CN105733828B - 一种减缓市政污水管道堵塞的药剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种减缓市政污水管道堵塞的药剂及其应用，药剂，以质量百分含量计，由如下组分制成：群体感应抑制剂20～40％；表面活性剂30～50％；增溶剂20～30％；述群体感应抑制剂以质量百分比计由以下组分混合而成：间溴代硫内酯40～60％；溴化呋喃酮20～30％；AIP类化合物10～30％。本发明以群体感应抑制剂为主，通过抑制污水管道中微生物的群体感应行为，阻止微生物形成生物膜堵塞管道。

Description

一种减缓市政污水管道堵塞的药剂及其应用
技术领域
本发明涉及市政污水输送领域，具体涉及一种减缓市政管道堵塞药剂的制备和应用。
背景技术
近年来，随着城市建设的高速发展，城市排水设施也成为现代化城市建设和发展的一个重要的基础工程，是保障市民生产和生活必不可少的基础设施。我国城市排水设施虽然在不断地完善，但是市政排水管道淤积、堵塞仍是较普遍的现象。不少地方出现了排水管道淤泥堆积、堵塞，造成了污水外溢、路面积水，既污染了环境也妨碍了交通，给居民带来了诸多的不便。因此，如何防止市政管道的淤积堵塞，杜绝污水外溢，保证管网系统的正常运行，是摆在管理部门面前的一个重要问题。现有技术中，更多通过改进管道设计以改善管道堵塞问题，如拓宽管道，增加雨水井等。然而随着时间的迁移，微生物仍将在管道形成大量生物膜，使得堵塞问题再次出现。
微生物的群体感应(Quorum sensing，QS)行为普遍存在于自然界。微生物通过分泌和感应环境中的信号分子，实现了微生物之间的信息的交流，并调控部分微生物的行为。已有研究表明，微生物的生物膜主要组成物质胞外聚合物(Extracellular PolymericSubstances，EPS)，是由QS调控合成和分布。通过抑制微生物的QS，能有效地抑制微生物的生物膜形成。AHLs，AI-2，AIP是群体感应信号分子中最主要的三个种类，包括了革兰氏阴性细菌和阳性细菌的种内和种间的信号传递与交流。通过选取这三类信号分子的抑制剂，能达到抑制大部分微生物QS的效果，最终有效抑制微生物的生物膜形成。
然而，研究表明，不同群感抑制剂之间效果差异很大。有报道指出一种的抑制剂，两种旋光异构体之间的群体感应抑制效果相差25倍。所以为了将群体感应技术用于减缓堵塞问题，挑选数种高效抑制生物膜形成的群感抑制剂十分重要。申请号为201310554865.8的中国发明中也提出使用群感抑制方式实现城市尾水的消毒，但是其抑制剂对市政污水微生物生物膜形成抑制效果较差。
通过抑制微生物的群体感应行为来抑制微生物的生物膜形成，不仅高效简便，而且不会增加微生物的抗药性，是一种环境友好的方法。
发明内容
本发明提供了一种减缓市政污水管道堵塞药剂及其应用，以群体感应抑制剂为主，通过抑制污水管道中微生物的群体感应行为，阻止微生物形成生物膜堵塞管道。
一种减缓市政污水管道堵塞药剂，以质量百分含量计，由如下组分制成：
群体感应抑制剂 40～60％
表面活性剂 20～40％
增溶剂 10～30％；
上述各组分的质量百分比之和是100％。
市政污水管道中同时存在革兰氏阴性和阳性的微生物，单种群体感应抑制剂无法抑制市政污水管道大部分微生物群体感应。
作为优选，本发明采用复合群体感应抑制剂，分别为内酯类、呋喃酮类和AIP肽抑制剂。
革兰氏阴性菌种内交流的的群体感应信号分子主要是AHLs类。内酯类群感抑制剂能有效抑制，作为优选，本发明采用间溴代硫内酯作为内酯类抑制剂；所述间溴代硫内酯结构为S型的间溴代硫内酯，其结构式为：
作为优选，本发明采用溴化呋喃酮作为呋喃酮类抑制；所述溴化呋喃酮的结构式为：
作为优选，本发明采用AIP类化合物的结构式如式(3)或式(4)所示：
作为优选，所述群体感应抑制剂以质量百分比计由以下组分混合而成：
间溴代硫内酯 30～60％
溴化呋喃酮 20～40％
AIP类化合物 10～35％。
上述各组分的质量百分比之和是100％。
在该优选比例下混合得到的复合群体感应抑制剂可以进一步提高其与其他组分协同作用，增强消毒效果，缩短消毒时间。
表面活性剂一方面能够增加群体感应抑制剂的溶解，另一方面表面活性剂本身具有剥离生物膜的功能。
作为优选，所述表面活性剂为十二烷基胍盐酸盐。该表面活性剂具有高杀菌的能力，毒性小、无积累性毒性，并溶于水，使用方便，而且具有较强的剥离作用。
所述增溶剂可以采用单一组分的增溶剂，例如可以是十二烷基硫酸钠或无水碳酸氢钠，也可以采用复合增溶剂。
作为优选，采用复合增溶剂，即：所述增溶剂以质量百分比计由以下组分混合而成：
十二烷基硫酸钠 30％～40％
无水碳酸氢钠 60％～70％。
本发明的减缓市政污水管道堵塞药剂，进一步优选：以质量百分含量计，由如下组分制成：
群体感应抑制剂 55～60％
表面活性剂 25～30％
增溶剂 10～15％；
其中群体感应抑制剂以质量百分比计由以下组分混合而成：
间溴代硫内酯 45～55％
溴化呋喃酮 20～30％
AIP类化合物 20～30％。
由上述优选配方得到的药剂对市政污水中微生物形成的生物膜形成的抑制效果达到60％左右。
本发明的减缓市政污水管道堵塞药剂，进一步优选：以质量百分含量计，由如下组分制成：
群体感应抑制剂 60％
表面活性剂 30％
增溶剂 10％；
其中群体感应抑制剂以质量百分比计由以下组分混合而成：
间溴代硫内酯 50％
溴化呋喃酮 25％
AIP类化合物 25％。
由上述优选配方得到的药剂对市政污水中微生物形成的生物膜形成的抑制效果达到65％左右。
本发明的减缓市政污水管道堵塞药剂由如下方法制备：
首先将上述的群体感应抑制剂、表面活性剂及增溶剂所有成分分别进行烘干，然后按各组分质量百分比称量，投入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌30分钟以上后用200目以上的筛子过筛，滤去较大的颗粒，将其压成片状消毒剂，经检验合格后即得成品。
本发明消毒剂添加了表面活性剂和增溶剂后不仅可以促进群体感应抑制剂的溶解度增大，使其变成水溶性的物质提高其作为增效剂的使用效果；尤其是将药剂压成片状之后，使用更加方便，计量更准确，更便于运输与贮藏。本发明中选择的表面活性剂不仅具备对群体感应抑制剂增溶的效果，而且有效防止污水中不可溶性颗粒的聚集。
经采用上述方案，本发明首次提出了防止市政污水管道堵塞药剂的开发，具有良好的经济和环境效益。该药剂应用了群体感应抑制剂破坏微生物生物膜的形成和结构的稳定，达到了既环保又避免细菌耐药性增加的要求。同时本发明的产品中添加了表面活性剂，增加污水中不可溶颗粒物之间的流动性，降低他们的之间聚集的能力，防止形成大颗粒变成淤积。
本发明还挺一种如所述减缓市政污水管道堵塞药剂在处理市政污水管道堵塞中的应用。
所述应用为：将所述减缓市政污水管道堵塞药剂投加到市政管道的水体系中。
优选地，所述减缓市政污水管道堵塞药剂在市政管道中的投加量为1～10mg/L。
本发明为对细菌、真菌等污水管道中常见微生物有良好的生物膜形成抑制作用，应用于防止市政污水管道堵塞。生产过程成本费用低，设备工艺操作简单，可实现工业规模化生产，具有显著的环境和经济效益。
附图说明
图1是本发明消毒药剂配方及制备过程流程图。
具体实施方式
实施例1
将四种内酯类群感抑制剂(间溴代硫内酯、间氯代硫内酯、氯代硫内酯、氯内酯)溶解于少量蒸馏水中，配置成10ppm的溶液。
取少量市政污水，经过测量细菌总数浓度为9.7*109CFU/mL。将市政污水用定性滤纸过滤，置于生物膜形成测定反应器，12小时后测定生物膜厚度。在1L的市政污水投加药剂10mg
表1 内酯类群感抑制剂生物膜形成效果
实施例2
将四种溴代呋喃酮类群感抑制剂溶解于少量蒸馏水中，配置成10ppm的溶液。
取少量市政污水，经过测量细菌总数浓度为9.2*109CFU/mL。将市政污水用定性滤纸过滤，置于生物膜形成测定反应器，12小时后测定生物膜厚度。在1L的市政污水投加药剂10mg
表2 内酯类群感抑制剂生物膜形成效果
实施例3
按照图1所示的配方和制备流程：首先称取十二烷基硫酸钠15kg和无水碳酸氢钠15kg，投入到搅拌机中搅拌均匀，制得复合增溶剂。
然后称取间溴代硫内酯13.3kg、溴化呋喃酮13.3kg和AIP类化合物13.3kg投入到搅拌机中搅拌均匀，制得复合群体感应抑制剂。
将上述复合增溶剂、复合群体感应抑制剂和十二烷基胍盐酸盐30kg投入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌30分钟以上后用200目以上的筛子过筛，滤去较大的颗粒，将其压成片状药剂。
配制成浓度为10ppm的溶液所需搅拌时间为1分钟
实施例4
按照图1所示的配方和制备流程：首先称取十二烷基硫酸钠5kg和无水碳酸氢钠5kg，投入到搅拌机中搅拌均匀，制得复合增溶剂。
然后称取间溴代硫内酯20kg、溴化呋喃酮20kg和AIP类化合物20kg投入到搅拌机中搅拌均匀，制得复合群体感应抑制剂。
取上述复合增溶剂、复合群体感应抑制剂和十二烷基胍盐酸盐30kg投入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌30分钟以上后用200目以上的筛子过筛，滤去较大的颗粒，将其压成片状药剂。
配制成浓度为10ppm的溶液所需搅拌时间为5分钟
实施例5
按照图1所示的配方和制备流程：首先称取十二烷基硫酸钠5kg和无水碳酸氢钠5kg，投入到搅拌机中搅拌均匀，制得复合增溶剂。
然后称取间溴代硫内酯30kg、溴化呋喃酮15kg和AIP类化合物15kg投入到搅拌机中搅拌均匀，制得复合群体感应抑制剂。
取上述复合增溶剂、复合群体感应抑制剂和十二烷基胍盐酸盐30kg投入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌30分钟以上后用200目以上的筛子过筛，滤去较大的颗粒，将其压成片状药剂。
配制成浓度为10ppm的溶液所需搅拌时间为5分钟
实施例6
按照图1所示的配方和制备流程：首先称取十二烷基硫酸钠3kg和无水碳酸氢钠7kg，投入到搅拌机中搅拌均匀，制得复合增溶剂。
然后称取间溴代硫内酯30kg、溴化呋喃酮15kg和AIP类化合物15kg投入到搅拌机中搅拌均匀，制得复合群体感应抑制剂。
取上述复合增溶剂、复合群体感应抑制剂和十二烷基胍盐酸盐30kg投入搅拌机中混合搅拌均匀，搅拌30分钟以上后用200目以上的筛子过筛，滤去较大的颗粒，将其压成片状药剂。
配制成浓度为10ppm的溶液所需搅拌时间为2分钟
实施例7
本发明的复合消毒药剂可以用于减缓市政污水管道的堵塞，其使用方法是以上述实施例任意一种复合药剂配制成浓度为1～10ppm的溶液。
首先取少量市政污水，经过测量细菌总数浓度为109～1010CFU/mL。将市政污水用定性滤纸过滤，置于生物膜形成测定反应器，12小时后测定生物膜厚度。在1L的市政污水投加药剂1～10mg，实验结果如表3所示。
表3
实验表明，以上4种制备的药剂对市政污水中微生物的生物膜形成有明显的抑制效果，约为5～65％。

Claims (6)

1.一种减缓市政污水管道堵塞的药剂，其特征在于，以质量百分含量计，由如下组分制成：
群体感应抑制剂 40～60％
表面活性剂 20～40％
增溶剂 10～30％；
所述群体感应抑制剂以质量百分比计由以下组分混合而成：
间溴代硫内酯 30～60％
溴化呋喃酮 20～40％
AIP类化合物 10～35％；
所述间溴代硫内酯的结构式如式(1)所示：
所述溴化呋喃酮的结构式如式(2)所示：
所述AIP类化合物的结构式如式(3)或式(4)所示：
2.根据权利要求1所述减缓市政污水管道堵塞药剂，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基胍盐酸盐。
3.根据权利要求1所述减缓市政污水管道堵塞药剂，其特征在于，所述增溶剂以质量百分比计由以下组分混合而成：
十二烷基硫酸钠 30％～40％
无水碳酸氢钠 60％～70％。
4.一种如权利要求1所述减缓市政污水管道堵塞药剂在处理市政污水管道堵塞中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，将所述减缓市政污水管道堵塞药剂投加到市政管道的水体系中。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述减缓市政污水管道堵塞药剂在市政管道中的投加量为1～10mg/L。
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