CN103458694A - 用于治理微生物诱导的腐蚀和环境损害及用于改进废水处理工艺的方法和组合物 - Google Patents

Abstract

一种用于治理工业生产过程中的细菌诱导的腐蚀、环境损害和/或工艺低效的方法，所述方法包括鉴定其中靶细菌不利地影响腐蚀、环境影响和/或工艺效率的工业生产过程。所述方法还包括鉴定靶细菌的菌株，获得针对一种或多种靶细菌的菌株有毒力的噬菌体，并将靶细菌暴露于噬菌体。该方法可利用包含噬菌体的水性组合物，所述噬菌体包封在选自脂质体、泡沫和凝胶的至少一种之内。

Description

用于治理微生物诱导的腐蚀和环境损害及用于改进废水处理工艺的方法和组合物

发明领域

本发明的领域涉及用于治理水和非水应用中的微生物诱导的腐蚀和环境损害以及改进废水处理工艺的方法和组合物。更具体地讲，本发明涉及噬菌体在治理由细菌诱导的腐蚀、污染和废水处理低效中的用途。

发明背景

已知细菌在各种水和非水应用中诱导腐蚀，以及在某些情况下催化酸的产生。通常使用化学杀生物剂(“杀生物剂”)来进行这类细菌的控制。然而，由于这类化学品排放到环境中，因此这可产生不良的环境影响，而且这类化学品在排放时可能攻击有益细菌和其它生物。此外，可能需要大量化学品以有效地消除细菌，这可能增加成本。此外，这类化学品在处理靶细菌时可能无效。因此，存在对优选以合理成本控制细菌生长的环境友好的方法的需要，其有效用于特定的靶细菌，却将不会伤害其它细菌。本发明通过使用噬菌体(bacteriophage) (除此之外亦称为“phage”)满足这类需要。

为了更好地理解噬菌体的来源和用途，提供下列背景信息。

病毒(源于拉丁文，意指“毒物”)跨越生命的定义。它们位于大分子复合物与非常简单的生物实体之间的某处。病毒包括有机生命共有的一些结构，并显示有机生命共有的一些活性，但也缺乏许多其他的结构和活性。一般来说，病毒完全由装在蛋白质囊内的单链的遗传信息组成。病毒缺少以“生命”为特征的内部结构和系统(machinery)，其包括非寄生性繁殖所必需的生物合成系统。病毒为了繁殖，必须感染合适的宿主细胞。

病毒以两种截然不同的状态存在。当不与宿主细胞接触时，病毒保持完全休眠。在此期间，没有内部生物活性出现在病毒内，而且实质上病毒只不过是静态的有机粒子。在这种简单状态中，病毒被称为“病毒粒子”。病毒粒子可保持在这种休眠状态中持续一段时间，直到有机会使其与合适的宿主接触。当病毒粒子与合适的宿主接触时，它变得活跃，因此被称为病毒。此时它显示出代表活的有机体的性质，例如与其环境反应，引导其向自我复制努力。

噬菌体(源于希腊语phagein，意指“吃”)是一种只感染细菌的病毒。它作为无活性的病毒粒子存在，直到其伸出的“腿”中的一个与合适细菌的表面接触。在噬菌体“腿”末端上的感受器识别特定宿主细胞表面上的结合部位，并与该表面结合。然后病毒用其注入管刺穿细胞，并注入其自身的遗传蓝图。该遗传信息破坏宿主细胞的正常运作，并将细胞的生物合成系统设置为引起病毒的复制。这些新产生的病毒引起细菌膨胀和破裂。如此进行的同时，它们释放出新的噬菌体，新的噬菌体然后休眠地漂浮，直到一个碰巧与新的宿主细胞接触。

噬菌体只感染细菌，因此只攻击原核生物。即使在原核生物的情况下，噬菌体也必须能够感染和破坏宿主细胞。因此在噬菌体和细菌之间有天然的特异性。噬菌体不能感染真核生物，因此不会有噬菌体能攻击动物或人细胞的机会，因此噬菌体是安全和环境友好的，更不用说如果获得自环境本身则是天然的。

发明概述

本发明涉及用于治理工业生产过程中细菌诱导的腐蚀、环境损害和/或工艺低效的方法。这类方法包括鉴定其中靶细菌不利地影响腐蚀、环境影响和/或工艺效率的工业过程，鉴定靶细菌的菌株，获得针对一种或多种靶细菌的菌株有毒力的噬菌体，并将靶细菌暴露于噬菌体。工业过程包括采矿、水力压裂(hydraulic fracturing)、冷却塔作业、管道输送烃和废水处理。该方法可利用包含噬菌体的水性组合物，所述噬菌体包封在选自脂质体、泡沫和凝胶的至少一种之内。

在本公开内容随附的且构成本公开内容的组成部分的权利要求书中，详细指出了表征本发明的新颖性的各种特征。当然可对本发明的组分进行改变和替换。本发明还在于所述要素的子组合和子系统以及使用它们的方法。

附图简述

图1显示使用针对浮游细菌的噬菌体的结果。

图2显示以比图1更低的噬菌体浓度使用针对浮游细菌的噬菌体的结果。

图3显示以比图2更低的噬菌体浓度使用针对浮游细菌的噬菌体的结果。

图4显示以比图1更高的噬菌体浓度使用针对浮游细菌的噬菌体的结果。

图5显示以比图4更高的噬菌体浓度使用针对浮游细菌的噬菌体的结果。

图6显示使用针对固着细菌的噬菌体的结果。

发明详述

在整个说明书和权利要求书中，本文所用的近似用语可在不会导致与其有关的基本功能改变的情况下应用于修饰可获准改变的任何数量表示法。因此，被一个或多个术语(例如“约”)修饰的值不限于所指定的精确值。在至少某些情况下，近似用语可相当于用于测量该值的仪器的精密度。范围限度可组合和/或互换，并且这种范围是确立的，并包括其中所包括的全部子范围，除非上下文或用语另有说明，而且被视作为其中所包括的全部子范围提供支持。除了在操作实施例中或其中另有说明以外，涉及在说明书和权利要求书中使用的成分的量、反应条件等的所有数值或表述，都理解为在所有情况下均被术语“约”修饰。

本文所用“包含”、“包括”、“具有”或其任何其他变化意指包括非独占性包含。例如，包括要素列表的过程、方法、物品或装置不必仅限于那些要素，而且还可包括未明确列出的或这类过程、方法、物品或设备固有的其它要素。

在本公开内容中，术语ppm定义为重量基础上的百万分之几(例如微克/克)。术语“噬菌体”应解释为复数词(即多于一个噬菌体)，除非本公开内容另有说明或上下文另有要求。术语浮游细菌应解释为悬浮或漂浮在流体环境中的细菌。术语固着细菌应解释为在固体表面例如表面上的生物膜上的菌落中所形成的细菌。对于相同种类的细菌，可能以浮游细菌(如果是悬浮的)和/或固着细菌(如果在表面上)存在。

本发明提供用于水应用的化学杀生物剂的备选物。这种备选物是环境友好的，对待受控制的细菌是特异性的，可以是有成本效益的，并且针对难以用化学杀生物剂处理的细菌是有效的。有若干种本发明所预期的应用，下文将更详细地描述。

存在特别成问题的多种细菌，且噬菌体针对其是特别有用的。一个实例是硫酸盐还原菌，它可产生硫化氢，可引起硫化物应力开裂。嗜酸硫杆菌属(Acidithiobacillus)细菌产生硫酸。氧化硫嗜酸硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans)，一种嗜酸硫杆菌属细菌的亚属，常常毁坏污水管。氧化亚铁亚铁杆菌(Ferrobacillus ferrooxidans)直接将铁氧化成氧化铁和氢氧化铁。其它细菌产生各种酸(有机和无机酸两种)或氨。

在氧气存在下，需氧细菌比如全部3种广泛存在于环境中的氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans)、排硫硫杆菌(Thiobacillus thioparus)和蚀固硫杆菌(Thiobacillus concretivorus)，是引起生物起源的硫化物腐蚀的常见致腐蚀因子。

在没有氧气存在的情况下，厌氧细菌，尤其脱硫弧菌属(Desulfovibrio)和脱硫肠状菌属(Desulfotomaculum)是常见的。需盐脱硫弧菌(Desulfovibrio salixigens)需要至少2.5%浓度的氯化钠，但普通脱硫弧菌(D. vulgaris)和脱硫脱硫弧菌(D. desulfuricans)可生长在淡水和盐水中。非洲脱硫弧菌(D. africanus)是另一种常见的致腐蚀微生物。脱硫肠状菌属包括硫酸盐还原产芽孢细菌。东方脱硫肠状菌(Dtm. orientis)和致黑脱硫肠状菌(Dtm. nigrificans)参与腐蚀过程。硫酸盐还原菌需要还原环境，而且对于其健壮生长需要至少-100 mV的电极电势。然而，即使少量产生的硫化氢都可达到这种转变，因此生长一旦开始，便趋于加快。

厌氧细菌层可存在于腐蚀沉积物的内部，而需氧细菌栖居于外部。一些细菌能够利用阴极腐蚀过程中所形成的氢。

细菌菌落和沉积物可形成浓差电池，引起并加快电化腐蚀。细菌腐蚀可出现比如孔蚀。厌氧腐蚀是明显的，因为金属硫化物层和硫化氢的气味。在生铁上，结果可能是留碳腐蚀选择性浸出，随着铁被细菌消耗，在适当位置上留下机械强度低的石墨基质。

微生物腐蚀还可应用于塑料、混凝土和许多其它材料。一个这样的实例是吃尼龙的细菌。本发明涉及使用噬菌体以控制微生物诱导的腐蚀，减轻环境损害，并促进废水处理。具体地讲，本发明涉及在添加或不添加一种或多种杀生物剂或生物分散剂的情况下利用一种或多种类型的噬菌体控制细菌。噬菌体可包含或不包含在脂质体或其它延时释放技术中，其将噬菌体递送至其中发生微生物诱导的腐蚀或环境损害的靶细菌生物膜。噬菌体是极有特异性的，因此对宽泛型防护，有用的是需要混合物，但可补充其它杀生物剂或生物分散剂以提供有效的溶液。如果噬菌体与化学杀生物剂联用，则这可降低所需的化学杀生物剂的量。此外，这可扩大可用所述处理来控制的潜在细菌，因为许多不同种类细菌的混合物将需要许多匹配的不同类型噬菌体的混合物。因此，噬菌体可用来攻击主要的细菌和/或最不易被杀生物剂攻击的细菌，而其余细菌可被其它杀生物剂攻击。细菌的控制将优选包括杀灭细菌以确保细菌数不增加，且优选减少。

在上述具体实施方案涉及由硫酸盐还原菌引起的微生物诱导的腐蚀的问题时，使用噬菌体的方法是极其普遍的，并且它为目前用于冷却塔和需要微生物控制的其它水和非水用途的那些杀生物剂提供可选择的“绿色”杀生物剂。要认识到，噬菌体的特异性可能使它们不能实现用于存在许多类型细菌的场所以消除所有的这类细菌。然而，在指定的应用中，对最常见或最主要的细菌具有重复“杀灭”特异性的构思可能是有吸引力的。此外，如上所述，这类噬菌体可与杀菌剂联用以拓宽应用范围。实际上，在生物膜的情况下，即使所用攻击生物膜的噬菌体“混合物”不足以杀灭生物膜中所包含的全部细菌，但是破坏生物膜中的主要细菌可使分散剂更易于洗掉生物膜并利于其它杀生物剂的穿透和活性。此外，通过噬菌体破坏生物膜中的上部需氧细菌层将厌氧细菌暴露在氧气下，这将不利于所述厌氧细菌。因此，使用噬菌体可以多种方式对生物膜产生不良影响。

噬菌体必须能够吸附、穿透、繁殖和释放。对于吸附，噬菌体必须能够识别宿主细菌表面上的特异性受体以吸附在细胞表面上。对于穿透，噬菌体必须能够穿过细菌的细胞壁和膜将其DNA注入内部。要认识到，噬菌体DNA在变成多于一段的插入DNA且被拆散之前，必须被宿主细胞的复制和转录系统识别(因此为特异性)。对于繁殖，噬菌体必须能够复制其DNA，合成新的衣壳蛋白、尾丝蛋白等，以及将噬菌体DNA包装入衣壳内所需的任何蛋白质。对于释放，一旦装配，噬菌体必须能够离开宿主细胞以找寻新的宿主细胞与之吸附，等等。

为了靶向特定的细菌，应鉴定靶细菌。在生物膜的情况下，这类生物膜的样品应有助于鉴定存在的细菌。在含有有害细菌的水性系统的情况下，流体的样品可提供细菌的来源。在一些情况下，存在于某些环境中的细菌类型(例如一些硫酸盐还原菌)是众所周知的，并且取样可能不是必需的，因为众所周知的细菌可能早已是市售可获得的。因此，有多种方法鉴定待控制(即其群体待保持恒定，或者优选其群体显著降低或消失)的细菌。获取、鉴定细菌和培养细菌的方法是本领域众所周知的，不必在本说明书中作全面解释。

下一步是获得对被鉴定的靶细菌有足够特异性的噬菌体。有多种获得这类噬菌体的方法。例如，可获得来自其中存在靶细菌的周围环境(例如来自土壤样品、水样品、地下样品和靶细菌本身)的噬菌体。噬菌体被认为是广泛分布的，且在其中存在特定细菌的区域，针对该细菌的噬菌体也可能存在。优选为了获得存在的噬菌体与待攻击的细菌之间的匹配，待被用于得到噬菌体的土壤、水等应与靶细菌所定位的位置和/或它们来源的位置(在用泵长距离抽取水或其它物质和来源远离由细菌引起的腐蚀和环境问题的情况下)紧密靠近。例如，冷却塔或矿或有害细菌的其它位置附近的土壤样品可为有关噬菌体的来源。来自冷却塔的流出水也可含有噬菌体，所述噬菌体具有与保持在其中的一些细菌相互作用的机会。获取噬菌体的方法是本领域众所周知的，在本说明书中无需全面解释。

一旦鉴定出可含有所需噬菌体的样品，例如土壤，则可将这类样品暴露于含有靶细菌和针对靶细菌的营养物的介质中。就噬菌体样品中存在对细菌有特异性的任何噬菌体而言，这类噬菌体将攻击靶细菌且在细菌内繁殖。因此，对靶细菌有特异性的噬菌体可生长，并且如果需要更多噬菌体，则可只加入更多靶细菌作为噬菌体的“食物”以继续繁殖。然后可将噬菌体过滤，例如通过孔径为0.2微米的真空过滤。培养噬菌体的方法是本领域众所周知的，在本说明书中无需全面解释。

获取噬菌体的另一种潜在方法是来自销售噬菌体的公司，假定可获得针对特定靶细菌的噬菌体。俄罗斯联邦卫生部免疫医学(Immunological Medicines of the Ministry of Health of the Russian Federation)所属的联邦国家科学实业公司(Federal State Scientific-Industrial Company) MICROGEN是销售针对多种细菌的噬菌体的公司的一个实例。获得针对靶细菌的特定噬菌体的另一种方法是以针对该特定细菌可能无效的噬菌体开始，并使大量噬菌体与大量靶细菌混合。自然选择的过程可允许噬菌体自然进化成能够攻击靶细菌。在这个方面，噬菌体的进化可通过化学方法或其它方法加速。例如，可将诱变剂(例如自由基)加入含有噬菌体的介质中。此外，可将噬菌体暴露于紫外线辐射。还可能利用遗传工程产生有效针对特定细菌的噬菌体。

题名为“Compositions and Methods for the Treatment, Mitigation and Remediation of Biocorrosion (用于生物腐蚀的处理、减轻和治理的组合物和方法)”的美国专利申请公布号2009/0180992、题名为“Process for Remediating Biofouling in Water Systems with Virulent Bacteriophage (用毒力的噬菌体治理水系统中的生物淤积的方法)”的美国专利申请公布号2010/0243563和题名为“Control of Filamentous Bacteria Induced Foaming in Wastewater Systems (控制废水体系中的丝状细菌诱导的起泡)”的美国专利申请公布号2011/0215050，阐明了如何获得有效针对靶细菌的噬菌体。美国专利申请公布号2009/0180992、2010/0243563和2011/0215050的公开内容通过引用以其整体结合到本文中。

存在本发明所预期的特定应用以减少与细菌有关的腐蚀。下文描述的应用并非意指限制本发明的观点，仅说明噬菌体可如何用于控制细菌诱导的腐蚀和减少环境污染。

酸性矿排水和压裂应用

酸性矿排水

在酸性矿排水中，细菌生长可增加环境中的酸度。在酸性矿排水中，对于酸产生和因此潜在的环境损害存在一个反应流程。酸性矿排水的问题被全世界公认为严重的环境问题。酸性矿排水的起源是黄铁矿和其它含硫矿物通过以下所示化学法被风化和氧化：

产生的酸度使矿山的矿石中所包含的重金属溶解，这导致代价高昂和重大的环境损害，因为负载金属、pH极低的水被排放到蓄水层。

微生物在加快风化速率中起作用。例如在3.5或更低的pH下，细菌例如氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)加快Fe²⁺转化为Fe³⁺的速率从而加强上述风化反应。这类细菌可按数量级加快反应。因此微生物学的作用是次要的，且对黄铁矿的初步风化是略微催化性的。本发明涉及提供可攻击氧化亚铁硫杆菌和阻断加快酸性矿排水的次级途径的噬菌体。

用于处理酸性矿排水的方法现今处理在它产生后的问题。这些方法包括构造湿地(constructed wetland) (即被动水处理)、土壤移除/混合、覆盖和用与凝结剂和絮凝剂联合的大宗化学品(例如石灰和苏打灰)进行活性水处理以利于沉淀。赞成与反对这些方法的论述超出本公开内容的范围。应当注意，这些方法无一控制问题的根本原因，并且无一解决造成黄铁矿风化原因的微生物组分。

将含有一种和/或多种杀生物剂的凝胶(包括丙烯醛和现场丙烯醛发生器)喷洒到矿表面可用于阻断由微生物引起的次级风化作用的目的，但是成本和使用有毒物质的环境影响是不可接受的。来自酸性采矿作业的排放物常常进入蓄水层。鱼生活在那里，并且杀生物剂不利于水生生物，因此需要解毒，这不是一件有益或容易做的事情。

噬菌体以不对野生生物或接受来自噬菌体处理现场的流出物的河流造成危害的方式，提供降低微生物提高的矿污染排放影响的环境友好的备选方法。还可使用与其它作用剂(例如但不限于杀生物剂)组合的噬菌体。

本发明涉及将水(或水性溶液)、泡沫或凝胶中的噬菌体加入到以下地点：该地点预期聚藏增强有助于酸性矿排水产生的岩石风化反应的细菌。当噬菌体存在于水、泡沫或凝胶中时，可将其包封在脂质体或其它包封材料中。实际上，在一些情况下，可使用凝胶或泡沫载体通过防止大气中的氧参与风化反应(其是问题的主要原因)来协助切断主要的风化反应。因此与微生物活性组分偶联的递送装置提供处理酸性矿水产生的主要和次要原因的有效治理系统。

水力压裂

水力压裂是压裂岩层以利于开采气体和其它烃的方法。许多参考资料描述了水力压裂。例如参见Study Guide Marcellus Shale Natural Gas: From the Ground to the Customer League of Women Voters of Pennsylvania，所述参考资料通过引用以其整体结合到本文中。

基本上，一旦鉴定出含气层，则以垂直和水平两个方向钻井至地下以接近气体。在所引用的研究指南中包括有关井的构造、其深度等详细资料。

然后利用井使用高压水、沙和过量化学品来压裂页岩，以保持断口和裂缝免于一旦水力压裂完成便被覆盖层的强烈压力所封闭。使用数百万加仑的水来压裂井。介于30%与70%之间的压裂液作为“回流液”返回到表面。回流液含有溶于压裂水的任何物质，包括盐。所溶解的是什么取决于位置。把回流液蓄于在位于井位的有塑料衬里的坑中，直到在清除前用卡车运走并处理。在一些时间点上，高流动性和相对低盐分的水转化为低流动性但盐分高得多的“产出水”以将其与“回流”水区分开来。

在任一种情况下，都存在微生物诱导的腐蚀(MIC)的问题。特别引人关注的是硫酸盐还原菌。在工程中，当金属结构暴露于含硫酸盐的水时，硫酸盐还原菌可引起以下问题：水和金属的相互作用在金属表面上产生一层分子氢；然后在产生氢的同时，硫酸盐还原菌将氢氧化。有许多在这方面特别成问题的细菌。例如，嗜酸硫杆菌属细菌产生硫酸。氧化硫嗜酸硫杆菌，一种嗜酸硫杆菌属细菌的亚属，常常毁坏污水管。氧化亚铁亚铁杆菌直接将铁氧化成氧化铁和氢氧化铁。实际上，在英国邮船泰坦尼克号(RMS Titanic)残骸上形成的锈粒(rusticle)由细菌活性引起。其它细菌产生各种酸(有机的和无机的两种)或氨。

在氧气存在下，需氧细菌比如全部3种广泛存在于环境中的氧化硫硫杆菌、排硫硫杆菌和蚀固硫杆菌是导致生物起源的硫化物腐蚀的常见致腐蚀因子。

在没有氧气存在的情况下，厌氧细菌，尤其脱硫弧菌属和脱硫肠状菌属是常见的。需盐脱硫弧菌需要至少2.5%浓度的氯化钠，但是普通脱硫弧菌和脱硫脱硫弧菌可生长在淡水和盐水中。非洲脱硫弧菌是另一种常见的致腐蚀微生物。脱硫肠状菌属包括硫酸盐还原产芽孢细菌。东方脱硫肠状菌和致黑脱硫肠状菌参与腐蚀过程。硫酸盐还原菌需要还原环境，而且对于其健壮生长需要至少-100 mV的电极电势。然而，即使少量产生的硫化氢都可达到这种转变，因此生长一旦开始，便趋于加快。

正是后一类型的生物(即厌氧环境中的生物)是本发明的主要顾虑，因为涉及水力压裂的许多作业适宜于厌氧环境。例如，在深入地下的井源和套管中，通常得不到氧气。因此，由用来压碎岩层的地表水携带而引入井中的生物体快速适应厌氧环境，并促进厌氧微生物的生长。在回流液或产出水处理的情况下，在许多情况下，所用的支撑剂(即沙)是回流水的组分。将这种水蓄于池或储罐群(tank farm)中用于处理。由于沙沉淀至罐底，池氧气被排除，沙粒中与沙粒之间的环境迅速变得缺氧，并再次促进硫酸盐还原菌的形成。这些细菌依次在低碳钢罐附近产生腐蚀环境，所述低碳钢罐常在深井灌注或一些其它处理前用来装回流液。无论如何，腐蚀环境在容纳容器(containment vessel)中造成破坏，且这些随后渗漏。

按类似方式，这种水最终被送往深井处置，并且如果那样的话，已经成形的腐蚀细菌被转移至回灌井的低碳钢套管。这些细菌将沿井套管的表面定居，再次由于厌氧条件，细菌将产生腐蚀，并损害深井的完整性。

在页岩的情况下，压裂液被收集，并且在许多情况下被送往储罐群用于向下钻眼处理。在储罐群中，来自压裂过程的固体沉淀到底部，显然产生或变成微生物的孳生地。由于沙层缺少氧，因此建立了厌氧环境。在缺乏氧时，水中所含硫酸盐被硫酸盐还原菌(SRB)通过生化反应还原形成H₂S。一旦H₂S形成，便不受约束地与结构材料(钢、混凝土等)相互作用，最终腐蚀且消弱所述结构至破坏。这个问题不仅仅在压裂罐存储区持续存在，而且在页岩层本身中向下钻眼时也持续存在，并且可在构成井套管的管中引起腐蚀。

此外，含铁组分的腐蚀可能尤其有害。伴随在原位引起硫化铁沉淀和腐蚀性氢离子产生的铁至铁(II)的氧化和硫酸盐至二价硫离子的还原可通过硫酸盐还原菌发生。铁被硫酸盐还原菌腐蚀是快速的，与普通生锈不同，它不受自身约束。由脱硫弧菌属产生的锈瘤(tubercle)由与黑色磁性氧化铁(含有硫化亚铁的软的黑色中心)混合的红色氧化铁的外壳组成。下面的化学反应式(I) – (VI)对上文做出了技术解释。

(I)     8 H₂O → 8 H⁺ + 8 OH^-

(II)    4 Fe + 8 H⁺ → 4 Fe⁺² + 8 H

(III)   SO₄ ^-2 + 8 H → H₂S + 2 H₂O + 2 OH^-

(IV)   Fe⁺² + H₂S → FeS + 2 H⁺

(V)    3 Fe⁺² + 6 OH^- → 3 Fe(OH)₂

(VI)   4 Fe + SO₄ ^-2 + 4 H₂O → FeS + 3 Fe(OH)₂ + 2 OH^-

反应式I和II表示铁的阳极溶解。反应式III (必需步骤)表示通过氢化酶的阴极去极化，藉此硫酸盐还原菌将硫酸盐还原为硫化氢。这种生物体因此通过消耗在阴极上所产生的吸附元素氢原子的单原子层而直接参与腐蚀过程。反应式IV和V表示腐蚀产物的形成。反应式VI是该腐蚀过程的总反应式。

通过消除硫酸盐还原菌，这将通过影响反应式III在减少铁溶解方面产生重大差异。一旦鉴定出硫酸盐还原菌，可利用合适的噬菌体将其消灭。因此，在水力压裂的所有方面，硫酸盐还原菌将造成与腐蚀有关的破坏，而本发明克服了这个问题。

虽然可能使用杀生物剂控制压裂应用中的有害细菌，但是使用杀生物剂具有不利的环境影响，因为它们也终止于环境中，并且可损害不是造成腐蚀原因的其它细菌。

本发明的目的是通过使用合适的组合物，例如含有噬菌体、噬菌体混合物和噬菌体与杀生物剂的组合的那些组合物，以减少或消除这类腐蚀。这将导致引起麻烦的细菌减少，其中使用比目前可能的更少的杀生物剂。本发明涉及将水(或水性溶液)、泡沫或凝胶中的噬菌体加入矿中以在有更好的环境结果的情况下克服酸污染问题。噬菌体存在于水、泡沫或凝胶中时，可将其包封在脂质体或其它包封材料中。

使用噬菌体的第一步是鉴定哪种细菌最有活性。由于仅有少数已知的硫酸盐还原菌，包括脱硫弧菌科(Desulfovibrionaceae)例如普通脱硫弧菌、脱硫脱硫弧菌和波氏脱硫弧菌(Desulfovibrio postgatei)，以及柄杆菌科(Caulobacteriaceae)例如披毛柄杆菌属(C. Gallionella)，和铁角菌属(Siderophacus)和硫杆菌属(Thiobacilli)例如氧化硫硫杆菌和脱氮硫杆菌(T. denitrificans)。通过本领域技术人员常用技术容易鉴定这些细菌。方法是鉴定压裂过程(即水力压裂、回灌井储藏和深井灌注)各个组分中的关键硫酸盐还原菌和/或其它靶细菌。这可通过测试存在于这些不同组分中的生物膜或含水介质以确定细菌的组成来进行。

在清楚各区中的目标细菌后，获取并培养合适的噬菌体。通常已知用于特定目标细菌的合适噬菌体，这些噬菌体可获自可得到的噬菌体文库，随后培养和生长用于商业用途。另一种备选方法是针对合适的噬菌体筛选周围的环境，例如来自压裂层(frac formation)或周围土壤和其它区域的环境。

一旦开始施用噬菌体，还推荐至少每季进行维护测试以确保造成腐蚀原因的微生物仍受到治理。在观察到再生长的情况下，尤其尽管施用噬菌体，但可能需要根据造成腐蚀原因的细菌的鉴定，配制新的噬菌体组合物。或者，噬菌体可随细菌进化而进化以继续提供针对微生物诱导的腐蚀的保护。

将噬菌体混合物注入或添加到所述过程的方法可按照位置而改变。例如，在初始压裂过程的情况下，可通过泵以延时释放方法的形式(例如通过使用凝胶)加入噬菌体。或者，它们可通过泵从浓缩的或压缩的溶液中加入，以及从常用油箱或其它装置供料。在储罐群中发生腐蚀的情况下，可以采用类似方法。在这种情况下，正如所注意到的，可优选在回流水通过按已提到的单缸泵和罐组件加载至储罐群蓄水池之前加入噬菌体组合物。或者，还可直接加入储罐群容器中，只要适当搅拌内容物使得噬菌体和细菌(例如在沙上)在罐中沉淀之前接触。在任一种情况下，需要湍流以促进含水噬菌体组合物和基质(即支撑剂，例如沙)之间混合。在深井灌注的情况下，可使用水、泡沫或凝胶。优选的方法可包括使用可附于金属套管侧壁的泡沫(任选黏性的)或凝胶。这类泡沫和凝胶是已知的，并且在商业上用于管道产品以将排水清洁化学品递送至污水管等中的阻塞物。可采用具有或不具有掺入已描述的有关酸性矿排水的延时释放选择的类似的凝胶/泡沫技术。以这种方式，携带噬菌体组合物的黏性凝胶或泡沫的组合可被直接递送至自然生长的腐蚀源，所述腐蚀源与井套管侧壁紧密关联。注入这类凝胶或泡沫的方法可为通过加压喷嘴。此外，可将两种或更多种组分灌入井中，随着含有噬菌体的流体发生接触和混合，可在内部发生起泡/胶凝作用。胶凝可通过延时的交联反应而发生。起泡可通过使用有助于产生泡沫的化学品而发生。

作为载体的水中的噬菌体

解决矿中和压裂岩层(“压裂层”)中细菌(例如固着细菌)生长的一种方法是将这类细菌暴露于对矿或压裂层中的细菌有特异性的噬菌体中。用于治理细菌的噬菌体的施用是一种极普遍的现象，没有要求细菌是硫酸盐还原菌。例如，在酸性矿排水的情况下，与主体岩石相互作用以促进黄铁矿降解和在某种意义上加速已知的风化反应的细菌，不是所谓的硫酸盐还原菌。不论细菌的作用方式如何，对混合物的潜在需要是清楚的，因为细菌菌落实际上从来不由单种细菌组成。本发明可解决的细菌的实例包括但不限于：嗜酸硫杆菌属细菌例如氧化硫嗜酸硫杆菌；亚铁杆菌属(Ferrobacillus)，例如氧化亚铁亚铁杆菌；硫杆菌属，例如氧化硫硫杆菌、排硫硫杆菌、蚀固硫杆菌、脱氮硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌；脱硫弧菌科，例如需盐脱硫弧菌、普通脱硫弧菌、脱硫脱硫弧菌、非洲脱硫弧菌和波氏脱硫弧菌；脱硫肠状菌属例如东方脱硫肠状菌和致黑脱硫肠状菌；柄杆菌科，例如披毛柄杆菌属；和铁角菌属。来自矿或压裂层的细菌可自处于矿内部或压裂层内部的水中的样品和/或获自矿壁或压裂层壁的细菌的样品培养。此外，可能有已知在矿和压裂层中特别成问题的细菌，并且可有效地用于矿或压裂作业，甚至由于这些菌种的普遍性而未培养存在于矿中的细菌。噬菌体本身可获自矿和压裂层本身或周围土壤。此外，用于SRB的噬菌体也可是商业化可购买的，并且可匹配矿和压裂层中待攻击的特定细菌。

噬菌体可包括在将喷射至矿或压裂结构的水(或水性溶液)中。使用水中的噬菌体的一个优势是噬菌体可能在水中健壮生长，并且有可能能够在水中快速分散，从而能够快速达到与水接触的生物膜或浮游细菌上。此外，如果已知细菌存在于特定区域，则水可导向这类区域以最大化杀灭细菌。

还可利用水中的杀生物剂以协助噬菌体杀灭细菌。例如，如果噬菌体杀灭一种或多种细菌菌种，并且杀生物剂杀灭所有或大部分的其余有问题的细菌菌种，则这将显著减少酸的产生。如果杀生物剂与噬菌体组合使用，则可减少杀生物剂的使用。在一个实施方案中，杀生物剂可包括非氧化性的、氧化性的、生物分散剂和杀软体动物剂抗微生物化合物及其混合物。

在另一个实施方案中，合适的杀生物剂包括但不限于胍或双胍盐、季铵盐、

盐、2-溴-2-硝基丙烷-1,3-二醇、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮/2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、氯化正烷基-二甲基苄基铵、2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺亚甲基-双(硫氰酸酯)、十二烷基胍盐酸盐、戊二醛、2-(叔-丁基氨基)-4-氯-6-(乙基氨基)-s-三嗪、β-溴硝基苯乙烯、三丁基氧化锡、n-三丁基十四烷基氯化

、四羟基甲基氯化

、4,5-二氯-1,2-二硫酚-3-酮、二甲基二硫代氨基甲酸钠、亚乙基双二硫代氨基甲酸二钠、双(三氯甲基)砜、3,5-二甲基-四氢-2H-1,3,5-噻二嗪-2-硫酮、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、癸基硫乙胺盐酸盐、硫酸酮、硝酸银、溴氯二甲基乙内酰脲、溴化钠、二氯二甲基乙内酰脲、次氯酸钠、过氧化氢、二氧化氯、亚氯酸纳、氯化溴、过乙酸和前体、三氯异氰脲酸钠、三氯异氰脲酸钠、环氧乙烷/环氧丙烷共聚物、三氯己酸、聚硅氧烷、碳硅烷、聚乙烯亚胺、二溴二氰基丁烷及其组合。所用杀生物剂的量可为相对于水的0.001 ppm-约20 ppm，并且相对于水(或含水介质)的0.001 ppm-约20 ppm之间的任何范围是本公开内容所预期的，包括约0.1 ppm-15 ppm、1 ppm-10 ppm和3 ppm-约8 ppm及这些范围内的任何范围。由于正使用的噬菌体消灭主要的细菌菌种(例如更成问题或更具杀生物剂抗性的菌种)的事实，杀生物剂的量应低于无噬菌体情况下的用量。

可用于水本身的噬菌体的量可为1 x 10³-1 x 10¹² pfu/ml (噬斑形成单位/毫升待用于杀灭细菌的水)，优选量为1 x 10⁶-1 x 10¹⁰ pfu/ml。相对于水或含水介质的1 x 10³和1 x 10¹² pfu/ml之间的任何范围为本公开内容所预期的，包括约5 x 10³-1 x 10¹¹和1 x 10³-1 x 10¹⁰和1 x 10⁵-1 x 10⁸及这些范围内的任何范围。噬斑形成单位是病毒学领域众所周知的，在这一方面无需进一步解释。水中噬菌体的这种量应导致有效降低不需要的细菌。

直接在水中使用噬菌体的一个缺点是水不会导致充分浸湿矿表面或压裂层表面。因此，如果细菌存在的表面不被含噬菌体的水充分浸湿，则噬菌体不太可能可与这些细菌接触。这个问题可通过将约0.1%-约8%的表面活性剂加入水中以改进浸湿来补救。0.1%-8%之间的表面活性剂的任何范围是本公开内容所预期的，包括0.5%-6%、1%-5%和这些范围内的任何范围。潜在的表面活性剂可包括而不限于以下的任一种或多种：阴离子表面活性剂，例如烷基硫酸盐(例如月桂基硫酸铵、月桂基硫酸钠)、烷基醚硫酸盐(例如月桂醇聚醚硫酸钠、肉豆蔻醇聚醚硫酸钠)、磷酸盐(例如烷基芳基醚磷酸盐和烷基醚磷酸盐)、羧酸盐(例如硬脂酸钠、月桂酰肌氨酸钠)以及阳离子表面活性剂，例如季铵阳离子(例如鲸蜡基三甲基溴化铵、鲸蜡基氯化吡啶、苯扎氯铵、二甲基双十八烷基氯化铵、双十八烷基二甲基溴化铵)和非离子型表面活性剂，例如脂肪醇(鲸蜡醇、硬脂醇、油醇)和聚氧乙烯二醇醚(例如辛乙烯二醇单十二烷基醚、戊乙烯二醇单十二烷基醚、癸基葡糖苷、月桂基葡糖苷、辛基葡糖苷、月桂酸甘油酯、聚山梨醇酯、失水山梨醇烷基酯和十二烷基二甲基氧化胺)。

另一种选择是使用脂质体内的噬菌体，其因脂质体的存在，而导致当接触矿表面或压裂层表面时比只用水更浸湿。因此在这点上，即使水无法充分浸湿或附着在表面上，包含在脂质体中的噬菌体也可增加浸湿并附着在表面上。

在这些情况下，脂质体可释放噬菌体，而噬菌体可攻击生物膜。换句话说，噬菌体可作为活性成分包含在脂质体内，其可在穿透靶生物膜时释放，然后将其遗传物质注入靶细菌中。

脂质体(liposomes或lipid bodies)是其中将脂质加入水性缓冲液中以形成囊泡(包封某一体积的结构)的系统。更具体地讲，脂质体是微观囊泡，最通常由磷脂和水组成。在一个实施方案中，脂质可以是磷脂、卵磷脂、磷脂酰胆碱、糖脂、甘油三酯、甾醇、脂肪酸、鞘脂或其组合。

脂质体可由具有混合脂质链的天然来源的磷脂(比如卵磷脂酰乙醇胺)或其它表面活性剂组成。磷脂的实例可包括磷脂酰胆碱(例如卵磷脂)、磷脂酸、磷脂酰乙醇胺(例如脑磷脂)、磷脂酰丝氨酸、神经酰胺磷酰胆碱、神经酰胺磷酰甘油等。

在适当混合时，磷脂自身排列成双分子层或多层，这与细胞膜十分类似，其包绕着水性容积核(aqueous volume core)。可产生脂质体以在水性核内携带各种化合物或化学品，或可在合适的载体中配制所需化合物以进入脂质层中。脂质体可以各种不同的大小产生，并可制成亚微米至多个微米的直径。脂质体可通过若干已知方法制备。这类方法包括但不限于受控蒸发、挤出(例如将噬菌体通过多孔膜加压挤出进入脂质体或反之亦然，或将噬菌体通过多孔膜加压挤出进入脂质体)、注射、超声处理、微观流体加工设备(microfluid processor)和转子定子混合器。有关脂质体形成和其它物质的包封的信息可参见例如美国专利号7,824,557和美国专利申请公布号2011/0052655，所述两项专利通过引用以其整体结合到本文中。将噬菌体掺入脂质体的方法与如美国专利号7,824,557和美国专利申请公布号2011/0052655中公开的掺入杀生物剂的方法相同。脂质体可以约10纳米至大于约15微米的直径范围产生。当以约100纳米-约2微米大小的尺寸产生时，脂质体的大小和组成与大多数微生物细胞非常相似。优选以模拟细菌细胞的大小即约0.05-约15微米或约0.1-10.0微米产生含噬菌体组合物的脂质体。然而，其它大小也是合适的。在一个实施方案中，脂质体的大小为约0.01微米-约100微米。在另一个实施方案中，脂质体可为约0.01微米-约50微米。在另一个实施方案中，脂质体的大小为约0.01微米-约20微米。在另一个实施方案中，脂质体的大小为约0.05微米-约15微米。在另一个实施方案中，脂质体的大小为约0.1微米-约10微米。在另一个实施方案中，脂质体的大小为约0.1微米-约2微米。脂质体的大小直接通过显微技术测量。

在一个实施方案中，将脂质加入含有噬菌体的水性缓冲溶液中，并混合以形成含有噬菌体的脂质体囊泡。脂质本身可排列成双分子层或多层微观囊泡，其与细胞膜十分类似，其包绕着含有噬菌体的水性容积核。在一个实施方案中，噬菌体在脂质体的水性核内。在另一个实施方案中，噬菌体可被注入脂质体中，并被携带在脂质层之一中。

脂质体可以是含有噬菌体的包封体，或者这类噬菌体本身可进一步被例如薄的保护性材料外壳包封。在后一种情况下，可将外壳例如共混以便为脂质体提供进一步的临时防护罩，例如可降解层(degradable skin)，所述防护罩延长脂质体在水系中的寿命，但在某一时间后或在某种情况下仍溶解、腐烂或以别的方式裂开，释放出随后可作用于靶生物的脂质体。

使用水作为用于噬菌体的载体的另一个缺点是即使水使表面湿润，但它可被冲洗掉。因此，在它对现存的细菌起作用之前，就可能被冲洗掉。此外，如果它被冲洗掉，则它将不具有同样的能力来制约(preempt)另外的细菌的生长，即使所述现存的细菌已被清除。脂质体和其它包封材料(例如微囊法)可通过具有比只用水更大的对壁面的粘附力来克服这个问题。如果在水中使用脂质体以接纳噬菌体，则脂质体溶液中噬菌体的浓度可略低于没有脂质体的溶液，即1 x 10²-1 x 10¹⁰ pfu/ml的水性溶液。1 x 10²-1 x 10¹⁰ pfu/ml内的任何范围为本发明所预期的，包括5 x 10²-1 x 10⁹ pfu/ml、1 x 10²-1 x 10⁷ pfu/ml和1 x 10³-1 x 10⁶ pfu/ml及这些范围内的任何范围。情况就是这样，这是因为脂质体因脂质体外层的亲水性而具有更好的矿和压裂层浸湿性以及更好地生物膜穿透的能力，并且还增加了脂质体对噬菌体的保护，如下文所解释。注意到包含噬菌体和脂质体的溶液可能在脂质体内部和外部包括噬菌体，但脂质体可对矿和压裂结构的壁具有更大的粘附力以及更大的生物膜穿透性。

一些环境可能不适宜噬菌体定居，因此水中脂质体的存在可保护脂质体内部的噬菌体免于噬菌体否则可能暴露的有潜在危险的环境。

在需要噬菌体延时释放以降低噬菌体施用的频率的情况下，可将噬菌体微囊包封或甚至常量包封(macroencapsulated)入含有噬菌体的固体或半固体材料的颗粒中。这些材料可在一段时间内慢慢水解并把噬菌体释放到水中。这些固体或半固体材料中所需的噬菌体的浓度可根据这些固体或半固体材料在水中的量和水解速度而变化。最后，如上文解释，水中所需的噬菌体浓度可为1 x 10³-1 x 10¹² pfu/ml或该范围内的任何范围，因此固体或半固体材料中噬菌体的浓度可适于在水中的产生所述噬菌体浓度。

上述噬菌体的浓度是待加入水性溶液中的浓度。然而，如果加入的噬菌体繁殖，并且针对细菌是有效的，则加入的噬菌体的浓度可相应地降低。

微囊包封是其中微小附聚的噬菌体被包衣材料包绕以得到小囊的过程。在实践中，它不仅仅是将被包封的噬菌体。更确切地说，它是某些类型的载体中的噬菌体，所述载体例如水、油类溶剂或者甚至是在水性溶液中水解或溶解的交联糖或聚合物。这些微囊的大小可为约1微米-约5毫米。制备微囊的技术包括空气悬浮包衣，其中含有噬菌体的液滴或颗粒悬浮于向上移动的气流中，并暴露于包衣材料。或者，可将噬菌体与含有交联剂的液体材料混合，然后分割成颗粒，接着交联以增加粘度并降低粘合性(tackiness)。这类材料可以是羟丙基甲基纤维素。制备微囊的另一种方法是取含有噬菌体的液体，并使其通过装有环列喷嘴的旋转式挤压头。在该过程中，核心液体的射流被壁层溶液或熔化物的外鞘包绕。当射流通过空气移动时，由于瑞利不稳定性(Rayleigh instability)，射流破裂成核心的液滴，各自被壁层溶液包覆。在液滴飞行的同时，熔化的壁可变硬，或者溶剂可从壁层溶液中蒸发。在喷雾干燥中，噬菌体悬浮于聚合物溶液中，当颗粒干燥时便被截留在干燥的颗粒中。或者，交联反应可为将噬菌体截留在所述材料中的反应。

注意到包封材料可包封载体中的噬菌体，或者它既包封噬菌体又包封载体。因此，水中的噬菌体可被聚合物包封。或者，聚合物中的噬菌体本身形成微囊。可用于包封的材料包括乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸邻苯二甲酸纤维素、糊精、乙基纤维素、乙烯乙酸乙烯酯、脂肪、脂肪酸、明胶、甘油酯、植物胶、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯、麦芽糖糊精、甲基纤维素、聚交酯、聚乙二醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、蛋白质和淀粉。为了特别需要的耐水解性和随后的噬菌体释放可调节材料的分子量/交联。包封材料的厚度也可决定噬菌体的释放速率。

可用于形成包封材料(必要时具有交联)的其它材料为卵磷脂、树胶、凝胶、生物可降解的或生物不可降解的聚合物(例如聚乳酸或聚苯乙烯)、有机聚合物、卵磷脂和有机官能化卵磷脂的组合，其中所述官能化可为聚合物链、肽、蛋白质、脂质、胆固醇或生物受体。材料还可以是含有疏水嵌段和亲水嵌段的多嵌段聚合物、自组装供体:受体部分和胶束、无机球体、棒、笼或颗粒。

在一个实施方案中，囊可为约0.01微米-约100微米。在另一个实施方案中，囊的大小为约0.01微米-约50微米。在另一个实施方案中，囊的大小为约0.01微米-约20微米。在另一个实施方案中，囊的大小为约0.05微米-约15微米。在另一个实施方案中，囊的大小为约0.1微米-约10微米。在另一个实施方案中，囊的大小为约0.25微米-约2微米。囊的大小通过显微技术直接测量。

当使用噬菌体(不论是否在脂质体或其它包封材料中)和其它杀生物剂的组合时，还可能将杀生物剂包封在脂质体中。

作为载体的泡沫中的噬菌体

在其中需要较高的浸湿和/或粘附在结构上时，可使用泡沫携带噬菌体和/或杀生物剂以攻击细菌(例如固着细菌)。这种方法，即更好的浸湿和较少冲洗掉产生于施用泡沫。泡沫的另一个优势是泡沫主要为空气，因此可能需要液体的量少得多。因此，这可耗用较少的能量和装置以将水带到矿或压裂作业。例如，起泡作业可耗用1毫升的水，并以35-40毫升的泡沫完结。因此，除基本上已无限量存在的空气以外，泡沫是一种在大面积中施用活性成分而不必引入大量用于噬菌体的水或其它载体的方法。在本发明中，所用的每毫升水可产生20和50毫升之间的泡沫。本发明预期每毫升水产生20和50毫升内的任何范围的泡沫，包括25-45、30-40及这些范围内的任何范围。

为了形成泡沫，通常称为微泡泡沫(microbubble foam)，可使用水、噬菌体和起泡剂，例如表面活性剂。可以约0.1%-约10%的量加入起泡剂/表面活性剂以用泡沫发生器产生泡沫。本发明预期0.1%-10%范围内的任何范围，例如0.5%-8%、1%-7%和3%-5%。除了上述有关在水中施用噬菌体而确立的任一种或多种表面活性剂以外，这类表面活性剂可包括而不限于任一种或多种烷基苯磺酸盐、α烯烃磺酸盐、烷基醚硫酸盐、α磺基甲基酯、乙氧基化烷基酚、磺基琥珀酸盐、甜菜碱、磺基甜菜碱、线性和支链乙氧基化醇及月桂基乙烯基磺酸盐。泡沫的实际形成是本领域众所周知的，在此不必解释。与如果载体介质是水则其中噬菌体存在的量相比，泡沫中噬菌体的量每毫升会略高，因为由于泡沫中的空气泡所致，泡沫将不允许同样多的噬菌体像水一样快地到达其目的地。泡沫中噬菌体的量的有效范围为1 x 10⁴-1 x 10¹³ pfu/ml (噬斑形成单位/毫升泡沫)。本发明预期1 x 10⁴-1 x 10¹³ pfu/ml内的任何范围，例如5 x 10⁴-1 x 10¹² pfu/ml、1 x 10⁵-1 x 10⁹ pfu/ml和1 x 10⁶-1 x 10⁸ pfu/ml及这些范围内的任何范围。

泡沫还可包含杀生物剂，而这些杀生物剂可与上述提及的有关应用于水中的那些相同并为相同的浓度。有关上述关于水的杀生物剂的使用的公开内容通过引用以其整体在此予以结合。

方法的组合也是可能的。例如，为了保护噬菌体免于矿或压裂层中的潜在危害性环境，可将噬菌体在引入泡沫内之前包封在脂质体中。包括含有噬菌体的脂质体的泡沫中所用的噬菌体的浓度要略低于没有脂质体的情况，因为脂质体增加对噬菌体的保护并促进渗透至生物膜中。因此，使用约5 x 10³-5 x 10¹² pfu/ml (噬斑形成单位/毫升泡沫)。本发明预期5 x 10³-5 x 10¹² pfu/ml内的任何范围，例如5 x 10⁴-5 x 10¹¹ pfu/ml、5 x 10⁵-5 x 10¹⁰ pfu/ml和5 x 10⁶-5 x 10⁸ pfu/ml或这些范围内的任何范围。脂质体本身可与上述有关应用于水中的脂质体相同，来自应用于水(上文)的公开内容通过引用以其整体在此予以结合。

此外，可按上述公开包封噬菌体，不论是单独包封还是除包含在脂质体中外再包封。这里的描述见上文有关水的施用，该公开内容通过引用以其整体在此予以结合。

在一个实施方案中，施用方法包括作为会粘住表面的泡沫施用噬菌体。这样，可将处理施用(例如通过喷雾)到各种表面，例如但不限于矿壁以及岩石露出等。泡沫可用紊流混合产生，并且这还会有助于将噬菌体分散在泡沫中。然后可将泡沫喷洒到靶表面。

在泡沫施用的情况下，由于薄层断裂，作用剂被递送并自然附着在表面上。或者，可将增稠剂或增粘剂掺入泡沫中。增粘剂为本领域技术人员所熟知。随时间推移，噬菌体被释放，造成提高含铁废物风化原因的微生物组分被消除或减少。

作为载体的凝胶中的噬菌体

在其中需要较高的浸湿和/或粘附在结构上的情况下，可使用凝胶携带噬菌体和/或杀生物剂以攻击细菌(例如固着细菌)。这样，可比施用泡沫被较少冲洗掉。与使用泡沫类似，使用含有噬菌体的凝胶会导致粘附含有噬菌体的凝胶。此外，凝胶可保护噬菌体免于不利的环境条件。此外，凝胶可提供随凝胶溶解慢慢释放噬菌体的时控释放(timed release)机制。通过控制凝胶的分子量和交联，可控制对水解的敏感性，因此还可控制噬菌体的时控释放。

与如果载体介质是水则其中噬菌体存在的量相比，凝胶中噬菌体的量每毫升可能略高，因为由于凝胶的粘度所致，凝胶将不允许同样多的噬菌体像水一样快地到达其目的地。凝胶中噬菌体的量的有效范围为1 x 10⁴-1 x 10¹³ pfu/ml (噬斑形成单位/毫升凝胶)。本发明预期1 x 10⁴-1 x 10¹³ pfu/ml内的任何范围，例如5 x 10⁴-1 x 10¹² pfu/ml、1 x 10⁵-1 x 10⁹ pfu/ml和1 x 10⁶-1 x 10⁸ pfu/ml及这些范围内的任何范围。

方法的组合也是可能的。例如，噬菌体在引入凝胶内之前可将其包封在脂质体中。这可提供更大程度地控制噬菌体的分散，因为与噬菌体全靠自身的分散相比，脂质体可设计成在特定介质中更可分散，并且可有助于降低噬菌体的可能的凝聚。此外，在可在某种程度上损害噬菌体的环境中，脂质体或其它包封材料可用于保护噬菌体以确保足够的噬菌体到达靶细菌以穿透并消灭它。

可能合适的凝胶的种类包括易于生物降解和有利于环境的那些凝胶，例如通过由PVA (聚乙烯醇)与硼交联产生双二醇(bisdiol)所产生的那些凝胶。其它凝胶系统包括羟丙基甲基纤维素(HPMC)凝胶，其包括在溶剂(例如甲醇或其他醇)存在下的HPMC。其它凝胶系统可以是溶胶，例如美国专利号5,229,124中公开的那些溶胶，所述专利通过引用以其整体结合到本文中。凝胶还可包括水和如美国专利号6,861,075中所公开的选自黄原胶、藻酸钠和中和的羧基乙烯基聚合物的胶凝剂，所述专利通过引用以其整体结合到本文中。其它可能的凝胶包括如美国专利号5,266,217中公开的与没食子酸或硼酸交联的聚乙烯醇，所述专利通过引用以其整体结合到本文中。这类聚乙烯醇凝胶可包括50-90%水、1-20%聚乙烯醇和0.1-2%交联剂，例如没食子酸或硼酸。可将聚乙烯醇慢慢加入水中，混合以分散，然后将其加热至180℉左右以确保溶解。然后可将组合物保持在其当前温度，或略冷却至150℉，并加入交联剂。可在加入交联剂之前或加入的同时，加入噬菌体以利于混合，因为一旦发生交联，粘度便增加。凝胶的另一个选择是聚乙二醇，可将其加热来接纳噬菌体以利于混合。有关聚乙二醇凝胶的信息可见例如美国专利号5,266,218，所述专利通过引用以其整体结合到本文中。聚乙二醇可具有400-2000的分子量或该范围内的任何范围，并且可为单一的聚乙二醇或两种或更多种聚乙二醇的混合物。还可使用硅凝胶(silicone gel)。可将聚乙烯醇与交联剂(例如硼酸盐)联合使用以增加粘度，并且与表面活性剂联合使用以调节表面张力，来改进对待处理表面的粘附。

典型的表面活性剂可为烷基苯磺酸盐、α烯烃磺酸盐、烷基醚硫酸盐、α磺基甲基酯、乙氧基化烷基酚、磺基琥珀酸盐、甜菜碱、磺基甜菜碱、线性和支链乙氧基化醇以及上文公开的有关用于水的表面活性剂。可用于水性溶液的聚乙烯醇的量为0.1%-25%或该范围内的任何范围，交联剂的量可为0.01%-5%或该范围内的任何范围。表面活性剂的量可为0.1%-4%或该范围内的任何范围。可将其它材料加入聚乙烯醇中或替换聚乙烯醇。这类材料包括淀粉、脲、明胶、木素磺酸盐和大豆卵磷脂，其可有助于改进对表面的粘附。可用于形成泡沫或凝胶的其它材料为乙二醇、二甘醇和甘油。虽然在高于室温的温度下加入噬菌体将增加其分散，然而在室温下将噬菌体加入凝胶接着通过混合以确保噬菌体的适当分散是适宜的。将噬菌体掺入凝胶中可包括在搅拌的同时慢慢加入噬菌体，或者在略微至中等加热下在搅拌的同时慢慢加入噬菌体以利于这类混合。可按与例如美国专利号5,266,218和5,266,217中加入杀生物剂的相同方法来加入噬菌体。

凝胶可具有约500-约250,000厘泊的粘度，例如700-100,000、1000-10,000、2000-7000或该范围内的任何范围，这取决于所需的耐水解性、浸湿和对其所施用表面的粘附。可调节水或其它溶剂的量、凝胶的分子量和/或交联的量为所需应用提供合适的粘度。

施用凝胶的方法可物理地通过涂刷或涂抹凝胶来实现。本文还考虑了加压装置(例如喷嘴)的使用。在通过加压装置递送具体的目标凝胶的情况下，要求凝胶的粘度为适于递送装置的粘度。

在理想的情况下，可将噬菌体喷洒在疑似带有目标细菌的表面。然后喷雾的凝胶会粘附在基质上(例如通过一些化学引发例如pH或通过利用触变流体的性质)。在这些情况下，活性成分会粘附在壁或基质上，并且不会流掉和被浪费掉。在使用被pH激活的交联剂的化学引发的情况下，可将交联剂恰好在施用于所需表面前加入凝胶或泡沫中，届时交联剂将不会比施用凝胶或泡沫提前太多便开始反应，并且提高凝胶或泡沫粘附到矿表面上。另一种选择是用不同的喷嘴在同一区域施用凝胶或泡沫和交联剂。另一个实例是将交联剂用时控释放包衣材料包封，一旦凝胶或泡沫施用于所需的矿表面，所述包衣材料便可溶解。另一个实例可以是缓慢作用、在施用前几小时加入并且最终有助于提高添加到所需表面的交联剂。随时间推移，噬菌体被释放，且酸性矿排水的微生物组分被清除或减少。

凝胶还可包含杀生物剂，而这些杀生物剂可与上文提及的有关应用于水的那些相同并为相同的浓度。有关上文关于水的杀生物剂的使用的公开内容通过引用以其整体在此予以结合。

方法的组合也是可能的。例如，为了保护噬菌体免于矿或压裂层中的潜在危害性环境，可将噬菌体包封在凝胶内所含的脂质体中。包含含有噬菌体的脂质体的凝胶中所用的噬菌体的浓度略低于没有脂质体的情况，因为脂质体对噬菌体提供一定保护，并允许更好地穿透生物膜。凝胶中的脂质体中的噬菌体的量可为约5 x 10³-5 x 10¹² pfu/ml (噬斑形成单位/毫升凝胶)。本发明预期5 x 10³-5 x 10¹² pfu/ml内的任何范围，例如5 x 10⁴-5 x 10¹¹ pfu/ml、5 x 10⁵-5 x 10¹⁰ pfu/ml和5 x 10⁶-5 x 10⁸ pfu/ml或这些范围内的任何范围。脂质体本身可与上述有关应用于水中的脂质体相同，来自应用于水(上文)的公开内容通过引用以其整体在此予以结合。

此外，可按上文公开包封噬菌体，不论是单独包封还是除包含在脂质体中之外包封。这里的描述见上文有关水的应用，该公开内容通过引用以其整体在此予以结合。

冷却塔、管道腐蚀和废水处理

冷却塔

冷却塔中细菌的存在可以数种方式不利地影响冷却塔的功能。例如，硫酸盐还原菌支持冷却塔、热交换器等壁上的酸性条件的产生，这导致腐蚀，并且在进行修复期间冷却塔可能停运。此外，例如热交换器壁上的生物膜，降低热交换器的传热系数，导致冷却塔的运作效率降低。

此外，含铁组分的腐蚀可能尤其不利。伴随在原位引起硫化铁沉淀和腐蚀性氢离子产生的铁氧化成铁(II)和硫酸盐还原成二价硫离子可通过硫酸盐还原菌发生。铁被硫酸盐还原菌腐蚀是快速的，与普通生锈不同，它不受自身约束。由脱硫弧菌属产生的锈瘤由与黑色磁性氧化铁(含有硫化亚铁的软的黑色中心)混合的红色氧化铁的外壳组成。下面的化学反应式(I) – (VI)对上文做出了技术解释。

(I)     8 H₂O → 8 H⁺ + 8 OH^-

(II)    4 Fe + 8 H⁺ → 4 Fe⁺² + 8 H

(III)   SO₄ ^-2 + 8 H → H₂S + 2 H₂O + 2 OH^-

(IV)   Fe⁺² + H₂S → FeS + 2 H⁺

(V)    3 Fe⁺² + 6 OH^- → 3 Fe(OH)₂

(VI)   4 Fe + SO₄ ^-2 + 4 H₂O → FeS + 3 Fe(OH)₂ + 2 OH^-

反应式I和II表示铁的阳极溶解。反应式III (必需步骤)，表示通过氢化酶的阴极去极化，藉此硫酸盐还原菌将硫酸盐还原为硫化氢。这种生物因此通过消耗在阴极上所产生的吸附元素氢原子的单原子层而直接参与腐蚀过程。反应式IV和V表示腐蚀产物的形成。反应式VI是该腐蚀过程的总反应式。

冷却塔是空气洗涤器：它们使用空气来降低水温。任何空气传播的细菌或真菌将被清除出空气，并沉积在冷却塔水和系统中。空气含有尘粒，尘粒可含有并且常常含有各种细菌、真菌和藻类孢子。冷却水也可含有所有这些不同的微生物——甚至当用杀微生物剂处理时——这取决于它是未净化水、净化水还是饮用水。无论系统具有无效的杀生物剂处理还是甚至有效的程序，这些生物都可进入并栖息在它们可旺盛生长的环境中。在许多具有良好维护的杀生物剂处理程序的冷却塔系统中鉴定出微生物诱导性腐蚀(MIC)微生物。MIC主要由细菌引起。

MIC生物需要能够使其生长的环境。这些要求包括湿度、营养物和理想温度，通常为40-120℉ (4-49℃)。它们可生活在流动的冷却水中的沉积物下。它们可在氧气、氨、酸或碱存在以及不存在时生活。在低于40℉的温度下它们可“冬眠”。通常，140-160℉ (60-71℃)的温度将杀灭大部分的MIC微生物。因此，在冷却水系统中，几乎总是有对生物的生长和繁殖是理想的湿度、营养物和温度的组合。最通常的是，沉积物的存在提供理想的环境以庇护微生物免于有毒杀微生物剂。

此外，冷却水总是为硫酸盐还原菌提供充足的硫酸根离子。在补给水、添加入以控制pH的硫酸和含有硫酸钠作为防尘剂或防结块剂的商用干燥化学制剂中将其引入。按照上述反应式III，硫酸盐还原菌将硫酸根离子转化为硫化氢。该细菌是厌氧菌(在游离氧存在下无法生存)。因此，MIC生物之一可为硫酸盐还原菌，但是MIC生物不限于此。

在冷却塔的情况下，使用噬菌体和/或杀生物剂将有助于消除存在的细菌。即使冷却塔内有使得杀生物剂难以进入并杀灭细菌的沉积物或电流，但使用噬菌体可具有极大帮助。与当进入细菌时便“用尽”的杀生物剂不同，噬菌体在它们进入细菌时实际上还增加。因此，即使少量的噬菌体达到细菌菌落，它们随后将在细菌内繁殖，并攻击该菌落内的其它成员。

本发明的一个方面，提供针对选自以下的一种或多种硫酸盐还原菌和其他细菌具有特异性杀细菌活性的噬菌体：脱硫弧菌属和其它硫酸盐还原菌，包括而不限于普通脱硫弧菌、脱硫脱硫弧菌和波氏脱硫弧菌，以及柄杆菌科例如披毛柄杆菌属，和铁角菌属和硫杆菌属例如氧化硫硫杆菌、脱氮硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌。其它细菌，例如军团菌属(legionella)，虽然不造成腐蚀，但是可通过降低传热系数不利地影响冷却塔的性能，也应受到控制。本发明可解决的细菌包括但不限于：嗜酸硫杆菌属细菌，例如氧化硫嗜酸硫杆菌；亚铁杆菌属，例如氧化亚铁亚铁杆菌；硫杆菌属，例如氧化硫硫杆菌、排硫硫杆菌、蚀固硫杆菌、脱氮硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌；脱硫弧菌科，例如需盐脱硫弧菌、普通脱硫弧菌、脱硫脱硫弧菌、非洲脱硫弧菌和波氏脱硫弧菌；脱硫肠状菌属，例如东方脱硫肠状菌和致黑脱硫肠状菌；柄杆菌科例如披毛柄杆菌属；铁角菌属和军团菌属。

本发明的另一个方面，提供防止和处理由选自上述细菌的一种或多种硫酸盐还原菌引起的微生物诱导的腐蚀的组合物，其包含噬菌体作为活性成分。优选组合物用作冷却水处理剂。

在本发明的另一个实施方案中，提供清洁剂或消毒剂，并包含噬菌体作为活性成分。

本发明的又一方面是提供使用包含噬菌体作为活性成分的组合物用于防止或处理由上述硫酸盐还原菌引起的微生物诱导的腐蚀的方法。

解决冷却塔中细菌生长的一种方法是将这类细菌暴露于对冷却塔中的细菌(不论存在于水中或沉积在冷却塔壁上作为生物膜)有特异性的噬菌体中。对冷却塔的涉及包括用于本公开内容目的的冷却塔或热交换器的任何部分。来自冷却塔的细菌可自冷却塔内的水的样品和/或自获自冷却塔壁的细菌样品中培养。噬菌体本身可自冷却塔本身或在周围土壤中获得。此外，用于SRB的噬菌体也可获自商业购买，并可与冷却塔中待攻击的特定细菌相匹配。

在水中使用噬菌体的一个优势是噬菌体可在水中健壮生长(假设水中的化学品不会对噬菌体不利)，并可能能够在水中快速扩散，以便能够快速达到与水接触的生物膜或浮游细菌。此外，如果已知细菌存在于特定区域，则可在所述区域附近供给噬菌体(如果可能的话)。

在水中还可使用杀生物剂以协助噬菌体杀灭细菌。例如，如果噬菌体杀灭一种或多种细菌菌种，而杀生物剂杀灭所有或大部分其余有问题的细菌菌种，则这将显著减少生物膜下酸的产生，并且还减少生物膜位于其上的金属的腐蚀。与噬菌体组合的杀生物剂的使用比单独使用杀生物剂要减少。在一个实施方案中，杀生物剂可包括非氧化性的、氧化性的、生物分散剂和杀软体动物剂抗微生物化合物及其混合物。在另一个实施方案中，合适的杀生物剂包括但不限于胍或双胍盐、季铵盐、盐、2-溴-2-硝基丙烷-1,3-二醇、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮/2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、氯化正烷基-二甲基苄基铵、2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺亚甲基-双(硫氰酸酯)、十二烷基胍盐酸盐、戊二醛、2-(叔-丁基氨基)-4-氯-6-(乙基氨基)-s-三嗪、β-溴硝基苯乙烯、三丁基氧化锡、n-三丁基十四烷基氯化

；四羟基甲基氯化

；4,5-二氯-1,2-二硫酚-3-酮、二甲基二硫代氨基甲酸钠、亚乙基双二硫代氨基甲酸二钠、双(三氯甲基)砜、3,5-二甲基-四氢-2H-1,3,5-噻二嗪-2-硫酮、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、癸基硫乙胺盐酸盐、硫酸酮、硝酸银、溴氯二甲基乙内酰脲、溴化钠、二氯二甲基乙内酰脲、次氯酸钠、过氧化氢、二氧化氯、亚氯酸纳、氯化溴、过乙酸和前体、三氯异氰脲酸钠、三氯异氰脲酸钠、环氧乙烷/环氧丙烷共聚物、三氯己酸、聚硅氧烷、碳硅烷、聚乙烯亚胺、二溴二氰基丁烷及其组合。所用杀生物剂的量可为相对于水0.001 ppm-约20 ppm，并且相对于水0.001 ppm-约20 ppm之间的任何范围为本公开内容所预期的，包括约0.1 ppm-15 ppm、0.5 ppm-10 ppm和3 ppm-约8 ppm及这些范围内的任何范围。在氧化剂(例如氯)的情况下，通常使用0.1-0.5 ppm，尽管使用可高达5 ppm。由于正使用的噬菌体消灭主要的细菌菌种(例如更成问题或更具有杀生物剂抗性的菌种)的事实，杀生物剂的量应低于正常使用的量。

可用于水本身的噬菌体的量为1 x 10³-1 x 10¹² pfu/ml (噬斑形成单位/毫升水)，优选量为1 x 10⁶-1 x 10¹⁰ pfu/ml。在固着细菌的情况下，由于细菌以例如生物膜的形式聚集在表面上，因此以pfu/ml测定使用多少噬菌体，因为测定每单位体积的细菌的量不切实际。在浮游细菌的情况下，其中可确定菌落形成单位(cfu)/毫升的细菌计数，典型的剂量预计为0.0006噬菌体(pfu)/细菌cfu至0.1噬菌体(pfu)/细菌cfu，例如0.0006噬菌体(pfu)/细菌cfu至0.06噬菌体(pfu)/细菌cfu，或0.006噬菌体(pfu)/细菌cfu至0.06噬菌体(pfu)/细菌cfu。对于浮游细菌，0.0006和0.1噬菌体(pfu)/细菌cfu之间的任何范围为本发明所预期的。如果浮游细菌的浓度是未知的，则可以噬菌体(pfu)/ml基础进行添加。至于固着细菌(或者不了解或未采用cfu的浮游生物)，相对于冷却塔中的水1 x 10³和1 x 10¹² pfu/ml之间的任何范围为本公开内容所预期的，包括约5 x 10³-1 x 10¹¹、1 x 10³-1 x 10¹⁰和1 x 10⁵-1 x 10⁸及这些范围内的任何范围。噬斑形成单位是病毒学领域众所周知的，在这一方面无需进一步解释。水中噬菌体的这种量将导致有效降低不需要的细菌。

另一种选择是使用脂质体内部的噬菌体，这可导致脂质体粘附在冷却塔壁上，并且停留于此以进一步防御细菌达一段时间。此外，脂质体可保护噬菌体免于冷却塔中的环境(例如氯)，并且还可有助于穿透生物膜。

脂质体是其中将脂质加入水性缓冲液中以形成囊泡(封装一定容积的结构)的系统。更具体地讲，脂质体是微观囊泡，最通常由磷脂和水组成。在一个实施方案中，脂质可以是磷脂、卵磷脂、磷脂酰胆碱、糖脂、甘油三酯、甾醇、脂肪酸、鞘脂或其组合。

脂质体可由具有混合脂质链的天然来源的磷脂(比如卵磷脂酰乙醇胺)或其它表面活性剂组成。磷脂的实例可包括磷脂酰胆碱(例如卵磷脂)、磷脂酸、磷脂酰乙醇胺(例如脑磷脂)、磷脂酰丝氨酸、神经酰胺磷酰胆碱、神经酰胺磷酰甘油等。

在适当混合时，磷脂自身排列成双分子层或多层，其与细胞膜十分类似，其包绕着水性容积核。可产生脂质体以在水性核内携带各种化合物或化学品，或可在合适的载体中配制所需化合物以进入脂质层中。脂质体可以各种不同的大小产生，并可制成亚微米至多个微米的直径。脂质体可通过若干已知方法制备。这类方法包括但不限于受控蒸发、挤出(例如将噬菌体通过多孔膜加压挤出进入脂质体或反之亦然，或将噬菌体通过多孔膜加压挤出进入脂质体)、注射、超声处理、微观流体加工设备和转子定子混合器。有关脂质体形成和其它物质的包封的信息可见于例如美国专利号7,824,557和美国专利申请公布号2011/0052655，所述两项专利通过引用以其整体结合到本文中。将噬菌体掺入脂质体的方法与如美国专利号7,824,557和美国专利申请公布号2011/0052655中公开的掺入杀生物剂的方法相同。脂质体可以约10纳米至大于约15微米的直径范围产生。当以约100纳米-约2微米大小的尺寸产生时，脂质体的大小和组成与大多数微生物细胞非常相似。优选以模拟细菌细胞的大小即约0.05-约15微米或约0.1-10.0微米产生含噬菌体组合物的脂质体。然而，其它大小也是合适的。在一个实施方案中，脂质体的大小为约0.01微米-约100微米。在另一个实施方案中，脂质体可为约0.01微米-约50微米。在另一个实施方案中，脂质体的大小为约0.01微米-约20微米。在另一个实施方案中，脂质体的大小为约0.05微米-约15微米。在另一个实施方案中，脂质体的大小为约0.1微米-约10微米。在另一个实施方案中，脂质体的大小为约0.1微米-约2微米。脂质体的大小直接通过显微技术测量。

在一个实施方案中，将脂质加入含有噬菌体的水性缓冲溶液中，并混合以形成含有噬菌体的脂质体囊泡。脂质本身可排列成双分子层或多层微观囊泡，其与细胞膜十分类似，包绕着含有噬菌体的水性容积核。在一个实施方案中，噬菌体在脂质体的水性核内。在另一个实施方案中，噬菌体可被注入脂质体中，并被携带在脂质层之一中。

脂质体可以是含有噬菌体的包封体，或者这类噬菌体本身可进一步被例如薄的保护性材料外壳包封。在后一种情况下，可将外壳例如共混以便为脂质体提供进一步的临时防护罩，例如可降解层，所述防护罩延长脂质体在水系中的寿命，但在某一时间后或在某种情况下仍溶解、腐烂或以别的方式裂开，释放出随后可作用于靶生物的脂质体。

如果在水中使用脂质体以接纳至少一些噬菌体，则冷却塔中的水性溶液中的噬菌体的浓度可略微较低，因为针对生物膜的功效提高，并且所述浓度可为1 x 10²-1 x 10¹⁰ pfu/ml (噬斑形成单位/毫升水)，优选为1 x 10⁶-1 x 10¹⁰ pfu/ml的量。在浮游细菌的情况下，其中可确定菌落形成单位(cfu)/毫升的细菌计数，典型的剂量预计为0.0006噬菌体pfu/细菌cfu至0.1噬菌体pfu/细菌cfu，例如0.0006噬菌体pfu/细菌cfu至0.06噬菌体pfu/细菌cfu，或0.006噬菌体pfu/细菌cfu至0.06噬菌体pfu/细菌cfu。对于浮游细菌，0.0006和0.1噬菌体pfu/细菌cfu之间的任何范围为本发明所预期的。至于固着细菌(或者不了解或未采用cfu的浮游生物)，相对于冷却塔中的水或含水介质1 x 10²和1 x 10¹⁰ pfu/ml之间的任何范围为本公开内容所预期的，包括约5 x 10²-1 x 10¹⁰、1 x 10³-1 x 10¹⁰和1 x 10⁵-1 x 10⁸及这些范围内的任何范围。如上所述，脂质体的存在使得所述浓度略低于没有脂质体的溶液中的浓度成为可能，即1 x 10²-1 x 10¹⁰ pfu/ml冷却塔中的水性溶液。1 x 10²-1 x 10¹⁰ pfu/ml内的任何范围为本发明所预期的，包括5 x 10²-1 x 10⁹ pfu/ml、1 x 10²-1 x 10⁷ pfu/ml和1 x 10³-1 x 10⁶ pfu/ml及这些范围内的任何范围。因脂质体外层的亲水性所致，脂质体具有更好的生物膜穿透能力，还通过脂质体增加了对噬菌体的保护，如下文所解释。注意到包含噬菌体和脂质体的溶液可能在脂质体内部和外部包含噬菌体，但是位于脂质体内部的噬菌体将得到更好地保护。

冷却塔内的某些环境可不适于噬菌体定居，因此水中脂质体的存在会保护脂质体内部的噬菌体免于噬菌体否则会暴露的潜在危险的环境。例如，在冷却塔具有浓度可能对噬菌体有害的氯的情况下，卵磷脂脂质体会对噬菌体提供针对氯的一定保护。

在需要噬菌体延时释放以降低噬菌体施用的频率的情况下，可将噬菌体微囊包封或甚至常量包封入含有噬菌体的固体或半固体材料的颗粒中。这些材料可在一段时间内慢慢水解并把噬菌体释放到水中。这些固体或半固体材料中所需的噬菌体的浓度可根据这些固体或半固体材料在水中的量和水解速度而变化。最后，水中所需的噬菌体浓度与上文公开的相同，因此固体或半固体材料中噬菌体的浓度将适于根据这类固体或半固体材料的溶解速度产生所述在水中的噬菌体浓度。

上述噬菌体的浓度是根据将噬菌体加入系统中获得的浓度。然而，如果加入的噬菌体繁殖，并且针对细菌是有效的，则加入的噬菌体的浓度可相应地降低。监测功效的一个实例是自冷却塔(和/或热交换器)创建支路流(offshoot flow)，其可将流动的含水介质从冷却塔送至不同位置并送回冷却塔。可针对噬菌体和细菌的存在定期监测这种流动水。此外，可在支路中包含由钢或铜制成的取样管(可能它们中的多个)以复制冷却塔内的环境，并且可定期检查以检测细菌的生长。实际上，还可利用这类支路以获得含有靶细菌的含水样品，而且取样管也可提供靶细菌的样品，可利用所述样品以获得对那些细菌有特异性的噬菌体。

可在使用或不使用脂质体的情况下将噬菌体微囊包封，以对噬菌体提供进一步的保护和/或产生延时释放的环境。微囊包封是其中微小附聚的噬菌体被包衣材料包绕以得到小囊的过程。在实践中，不仅仅是噬菌体将被包封。更确切地说，它可以是某些类型的载体中的噬菌体，所述载体例如水、油类溶剂，或甚至是在水性溶液中水解或溶解的交联糖或聚合物。这些微囊的大小可为约1微米-约5毫米。制备微囊的技术包括空气悬浮包衣，其中含有噬菌体的液滴或颗粒悬浮于向上移动的气流中，并暴露于包衣材料。或者，可将噬菌体与含有交联剂的液体材料混合，然后分割成颗粒，接着交联以增加粘度并降低粘合性。这类材料可以是羟丙基甲基纤维素。制备微囊的另一种方法是取含有噬菌体的液体，并将使它们通过含有环列喷嘴的旋转式挤压头。在该过程中，核心液体的射流被壁层溶液或熔化物的外鞘包绕。当射流通过空气移动时，由于瑞利不稳定性，射流破裂成核心的液滴，其各自被壁层溶液包覆。在液滴飞行的同时，熔化的壁可变硬，或者溶剂可从壁层溶液中蒸发。在喷雾干燥中，噬菌体悬浮于聚合物溶液中，并且当颗粒干燥时便被截留在干燥的颗粒中。或者，交联反应可为将噬菌体截留在所述材料中的反应。

注意到包封材料可包封载体中的噬菌体，或者它既包封噬菌体又包封载体。因此，水中的噬菌体可被聚合物包封。或者，聚合物中的噬菌体本身形成微囊。可用于包封的材料包括乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸邻苯二甲酸纤维素、糊精、乙基纤维素、乙烯乙酸乙烯酯、脂肪、脂肪酸、明胶、甘油酯、植物胶、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯、麦芽糖糊精、甲基纤维素、聚交酯、聚乙二醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、蛋白质和淀粉。为了特别需要的耐水解性和随后的噬菌体释放可调节材料的分子量/交联。包封材料的厚度也可决定噬菌体的释放速度。

可用于形成包封材料(必要时具有交联)的其它材料为卵磷脂、树胶、凝胶、生物可降解的或生物不可降解的聚合物(例如聚乳酸或聚苯乙烯)、有机聚合物、卵磷脂和有机官能化卵磷脂的组合，其中所述官能化可为聚合物链、肽、蛋白质、脂质、胆固醇或生物受体。材料还可以是含有疏水嵌段和亲水嵌段的多嵌段聚合物、自组装供体:受体部分和胶束、无机球体、棒、笼或颗粒。

在一个实施方案中，囊可为约0.01微米-约100微米。在另一个实施方案中，囊的大小为约0.01微米-约50微米。在另一个实施方案中，囊的大小为约0.01微米-约20微米。在另一个实施方案中，囊的大小为约0.05微米-约15微米。在另一个实施方案中，囊的大小为约0.1微米-约10微米。在另一个实施方案中，囊的大小为约0.25微米-约2微米。囊的大小通过显微技术直接测量。

在冷却塔中，因生物膜所致的腐蚀和传热问题不是唯一的挑战。其它挑战包括减少其它类型的污垢，例如颗粒物质例如铁、铝和粘土。因此，组合物另外可包含使用羧酸均聚物/共聚物作为磷酸钙抑制剂和不会不利影响噬菌体充分攻击靶细菌的能力的颗粒物质(比如铁、铝、粘土)的分散剂。例如，具有硫酸酯基、phosphage、磷酸酯基或羧基封端的聚环氧烷烯丙醚(polyalylene oxide allyl ether)的烯键式(ethyleneically)不饱和单体的水溶性或水可分散性共聚物可同时用于噬菌体，其浓度为相对于水约百万分之0.1-500，优选相对于水百万分之1-100或这些范围内的任何范围。这些聚合物详细说明和制备它们的方法参见例如美国专利号6641754B2、7094852B2和6444747B1，所述所有3项专利通过引用以其整体结合到本文中。

可与噬菌体联用的其它可能的化合物为磷酸盐和膦酸盐低碳钢腐蚀抑制剂。

可与噬菌体联用的其它可能的化合物为唑类和取代的唑类作为铜腐蚀抑制剂，其浓度为百万分之0.5-10或该范围内的任何范围，所述浓度不应高到足以干扰噬菌体攻击生物膜的目的。可以使用例如卤代苯并三唑类，例如氯代-甲苯基三唑和溴代-甲苯基三唑。有关这些化学品的其它信息可参见例如美国专利号5,772,919、5,773,627和5,863,464，所述所有3项专利通过引用以其整体结合到本文中。

噬菌体还可与生物分散剂以及用于防止品质变坏的添加剂(例如粘合剂、乳化剂和防腐剂)联用。

为使噬菌体有效，它们需要与存在于冷却水环境中的其它水处理化学品例如常用氧化剂(漂白剂、二氧化氯、过氧化氢、臭氧)和固有非选择性毒性的化学试剂(Kathon)相容(即不受其存在的影响)。使用上文公开的脂质体或其它包封材料可克服这个问题。

在这些有压力的条件下连续进料的备选方法可为以交替方式喷丸供给(shot feed)噬菌体和氧化性杀生物剂。这个策略不仅限于氧化处理，而且还用于冷却水环境中噬菌体可能与之不相容的任何其它化学处理。喷丸供料处理可以这样一种方式交替，即在将噬菌体加入系统之前，已除去50-100%、优选接近100%的氧化剂。该方法在某些不利环境中保护噬菌体的同时，可提高效率。

当使用噬菌体(不论是否在脂质体或其它包封材料中)和其它杀生物剂的组合时，也可能将杀生物剂包封在脂质体中。

管道腐蚀

烃类管道常常包括允许细菌生长的足够湿度，导致微生物诱导的腐蚀(MIC)，例如由硫酸盐还原菌(SRB)引起的微生物诱导的腐蚀。MIC常常是由需氧细菌的生物膜引起的，所述生物膜保护其是厌氧的并与管道内表面直接接触的SRB。这就产生了酸性条件和其它金属腐蚀性条件，其将导致局部腐蚀和管道的最终破坏。

含铁组分的腐蚀可能尤其有害。伴随在原位引起硫化铁沉淀和腐蚀性氢离子产生的铁氧化成铁(II)和硫酸盐还原成二价硫离子可通过硫酸盐还原菌发生。铁被硫酸盐还原菌腐蚀是快速的，与普通生锈不同，它不受自身控制。由脱硫弧菌属产生的锈瘤由与黑色磁性氧化铁(含有硫化亚铁的软的黑色中心)混合的红色氧化铁的外壳组成。下面的化学反应式(I) – (VI)对上文做出了技术解释。

(I)     8 H₂O → 8 H⁺ + 8 OH^-

(II)    4 Fe + 8 H⁺ → 4 Fe⁺² + 8 H

(III)   SO₄ ^-2 + 8 H → H₂S + 2 H₂O + 2 OH^-

(IV)   Fe⁺² + H₂S → FeS + 2 H⁺

(V)    3 Fe⁺² + 6 OH^- → 3 Fe(OH)₂

(VI)   4 Fe + SO₄ ^-2 + 4 H₂O → FeS + 3 Fe(OH)₂ + 2 OH^-

反应式I和II表示铁的阳极溶解。反应式III (必需步骤)，表示通过氢化酶的阴极去极化，藉此硫酸盐还原菌将硫酸盐还原为硫化氢。这种生物因此通过消耗在阴极上所产生的吸附元素氢原子的单原子层而直接参与腐蚀过程。反应式IV和V表示腐蚀产物的形成。反应式VI是该腐蚀过程的总反应式。

在管道的情况下，使用噬菌体和/或杀生物剂将有助于消除存在的细菌。即使管道内存在使得杀生物剂难以进入并杀灭细菌的沉积物或电流，但是使用噬菌体可具有极大帮助。与在其进入细菌时被“用尽”的杀生物剂不同，噬菌体在进入细菌时实际上增加。因此，即使少量的噬菌体到达细菌菌落，但它们随后将在细菌内繁殖，并攻击该菌落内的其它成员。可将噬菌体(不论是独立地还是包封在脂质体或其它包封材料中)加入流动的液流或贮罐的油中。

本发明的一个方面，提供针对以下细菌具有特异性杀细菌活性的噬菌体：选自脱硫弧菌属的一种或多种硫酸盐还原菌和其它硫酸盐还原菌，包括而不限于普通脱硫弧菌、脱硫脱硫弧菌和波氏脱硫弧菌，以及柄杆菌科例如披毛柄杆菌属，和铁角菌属和硫杆菌属，例如氧化硫硫杆菌和脱氮硫杆菌。特别引人关注的是氧化亚铁硫杆菌。烃类管道主要包含烃，但还含有水，并且所述水部分溶解于烃中，而且还作为管道中的囊(pocket)。正是在这些水囊中，可发生大部分的腐蚀。所述水含有金属，例如Cu、Fe和V。本发明可解决的细菌包括但不限于：嗜酸硫杆菌属细菌，例如氧化硫嗜酸硫杆菌；亚铁杆菌属，例如氧化亚铁亚铁杆菌；硫杆菌属，例如氧化硫硫杆菌、排硫硫杆菌、蚀固硫杆菌、脱氮硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌；脱硫弧菌科，例如需盐脱硫弧菌、普通脱硫弧菌、脱硫脱硫弧菌、非洲脱硫弧菌和波氏脱硫弧菌；脱硫肠状菌属，例如东方脱硫肠状菌和致黑脱硫肠状菌；柄杆菌科，例如披毛柄杆菌属；和铁角菌属。

解决细菌在烃类管道(“管道”)中生长的一种方法是将所述细菌暴露于对管道中的细菌(不论存在于水中还是作为生物膜沉积在管道壁上)有特异性的噬菌体。来自管道的细菌可自烃或水的样品或自管中的细菌或自管道壁的样品培养。噬菌体本身可获自周围区域。细菌的来源可以是烃的来源(例如从中获得烃例如原油的井或其它地下结构)。这也可以是获得土壤或其它样品以找出对靶细菌有特异性的噬菌体的合理位置。在氧化亚铁硫杆菌和其它众所周知的细菌的情况下，噬菌体可获自商业来源。

还可在管道中使用杀生物剂以辅助噬菌体杀灭细菌。例如，如果噬菌体杀灭一种或多种细菌菌种，而杀生物剂杀灭所有或大部分其余的有问题的细菌菌种，则这将显著减少生物膜下酸的产生，并减少生物膜位于之上的金属的腐蚀。与噬菌体组合的杀生物剂的使用比单独杀生物剂的使用减少。在一个实施方案中，杀生物剂可包括非氧化性的、氧化性的、生物分散剂和杀软体动物剂抗微生物化合物及其混合物。在另一个实施方案中，合适的杀生物剂包括但不限于胍或双胍盐、季铵盐；

盐；2-溴-2-硝基丙烷-1,3-二醇、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮/2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、正烷基-二甲基苄基氯化铵；2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺亚甲基-双(硫氰酸酯)、十二烷基胍盐酸盐、戊二醛、2-(叔-丁基氨基)-4-氯-6-(乙基氨基)-s-三嗪、β-溴硝基苯乙烯、三丁基氧化锡、n-三丁基十四烷基氯化

、四羟基甲基氯化

、4,5-二氯-1,2-二硫酚-3-酮、二甲基二硫代氨基甲酸钠、亚乙基双二硫代氨基甲酸二钠、双(三氯甲基)砜、3,5-二甲基-四氢-2H-1,3,5-噻二嗪-2-硫酮、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、癸基硫乙胺盐酸盐、硫酸酮、硝酸银、溴氯二甲基乙内酰脲、溴化钠、二氯二甲基乙内酰脲、次氯酸钠、过氧化氢、二氧化氯、亚氯酸纳、氯化溴、过乙酸和前体、三氯异氰脲酸钠、三氯异氰尿酸钠、环氧乙烷/环氧丙烷共聚物、三氯己酸、聚硅氧烷、碳硅烷、聚乙烯亚胺、二溴二氰基丁烷及其组合。所用杀生物剂的量可为相对于管道流体的0.001 ppm-约20 ppm，相对于管道流体的0.001 ppm-约20 ppm之间的任何范围为本公开内容所预期的，包括约0.1 ppm-15 ppm、0.5 ppm-10 ppm和3 ppm-约8 ppm及这些范围内的任何范围。在实践中，较少优选氧化性杀生物剂，因为它们可引起管道的额外腐蚀。由于正使用的噬菌体消灭主要的细菌菌种(例如更成问题的或更具有杀生物剂抗性的菌种)的事实，杀生物剂的量应低于通常使用的量。

可用于管道本身的噬菌体的量为1 x 10³-1 x 10¹² pfu/ml (噬斑形成单位/毫升管道中的流体)，优选为1 x 10⁶-1 x 10¹⁰ pfu/ml的量。在浮游细菌的情况下，其中可确定菌落形成单位(cfu)/毫升的细菌计数，典型的剂量预计为0.0006噬菌体pfu/细菌cfu至0.1噬菌体pfu/细菌cfu，例如0.0006噬菌体pfu/细菌cfu至0.06噬菌体pfu/细菌cfu，或0.006噬菌体pfu/细菌cfu至0.06噬菌体pfu/细菌cfu。对于浮游细菌，0.0006和0.1噬菌体pfu/细菌cfu之间的任何范围为本发明所预期的。至于固着细菌(或不了解或未采用cfu的浮游生物)，相对于管道中的流体1 x 10³和1 x 10¹² pfu/ml之间的任何范围为本公开内容所预期的，包括约5 x 10³-1 x 10¹¹、1 x 10³-1 x 10¹⁰和1 x 10⁵-1 x 10⁸及这些范围内的任何范围。噬斑形成单位是病毒学领域众所周知的，在这一方面无需进一步解释。

另一种选择是使用脂质体内部的噬菌体，其可导致脂质体粘附在管道壁上，并且停留于此以进一步防御细菌达一段时间。此外，脂质体可保护噬菌体免于管道中的环境，例如流体中存在的金属，并且还可有助于穿透生物膜。此外，脂质体的亲水性可有助于脂质体存在于管道中的含水流体的囊中(相对于烃部分)。这将有助于指引噬菌体到细菌和腐蚀更可能位于的位置。

脂质体是其中将脂质加入水性缓冲液中以形成囊泡(包封一定容积的结构)的系统。更具体地讲，脂质体是微观囊泡，最通常由磷脂和水组成。在一个实施方案中，脂质可以是磷脂、卵磷脂、磷脂酰胆碱、糖脂、甘油三酯、甾醇、脂肪酸、鞘脂或其组合。

脂质体可由具有混合脂质链的天然来源的磷脂(比如卵磷脂酰乙醇胺)或其它表面活性剂组成。磷脂的实例可包括磷脂酰胆碱(例如卵磷脂)、磷脂酸、磷脂酰乙醇胺(例如脑磷脂)、磷脂酰丝氨酸、神经酰胺磷酰胆碱、神经酰胺磷酰甘油等。

在适当混合时，磷脂自身排列成双分子层或多层，其与细胞膜十分类似，并包绕着水性容积核。可产生脂质体以在水性核内携带各种化合物或化学品，或可在合适的载体中配制所需化合物以进入脂质层中。脂质体可以各种不同的大小产生，并可制成亚微米至多个微米的直径。脂质体可通过若干种已知方法制备。所述方法包括但不限于受控蒸发、挤出(例如将噬菌体通过多孔膜加压挤出进入脂质体或反之亦然，或将噬菌体通过多孔膜加压挤出进入脂质体)、注射、超声处理、微观流体加工设备和转子定子混合器。有关脂质体形成和其它材料的包封的信息可见于例如美国专利号7,824,557和美国专利申请公布号2011/0052655，所述两项专利通过引用以其整体结合到本文中。将噬菌体掺入脂质体的方法可与如美国专利号7,824,557和美国专利申请公布号2011/0052655中公开的掺入杀生物剂的方法相同。脂质体可以约10纳米至大于约15微米的直径范围产生。当以约100纳米-约2微米大小的尺寸产生时，脂质体的大小和组成与大多数微生物细胞非常相似。含噬菌体组合物的脂质体优选以模拟细菌细胞的大小即约0.05-约15微米或约0.1-10.0微米产生。然而，其它大小也是适当的。在一个实施方案中，脂质体的大小为约0.01微米-约100微米。在另一个实施方案中，脂质体可为约0.01微米-约50微米。在另一个实施方案中，脂质体的大小为约0.01微米-约20微米。在另一个实施方案中，脂质体的大小为约0.05微米-约15微米。在另一个实施方案中，脂质体的大小为约0.1微米-约10微米。在另一个实施方案中，脂质体的大小为约0.1微米-约2微米。脂质体的大小直接通过显微技术测量。

在一个实施方案中，将脂质加入含有噬菌体(一种或多种)的水性缓冲溶液中，并混合以形成含有噬菌体的脂质体囊泡。脂质本身可排列成双分子层或多层微观囊泡，其与细胞膜十分类似，包绕着含有噬菌体的水性容积核。在一个实施方案中，噬菌体在脂质体的水性核内。在另一个实施方案中，噬菌体可被注入脂质体中，并被携带在脂质层之一中。

脂质体可以是含有噬菌体的包封体，或者所述噬菌体本身可进一步被例如薄的保护性材料外壳包封。在后一种情况下，可将外壳例如共混以便为脂质体提供进一步的临时防护罩，例如可降解层，所述防护罩延长脂质体在水系中的寿命，但在某一时间后或在某种情况下仍溶解、腐烂或以别的方式裂开，释放出随后可作用于靶生物的脂质体。

如果在水中使用脂质体以接纳至少一些噬菌体，由于脂质体为噬菌体提供保护并增加生物膜穿透，所以管道中的水性溶液中的噬菌体的浓度可比如果不使用脂质体的噬菌体的浓度更小，并且可使用的噬菌体为1 x 10²-1 x 10¹⁰ pfu/ml (噬斑形成单位/毫升管道中的流体)，优选为1 x 10⁶-1 x 10¹⁰ pfu/ml的量。在浮游细菌的情况下，其中可确定菌落形成单位(cfu)/毫升的细菌计数，典型的剂量预计为0.0006噬菌体pfu/细菌cfu至0.1噬菌体pfu/细菌cfu，例如0.0006噬菌体pfu/细菌cfu至0.06噬菌体pfu/细菌cfu，或0.006噬菌体pfu/细菌cfu至0.06噬菌体pfu/细菌cfu。对于浮游细菌，0.0006和0.1噬菌体pfu/细菌cfu之间的任何范围为本发明所预期的。至于固着细菌或不了解或未采用cfu的浮游生物，相对于管道流体的1 x 10²和1 x 10¹⁰ pfu/ml之间的任何范围为本公开内容所预期的，包括约5 x 10²-1 x 10¹⁰和1 x 10³-1 x 10⁹和1 x 10⁵-1 x 10⁸。这些范围反映出脂质体的存在可允许所述浓度比没有脂质体的溶液中的浓度略低，包括1 x 10²-1 x 10¹⁰ pfu/ml管道中的流体。1 x 10²-1 x 10¹⁰ pfu/ml内的任何范围为本发明所预期的，包括5 x 10²-1 x 10⁹ pfu/ml、1 x 10²-1 x 10⁷ pfu/ml和1 x 10³-1 x 10⁶ pfu/ml及这些范围内的任何范围。情况就是这样，这是因为由于脂质体外层的亲水性而使脂质体具有更好的生物膜穿透能力，并且还增加了脂质体对噬菌体的保护，如下文所解释。注意到包含噬菌体和脂质体的溶液可能在脂质体的内部和外部包含噬菌体，但是位于脂质体内部的噬菌体将得到更好地保护。

管道内部的某些环境可能不适于噬菌体定居，因此管道流体中脂质体的存在将保护脂质体内部的噬菌体免于噬菌体否则将暴露于其中的有潜在危险的环境，例如各种金属。

在需要噬菌体延时释放以降低噬菌体施用的频率的情况下，可将噬菌体微囊包封或甚至常量包封入含有噬菌体的固体或半固体材料的颗粒中。这些材料可在一段时间内慢慢水解并把噬菌体释放到管道流体中。这些固体或半固体材料中所需的噬菌体的浓度将随管道流体中的这些固体或半固体材料的量和水解速度而变化。最后，管道流体中所需噬菌体的浓度与上文公开的相同，因此固体或半固体材料中噬菌体的浓度适于根据所述固体或半固体材料的溶解速度以在管道流体中产生所述噬菌体浓度。

上述噬菌体的浓度是根据将噬菌体加入系统中获得的浓度。然而，如果加入的噬菌体繁殖，并且针对细菌是有效的，则加入的噬菌体的浓度可相应地降低。测试效能的一个实例是从管道建立支路流，所述支路流可从管道将流动的管道流体带到不同位置并送回管道中。对于噬菌体和细菌的存在可定期监测所述流动的管道流体。此外，可在支路中包含由钢或铜制成的取样管(可能多个取样管)以复制管道内的环境，并且可定期检查以检测细菌的生长。实际上，所述支路还可用于获得含有靶细菌的液体样品，并且取样管还可提供靶细菌的样品，可利用所述样品以获得对所述细菌有特异性的噬菌体。

当使用噬菌体(不论是否在脂质体或其它包封材料中)和其它杀生物剂的组合时，也可能将杀生物剂包封在脂质体中。

可在使用或不使用脂质体的情况下将噬菌体微囊包封，以对噬菌体提供进一步的保护和/或产生延时释放环境。微囊包封是其中微小附聚的噬菌体被包衣材料包绕以得到小囊的过程。在实践中，不仅仅是噬菌体将被包封。更确切地说，它可以是某种类型的载体中的噬菌体，所述载体例如水、油类溶剂或甚至在管道流体中水解或溶解的交联糖或聚合物，尤其是水基质囊。这些微囊的大小可为约1微米-约5毫米。制备微囊的技术包括空气悬浮包衣，其中含有噬菌体的液滴或颗粒悬浮于向上移动的气流中，并暴露于包衣材料。或者，可将噬菌体与含有交联剂的液体材料混合，然后分割成颗粒，接着交联以增加粘度并降低粘合性。这类材料可以是羟丙基甲基纤维素。制备微囊的另一种方法是取含有噬菌体的液体，并使其通过装有环列喷嘴的旋转式挤压头。在该方法中，核心液体的射流被壁层溶液或熔化物的外鞘包绕。当射流通过空气移动时，由于瑞利不稳定性，射流破裂成核心的液滴，各自被壁层溶液包覆。在液滴飞行的同时，熔化的壁可变硬，或者溶剂可从壁层溶液中蒸发。在喷雾干燥中，噬菌体悬浮于聚合物溶液中，当颗粒干燥时便被截留在干燥的颗粒中。或者，交联反应可为将噬菌体截留在所述材料中的反应。

注意到包封材料可包封载体中的噬菌体，或者它既包封噬菌体又包封载体。因此，管道流体中的噬菌体可用聚合物包封。或者，聚合物中的噬菌体本身形成微囊。可用于包封的材料包括乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸邻苯二甲酸纤维素、糊精、乙基纤维素、乙烯乙酸乙烯酯、脂肪、脂肪酸、明胶、甘油酯、植物胶、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯、麦芽糖糊精、甲基纤维素、聚交酯、聚乙二醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、蛋白质和淀粉。为了特别需要的耐水解性和随后的噬菌体释放可调节材料的分子量/交联。包封材料的厚度也可决定噬菌体的释放速度。

可用于形成包封材料(必要时具有交联)的其它材料为卵磷脂、树胶、凝胶、生物可降解的或生物不可降解的聚合物(例如聚乳酸或聚苯乙烯)、有机聚合物、卵磷脂和有机官能化卵磷脂的组合，其中所述官能化可为聚合物链、肽、蛋白质、脂质、胆固醇或生物受体。材料还可以是含有疏水嵌段和亲水嵌段的多嵌段聚合物、自组装供体:受体部分和胶束、无机球体、棒、笼或颗粒。

在一个实施方案中，囊可为约0.01微米-约100微米。在另一个实施方案中，囊的大小为约0.01微米-约50微米。在另一个实施方案中，囊的大小为约0.01微米-约20微米。在另一个实施方案中，囊的大小为约0.05微米-约15微米。在另一个实施方案中，囊的大小为约0.1微米-约10微米。在另一个实施方案中，囊的大小为约0.25微米-约2微米。囊的大小通过显微技术直接测量。

为使噬菌体有效，它们需要与存在于管道流体的其它要素相容(即不被其存在所影响)，使用上文公开的脂质体或其它包封材料可克服这个问题。

在这些有压力的条件下连续进料的备选方法为以交替方式喷丸供给噬菌体和氧化性杀生物剂。这个策略不仅仅限于氧化处理，而且还用于在管道环境中噬菌体可能与之不相容的任何其它化学处理。喷丸供料处理可以这样一种方式交替，即在将噬菌体加入系统之前，已除去50-100%、优选接近100%的氧化剂。该方法在某些不利环境中保护噬菌体的同时，可提高效率。

可使用各种腐蚀抑制剂以对抗微生物腐蚀。基于苯扎氯铵的配方常见于油田工业，其可在相对于管道流体的0.5 ppm-25 ppm的范围内使用。0.5 ppm和25 ppm内的任何范围是本发明所预期的，包括1 ppm-15 ppm、3 ppm-10 ppm、5 ppm-8 ppm。脂质体或其它包封材料的存在可保护噬菌体免于这些腐蚀抑制剂。

废水处理

废水处理包括将活性污泥加入废水处理厂下游以除去有机污染物。因此，在水在废物处理设备中处理后，存在可被细菌“消化”的许多有机污染物。因此，将活性污泥加入池/容器中的处理的水中以处理来自废水处理设备的排放物。

然而，有时池/容器中的细菌(不论来源于活性污泥、废水本身还是周围环境)，将处于支配地位，并且极快速地生长。所述快速生长可导致丝状的细菌生长。丝可构成细菌群的20-30%，并且它们漂浮着。这种丝状生长导致所谓的膨胀污泥。

噬菌体可用于膨胀污泥控制，其是废水处理的一个重要方面。膨胀污泥是一种具有沉淀特性差(因为它漂浮)和致密性差(由于细菌的丝状形状所致)的污泥。如上述解释，膨胀污泥的主要原因是丝状生物或可在不利条件下以丝状形式生长的生物的生长。丝状生物的存在引起生物絮凝物膨大和松弛堆积。这导致来自沉淀池的排放物中的细菌团沉降性差、脱水性差和大量滞留物(carryover)。污泥膨胀的原因与废水的理化性质、处理厂设计极限和/或工厂作业有关。可影响污泥膨胀的废水性质包括流速和强度的波动、pH、温度、年限、废物组分的养分含量和性质，而设计极限包括供气能力、澄清器设计、回流污泥泵送容量极限、短路或不良混合。

漂浮的丝阻止死细菌沉淀到池底部以丢弃，因此保留在池中。此外，一旦将丝状细菌从池中移出(不论是从顶部还是底部)，便难以将其压紧并去除水，因此由于载水细菌不能只是倒入填埋场中而存在相关的处置问题。

通常采用氯处理以杀灭沉淀池中的所有细菌以除去丝状细菌，然后再向池中接种。然而，细菌的再生长耗时1-2周，届时水处理设备的排放物不能被充分处理以除去有机污染物。

存在的生物概况对理解和控制膨胀是重要的，因为在活性污泥中存在超过20种不同形态类型的丝状生物。这些生物包括各种丝状细菌、放线菌和真菌。然而，常遇到的罪魁祸首是丝状细菌，包括但不限于浮游球衣菌(Sphaerotilus natans)、雪白发硫菌(Thiothrix nivea)、Thiotrix flexilis、Thiotrix defluvii和/或Thiotrix unzii。

因此，本发明的一个方面，在废水处理设备的排放物中提供噬菌体，所述噬菌体具有针对一种或多种丝状细菌(包括球衣菌属(Sphaerotilus)或发硫菌属(Thiothrix))的特异性杀细菌活性。在池中生长的这些丝状细菌可容易地从池中获得，因为由于其大小所致，生长常常为肉眼所见。可使用构成周围区域的土壤样品或废水处理厂上游土壤样品的样品筛选对靶丝状细菌有特异性的噬菌体的存在。如上所述，这类噬菌体可经选择和培养，然后施用于池中。

使用噬菌体将高特异性攻击丝状细菌而不是其它所需细菌，并消灭丝状细菌而无需清除掉池中的整个细菌群。这将减少氯的使用、池的再接种以及等待1-2周细菌再生长。

待使用的噬菌体的量为1 x 10¹-1 x 10⁸ pfu/ml排放物(即噬斑形成单位/毫升池中的水性流体)。使用1 x 10¹-1 x 10⁸ pfu/ml内的任何范围是本发明所预期的，包括5 x 10¹-1 x 10⁷ pfu/ml、1 x 10²-1 x 10⁷ pfu/ml和1 x 10³-1 x 10⁶ pfu/ml及这些范围内的任何范围。一旦丝状生长达到临界质量(或接近它)，还可通过在一次大的施用中以高浓度喷丸供料加入噬菌体，或者通过随时间推移以较低剂量较慢地添加以攻击早期出现的细菌。

丝状细菌球衣菌属和/或发硫菌属在废水处理厂常常形成大的丝状菌落。一旦鉴定出其中在一个废水处理厂中是有效的噬菌体，则所述噬菌体在其它废水处理厂也可能是有效的，因为不同废水处理设备中相同细菌形成丝状生长的频率。

在加入噬菌体时，可将噬菌体加入池的顶部和底部(即供料点可为顶部的充气槽或罐或者底部的回注废物活性污泥管路)，以从两个方向更有效地攻击丝状细菌的生长。

还有可能在排出液流中有一定的碱度，这可能不利于噬菌体。在这种情况下，可将噬菌体包含在脂质体内以保护其免于碱度。脂质体还可有助于保护噬菌体至可升至高达90-110℉的温度，如果这类温度不利于噬菌体。脂质体还可有助于其中的噬菌体穿透待攻击的细菌菌落。

本发明的另一个方面，提供用于防止和处理膨胀污泥的组合物，所述膨胀污泥由一种或多种丝状生物例如球衣菌属或发硫菌属或者如上文另外描述的丝状生物引起，所述组合物包含噬菌体作为活性成分。优选组合物用作废水处理剂。

按照一些实施方案，组合物可包含：养分，例如氮和磷；痕量无机元素，包括钾、钙、铁、铜、锰、硼、镁、氯、钠、铝、锌、硒；和通过便于附着于丝上而改进递送的润湿剂，例如选自线性醇乙氧基化物、EO-PO嵌段共聚物和磺基琥珀酸盐的一种或多种表面活性剂。可能的表面活性剂还可以是以下的一种或多种：阴离子表面活性剂，例如烷基硫酸盐(例如月桂基硫酸铵、月桂基硫酸钠)、烷基醚硫酸盐(例如月桂醇聚醚硫酸钠、肉豆蔻醇聚醚硫酸钠)、磷酸盐(例如烷基芳基醚磷酸盐和烷基醚磷酸盐)、羧酸盐(例如硬脂酸钠、月桂酰肌氨酸钠)以及阳离子表面活性剂，例如季铵阳离子(例如鲸蜡基三甲基溴化铵、鲸蜡基氯化吡啶、苯扎氯铵、二甲基双十八烷基氯化铵、双十八烷基二甲基溴化铵)和非离子型表面活性剂，例如脂肪醇(鲸蜡醇、硬脂醇、油醇)和聚氧乙烯二醇醚(例如辛乙烯二醇单十二烷基醚、戊乙烯二醇单十二烷基醚、癸基葡糖苷、月桂基葡糖苷、辛基葡糖苷、月桂酸甘油酯、聚山梨醇酯、失水山梨醇烷基酯和十二烷基二甲基氧化胺)。以相对于来自废水处理设备的排放物的重量基础的0.02%-0.2%的量使用所述表面活性剂。本发明预期0.02%-0.2%内的任何范围，例如0.025%-0.15%和0.05%-0.1%或这些范围内的任何范围。

为使噬菌体有效，它们需要与存在于废水环境中的其它水处理化学品相容(即不被其存在所影响)，所述化学品例如常用的凝结剂(例如水合氯化铝、季铵化多胺、聚DADMAC)和高分子量絮凝剂(例如AETAC/AM、METAC/AM的共聚物)。如上所述，使用脂质体可有助于保护噬菌体免于这些水处理化学品。下面是脂质体的描述。

脂质体是其中将脂质加入水性缓冲液中以形成囊泡(包封一定容积的结构)的系统。更具体地讲，脂质体是微观囊泡，最通常由磷脂和水组成。在一个实施方案中，脂质可以是磷脂、卵磷脂、磷脂酰胆碱、糖脂、甘油三酯、甾醇、脂肪酸、鞘脂或其组合。

脂质体可由具有混合脂质链的天然来源的磷脂(比如卵磷脂酰乙醇胺)或其它表面活性剂组成。磷脂的实例可包括磷脂酰胆碱(例如卵磷脂)、磷脂酸、磷脂酰乙醇胺(例如脑磷脂)、磷脂酰丝氨酸、神经酰胺磷酰胆碱、神经酰胺磷酰甘油等。

在适当混合时，磷脂自身排列成双分子层或多层，其与细胞膜十分类似，并包绕着水性容积核。可产生脂质体以在水性核内携带各种化合物或化学品，或可在合适的载体中配制所需化合物以进入脂质层中。脂质体可以各种不同的大小产生，并可制成亚微米至多个微米的直径。脂质体可通过若干已知方法制备。所述方法包括但不限于受控蒸发、挤出(例如将噬菌体通过多孔膜加压挤出进入脂质体或反之亦然、或将噬菌体通过多孔膜加压挤出进入脂质体)、注射、超声处理、微观流体加工设备和转子定子混合器。有关脂质体形成和其它材料的包封的信息可见于例如美国专利号7,824,557和美国专利申请公布号2011/0052655，所述两项专利通过引用以其整体结合到本文中。将噬菌体掺入脂质体的方法可与如美国专利号7,824,557和美国专利申请公布号2011/0052655中公开的掺入杀生物剂的方法相同。脂质体可以约10纳米至大于约15微米的直径范围产生。当以约100纳米-约2微米大小的尺寸产生时，脂质体的大小和组成与大多数微生物细胞非常相似。优选以模拟细菌细胞的大小产生含噬菌体组合物的脂质体，即约0.05-约15微米，或约0.1-10.0微米。然而，其它大小也是合适的。在一个实施方案中，脂质体的大小为约0.01微米-约100微米。在另一个实施方案中，脂质体可为约0.01微米-约50微米。在另一个实施方案中，脂质体的大小为约0.01微米-约20微米。在另一个实施方案中，脂质体的大小为约0.05微米-约15微米。在另一个实施方案中，脂质体的大小为约0.1微米-约10微米。在另一个实施方案中，脂质体的大小为约0.1微米-约2微米。脂质体的大小直接通过显微技术测量。

在一个实施方案中，将脂质加入含有噬菌体的水性缓冲溶液中，并混合以形成含有噬菌体的脂质体囊泡。脂质本身可排列成双分子层或多层微观囊泡，其与细胞膜十分类似，包绕着含有噬菌体的水性容积核。在一个实施方案中，噬菌体在脂质体的水性核内。在另一个实施方案中，噬菌体可被注入脂质体中，并被携带在脂质层之一中。

脂质体可以是含有噬菌体的包封体，或者所述噬菌体本身可进一步被例如薄的保护性材料外壳包封。在后一种情况下，可将外壳例如共混以便为脂质体提供进一步的临时防护罩，例如可降解层，所述防护罩延长脂质体在水系中的寿命，但在某一时间后或在某种情况下仍溶解、腐烂或以其他方式裂开，释放出随后可作用于靶生物的脂质体。

如果在废水排放物中使用脂质体以容纳噬菌体，则排放物(即含有排放物的池)中的噬菌体的浓度可略低，可为0.5 x 10¹-0.5 x 10⁸ pfu/ml (噬斑形成单位/毫升池中的流体)，优选为1 x 10⁶-1 x 10¹⁰ pfu/ml的量。0.5 x 10¹和0.5 x 10⁸ pfu/ml池流体之间的任何范围是本公开内容所预期的，包括约5 x 10²-1 x 10⁷和1x 10³-1 x 10⁷和1 x 10⁵-1 x 10⁷及这些范围内的任何范围，例如5 x 10²-1 x 10⁷ pfu/ml、1 x 10³-1 x 10⁸ pfu/ml、1 x 10⁴-1 x 10⁷ pfu/ml和5 x 10⁴-1 x 10⁶ pfu/ml及这些范围内的任何范围。情况就是这样，因为脂质体由于脂质体外层的亲水性所致，具有更多的细菌菌落穿透能力，并且还增加了脂质体对噬菌体的保护，如下文解释。注意到包含噬菌体和脂质体的溶液将可能在脂质体内部和外部包括噬菌体，但是位于脂质体内部的噬菌体将得到更好地保护。

废水池中的某些环境可能不适于噬菌体定居，因此池中脂质体的存在将保护脂质体内部的噬菌体免于噬菌体否则将暴露在其中的有潜在危险的环境，例如各种化学品。

在需要噬菌体延时释放以降低噬菌体施用的频率的情况下，可将噬菌体微囊包封或甚至常量包封入含有噬菌体的固体或半固体材料的颗粒中。这些材料可在一段时间内慢慢水解并将噬菌体释放到废水排放物中。这些固体或半固体材料中所需的噬菌体的浓度将随废水排放物中这些固体或半固体材料的量和水解速度而变化。最后，废水排放物中所需噬菌体的浓度可与上文公开的相同，因此固体或半固体材料中噬菌体的浓度将适于根据所述固体或半固体材料的溶解速度形成废水排放物中的所述噬菌体浓度。

上述噬菌体的浓度是根据将噬菌体加入系统中获得的浓度。然而，如果加入的噬菌体繁殖，并且针对细菌是有效的，则加入的噬菌体的浓度可相应地降低。

可在使用或不使用脂质体的情况下将噬菌体微囊包封，以对噬菌体提供进一步的保护和/或产生延时释放的环境。微囊包封是其中微小附聚的噬菌体被包衣材料包绕以得到小囊的过程。在实践中，它可能不仅仅是将被包封的噬菌体。更确切地说，它是某种类型的载体中的噬菌体，所述载体例如水、油类溶剂、或甚至在管道流体中水解或溶解的交联糖或聚合物尤其是水基质囊。这些微囊的大小可为约1微米-约5毫米。制备微囊的技术包括空气悬浮包衣，其中含有噬菌体的液滴或颗粒悬浮于向上移动的气流中，并暴露于包衣材料。或者，可将噬菌体与含有交联剂的液体材料混合，然后分割成颗粒，接着交联以增加粘度并降低粘合性。这类材料可以是羟丙基甲基纤维素。制备微囊的另一种方法是取含有噬菌体的液体，并使其通过装有环列喷嘴的旋转式挤压头。在该过程中，核心液体的射流被壁层溶液或熔化物的外鞘包绕。当射流通过空气移动时，由于瑞利不稳定性，射流破裂成核心的液滴，各自被壁层溶液包覆。在液滴飞行的同时，熔化的壁可变硬，或者溶剂可从壁层溶液中蒸发。在喷雾干燥中，噬菌体悬浮于聚合物溶液中，当颗粒干燥时便被截留在干燥的颗粒中。或者，交联反应可为将噬菌体截留在所述材料中的反应。

注意到包封材料可将噬菌体包封在载体中，或者它既可包封噬菌体又包封载体。因此，废水排放物中的噬菌体可用聚合物包封。或者，聚合物中的噬菌体本身形成微囊。可用于包封的材料包括乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸邻苯二甲酸纤维素、糊精、乙基纤维素、乙烯乙酸乙烯酯、脂肪、脂肪酸、明胶、甘油酯、植物胶、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯、麦芽糖糊精、甲基纤维素、聚交酯、聚乙二醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、蛋白质和淀粉。为了特别需要的耐水解性和随后的噬菌体释放可调节材料的分子量/交联。包封材料的厚度也可决定噬菌体的释放速度。

可用于形成包封材料(必要时具有交联)的其它材料为卵磷脂、树胶、凝胶、生物可降解的或生物不可降解的聚合物(例如聚乳酸或聚苯乙烯)、有机聚合物、卵磷脂和有机官能化卵磷脂的组合，其中所述官能化可为聚合物链、肽、蛋白质、脂质、胆固醇或生物受体。材料还可以是含有疏水嵌段和亲水嵌段的多嵌段聚合物、自组装供体:受体部分和胶束、无机球体、棒、笼或颗粒。

在一个实施方案中，囊可为约0.01微米-约100微米。在另一个实施方案中，囊的大小为约0.01微米-约50微米。在另一个实施方案中，囊的大小为约0.01微米-约20微米。在另一个实施方案中，囊的大小为约0.05微米-约15微米。在另一个实施方案中，囊的大小为约0.1微米-约10微米。在另一个实施方案中，囊的大小为约0.25微米-约2微米。囊的大小通过显微技术直接测量。

实施例1

铜绿假单胞菌(Pseudomonas Aeruginosa)是一种膜形成细菌，可存在于冷却塔水和其它工业水水性系统中。铜绿假单胞菌12055TM及其相应的噬菌体12055TM-B3购自ATCC (美国模式培养物收集中心(American Type Culture Collection))。铜绿假单胞菌12055TM以冻干形式获得，按本领域众所周知的方法产生母液。然后按下文所述接种。

制备合成的水溶液以模拟工业水系统，例如冷却塔。合成的水包括具有以下组分的水：

400 ppm Ca (以CaCO₃形式)、150 ppm Mg (以CaCO₃形式)、450 ppm SO₄ (以SO₄形式)、30 ppm SiO₂ (以SiO₂形式)、200 ppm M-碱度(以CaCO₃形式)、6 ppm磷酸钙抑制剂(如美国专利号6,641,754所公开的题名为“Method for controlling scale formation and deposition in aqueous systems (用于在水性系统中控制结垢和沉积的方法)”的丙烯酸型三元共聚物，所述专利通过引用以其整体结合到本文中)、8 ppm碳酸钙抑制剂(烷基桥氧基羧酸盐)、6 ppm o-PO₄ (正磷酸盐)，然后用NaOH调节水的pH为8.6。冷却塔水存在于冷却塔中，制备这类水的合成形式在本文不需要详细的公开，正如本领域所知。

使150 ml合成的水溶液(如上文中制备)通过0.22微米过滤器过滤通过滤除有害细菌而使溶液除菌，然后掺入15 ml培养基，所述培养基含有5% TSB (Trypticase^TM大豆培养基，Tripticase^TM是Beckton，Dickinson and Company的商标)，其足以产生以重量计大致10%的培养基。用于接种细菌的所述培养基的制备是本领域众所周知的，不必补充说明。用铜绿假单胞菌12055TM母液接种该所得溶液，以产生呈浮游形式的5.3 E+7 cfu/ml的细菌浓度。该溶液可视为对照(亦称为“溶液0”)。

如下文阐释，将该已接种的溶液分割开，不同的份额用不同量的噬菌体12055TM-B3母液处理，得到不同浓度的噬菌体。购买呈冻干形式的噬菌体，并按照本领域众所周知的方法制备母液。在所述母液中的噬菌体对铜绿假单胞菌12055TM有特异性。如下所述制备3种不同浓度的溶液。噬菌体的数目描述为噬斑形成单位(pfu)/毫升。该方法是众所周知的，并可见于例如David B. Fankhausser的题名为Titering of Bacterial Viruses (细菌病毒的浓度测定)的文献，所述文献通过引用以其整体结合到本文中。

溶液1：将1 ml 8.1 E+7 pfu/ml混入25 ml已接种的溶液中，对于所得溶液产生3.1 E+6噬菌体/ml的计数。这导致0.06/1的噬菌体(pfu)/细菌(cfu)比率。

溶液2：将1 ml 8.1 E+6 pfu/ml混入25 ml已接种的溶液中，对于所得溶液产生3.1 E+5噬菌体(pfu)/ml。这导致0.006/1的噬菌体(pfu)/细菌(cfu)比率。

溶液3：将1 ml 8.1 E+5 pfu/ml混入25 ml已接种的溶液，对于所得溶液产生3.1 E+4 pfu/ml。这导致噬菌体(pfu)/细菌(cfu)比率= 0.0006/1。

使溶液0-3在24小时间隔内在37℃下孵育。在时间0、16和24小时时取出样品，并在3M Petrifilm^TM计数板(3M Petrifilm^TM是3M Company的商标)中进行计数。图1-3中的结果显示对于这些低的噬菌体(pfu)/细菌(cfu)处理比率，对数(log)降低1-2。

图1显示对于对照(溶液0)和溶液1两者以菌落形成单位(cfu)/毫升测量的细菌量的比较。图中的术语“处理的”是指不是对照的溶液。为了易于分析，将cfu计数按以菌落形成单位计的细菌计数的对数作图。还有第3个条形柱，其表示溶液0和溶液1之间的差异。如图1中所示，对照在时间0时具有log 7.7，在16小时时为log 9，在24小时时为log 9.3。用溶液1处理的样品在时间0时为log 7.7，在16小时时为log 9，在24小时时为8.3。在时间0和16小时时，在对照和含溶液1的样品之间没有差异。然而，在24小时时，细菌数目有1 log的减少，这意味着与对照相比，细菌减少90%。

图2与图1类似，只是使用溶液2而不是溶液1。在时间0时，对照和溶液2两者具有log 7.7。在16小时时，对照显示log 9，溶液2显示log 8.3，且差异为log 0.7。在24小时时，对照显示log 9.3，溶液2显示log 7，其变化为log 2.3。这就意味着在24小时后，与对照相比细菌计数减少超过99%。

图3与图1类似，只是使用溶液3而不是溶液1。在时间0时，对照和溶液2两者显示log 7.7。在16小时时，对照显示log 9，溶液3显示log 8.3，且差异为log 0.7。在24小时时，对照显示log 9.3，溶液3显示log 7.7，其变化为log 1.6。这就意味着在24小时时，与对照相比细菌计数减少超过90%。

实施例2

按照上述实施例1中的相同方法，只是相对于溶液1-3，溶液4和5用增量的噬菌体制备。溶液4的噬菌体(pfu)与细菌(cfu)的比率为0.1/1，每毫升噬菌体的量为5.3 E+6 pfu/ml。溶液5的噬菌体(pfu)与细菌(cfu)的比率为0.6/1，每毫升噬菌体的量为3.2 E+7 pfu/ml。图4-5显示，所数量的噬菌体似乎分布在有益作用到有害作用之间。有人相信，如果与细菌的量相比有太多的噬菌体，则可能会有某种机制，噬菌体将受到抑制以避免完全消灭全部的细菌，上述完全消灭全部的细菌意味着噬菌体将不再能够在这类环境中繁殖。

图4与图1类似，只是使用溶液4而不是溶液1。在时间0时，对照和溶液4两者显示log 7.6。在16小时时，对照显示log 8.8，溶液4显示log 9.3，且差异为细菌增加log 0.5。因此，处理的样品具有比对照更多的细菌。在24小时时，对照显示log 8.8，溶液4显示log 9，其为细菌计数增加log 0.2。因此，处理的样品具有比对照更多的细菌。如上所述，潜在的抑制作用可能引起噬菌体在较高的浓度下具有较低的作用。

图5与图1类似，只是使用溶液5而不是溶液1。在时间0时，对照和溶液5两者显示log 7.7。在16小时时，对照显示log 9.6，溶液5显示log 9.7，且差异为细菌计数增加log 0.1。因此，处理的样品具有比对照更多的细菌。在24小时时，对照显示log 9.4，溶液5显示log 9.3，其细菌计数降低0.1 log。因此，处理的样品以细菌计数增加开始，最终以细菌计数少量减少结束。如上所述，潜在的抑制作用可能引起噬菌体在较高的浓度下具有较低的作用。

实施例3

将合成的水溶液(具有与实施例1所述的合成的水溶液相同的组成)通过0.22微米过滤器过滤以通过滤除有害细菌而使溶液除菌，然后加入实施例1描述的相同的培养基，其足以产生以重量基础计约10%的培养基浓度。将该溶液分配到96孔板各孔中，并用与实施例1中相同的铜绿假单胞菌12055TM母液接种。使细菌的生物膜在37℃下生长24小时。在用盐水溶液(0.85% NaCl)冲洗3次后，将12055TM-B3噬菌体母液(与实施例1所用的相同)加入96孔中，只是用额外的母液稀释至具有8.1 E+4 (稀释度8)-8.1 E+10 (稀释度2)噬菌体/ml的范围以存在于各孔中，然后将孔板在培养箱中于37℃振荡2小时以提供一定的动态环境。在用盐水溶液洗涤3次后，用刃天青(resauzirine)染料处理所述96孔，在37℃下孵育2小时，然后针对细菌生长进行测量。如图6中所示，在8.1 E+4至8.1 E+10噬菌体(pfu)/ml的应用范围内，得到生物膜减少大致40-50%。因为在各稀释因子下进行了多次试验，所以该图显示结果的平均值，其具有各图形顶部垂直线所显示的范围。由于生物膜对于噬菌体是相对密集的细菌来源，因此认为多达1 x 10¹²个噬菌体(pfu)/毫升可用来有效地攻击生物膜。此外，对于噬菌体攻击，细菌的即时利用度也被认为允许甚至1 x 10³个噬菌体(pfu)/毫升水便能够有效地攻击生物膜，因为噬菌体可利用生物膜自我复制成较大数目。

Claims (17)

1.一种用于治理工业生产过程中的细菌诱导的腐蚀、环境损害和/或工艺低效的方法，所述方法包括：

鉴定工业生产过程，在所述工业生产过程中靶细菌不利地影响腐蚀、环境影响和/或工艺效率；

鉴定所述靶细菌的菌株；

获得针对一种或多种所述靶细菌的菌株有毒力的噬菌体；和

将所述靶细菌暴露于所述噬菌体。

2.权利要求1的方法，其中将所述靶细菌暴露于有效量的噬菌体中，以减少存在于工业生产过程中的靶细菌的量。

3.权利要求1的方法，其中所述工业生产过程包括选自以下的至少一种：采矿、水力压裂、冷却塔作业、管道运输烃和废水处理。

4.权利要求2的方法，其中所述工业生产过程包括采矿，并且将所述噬菌体作为水性溶液的一部分喷洒到含有靶细菌的矿内部的表面。

5.权利要求2的方法，其中所述工业生产过程包括水力压裂，并且将所述噬菌体作为水性溶液的一部分喷洒到水力压裂的表面或与之连接的表面，所述表面含有所述靶细菌。

6.权利要求2的方法，其中所述工业生产过程包括冷却塔作业，并且将所述噬菌体加入到含有靶细菌的冷却塔中的冷却水中。

7.权利要求2的方法，其中所述工业用水生产过程包括管道输送烃，并且将所述噬菌体加入含有烃的管道内部的流体中。

8.权利要求2的方法，其中所述工业生产过程包括废水处理，并且将所述噬菌体加入含有靶细菌的来自废水处理厂的含水排放物中。

9.权利要求4、5、6、7和8中任一项的方法，其中所述噬菌体的至少一些被包封在脂质体中。

10.权利要求4、5、6和7中任一项的方法，其中还将所述靶细菌暴露于杀生物剂。

11.权利要求2的方法，其中所述工业生产过程包括采矿或水力压裂，并且所述噬菌体作为泡沫或凝胶的一部分被喷洒。

12.权利要求4或5的方法，其中所述水性溶液包含1 x 10³-1 x 10¹²噬斑形成单位的噬菌体/毫升水性溶液。

13.权利要求6的方法，其中将所述噬菌体以足以在所述冷却水中获得以下噬菌体浓度的量加入到冷却水中：1 x 10³-1 x 10¹²噬斑形成单位/毫升冷却水。

14.权利要求7的方法，其中将所述噬菌体以足以在所述流体中获得以下噬菌体浓度的量加入到管道内的流体中：1 x 10³-1 x 10¹²噬斑形成单位/毫升流体。

15.权利要求8的方法，其中将所述噬菌体以足以在所述含水排放物中获得以下噬菌体浓度的量加入到含水排放物中：1 x 10¹-1 x 10⁸噬斑形成单位/毫升含水排放物。

16.一种包含噬菌体的水性组合物，所述噬菌体包封在选自脂质体、泡沫和凝胶的至少一种之内。

17.权利要求16的水性组合物，其还包含杀生物剂。

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