらさなかった。同一の工場の並列した脱インクシステムは同一供給源からの古紙に同様の脱インクプロセスを利用しており、グルタルアルデヒドを含む市販の化学的処方で首尾よく処理された：この脱インクプロセスにおける平均Ｈ₂Ｏ₂消費率が古紙１トン当たり約４ｋｇのＨ₂Ｏ₂にまで低減した。ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣ技術での試験開始に先立って行われた測定は、脱インク工場の種々の部分で高い微生物負荷が存在することを示し、多量のスライムの蓄積を示唆した。大量のＨ₂Ｏ₂の初期投与にもかかわらず、システムの流路に沿った種々の点にて検出したＨ₂Ｏ₂の残留物は極めて僅かであった。

次に特許文献７において説明される産生／供給システムでその場で産生されたＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣを、８５０分間にわたってプロセス水に連続的に供給した。バイオフィルム阻害物質を、実施例４で説明した投与システムに類似した、特定して設計した投与システム内でその場で産生した。反応ｐＨは９．８〜１０．０に維持した。試験の期間及びそれより長期にわたって、２種の化学薬品の同時な調量、既定のモル比での連続的混合、及び安定したバイオフィルム阻害物質貯蔵溶液の再生可能な産生を確実にするために産生プロセスを制御した。ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣの初期供給率は、総Ｃｌ₂で表して１７０ｇ／トンであった。８５０分後、半連続的にバイオフィルム阻害物質を投与することによって、供給率を総Ｃｌ₂で表して８５ｇ／トンに減少した。この試験の始動の際、種々のパラメーターを測定した：残留バイオフィルム阻害物質を（ＳｔａｎｄａｒｄＭｅｔｈｏｄｓｏｆＷａｓｔｅａｎｄＷａｓｔｅＷａｔｅｒから適用したＤＰＤ法に基づき、総Ｃｌ₂で、Ｈａｃｋポケット比色計を用いて）測定した。ＬＡＳＡ２０に対するＤｒ．Ｌａｎｇｅ（１９９７年１０月）による測光作業分析ハンドブック（ＨａｎｄｂｏｏｋｏｆＰｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃａｌＯｐｅｒａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓ）に記載の、Ｊａｎｄｅｒ／Ｂｌａｓｉｕｓ、ＬｅｈｒｂａｃｈｄｅｒＡｎｙｌｙｔｉｓｃｈｅｎｕｎｄＰｒａｐａｒａｔｉｖｅＡｎｏｒｇａｎｉｓｃｈｅｎＣｈｅｍｉｅの方法に基づき、ＬＣＷ０８５法を伴うＬＡＳＡ２０（高濃度の場合）、又は、Ｍｅｒｃｋテストストリップ（０．５〜２５ｐｐｍ）のいずれか一方を用いて残留過酸化水素を測定した。必要に応じて、サンプルをＤＩ（脱イオン）水で希釈した。

プロセス中のＨ₂Ｏ₂分解酵素の活性を以下の手順に従い測定した：Ｈ₂Ｏ₂市販溶液をＤＩ（脱イオン）水で希釈し、最終濃度を１００ｇ／水１リットル（１０％）とした。１ｍｌの希釈したＨ₂Ｏ₂溶液を、処理した脱インクプロセス水から得た９ｍｌのサンプルに加え、最終供給率１０ｇ／リットルのＨ₂Ｏ₂を形成した。この混合サンプルを室温で１５分間培養し、その時点で残留Ｈ₂Ｏ₂を測定した。ＤＩ（脱イオン）水中に希釈した過酸化水素が制御として作用する。酵素が効果的にＨ₂Ｏ₂を分解した場合にＨ₂Ｏ₂の残留濃度は低く、一方Ｈ₂Ｏ₂分解酵素の効果が弱くなった、又は処理水の酵素濃度が減少した場合にＨ₂Ｏ₂の残留濃度は高く、Ｈ₂Ｏ₂供給量に近かった。既定時間後の処理水に残留するＨ₂Ｏ₂の％としての結果を、表６に示す。表６中のアデノシン３リン酸（ＡＴＰ）測定は以下のプロセスに基づく：ルシフェリン及びルシフェラーゼの存在下でのＡＴＰからアデノシン１リン酸（ＡＭＰ）への変化の際、既定の量の光をＡＴＰ分子毎に放射する。この放射された光を測光器で測定する。結果を相対的条件において出し、従い、結果は絶対的ではなく相対的である（ＲＬＵ＝相対光単位）。微生物総数が高ければ、高いＡＴＰ測定が得られ、その逆もまた同様であるという意味から、値を微生物活性と相関させることができる。

試験開始後のＡＴＰの急激な減少は、パルプ製造機中のプランクトン様の微生物（自由生細胞）の効果的な制御を示す。前述の本発明者の先行する米国特許を踏まえ期待されたとおり、ＡＴＰレベルは、測定されたＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣ残留物が極めて高くないものの、連続的投与の間にわたって減少し続けた。０〜１００分の間のカタラーゼ活性の明白な増加は、バイオフィルムの分解とその結果として生じた、微生物、カタラーゼ、及び他の過酸化物分解酵素を含む、バイオフィルムからプロセス水への物質の放出によるものである。

８５０分後、パルプ製造機より得たサンプル中にＨ₂Ｏ₂の測定可能な残留物を検出した際、投与計画を変更した：連続供給を、半連続供給に変換し、総供給量は初期値の５０％、パルプ１トン当たり８５ｇ（総Ｃｌ₂で表す）に減らした。予測どおり、ＡＴＰ値は増加し、これは、供給量とＣｌ₂の双方における減少と、総プランクトン様微生物の総数における増加を反映している。

ＡＴＰ及び生菌数における増加に反して、Ｈ₂Ｏ₂分解酵素活性は処理を進めるにつれて減少し、プロセス水中に測定された利用可能なＨ₂Ｏ₂の濃度における増加を伴った。８５０分の時点で殺生剤の供給量を低減したにもかかわらず、１５００分後に、Ｈ₂Ｏ₂分解酵素活性が全滅するように思われ、且つＡＴＰ濃度が８５０〜１５００分の間に増加した。

４８時間にわたる殺生剤の半連続的投与の後、漂白設定値を維持するのに必要なＨ₂Ｏ₂の供給量を約４ｋｇ／トンに低減した。数日後、Ｈ₂Ｏ₂の供給量をさらに約２．２ｋｇ／トンに減らしても、既定の脱インク漂白目標値をこの低減された供給量でも維持できることが分かった。

（ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣ有効性及び生菌数）
印刷用紙及びタイプ用紙を製造するのに用いられる製紙機におけるＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣを用いた実地試験の間、主にバクテリアである微生物の生菌数が、白濁水サイロ（ｗｗ）内、及び機械櫃（Ｍｃｈｅｓｔ）内でモニターされた。プロセス水サンプルを抽出し、即座にチオ硫酸ナトリウムで不活性化して、バイオフィルム阻害物質のすべての残留物を分解した。次にサンプルを続けてトリプトン（ＤＩＦＣＯ）食塩水希釈培地中で１０倍に希釈した。希釈したサンプルを溶解Ｒ２Ａ寒天（以下「総数」）中、及びグルコースの過剰を多く含む溶解平板数寒天（以下「スライム形成物」）中で平板培養した。室温で固化した寒天及び平板を３５℃で４８時間培養した。生菌数を数え、その結果を以下の表７及び図７に示した。２種の異なる処理期間を記した：バイオフィルム阻害物質を用いた処理が既存のバイオフィルムの分解をもたらす生物付着洗浄期間（実施例４も参照）、及び、この洗浄期間に続く、製紙機が正常に作動し、バイオフィルム阻害物質の適用を用いて製紙機の円滑な操作を維持する正常操作期間（図６と比較）である。

表７及び図７は、初期洗浄期間にわたって、サイロから得たプロセス水サンプル中の生菌数は、ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣバイオフィルム阻害物質の残留物が高濃度又は低濃度で存在していたにもかかわらず、１ｍｌ当たり１０³〜１０⁴の生菌数を含んでいた。ほぼ全てのサイロサンプルは、高グルコース培地上に成長した、非常に多数のコロニーを含んだ。同様の現象がＭｃｈｅｓｔから得られたサンプルにおいても観察され（結果は示さず）、これは、高グルコース含有量の存在下で成長する、総菌数及び細胞の双方のむしろ、より高い数を示した。

表８に示すとおり、製紙機が一旦洗浄されると、総生菌数の大幅な減少が水サンプル中に見られた。

統合すると、これらの結果は（ａ）製紙機が激しく汚染されている限りは、生菌のほとんどではないにせよ多数が、バイオフィルムに埋め込まれたものも含めて、高いグルコース含量を有する培地上に容易に生育し、これはグルコースを効率的且つ迅速に分解することのできる酵素の存在を示すが、一方（ｂ）ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣで処理した清浄な機械においては、生菌はグルコースの豊富な培地上に生育することができず、これは、Ｒ２Ａ培地上の生菌数の多少にかかわらず、グルコースを効率的且つ迅速に分解することのできる酵素を高濃度で含んではいないことを示している。これらの結果を、図３及び４と比較することができる。これらの図も、本発明に従うバイオフィルム阻害物質が生物付着した機械のバイオフィルムの分解をもたらし、清浄な機械にバイオフィルムが再形成されるのを防ぐことを示す。

（ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣの製紙効率に及ぼす影響）
製紙機において、ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣを機械の種々の部分に間欠的に供給した。機械中の残留ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣの急激な消失が観察され、残留ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣの主な消失は、パルプ製造機、具体的には乾燥損紙パルプ製造機において起こった。（乾燥損紙パルプ製造機は、製紙機で製造されたが顧客に出荷するには許容不可の品質である紙を受容する。この紙は、製紙機で再利用される。）パルプ製造機中で、残留殺生剤の消失はＡＴＰの急激な増加を伴うことが観察された。これらの観察が、紙をコートするのに用いられるデンプンが存在し、微生物の成長を促す良好な培地を提供するサイズ・プレスにおける部分最適な消毒に起因するということを初期的な研究は示唆している。

パルプ製造機内で残留ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣの消失とＡＴＰの増加が観察されたと同時に、機械櫃及びヘッドボックス、浄水中にＡＴＰの急激な増加が見られた。

パルプ製造機内のＡＴＰが高い反面、機械リサイクル水である白濁水中での結果は依然として許容パラメーターの範囲内であった。

残留ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣの消失がウェットエンド化学における問題によるものであったか否かを調査するために、機械櫃に供給される陽イオン性デンプンの量を５０％減少させ、１１時間後、ヘッドボックス中の繊維及び粒子の凝集を補助するための凝集剤である塩化ポリアルミニウム（ＰＡＣ）の投与量を２０％増加させた。この段階において乾燥損紙を依然として使用した。炭酸カルシウム保持率及び沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）（灰分）保持率に及ぼす影響は同様であった。陽イオン性デンプン及びＰＡＣの供給率の変化は、保持率に顕著な影響を及ぼさなかった。

機械櫃に供給する陽イオン性デンプンの量を減少させた５時間後、ＦｕｚｚｉｃｉｄｅＢＡＣの投与率を６５％増加させた。白濁水中の浮遊物質及びＰＣＣの濃度の急激な低下が、その２時間後に見られた。その後１７時間、保持率の一定の向上が続いた。保持率の向上は、残留塩素の一定で、緩徐な増加と対応した。

本発明は上記して具体的に示し且つ説明したものに限定されるものではないことは、当業者には理解されよう。むしろ、本発明の範囲は、上記の特徴のコンビネーション及びサブコンビネーションの双方、ならびに前記の説明を読んだ当業者が想到し、且つ従来技術にはないそれらの改良及び変更を含む。

本発明の実施を可能にするために構築され作動する装置の一形態を例示するブロック線図である。本発明の実施を可能にするために構築され作動する他の装置を例示する同様のブロック線図である。本発明に従って処理されたパイプと未処理の対照パイプとの間のハーゼン−ウイリアムス係数の相違のグラフである。バイオフィルム阻害物質、クロロアミンで処理したパイプと未処理の対照パイプとの間の相違を比較するグラフである。製紙機を処理前に洗浄しなかった場合に、本発明に従って製紙機内に生成するバイオフィルムへバイオフィルム阻害物質を間欠的に適用した後の紙の孔及び染みの発生率を示すグラフである。製紙機を洗浄し、続いて、本発明に従ってバイオフィルム阻害物質を間欠的に適用した後の紙の孔及び染みの発生率を示すグラフである。本発明に従ってバイオフィルム阻害物質を間欠的に適用したことに対応する、製紙機内の種々の生菌の数を示すグラフである。製紙機内の繊維の滞留にバイオフィルム阻害物質を添加した効果を示すグラフである。

Claims

バイオフィルム生成の可能性を持ち、且つ、工業水環境の中で水と固体表面の間の境界面に位置する微生物集合体によるバイオフィルムの生成を阻害する方法において、バイオフィルム阻害物質は次亜塩素酸酸化剤およびアンモニウム塩と混合することにより生成され、前記バイオフィルム阻害物質をリアルタイムで間欠的に生成させ、該バイオフィルム阻害物質をその間欠的生成と共に、前記微生物集合体の顕著な死滅を引き起こすには不十分であり該微生物集合体のバイオフィルム生成の可能性を阻害するのに十分な濃度と期間で前記微生物集合体に対して間欠的に適用し、
前記間欠的生成及び適用が前記微生物の集合体と連通する水に第１の独立な量のバイオフィルム阻害物質を投与して、前記微生物の集合体と連通する前記水に前記バイオフィルム阻害物質の第１の濃度を得、
前記微生物の集合体と連通する前記水中のバイオフィルム阻害物質の濃度が前記第１の濃度未満になるようにし、
その後、前記微生物の集合体と連通する水に第２の独立な量のバイオフィルム阻害物質を投与し、
１：２未満のデューティサイクルで、前記微生物の集合体に前記バイオフィルム阻害物質を定期的に適用することを特徴とする方法。
生成を阻害されたバイオフィルムが耐久性表面又は消耗性表面に隣接していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記バイオフィルム阻害物質が、臭化物で活性化された有効量クロラミンを含むことを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載の方法。
前記バイオフィルム阻害物質のリアルタイムな間欠的生成が、既定の希釈度の次亜塩素酸酸化剤を生成することと、既定の希釈度のアンモニウム塩を生成することと、これら２つの希釈物をミキサー内に同時に調量して、その中で既定の比率に従って連続的に混合し、ミキサー内のその場において十分な量の再現性、安定性、及び有効性を有するバイオフィルム阻害物質を生成することを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
既定の希釈度の次亜塩素酸酸化剤の生成が、一定量の次亜塩素酸塩を第１の導管を通過する水の第１の流れに連続的且つ同時に注入し、その中に既定希釈度の次亜塩素酸塩を生成することを含み、更に、既定の希釈度のアンモニウム塩の生成が、一定量のアンモニウム塩を第２の導管を通過する水の第２の流れに連続的且つ同時に注入し、その中に既定希釈度のアンモニウム塩を生成することを含み、更に、既定の比率に従ってミキサー内に第１及び第２の流れを同時に注入し、これら２つの希釈物を連続的且つ同時に調量して、前記ミキサー内のその場にバイオフィルム阻害物質を生成することを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
前記バイオフィルム阻害物質をリアルタイムで生成しながら、前記微生物の集合体にバイオフィルム阻害物質を供給することを含むことを特徴とし、前記バイオフィルム阻害物質を、前記ミキサー内のその場にある状態で、前記ミキサーから、前記微生物の集合体と連通する水へ注入することを含む請求項４又は５のいずれか一項に記載の方法。
前記アンモニウム塩を、臭化アンモニウムと塩化アンモニウムとからなる群より選択することを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の方法。
前記バイオフィルム阻害物質のそれぞれの間欠的適用が、既定の希釈度の次亜塩素酸酸化剤を生成することと、既定の希釈度の臭化アンモニウムを生成することと、これら２つの希釈物をミキサー内に同時に調量して、その中で既定の比率に従って連続的に混合し、ミキサー内のその場において十分な量の再現性、安定性、及び有効性を有するバイオフィルム阻害物質を生成することと、前記バイオフィルム阻害物質を、前記ミキサー内のその場にある状態で、前記ミキサーから前記微生物の集合体と連通する水へ注入することを含む請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
前記既定希釈度の酸化剤を、前記既定希釈度の臭化アンモニウム（アンモニウム塩）と共に前記ミキサー内に同時に調量する直前に連続的に生成することを特徴とする請求項８に記載の方法。
前記既定希釈度の臭化アンモニウム（アンモニウム塩）を、前記既定希釈度の酸化剤と共に前記ミキサー内に同時に調量する直前に連続的に生成することを特徴とする請求項８に記載の方法。
前記バイオフィルム阻害物質が、前記ミキサー内のその場に生成されながら、前記微生物の集合体と連通する水へ導入される前に少なくとも８．５のｐＨを有することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の方法。
前記微生物の集合体と連通する前記水が、前記バイオフィルム阻害物質を前記水に注入する前に、５と１０．５の間のｐＨを有することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の方法。
前記バイオフィルム阻害物質が、前記導管内のその場に生成されながら、塩素として表して０．５〜３００ｐｐｍの濃度で、前記微生物の集合体と連通する水へ注入されることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一項に記載の方法。
前記臭化アンモニウム（アンモニウム塩）が、０．１重量％〜５０重量％の濃度を有することを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一項に記載の方法。
前記既定希釈度の臭化アンモニウム（アンモニウム塩）が、０．１重量％〜６．０重量％の濃度を有し、且つ前記既定の希釈度の次亜塩素酸酸化剤と等モルであることを特徴とする請求項８〜１４のいずれか一項に記載の方法。
前記酸化剤を、次亜塩素酸ナトリウムと次亜塩素酸カルシウムとからなる群より選択することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
前記酸化剤がＣｌ₂換算０．１重量％と１５重量％の間の濃度を有することを特徴とする請求項８〜１６のいずれか一項に記載の方法。
前記既定の希釈度の次亜塩素酸酸化剤がＣｌ₂換算０．１重量％〜２．０重量％の濃度を有することを特徴とする請求項８〜１６のいずれか一項に記載の方法。
前記バイオフィルム阻害物質の生成及び適用が、一定量の次亜塩素酸塩を第１の導管を通過する水の第１の流れに連続的且つ同時に注入し、その中に既定希釈度の次亜塩素酸塩を生成することと、一定量の臭化アンモニウムを第２の導管を通過する水の第２の流れに連続的且つ同時に注入し、その中に既定希釈度の臭化アンモニウムを生成することと、既定の比率に従ってミキサー内に第１及び第２の流れを連続的且つ同時に注入し、ミキサー内のその場にバイオフィルム阻害物質を生成することと、前記バイオフィルム阻害物質を、前記ミキサー内のその場で生成しながら、前記ミキサーから直接、前記微生物の集合体と連通する水へ注入することを含むことを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
前記酸化剤のリザーバに接続している第１の投与ポンプによって、前記水の第１の流れに次亜塩素酸塩を連続的に注入することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
前記臭化アンモニウムのリザーバに接続しており、且つ前記第１の投与ポンプと同時に動作する第２の投与ポンプによって、前記水の第２の流れに臭化アンモニウム（アンモニウム塩）を連続的に注入することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
前記バイオフィルム阻害物質は前記微生物の前記集合体により酵素の生成を抑制する請求項１〜２１のいずれか一項に記載の方法。
前記バイオフィルム阻害物質は前記酵素を不活性にさせない請求項２２に記載の方法。
前記酵素が過酸化水素破壊酵素であるか、又はデンプン分解酵素であることを特徴とする請求項２２又は２３に記載の方法。
前記酵素がカタラーゼ、デヒドロゲナーゼ、又はペルオキシダーゼ、又はアミラーゼであることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
前記微生物の集合体は水の表面と脱インキ又は漂白過程の水の間の境界面に存在し、前記脱インキ又は漂白過程の水の中の過酸化水素の持続性は前記バイオフィルム阻害物質の使用により増加する、請求項２４に記載の方法。
バイオフィルム生成の可能性を持ち、且つ工業水の環境内の水と固体の表面の間の境界面に位置する微生物集合体によるバイオフィルムの生成を抑制するシステムにおいて、バイオフィルム阻害物質は次亜塩素酸酸化剤およびアンモニウム塩と混合することにより生成され、リアルタイムで生成される前記バイオフィルム阻害物質を、前記微生物集合体の顕著な死滅を引き起こすには不十分であり前記微生物集合体のバイオフィルム生成の可能性を阻害するのに十分な濃度と期間で、前記微生物の集合体に対して間欠的に適用する間欠的アプリケータより成ることを特徴とするシステム。