TW201808822A - 用於處理水系統之組成物、系統及方法 - Google Patents

Abstract

一種用於處理水系統或膜流體系統諸如逆滲透系統以移除結垢、微生物及生物膜、及腐蝕副產物的組成物。該組成物包含螯合劑及表面活性劑。該組成物可為被待處理之系統中的水或溶劑溶解的固體或可為預混之泡沫或氣溶膠。使用此處理組成物之方法包含將該處理組成物與水系統之實質地所有部件接觸，及於恢復正常操作之前將該處理組成物由該系統排洩。關於某些系統方面，該方法亦包含在加入該處理組成物之前先排洩該水系統中一些現有的水以移除先前之處理組成物及以新鮮水填充或潤洗該系統。

Description

用於處理水系統之組成物、系統及方法 相關申請案之交互參考

本申請案為2013年1月18日提出之美國專利申請案號13/745,211的部分連續案，其主張享有2012年1月18日提出之美國臨時專利申請案號61/587,966的優先權。

本發明係關於用於處理水系統之結垢、生物膜及微生物生長、及腐蝕之處理組成物、系統、及方法。本發明尤其可用於人為冷卻及冷凍水的應用諸如冷卻塔、及於排水系統諸如地面排水、醫院排水及無水小便斗中、及用於處理逆滲透膜系統。

人為水系統為在大多數世界能量產生設施、工業及製造廠、醫院及其他機構綜合設施及建築常發現的重要組成。這些系統每年消耗約七千億加侖的水且單單只有污水處理成本花費十八億美元。所有之這些人為水系統 需要一些形式的處理(化學或非化學的)以控制供有效系統操作所需之重要熱傳遞面上之結垢、生物膜及其他腐蝕副產物的積累。

涉及熱交換之水系統諸如冷卻塔方面，在系統被再污染之前進行有效處理以移除這些污染物及延長時間量可節省顯著量的金錢。有效且徹底的處理可藉由降低定期處理之頻率或降低用於常規保養及/或定期處理所需之化學品的量而節省勞動成本及處理化學品。此處理亦可經由乾淨熱交換面的操作而節省能量成本。熱交換面之積垢每年花費美國工業好幾億元且與每年幾乎3千兆英熱單位(quadrillion Btu)(夸特)能量消耗之增加直接相關。

為使水之使用最大化及使廢棄物最小化，有許多之這些系統使用一系列之保護該系統免於結垢、形成生物膜、及腐蝕之化學處理。例如，Chem-Aqua 15000 MTP產品為最常見之冷卻塔化學處理之一，其含有2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸，及一系列高效能聚合物以避免碳酸鈣垢之形成、唑類以抑制銅腐蝕及小量鉬酸鹽以供痕量分析。化學處理諸如Chem-Aqua 15000 MTP產物可與一些非氧化性殺生物劑包括Bacticide 45(其為45%戊二醛溶液)、Coolicide(其為15%聚四級銨溶液)、或1.5%異噻唑啉溶液一起使用。於較大之工業冷卻塔系統及用於煤及核能設施之冷卻塔中，較常使用次氯酸鈉、40%溴化鈉、或11%氯化溴液體作為消毒劑。

這些化學處理使得水在變得必需排出且將其 以新鮮水替代之前，得以將該水再使用及再循環數次。增加水可顯著地循環之持續時間可降低被排出至污水系統的水量且使需要取代此洩放的補給水之量減至最小。化學處理亦保持冷卻塔熱交換器系統之效率。許多先前技藝之處理組成物及方法包含液體化學品之使用，典型地裝在大桶裡運送，此可造成化學組成物之運送及處理更為困難及昂貴。此外，許多先前技藝之處理組成物及方法因為所用之化學品為高度腐蝕性而可破壞待處理之水系統的組件。處理亦有環境面的缺點。經估計每年有五千三百六十億磅的水處理化學品因為冷卻塔處理的結果而排出，此可衝擊住在或接近接受該排出之區域及水道的各類物種。因此，合乎需要的是使用被視為無毒性的處理化學品。例如檸檬酸及檸檬酸鈉，此二者均被認可為食品添加劑，已被用於處理組成物中。

許多先前技藝之處理組成物及方法亦有效於移除生物膜或者需要使用強酸性、氧化性、及毒性殺生物劑以供移除。生物膜含有細菌之混合群落包括包埋於胞外聚合物或“黏液層”中的各種物種。當細菌開始依附至表面時，彼等分泌聚合物諸如多醣及稱為纖維黏連蛋白的醣蛋白。這些允許細菌黏附至表面且形成生物膜的調理層。一旦固著細胞的融合表面形成，則與此層接觸的任何其他細菌將被補獲。故以此方式結合，這些細菌細胞開始產生錨接式胞器及其他化合物，得以使第二層於調理層之頂部形成。當細胞持續依附及累積時，底下層持續再製造及產生 稠密的細菌簇。當這些生物膜層形成時，彼等亦累積在輸送管內生長之其他無機及有機碎屑，其限制流動且導致堵塞。

類似的議題，由其是具生物膜者，亦在排水系統諸如醫院排水、工業廢水排洩、及無水小便斗中遇到。在正常使用期間，排水管及排水系統將液體諸如水、尿或處理流體運送至處理或排出設施。即使當進入排水系統時這些液體有一些為無菌，但當彼等進入外側環境時事實上不可能保持所有流體為無菌。當彼等流過排水系統時，彼等累積天然存在的微型植物群及其他異營性微生物，其隨著時間導致生物膜沿著輸送管壁表面形成。在醫院內，尤其透析中心，此可造成對患者之直接感染風險。生物膜亦可快速生長且導致排水系統中之排水管及管道阻塞。

全世界用於排水管及排水系統之清潔及整治的產品及服務經估計每年超過二十億美元，大多數為勞動成本所驅使，其每一元的花費中耗費$0.87。如同用以清潔冷卻塔及類似工業水系統一樣，先前技術之排水整治及清潔技術使用侵蝕性化學品，包括濃酸性或鹼性化合物。這些化合物需要特殊處理且必需就地貯存或者需要專業強力清潔器諸如水刀或桶及需要熟練操作者的分段式機器。彼等亦典型地包含供操作者處理用之保護裝備的附加成本以及附加培訓成本。

有許多化學性排水管清潔產品以固體或液體 形式販售且被分類為鹼性排水管開通劑、酸性排水管開通劑、或酵素性排水管清潔劑。鹼性排水管開通劑可以是固體或液體且典型地含有氫氧化鈉或鉀以及次氯酸鈉。一些情況下，鹼性排水管開通劑係以二部分的混合物形式販售，其當於排水管中混合一起時會形成泡沫。鹼性排水管開通劑可在排水管內經由醯胺或酯的鹼性水解反應而使蛋白質及脂肪溶解。酸性排水管開通劑通常含有強酸諸如硫酸，其經由酸水解機轉而使脂肪及蛋白質溶解。彼等亦具有脫水性質，其協助使紙溶解。不像鹼性排水管開通劑，大多數之這些酸性清潔劑必需由有執照的操作者施用。酵素性排水管清潔劑使用細菌培養物及濃縮酵素，其與管壁上的有機殘留物反應，將其溶解以保持排水管流動。這些排水管清潔劑意在作為一般的保養處理而非移除已形成的阻塞或堵塞。機械性排水管清潔器於先前技藝中已知且包含一些機械及物理技術以暢通及清潔排水系統，其可單獨地或與化學性清潔劑組合使用。這些機械性清潔器包括螺旋鑽系統、空爆系統、管道工蛇(plumber snake)、及水刀系統。這些機械系統之有利是因為彼等不具有跟刺鼻化學品之貯存及使用有關的危險性且彼等較為不貴且在大部分的五金店可輕易租到。然而，缺點在於以這些方法機械性移除之阻塞及其他生物沈積物可被趕出環境中造成在近處的操作者及其他人處於暴露至生物病原體的風險。這在醫院及透析中心這些有待治療之免疫功能受損患者的地方特別受到關注。

生物膜生長或生物積垢亦為逆滲透系統諸如海水淡化廠的主要議題。逆滲透為一種型式之由溶液中移除無機物及有機物的水處理法。這些系統使用半滲透膜藉施加高壓以克服滲透壓而允許水流過膜。逆滲透系統的尺寸依應用而變化，且可處理多重型式的水諸如微鹹水及海水。逆滲透系統亦包括前處理(化學品進料、凝結/絮凝/沈積、砂過濾、微量過濾(MF)、及超過濾(UF))及後處理(UV消毒)。逆滲透系統中之生物積垢增加能量消耗以求保持系統之進料壓力、降低滲透物通量、及增加清潔此膜所需之化學品進料量。隨著化學品進料的增加，膜的壽命由於膜之降解而減少，此容許更多固體通過膜，其需要更多滲透物通量的後處理。先前技藝之生物控制產品諸如鹼性清潔劑或非氧化劑已用於降低或預防生物膜之形式。然而，這些產品要不是太具腐蝕性且可破壞膜的完整性、就是具有高度毒性。取決於其尺寸，膜的價格由約$258.00至$767.00，使得重要的是要儘可能地延長膜的壽命。使用先前技藝之處理，逆滲透螺旋捲繞式膜的平均命為3年。

本發明係關於用於處理水系統諸如人為冷卻及冷凍水系統及排水系統包括透析及x光排水管、移動性廁所(port-o-potty)中之小便斗、p型存水彎(p-trap)及無水小便斗之化學處理組成物、系統及方法。通常，這些水系統要不是“流動”(或循環或另包含移動流體)就是“非流動” 系統(或非循環系統)，以水在處理時是否流過該系統為基準。例如，冷卻塔典型地為流動系統，因為水於處理期間係循環通過該系統，而排水管典型地為非流動系統，因為水在處理期間並未跑流過排水管。有供此二種型式水系統均可用之較佳實施態樣；然而，就熟諳此藝者所理解之修改，水系統可依所需而由流動系統轉換成非流動系統，而供一種型式之系統用的較佳實施態樣可改成應用至一水系統，該水系統典型地被視為是在本發明範圍內之其他型式的系統(例如，非流動實施態樣應用至冷卻塔)。

根據用於流動水系統或逆滲透系統之較佳實施態樣，處理系統包含側流及含有固體處理產物較佳地根據本發明處理組成物之產物的處理產物進料器。將待處理之系統中之一部分的水改道至側流，在此處與產物進料器中的固體處理產物接觸且使其溶解。然後將帶有已溶解之處理產物的側流再引至水系統中以供進一步稀釋及循環通過整個該系統。然後將含有已溶解之處理產物的水系統循環通過整個該系統一段有效時間。處理系統較佳地包括腐蝕架/腐蝕監測器及導電度計以監測處理產物之有效性及因為處理產物對於待處理之水系統的組件所致之腐蝕程度。根據另一較佳實施態樣，處理系統包含管線過濾機轉以濾掉被處理組成物所脫落的生物膜黏聚物。當處理逆滲透系統時，較佳地是藉令處理組成物循環通過且與系統之所有組件接觸以處理整個系統，但亦可使用副處理系統環路以僅處理膜。

根據本發明一較佳實施態樣之可應用至流動及非流動水系統的處理組成物包含化學性螯合劑(有機或無機酸及其相應之中性鹽以供來自生物膜、硬結垢、及大體積水之金屬離子螯合作用)及表面活性劑。檸檬酸及檸檬酸鈉為較佳之螯合劑且十四基三甲基溴化銨為較佳之表面活性劑。組成物可包含檸檬酸及碳酸氫鈉，彼等會反應以產生檸檬酸鈉。當加至待處理之流動水系統的水中時或者以給定量之水於較佳地預混、即用液體或發泡配方中以供處理非流動水系統時，這些試劑較佳地為濃度至少0.001M之中性鹽、0.0005M之酸鹽、及0.00015M之表面活性劑，但不大於0.01M之中性鹽、0.005M之酸鹽、及0.0015M之表面活性劑。一或多種腐蝕抑制劑尤其是銅抑制劑諸如甲基苯并三唑(“TTA”)亦較佳地以根據標籤說明書的濃度典型地介於2ppm-17ppm間之濃度與處理組成物中之試劑一起使用。輔助殺生物劑及/或消泡劑亦較佳地加至處理組成物中或與處理組成物一起使用以控制微生物及水寄生蟲及發泡。

根據本發明一較佳實施態樣之處理組成物，尤其可應用至處理流體系統中之膜及其他組件諸如逆滲透、奈米過濾、超過濾、微量過濾、正滲透、及慣用粒子過濾系統者包含化學性螯合劑(有機或無機酸及其相應之中性鹽以供來自生物膜、硬結垢、及大體積水之金屬離子螯合作用)及表面活性劑。檸檬酸及檸檬酸鈉為較佳之螯合劑且十四基三甲基溴化銨為較佳之表面活性劑。組成物 可包含檸檬酸及碳酸氫鈉，彼等會反應以產生檸檬酸鈉。當加至待處理之逆滲透或其他膜系統的水中時，這些試劑較佳地為濃度至少0.001M之中性鹽、0.0005M之酸鹽、及0.00015M於之表面活性劑(中性鹽與酸鹽之比值可藉將碳酸氫鈉與檸檬酸反應而產生)，但不大於0.01M之中性鹽、0.005M之酸鹽、0.0015M之表面活性劑。一或多種腐蝕抑制劑尤其是銅抑制劑諸如甲基苯并三唑(“TTA”)亦較佳地以根據標籤說明書的濃度典型地介於2ppm-17ppm間之濃度與處理組成物中之試劑一起使用。輔助殺生物劑及/或消泡劑亦較佳地加至處理組成物中或與處理組成物一起使用以控制微生物及水寄生蟲及發泡。

為了達到最小濃度的上述處理組成物以處理小量的水系統，即使待處理之水系統量相當小，亦必需運送大量以液體為基底的化學品。運送且處理此些大量的液體化學品是昂貴的且對涉及清潔過程的人員是有危險的。生產及運送較小量之濃縮液體化學品作為處理組成物是可能的。使用某些螯合劑及某些表面活性劑諸如十四基三甲基溴化銨及二癸基二甲基氯化銨、70X濃縮液體配方是可能的。然而，濃縮液體配方的使用限制了可使用之表面活性劑的型式，因為某些表面活性劑諸如SugaQuats會由溶液中沈澱而使混合物不活性。此外，如果處理組成物為固體形式，則運送及處理濃縮液體仍然較為昂貴且具危險性。較佳地，處理組成物之至少一組份為固體形式，其使用待處理之系統中的水以將此組成物溶解及稀釋。

排水系統典型地需要較小量之處理化學品。雖然處理此化學品可能仍具危險性，但與運送大量化學品有關的議題則典型地未遇到。此外，不像其他循環水系統，其可能更為困難於使處理組成物與排水系統中之所有受污染表面接觸。較佳地使用供排水系統用之處理組成物的噴霧、浸水氣溶膠化或發泡配方以協助使該處理能達到排水管的所有表面。

一種根據本發明流動水系統較佳實施態樣之處理水系統之方法，其包含以下之步驟：(1)依所需由水系統中洩放或排洩至少一些水且再填充以移除一些現有的水及任何先前之可能與處理組成物反應或另干擾處理組成物的水處理組成物；(2)測定系統中之總水量及依所需將系統再填充水；(3)將處理組成物加入使得活性試劑於水系統中之最終濃度大於0.001M之中性鹽、0.0005M之酸鹽、0.00015M之表面活性劑；(4)依所需將腐蝕抑制劑(典型地2ppm最小量)、消泡劑、及/或輔助殺生物劑隨意地加入；(5)將含有處理組成物的水循環通過整個系統一段充分的時間；(6)定期測試此系統之腐蝕產物以監測處理組成物對水系統之腐蝕效應；(7)將水過濾以移除脫落之固體及生物膜黏聚物且監測過濾器以供必要之替換；及(8)於充分之處理時間及移除系統之集水池或其他貯水池或低流量區域的任何餘留固體後，由水系統中洩放或排洩含有處理組成物的水，然後再填充新鮮水。

一種根據本發明較佳實施態樣之處理膜系統 諸如逆滲透、奈米過濾、超過濾、微量過濾、正滲透、及慣用粒子過濾系統之方法，其包含以下之步驟：(1)依所需由膜系統中隨意地排洩至少一些水(或其他流體)及再填充以移除一些現有的水及任何先前之可能與處理組成物反應或另干擾處理組成物的水處理組成物，及將此系統依所需填充水(或其他流體)；(2)測定系統中之總水(或其他流體)量；(3)將處理組成物加入使得活性試劑於水(或其他流體)系統中之最終濃度為至少0.001M之中性鹽、0.0005M之酸鹽、及0.00015M之表面活性劑(中性鹽與酸鹽之比值可藉將碳酸氫鈉與檸檬酸反應而產生)(4)依所需將腐蝕抑制劑(典型地2ppm最小量)、消泡劑、及/或輔助殺生物劑隨意地加入；(5)將含有處理組成物的水循環通過整個系統(或一部分之此系統，較佳地至少通過膜)一段充分的時間；(6)定期測試此系統之腐蝕產物以監測處理組成物對水系統之腐蝕效應；(7)將水過濾以移除脫落之固體及生物膜黏聚物且監測過濾器以供必要之替換；(8)於充分之處理時間後，由逆滲透系統中洩放或排洩含有處理組成物的水；及(9)將系統(或經處理之其一部分)潤洗，然後再填充新鮮水(或其他流體)，及依所需恢復正常操作。

一種根據本發明定期或非循環流動水系統較佳實施態樣之處理水系統之方法，其包含以下之步驟：(1)隨意地以新鮮水沖洗此水系統；(2)隨意地於處理部位製備液體、氣溶膠、或發泡處理組成物使得活性試劑於 水系統中之最終濃度大於0.001M之中性鹽、0.0005M之酸鹽、0.00015M之表面活性劑，以製備此處理所用之水量為基準(另外，處理組成物可以預混或即用配方形式運送)；(3)藉由傾倒、噴霧、或發泡將處理組成物施至此水系統；(4)依所需將腐蝕抑制劑(典型地2ppm最小量)及/或輔助殺生物劑隨意地加入；(5)依所需將處理組成物再施至此水系統使得處理組成物與水系統中之實質地所有受污染的表面之總接觸時間充分；(6)隨意地定期測試此系統之腐蝕產物以監測處理組成物對水系統之腐蝕效應；及(7)隨意地將水系統以新鮮水沖洗。

如本文所用，“新鮮”水包括任何水的來源，其係由可獲得之水源諸如城市供水、井、河、池塘、湖、海或海洋、或由其他工業過程中再循環的水供應至水系統。最典型地，此水來自城市供水。這些方法導致水系統之徹底清潔，其後可重新開始其他慣用之水處理方案且這些方法係用於定期保養。最佳地，伴隨這些較佳方法所用之處理組成物的活性試劑濃度(當與系統的水混合以用於流動水系統時或當與給定量之來自外部來源的水混合以用於非流動水系統時)為0.005M之中性鹽、0.003M之酸鹽、0.00075M之表面活性劑用於流動水系統諸如冷卻塔，及為0.005M之中性鹽、0.003M之酸鹽、及0.00075M之表面活性劑用於逆滲透系統。亦較佳地濃度不超過0.01M之中性鹽、0.005M之酸鹽、0.0015M之表面活性劑，因為較高濃度可導致具有銅、軟鋼及鍍鋅鋼組件之水 系統的過度腐蝕。亦較佳地將市售腐蝕抑制劑(尤其銅抑制劑，如果水系統具有銅組件的話)、消泡劑(或泡沫稠化劑，當期望泡沫應用於非流動水系統時)、及殺生物劑以產品標籤上指定的量與處理組成物一起加入。

本發明組成物及方法之一優點在於其有效地移除不能被慣用先前技藝處理擬案有效移除之生物膜及結垢。處理組成物因為組成物之試劑間的增效交互作用之結果而改善整體處理效能。處理組成物，較佳地具有固體形式之試劑且其可使用待處理之系統中的水就地溶解者，亦可降低與大量液體處理化學品之運送及處理有關之成本及風險。此外，本發明之方法提供最適之清潔作用，同時對構成待處理水系統的材料之損害降至最小。處理組成物及方法特別有利於處理逆滲透系統以降低能量消耗、增加滲透物通量、及延長膜的壽命。

10‧‧‧系統

12‧‧‧冷卻塔

14‧‧‧塔集水池

18‧‧‧濾器

20‧‧‧側流

22‧‧‧產物進料器

24‧‧‧固體化學處理產物

26‧‧‧排出管線

28‧‧‧程序流

30‧‧‧腐蝕架/腐蝕監測器

32‧‧‧蒸發器/冷凍器/冷凝器

34‧‧‧導電度計

38‧‧‧供應管線

40‧‧‧排水管線

112‧‧‧儲存槽

114‧‧‧管線

116‧‧‧高壓活塞泵

118‧‧‧管線

120‧‧‧消除脈動器

122‧‧‧管線

124‧‧‧流量開關

126‧‧‧釋壓閥

128‧‧‧管線

130‧‧‧旁通閥

132‧‧‧管線

134‧‧‧壓力計

136‧‧‧差壓轉換器

138‧‧‧閥

139‧‧‧流動管線

140‧‧‧逆滲透膜池

142‧‧‧純化滲透物通量流

144‧‧‧滲透物槽

146‧‧‧流動管線

148‧‧‧閥

152‧‧‧濃縮物流

154‧‧‧濃縮物壓力計

156‧‧‧背壓調節器

158‧‧‧高壓流量計

210‧‧‧處理系統

222‧‧‧進料器

224‧‧‧管線

226‧‧‧泵

228‧‧‧流動管線

230‧‧‧流動管線

本發明之系統及方法進一步以下列附圖說明及解釋，其中：第1圖為用於流動水系統之根據本發明水處理系統之一實施態樣的側視圖；第2圖為以最大濃度處理組成物處理所得之浮游及固著性細菌的對數下降值之圖表；第3圖為由冷卻塔中分離出來之浮游及固著的細菌隨著時間變化之圖表； 第4圖為顯示大體積水中之溶解及懸浮銅隨著時間變化之圖表；第5圖為顯示溶解及懸浮銅隨著時間變化之圖表；第6圖為顯示實例5中之浮游及固著細菌計數的圖表；第7圖為根據本發明逆滲透處理系統之一實施態樣的簡圖；第8A圖為顯示一實驗期間跨越逆滲透膜之壓力差的原始數據圖；第8B圖為顯示第8A圖實驗之跨越逆滲透膜之平均壓力差的圖；第9A圖為顯示另一實驗期間跨越逆滲透膜之壓力差的原始數據圖；第9B圖為顯示第9A圖實驗之跨越逆滲透膜之平均壓力差的圖；第10A圖為顯示另一實驗期間跨越逆滲透膜之壓力差的原始數據圖；第10B圖為顯示第10A圖實驗之跨越逆滲透膜之平均壓力差的圖；第11A圖為在處理週期之前採取之樣品顯示細菌濃度的染色照片；第11B圖為在處理週期之後採取之樣品顯示細菌濃度的染色照片；第12A圖為顯示另一實驗期間跨越逆滲透膜之壓力差 的原始數據圖；第12B圖為顯示第12A圖實驗之跨越逆滲透膜之平均壓力差的圖；第13A圖為在處理週期之前採取之樣品顯示細菌濃度的染色照片；第13B圖為在處理週期之後採取之樣品顯示細菌濃度的染色照片；第14A圖為顯示另一實驗期間跨越逆滲透膜之壓力差的原始數據圖；第14B圖為顯示第14A圖實驗之跨越逆滲透膜之平均壓力差的圖；第15圖顯示處理前(頂部兩張照片)及處理後(底部兩張照片)採取之樣品的染色照片。

參照第1圖，描述根據本發明較佳實施態樣之用於處理典型地流動水系統諸如冷卻塔12之系統10的一實施態樣。應該注意的是，第1圖並不按比例尺的，系統10及水系統的組件係以令彼等可於單頁上察看的方式描述。冷卻塔12之正常操作模式中，水係由塔集水池14循環通過冷凝器32，然後循環回至冷卻塔12的頂部。依所需，水可由冷卻塔12通過排水管線40排洩或洩放，及將新鮮水經由供應管線38加入。系統10較佳地包含側流20，其將集水池14的水改道至放有固體化學處理產物24 之產物進料器22或容器。處理產物24可為固體塊形式或者可為粉狀形式，且最佳地為本發明之處理組成物，然而其他處理產物或化學品可用於系統10，包括液體化學品。另外，可在加至水系統中之水量之前，使用新鮮水來源(不是來自水系統的水)以將處理產物初始溶解，但較佳地使用來自系統本身的水。水在進入產物進料器22之前較佳地先通過濾器18，但濾器18可座落在整體程序環路的其他區域。濾器18較佳地用以移除水系統表面之藉處理組成物而脫落之生物膜黏聚物及其他固體。會移除水系統中脫落的固體且避免彼等再沈積或形成集落或污染水系統的其他區域之任何適當濾器機轉或材料均可使用。最佳地，系統10亦包括壓力監測器以測量橫跨濾器18之壓力差。壓力差有助於監測濾器18以決定何時濾器積垢且需要替換，此替換在一個處理週期期間可能需要一或數次。

在一個處理週期期間，集水池14的水與產物進料器22內側的處理產物24接觸。允許待處理系統中之水與處理產物接觸且使其溶解的任何組態均可用於產物進料器22；然而以類似於已公開之美國專利申請案案號12/787,025之進料器較佳。關於較小結垢之水系統包括排水系統方面，亦可使用類似於已公開之美國專利申請案案號12/498,793及12/571,714中所述之定時劑量進料器加上由熟諳此藝者明顯可知之修改。產物進料器22較佳地以在處理週期前可留住此處理產物之容器及用於將處理產物與水系統之至少一部分水混合以形成漿液之貯器(其接 著與水系統之剩餘水混合)二種形式使用。另外，產物進料器22可含有處理產物且將其遞送至輸送管或個別貯器以供與水系統之水或一部分的水混合。

一旦水與處理產物24接觸，其開始溶解於水中且經由排出管線26從產物進料器22帶出。排出管線26接著將含有溶解處理產物的水遞送回集水池14，在此處其與較大量的水混合且將處理產物進一步稀釋。含處理產物之水由集水池14經由程序流28排出，在送至冷卻塔12頂部之前，其較佳地先通過腐蝕架/腐蝕監測器30，在此處可監測水系統中的腐蝕程度，然後通過蒸發器/冷凍器/冷凝器32，且最後通過導電度計34。較佳的是使用用於在處理期間測量水系統即時腐蝕狀態之電化腐蝕監測器及/或用於監測腐蝕速率之含有在水系統中之反應金屬試片的腐蝕架作為腐蝕架/腐蝕監測器30的一部分。導電度計34可已在適當位置作為水系統的一部分以監測水在通過該系統的正常操作循環期間之導電度。這些監測器在冷卻塔諸如冷卻塔12中常見且經常繫在當需要時由系統中洩放水之自動化洩放系統上。如果尚未是水系統的一部分，則導電度計34較佳地包括作為處理系統10之一部分且座落在靠近腐蝕架/腐蝕監測器30之處，然而導電度計34及腐蝕架/腐蝕監測器30也可以置於整體水系統的其他位置。含有溶解處理產物的水接著循環通過冷卻塔12，回到集水池14，在此處有一部分再度地改道通過流20以與產物進料器22中之處理產物24接觸。重覆此過程直至 所有期望之處理產物均溶解且循環通過水系統充分之時間以實質地接觸水系統之所有組件諸如管道、填充材料、及集水池壁、移除積累之結垢、生物膜及微生物生長、及其他腐蝕副產物為止。

另外，處理產物24可直接加至集水池14(或待處理之水系統的其他貯水池)，而非使用側流20及產物進料器22。此實施態樣中，處理產物在處理週期之前被留在一或多個容器諸如桶或小槽中。如果處理產物的成分被留在超過一個之容器中，則如有需要可將彼等在處理週期之前混合一起。接著將處理產物與系統之至少一部分水混合、或者如有需要與其他來源的新鮮水混合於一或多個貯器中，然後將所得混合物或漿液加至水系統中以與系統中之水量混合。用於將處理產物與水混合之貯器可與用於留住處理產物之容器相同或者彼等可不同。貯器亦可為水系統本身之一部分，諸如冷卻塔之集水池。

不管處理產物是如何加至水系統中，較佳的是將其加入後使得系統中之總水量中的活性成分濃度至少為0.001M之中性鹽、0.0005M之酸鹽、0.00015M之表面活性劑，但不大於0.01M之中性鹽、0.005M之酸鹽、及0.0015M之表面活性劑。最佳地，經處理之水中的濃度大約為0.005M之中性鹽、0.003M之酸鹽、0.00075M之表面活性劑。腐蝕抑制劑亦較佳地以2ppm之最小量與處理產物一起使用，且最佳地約17ppm。其他處理劑諸如輔助殺生物劑及消泡劑亦可加至水系統中，如果彼等尚 未包括作為處理產物之一部分，則經由側流20或直接加至集水池14或現有水系統之其他貯水池中。

系統10亦可包括其他組件諸如泵、閥、及流量計，其為熟諳此藝者所理解。系統10可永久地安裝於處理部位或者為可攜式且依需要運送至需要處理的水系統。如為可攜式，處理系統10較佳地包括快速連接口以將系統10連接至待處理水系統之程序流管線或貯水池。如果尚未存在，類似之連接口可永久地安裝成為水系統之一部分以得以使用處理系統10輕易進行水系統之定期處理。

類似於系統10的處理系統亦可用於非流動或非循環水系統諸如排水管或水槽。較佳地，水系統可留住一些水一段時間使得處理產物可與水系統所有受污染的組件實質地接觸以供有效處理。關於排水系統方面，其管道可包括可被斷流以停止水從排水管流動的閥，阻塞子可斷絕水的流動，或者可將充氣氣囊插至排水管或輸送管中，再使其膨脹以斷絕水的流動，所有均可令排水系統暫時地留住一些水，處理產物可加入其中以待溶解及稀釋。自動化產物進料器可用以將處理產物分配至非循環水系統中。另外，簡單的容器可用以留住處理產物且作為貯器以在處理產物引入水系統之前先將此處理產物與水預混以稀釋及溶解之。如果水系統並未已具有此混合器，則處理系統可進一步包括混合器以供將含有處理產物的水於水系統內攪動以協助此處理產物與水系統之所有組件接觸。另一實施 態樣中，處理系統可包括管道及泵以在處理週期期間產生暫時性循環系統。

根據一較佳實施態樣之處理組成物，尤其適用於循環水系統(諸如冷卻塔)及較大規模非循環系統(諸如大水槽)者，包含化學性螯合劑(有機或無機酸及其相應之中性鹽)及表面活性劑。更佳地，此酸為檸檬酸且此鹽為檸檬酸鈉。這些螯合劑有助於待處理之水系統中存在的任何生物膜、硬結垢、及大體積水之金屬離子螯合作用。表面活性劑較佳地為陽離子表面活性劑，且最佳地為具有抗微生物性質的表面活性劑。較佳之表面活性劑包括溴化銨化合物、氯化銨化合物、醇乙氧基化物、及醇乙氧基硫酸鹽(AES)。表面活性劑有助於構成生物膜之細胞外多醣基質的脹大及溶解。此外，其亦可產生抗微生物環境以對抗水或生物膜環境中可存在之微生物或水媒寄生蟲。一或多種市售腐蝕抑制劑亦較佳地包括於組成物中或於處理週期期間個別地加至水系統中以保護待處理之水系統的金屬組件。

輔助殺生物劑及消泡劑亦可作為組成物的一部分或者於處理週期期間個別地加至水系統中，且較佳地用以提供大體積水中的抗微生物環境以避免水源因為生物膜黏聚物由待處理之主生物膜表面剝落掉造成之二次污染及控制發泡。這些市售組份係根據產品標籤說明書加入。

為使處理有效，較佳地是水性處理溶液(亦即處理組成物連同待處理系統之總水量)具有以下之最小濃 度：0.001M之中性鹽、0.0005M之酸鹽、0.00015M之表面活性劑，但濃度不大於0.01M之中性鹽、0.005M之酸鹽、及0.0015M之表面活性劑。腐蝕抑制劑係以特定標籤化之使用率使用，但較佳地以至少2ppm之腐蝕抑制劑用於處理組成物中或與組成物一起使用。如果系統中的腐蝕率經觀察在處理期間增加，則可加入額外之腐蝕抑制劑，其可根據處理組成物之其他組份濃度以及處理週期之持續時間而變。最佳地，經處理之水中的濃度大約為0.005M之中性鹽、0.003M之酸鹽、0.00075M之表面活性劑、及17ppm腐蝕抑制劑。

為求達到所述處理組成物之最小濃度及允許使用較廣泛之各種表面活性劑而不會有當處理組成物以濃縮液體配方形式運送時與表面活性劑由溶液中沈澱有關的問題，較佳的是處理組成物之至少一種組份為固體形式。最佳地，處理組成物之所有組份(及任何其他添加劑諸如腐蝕抑制劑、輔助殺生物劑、及消泡劑)均為固體塊或粉狀形式，其藉由含於待處理之系統中的水溶解及稀釋。

根據另一較佳實施態樣之處理組成物，尤其是用於非流動水系統諸如排水系統中者，包含與先前所述者相同之化學性螯合劑(有機或無機酸及其相應之中性鹽，較佳地檸檬酸及檸檬酸鈉)及表面活性劑。這些化學品可以固體形式較佳地以粉末形式運送至處理部位以供與位於該部位之水混合，或者可以預混或即用液體或發泡配方形式運送。為使處理有效，較佳地是水性處理溶液(亦 即處理組成物連同加入之總水量，或者如果水的流動可被斷絕以含有一些水，則連同留住於排水系統中之總水量)具有以下之最小濃度：0.001M之中性鹽、0.0005M之酸鹽、0.00015M之表面活性劑，但濃度不大於0.01M之中性鹽、0.005M之酸鹽、及0.0015M之表面活性劑。為確保處理組成物到達所有受污染的表面，最佳地是以氣溶膠或發泡配方形式施用。較佳地將腐蝕抑制劑、泡沫稠化劑(與用於水系統諸如冷卻塔中之消泡劑相反)、及推進劑加至處理組成物中。任何可相容之氣溶膠推進劑均可使用，然而AB-46為較佳的推進劑。輔助殺生物劑亦可使用。

處理組成物會含有適當重量百分比之螯合劑及表面活性劑以容許特定之量加至給定量之水中以達成上述之濃度範圍。螯合劑及表面活性劑在加至水系統之前可預混成固體塊形式或混合粉末或漿液，或者彼等可以固體、液體、或漿液組份個別加入，取決於待處理之水系統的型式。較佳地，處理組成物之這些組份中至少有一者為固體塊或粉狀形式且最佳地，尤其用於流動水系統，螯合劑及表面活性劑係預混成固體塊或粉狀混合物，在此處固體被待處理之系統中的水溶解。然而，可能有利的是在加入螯合劑之前先令表面活性劑循環通過水系統(或者另與水系統之組件接觸)一段時間以開始於系統中分解生物膜，故亦可使用個別之組份。較佳地將一或多種腐蝕抑制劑及輔助殺生物劑加至待處理之水系統中，且亦依應用而定地將消泡劑或泡沫稠化劑及推進劑依需要加入。這些添 加劑可為固體或液體形式，可作為預混固體塊或粉狀混合物或預混或即用液體、氣溶膠或發泡配方之一部分地與螯合劑及/或表面活性劑合併，或者可於處理部位以固體、液體、漿液或其混合物形式個別加入。

根據本發明之處理流動水系統之較佳方法包含以下之步驟：(1)將水系統洩放或排洩以移除現有的水(如果有的話)及任何先前之水處理化學品；(2)測定系統中之總水量(或系統在正常循環系統操作期間可留住之水量或可於非循環系統中留住以填充該系統之水量)及將系統再填充水；(3)將處理組成物加入使得活性試劑於水系統中之最終濃度大於0.001M之中性鹽、0.0005M之酸鹽、0.00015M之表面活性劑；(4)依所需將腐蝕抑制劑(典型地2ppm最小量)、消泡劑或泡沫稠化劑(取決於水系統)、及/或輔助殺生物劑隨意地加入；(5)將含有處理組成物的水循環通過整個系統(或將含有處理組成物的水與非循環系統之實質地所有組件接觸)一段充分的時間；(6)定期測試此系統之腐蝕產物以監測處理組成物對水系統之腐蝕效應；(7)於循環系統中，將水過濾以移除脫落之固體及生物膜黏聚物；及(8)於充分之處理時間及移除系統之集水池或其他貯水池或低流量區域的任何餘留固體(如果有的話)後，由水系統中洩放或排洩含有處理組成物的水，然後視情況再填充新鮮水。此較佳方法亦可用於非流動水系統，其中此水系統可留住一些水一段給定的時間。例如，此方法可用於排水管，其中將充氣氣囊插入以作為 塞子，及將排水管填充一些水以令處理組成物與排水管之實質地所有受污染零件接觸(從靠近安裝有此排水管之地板或洗滌槽下至位於或靠近輸送管接合另一輸送管或阱的點)。此應用中，腐蝕測試步驟可以非必要。

關於不能留住一些水之非流動水系統諸如某些排水系統方面，較佳方法包括以下之步驟：(1)隨意地以新鮮水沖洗此水系統；(2)隨意地於處理部位製備液體、氣溶膠、或發泡處理組成物使得活性試劑於水系統中之最終濃度大於0.001M之中性鹽、0.0005M之酸鹽、0.00015M之表面活性劑，以製備此處理所用之水量為基準(另外，處理組成物可以預混配方形式運送)；(3)藉由傾倒、噴霧、或發泡將處理組成物施至此水系統使得其接觸水系統之實質地所有受污染表面(諸如排水管部分，從靠近安裝有此排水管之地板或洗滌槽下至位於或靠近其接合另一輸送管或阱的點)；(4)依所需將腐蝕抑制劑(典型地2ppm最小量)及/或輔助殺生物劑隨意地加入；(5)依所需將處理組成物再施至此水系統使得處理組成物與水系統中之實質地所有受污染表面之總接觸時間充分；(6)隨意地定期測試此系統之腐蝕產物以監測處理組成物對水系統之腐蝕效應；及(7)隨意地將水系統以新鮮水沖洗。

這些方法導致水系統之徹底清潔，其後可重新開始其他水處理方案且這些方法係用於定期保養。最佳地，處理組成物的活性試劑濃度於水系統中之最終濃度為0.005M之中性鹽、0.003M之酸鹽、0.00075M之表面活 性劑。腐蝕抑制劑較佳地TTA以至少2ppm且較佳地17ppm的濃度加至待處理之水系統中以保護其組件(尤其任何銅組件)免於被處理組成物化學品所腐蝕。亦較佳地這些試劑於水系統中的最終濃度不超過0.01M之中性鹽、0.005M酸鹽、及0.0015M之表面活性劑，因為較高濃度可導致具有銅、軟鋼及鍍鋅鋼組件之水系統的過度腐蝕。最佳地，用於流動水系統之本發明方法可以固體塊或粉狀處理組成物及以本發明之處理系統使用。最佳地，用於非流動系統之本發明方法可以本發明處理組成物之預混或即用液體、氣溶膠化、或發泡配方使用。

在開始處理之前，先測定水系統諸如第1圖冷卻塔12中之水量。以此量為基準，將提供活性組份正確濃度所需的處理組成物之量置於容器或混合器皿中，再運送至處理部位。用於不能留住水量的水系統之另一實施態樣中，處理組成物較佳地以適當濃度預混或即用。另外，處理組成物可使用適量之來自非流動水系統之外側的水於處理部位混合，較佳地是使用較小量的水以降低提供較佳濃度所需的試劑，而額外處理可依所需應用。如果系統中的水(如果有的話)含有高濃度的陽離子物種，則螯合劑有可能在到達反應區之前會被消耗。因此欲使寄生反應降至最小，系統應該洩放到其中系統中的水導電度與因為正常操作造成之水喪失所用之水值相同的點。另外，且尤其用於較小之結垢系統諸如排水管及小水槽，系統在引入處理組成物之前可完全地排洩。

將系統進行必要之洩放或排洩且再填充適量的水(如果水系統可留住一些水的話)後，可將處理組成物加至系統之水中。較大規模之循環水系統諸如冷卻塔方面，來自系統的水較佳地改道經由側流而至放有處理組成物之進料器、容器、或混合器皿中，諸如使用第1圖中的側流20及產物進料器22。當水流過容器/混合器皿時，處理組成物的固體組份溶解且再引至水系統中，處理組成物於此處與額外之水混合以形成活性產物。雖然較佳地使用側流，但處理組成物可直接混合至任何水系統器皿或程序流(諸如第1圖之集水池14或排出管線28)中。

關於非循環系統諸如排水管、或較小規模之循環系統方面，處理組成物較佳地係直接加至水系統中而非使用側流，然而如有需要，側流可加至現有之排水系統中。應用方法可依所涉及之系統型式、該系統是否可留住一些水(諸如水槽或經由使用停止閥以將水留住於輸送管中)及可留住之水量而定。例如，於排水系統中，排水輸送管可留住適量的水以令固體較佳地粉狀之處理組成物直接施用。充氣氣囊(插至排水輸送管的特定深度)、或斷流閥(如果可利用且可得到)之使用可作為斷流機轉以在處理週期期間留住水。另外，液體處理組成物可予使用及噴霧、氣溶膠化、或發泡至排水管或其他水系統中。當需要較小量的處理組成物時，處理組成物可以預混液體、氣溶膠或發泡配方形式運送至處理部位。雖然預混配方較佳，但處理組成物可於處理部位與給定量之來自水系統外側的 水混合以形成液體、氣溶膠或發泡配方，其接著傾倒、噴霧、或以另外方式加至水系統中。當水系統不能留住一些水時，以噴霧液體、泡沫或氣溶膠之施用最佳。當與來自水系統外側的水混合時，較佳地使用去離子水。不同的噴嘴，諸如方向噴霧器或可插於排水管蓋孔中之長噴霧管，可用於協助將處理組成物指向待處理之水系統內的所有表面。發泡配方之處理組成物的施用較佳地用於排水系統，因為泡沫會膨脹以接觸排水管之實質地所有表面且與大多數液體之施用相比，會保持與彼些排水管表面接觸更長的一段時間，容許處理組成物有時間從事移除生物膜及其他污染物。較佳地，發泡處理組成物乃發泡至排水管管線中直至固體圓柱達成由排水管的底部至排水管的頂部為止。

用於非循環水系統之處理組所物的試劑濃度與用於循環水系統者相同。當與留在水系統中之一些水或與外部容器中之一些水混合時，在加入任何其他添加劑諸如腐蝕抑制劑之前，較佳地為介於0.001M-0.01M之間的中性鹽、0.0005M-0.005M之間的酸鹽、及0.00015M-0.0015M之間的表面活性劑，這些濃度係以這些試劑與水的量為基準測定。

關於用於循環或非循環水系統方面，其他添加劑諸如腐蝕抑制劑、消泡劑(或泡沫稠化劑及推進劑)、及輔助殺生物劑可隨意地經由側流、產物進料器加入、直接加至水系統、或者經由外部容器或噴霧器加入，如果這些添加劑尚未為含有螯合劑及表面活性劑之固體、粉狀或 液體化學材料之一部分的話。這些其他添加劑較佳地以市售產品形式根據各自之產品標籤說明書加入。這些化合物及添加劑的添加順序並不重要，但較佳地腐蝕劑在螯合劑及表面活性劑之前或同時加入。

當水系統循環到經處理之水(或經處理之水留在非循環系統內或接觸非循環系統之組件)時，溶解之處理組成物開始接觸受污染表面。螯合劑攻擊表面上存在之任何生物膜且移除將細胞外多醣基質留在一起之金屬連橋。表面活性劑及水穿透生物膜使其脹大，接著螯合劑能穿透以進一步斷開基質。當細胞外多醣基質脹大，其剝落掉如今可溶之外部暴露層。亦剝落掉較大之生物膜黏聚物，其進入流過系統之大體積水中。當水流動時，這些黏聚物運送至系統的其他區域，彼等可在這些其他區域沈澱出來(尤其於低流量區域諸如集水池)且變為二次污染源。容器/混合器皿、側流、或其他程序流可配備濾器以在這些生物膜黏聚物有機會於系統的乾淨部件中重建集落之前移除這些生物膜黏聚物。含有溶解處理組成物的水持續循環通過水系統(或留在非循環系統內)一段時間以達成水系統之有效清潔。如同熟諳此藝者所理解，處理週期的持續時間將依諸如處理組成物之活性組份於水系統中的濃度、所用之特定表面活性劑、水通過系統的流速(或於非循環系統中之任何混合)、材料需要由系統中被清潔的程度或等級等因素而定。就較大之循環系統諸如冷卻塔方面，處理週期典型地為24-48小時。較小規模之系統諸如排水管 方面，處理週期可為5分鐘至數小時。在不留住一些水的排水系統方面，處理組成物在初始施用期間可能不能與所有受污染表面接觸或者在由系統排洩之前可能不能接觸彼些表面一段充分的時間。因此可能需要進行多次處理以達成與受污染表面接觸充分的時間。

許多人為水系統使用可與螯合劑、表面活性劑、或者甚至輔助殺生物劑反應的材料。因此，可監視系統在處理期間之腐蝕及腐蝕副產物之形成。較佳的是使用電化腐蝕監測器以測量處理期間系統之即時腐蝕狀態。此外，含有於系統中之反應金屬試片的腐蝕架可置於產物流中以監測腐蝕率。腐蝕抑制劑的存在應該避免系統之許多重要組件被攻擊。當與適當腐蝕抑制劑一起使用時，根據本發明之處理組成物的活性組份之濃度範圍應對水系統具有最小之腐蝕衝擊；然而，長期處理時，處理組成物之活性組份濃度超過範圍上限(超過最小值0.001M中性鹽、0.0005M酸鹽、0.00015M表面活性劑的10倍以上)則可導致不可接受之高腐蝕率。於此高濃度下，處理24小時後對軟鋼、鍍鋅鋼、及銅之腐蝕率可上達高於可接受範圍的數量級。此外，這些高濃度於鍍鋅鋼之存在下、於高層流環境中已顯示會產生含有表面活性劑及螯合化學品的蠟狀塗層。然而，當以最小濃度值使用根據本發明之處理組成物時，經發現對軟鋼的腐蝕率低於以已知處理組成物所觀察到者。

許多流動水處理系統使用導電度之增加(因為 當水循環時，金屬離子及碳酸鹽濃度的增加所致)作為指示器且觸發水的洩放及新鮮水的添加。此操作幫助避免及減緩系統中硬結垢的形成。當處理組成物完全地加至根據本發明之水系統時，水的導電度典型地增加800μS或900μS。此增加正常地足以觸發水系統將水洩放至排水管，導致處理組成物在具有充分時間循環通過水系統以進行有效處理期之前就廢棄掉。因此在將任何處理組成物加至水系統之前，較佳的是停止系統之洩放機轉以避免處理化學品之過早排出。

在流動被限制或者有顯著攪動的情況下，系統中的表面活性劑有產生泡沫的可能性。欲避免發泡，較佳地將消泡劑連同處理組成物一起加至系統中(如果尚未包括作為彼組成物的一部分的話)。如果尚未包括的話，則輔助殺生物劑亦可加入。

在處理週期期間，較佳地將循環或其他方式之流動水過濾以移除藉由處理而脫落的固體。濾器應予監測且當其變得積垢時則替換之。此可藉由濾器之可見髒污或藉測量橫跨濾器材料之壓力的增加來指示。此協助避免濾器材料變為二次污染源，其可導致系統之乾淨部件之進一步集落化。較佳的是在乾淨程序完成之後，將濾器由系統中移除。

處理週期完成之後，水(包括任何餘留之溶解處理組成物及在程序期間已耗掉之反應試劑)應由水系統中抽空。此協助避免去活化之有機負荷物變為微生物之二 次食物來源，該微生物最終會在處理週期與週期之間使水系統集落化。較佳的是當清潔完成時，系統中的所有水均倒至排廢水管或盛器中。此將會令任何已沈積於低流量區域的固體待由系統中移除。另外，被水導電度所活化之洩放閥可予活化，如果其存在作為現有水系統的部件的話。此將會將處理組成物排洩且從系統中耗掉試劑，然而；亦有處理完成後低度殘留處理組成物餘留數星期的可能性。處理時間過去後，可將塞子移除且可令液體排洩至主要管線中且排洩向外至廢棄物處理。一旦處理時間過去，壁側將以水噴霧，其協助加速泡沫及被破壞之生物膜黏聚物下至主要排水管管線及向外至廢棄物處理。

一旦排洩或洩放，水系統可再填充新鮮水(視情況用於流動水系統)且重新開始正常的操作。其他處理組成物諸如殺生物劑及腐蝕抑制劑可在正常操作期間使用；然而，較佳的是定期重覆本發明之處理方法以徹底清潔水系統，因為經發現即使看起來乾淨的水系統亦含有可藉本發明處理組成物及方法移除的微生物、水藻、及生物膜。

根據本發明之處理組成物及使用此組成物之方法乃進一步於以下實驗實例中說明及解釋：

實例1：受生物膜污染的試片於實驗室設置中的處理。將含有多重細菌物種之生物膜試片於實驗室設置中使用半批次生物反應器系統製造。生物膜反應器經設計成環繞連續攪拌槽反應器且使用5升PVC容器製造且含 有4試片式固持器及用以誘導受控流體流動環繞懸浮試片的中央驅動漿。驅動漿由Perspex漿(10cm×5cm)所製，其依附至19cm PVC桿且以1：10之齒輪比旋入齒輪DC馬達(Tanner Electronics)之傳動中。試片固持器亦由PVC桿(14cm)製造，其經由生物膜反應器的蓋子固定在適當位置。試片桿於底部成錐形以使其能輕易繫緊玻璃載片及金屬試片。操作前，將反應室及個別組件拆卸，浸於5%漂白溶液中，然後於熱肥皂水中用力擦洗，及以蒸餾水潤洗。一旦清潔後，將攪拌槽反應器內裝入2升反應器去離子水，再將含有細菌之20克Free-Flow丸粒(得自NCH公司或其分處)加至此水中。將試片置於已被插至Free Flow丸粒材料中的試片固持桿上。將馬達連接至RSR DC電源供應器型號HY3010E且電流設定為5伏特以提供每秒橫跨試片面0.4英尺的線速度。反應器運行6天且Free Flow溶液每2天替換。標準微生物分析法顯示系統產生均勻生物膜，其每毫升回收之上層液中含有超過10⁸CFU的微生物族群。

將這些含生物膜的試片暴露至如下三種不同濃度之本發明處理組成物達24小時：最低濃度-0.0001M中性鹽(檸檬酸鈉)、0.00005M酸鹽(檸檬酸)、及0.000015M表面活性劑(十四基三甲基溴化銨)；最小濃度-0.001M中性鹽(檸檬酸鈉)、0.0005M酸鹽(檸檬酸)、及0.00015M表面活性劑(十四基 三甲基溴化銨)；及最大濃度-0.01M中性鹽(檸檬酸鈉)、0.005M酸鹽(檸檬酸)、及0.0015M表面活性劑(十四基三甲基溴化銨)。

處理後，將載片移出，再將生物膜處理以計數生物膜中現有之活細菌及亦計數處理後所收集之上層液中的活微生物。結果顯示，於最低濃度下(低於所推薦最小濃度的10倍)，未觀察到生物膜及水中微生物的減少，顯示生物膜仍是活的(且正在生長)。於最小濃度之處理中，生物膜及生物膜上層液有1個對數減少。於最大強度處理中，於試片上或於上層液中無可回收之微生物。結果總結於表1中。

實例1A：再度重覆實例1，但此情況係將市售之輔助殺生物劑MB-2128加入以協助起始之處理。於 情況觀察到以最低濃度處理進行生物膜及上層液之處置後，微生物計數有2個對數減少。最小及最大濃度方面，則無可偵測到之生物膜或上層液的回收微生物。結果總結於表2中。

實例1B：重覆實例1之方法且於以與實例1A相同濃度存在之MB-2128上使用市售分散劑，但無本發明之處理組成物。當將經處理之溶液及生物膜處置後，經發現生物膜及上層液中僅達到3個對數減少。

實例1、1A、及1B之結果顯示，使用最大強度濃度之試劑乃高度有效於移除生物膜且消除溶液中及生物膜中的微生物。最小濃度當單獨使用時顯現一些移除生物膜及減少微生物的效力；然而；當處理組成物與輔助殺生物劑一起使用時，效能顯著改善且無活細菌被以固著或 浮游狀態回收。此外，如同實例1A與實例1B之比較，當最小濃度的溶液與輔助殺生物劑一起使用時，其效能勝過當將市售生物分散劑與相同殺生物劑一起使用時的效能。

實例2：前導型冷卻塔以最小濃度試劑及輔助殺生物劑之處理。為測試較大規模之實驗室結果，乃以前導型冷卻塔進行研究。使用28加侖之總量及每分鐘4加侖之流速作為測試系統。冷卻塔過去超過1年未操作且實質之生物膜已確立於系統的輸送管及軟管中。將集水池填充城市供水且將泵活化以開始水的流動。操作2小時後，收集集水池的水樣品，再分析微生物的存在。此外，亦收集內部表面的抹拭樣品再予處置以供微生物分析。分析結果顯示每毫升水具有4×10²CFU之浮游細菌及1×10⁶固著細菌。微生物分析亦顯示，生物膜為具有廣泛變化的多重物種，其代表會在真實世界環境中發現的真正生物群。

將系統以濃縮之檸檬酸、檸檬酸鈉、及十四基三甲基溴化銨組成物溶液處理使得當所有組份均加入時，系統中的水具有0.001M檸檬酸鈉、0.0005M檸檬酸、及0.00015M十四基三甲基溴化銨的最小試劑濃度。將輔助殺生物劑MB-2128加入以提供200ppm之最終濃度。當將試劑加入時，有一些泡沫於集水池之空氣/水界面形成且有一些泡沫於系統中之其他點觀察到。於1小時、24小時、及4天後收集水樣品。結果顯示1小時後浮游細菌有0.5個對數減少，其於4天處理後增至1個對 數減少。軟管中之生物膜抹拭樣品顯示於此4天處理時間期間有5個對數減少。

集水池及軟管的目視檢查顯示，生物膜在處置期間已由軟管及其他系統組件中剝落且沈積於集水池的低位區域及於管線內過濾器中。當分析此集水池殘留物時顯示當再懸浮於緩衝液時每毫升具有1×10³CFU。

處理之前，生物膜為黏附在輸送管及管子表面的暗棕色黏液層。當暴露至處理時，經觀察到2天後生物膜的顏色變亮且脹大且最後顏色甚至更亮且開始由表面分開且掉落於黏聚物中。這些觀察之最有可能的機轉為生物膜的外表面被螯合劑及表面活性劑攻擊，其溶解固定胞外多醣聚合物的橋連金屬，將彼等釋至溶液中且令表面活性劑及水進一步穿透至生物膜基質中。當水、螯合試劑及表面活性劑穿透生物膜時，其脹大、解放基質晶格中的孔隙空間，且因此以使反應劑進一步穿透。當生物膜基質脹大時，其達到一個點，此處來自水流的剪力結合生物膜基質的機械損壞導致黏聚物由壁剝落且被分散至大體積水中。生物膜在處理期間的變色顯示顏色色素由生物膜基質中移除或提取。此機轉進一步藉由以下的事實所支持：集水池及濾器中分離出來的生物膜(本質上為輸送管上之生物膜的克隆)具有顯著較少的微生物，顯示於基質外層者已被破壞或萃取。而且，低度浮游細菌於大體積水中的持續存在(當實驗室研究顯示於這些濃度下應該一點也沒有時)推測為微生物隨著處理時間的經過而徐緩釋放，最可 能是來自生物膜基質的破裂。

處理後，將前導型冷卻塔系統沖洗及將集水池清潔。將系統裝上新鮮水溶液(未加入額外之殺生物劑處理)，將其循環通過整個系統。於一星期結束時採取樣品且測量微生物的存在。培養皿計數結果低於偵測極限。

冷卻塔系統整體係由塑膠組件所製造，故進行一系列之腐蝕試驗以測定此處置對銅及軟鋼之效應。製備與前導型冷卻塔中所用者相同濃度之試劑溶液，再置於腐蝕罐試驗系統中。將溶液連續攪拌二星期，其後將試片移出再分析腐蝕狀態。結果顯示軟鋼腐蝕率在0.5至1.0mpy之間，其低於公認標準值3.0mpy。工業標準腐蝕抑制劑當以相同試驗測時，得到2.0mpy的腐蝕率。銅試片顯示1.2mpy之遠遠較高的腐蝕率，其高於公認標準值0.2mpy。當使用15000MT(市面得自NCH公司或其分處的腐蝕抑制劑)以推薦的使用濃度重覆此實驗時，銅腐蝕率降至0.3，此與可接受之工業標準值更為接近得多。經測定銅抑制劑的存在(以2ppm濃度存在)足以減少銅腐蝕且其亦顯示處理組成物並不與於這些濃度的此腐蝕抑制劑反應。此相容性使得這兩種產物一起用於處理方案中變為可能。

實例3：前導型冷卻塔以最大濃度試劑及輔助殺生物劑之處理。第二個研究以第二個前導型冷卻塔進行。不像實例2中的第一個研究，此前導型冷卻塔於系統中具有水達7個月。輸送管及管子的內表面覆蓋焦油樣的 黑色生物膜。集水池的底部具有一些沈積物且集水池的載片具有黏滑感，顯示存在微生物生長。集水池及生物膜之水的微生物分析顯示每毫升水為4×10⁵cfu且集水池上之生物膜中為每平方公分2×10⁷cfu。此外，微生物族群的分析顯示當與實例2之微生物相比時，具有遠大得多之物種多樣性。將前導型冷卻塔以濃縮之檸檬酸、檸檬酸鈉、及十四基三甲基溴化銨溶液處理使得當所有組份加至系統之水中時，試劑濃度處於最大值之0.01M檸檬酸鈉、0.005M檸檬酸、及0.0015M十四基三甲基溴化銨。將輔助殺生物劑MB2128加入以提供200ppm之最終濃度。於24小時及於4天後收集集水池水樣品，且於4天後收集生物膜之抹拭樣品。

集水池之水的分析顯示，24小時後大體積水中之浮游計數低於偵測極限且在剩餘的實驗時間保持低於偵測極限。要注意的是，使用50微升樣品塗佈的培養皿上有一些生長，此顯示大體積水中之生物膜有小黏聚作用(其當生物膜由表面剝落時保護微生物)且這些於塗佈過程中釋放。如同實例2，生物膜的顏色由黑色變亮成極亮的棕色。生物膜薄區域上的抹拭樣品產生低於偵測極限的計數，而由較厚生物膜區域中採收的抹拭樣品則每平方公分產生2×10²cfu的計數。

一旦實驗完成，將系統排洩，且再填充新鮮水，再將其循環通過整個系統。不像實例2，實例3期間剝落掉的固體保留於集水池及其他低流量區域中。此時間 期間，因為蒸發導致之水的喪失係藉由加入新鮮水而補足。實驗期間要注意的是，有泡沫存在於集水池中的水之表面上。以每星期為間隔地收集集水池之水的微生物樣品，分析結果示於第2圖中。第2圖的圖表顯示處理後之約20天，系統中的微生物族群仍保持在控制之下。然而，在接下來的10天期間固著及浮游細菌均快速增加，帶領此二族群再度上達正常之起始水平。這些結果顯示，生物膜本身正在管子的表面上重建。如同大體積水中之高細菌計數所指示地，因為前導型冷卻塔於處理週期完成之後並未排洩及再填充新鮮水，故咸信浮游微生物係使用來自於處理組成物殘餘的有機負荷物作為食物來源。處理週期完成後之系統的洩放或排洩、及由集水池中移除任何餘留固體將會移除大多數之此有機負荷物，導致系統較長期地保持在控制之下。

實例3A：前導型冷卻塔以最大濃度之粉狀形式試劑及輔助殺生物劑之處理。於第48天，將實例3之冷卻塔再度處理，此時使用最大濃度之粉狀形式試劑。此實例證實，粉末及液體處理組成物之間的效能並無差異。如第2圖所示，在添加粉狀形式處理組成物之三小時內，固著及浮游細菌均減少到低於偵測極限的程度且彼等保持於這些低程度超過1星期。

對最大濃度處理組成物的腐蝕評估係如前所述地於冷卻塔內之腐蝕架中及於腐蝕罐中的試片進行。24小時後，試片架中的腐蝕試片顯現腐蝕現象。然而，鍍鋅 鋼試片於表面上發展出蠟狀積累，其隨著反應時間而增加厚度。沈積物經發現為檸檬酸鈉、檸檬酸、及表面活性劑之組合。其亦含有鋅、銅及鐵。此沈積物亦於試片架中的鋅片上觀察到。置於集水池(其為低流動環境)中的其他鋅試片並未顯現任何此蠟狀積累現象。由腐蝕罐試驗之結果顯示，無添加15000MT腐蝕抑制劑，則對軟鋼之腐蝕率為30mpy且對銅為4mpy。亦要注意的是，蠟狀沈積物於銅及軟鋼試片上均形成，其具有與於塔中之鋅試片上所發現者相同的光譜。添加15000MT的腐蝕率對軟鋼不變，然而；當使用15000MT腐蝕抑制劑時，銅腐蝕率降低一個數量級至0.4。

由這些實例的結果有助於定義此處理組成物如何地可以整體效能及反應性為基準應用於處理真實人為水系統。處理組成物藉與生物膜以增效之化學及物理交互作用的方式反應而運作，此導致生物膜由其所依附的表面剝落及剝離。當其由表面破壞時，其形成含有活微生物的小黏聚物。處理的結果不能移除脫落的生物膜黏聚物將可導致系統的快速再集落。最小濃度之處理需要數天的動作；然而；當與腐蝕抑制劑一起使用時，腐蝕率特別低。較高濃度之處理需要至多24小時的較短暴露時間，然而，其對系統中的金屬具高度腐蝕性。較高濃度之處理有在高層流區域之鍍鋅表面中形成厚蠟狀積累的可能性。添加腐蝕抑制劑較佳，尤其是用於含銅的水系統方面。添加粉狀形式的試劑可顯著地減少處理所需之材料量而不會負 面地衝擊處理的效力。

實例4：600加侖冷卻塔之處理。此實例係設計用於將實驗室結果應用至此領域之小規膜冷卻塔。此實例係於CTS型號2125上進行，125公噸600加侖總量之冷卻塔位在地方性大學的校園上。此冷卻塔用於將電腦建築冷卻且在試驗期間以全熱荷操作。

在進行試驗之前，將冷卻塔使用慣用之殺生物劑擬案處理。於使用本發明處理組成物及方法處理之前的兩星期，停止慣用之殺生物劑處理。處理前先收集水樣品及分析以得基線讀數。系統的狀況亦予攝影地文件化。要注意的是系統中的水是清澈的；然而，水藻薄膜正於集水池的底部生長。集水池中並無其他沈澱物現象。填充材料具有遍及整個結構形成之黑色膜。此膜為生物及無機化合物的混合物。抹拭試驗顯示每平方公分有2×10⁶cfu的微生物負荷。集水池的分析得到每毫升1×10²cfu的起始計數且大多數的微生物經鑑定為假單胞菌屬(pseudomonas spp)。溶解及懸浮銅在可接受的範圍內，溶解及懸浮鐵亦如是。

在開始此處理之前，先將冷卻塔系統沖洗，將新鮮水加入，然後將洩放閥由導電度控制器中切斷。欲保護冷凍器系統中的銅，乃將甲基苯并三唑(TTA)化合物加入以於大體積水中提供共9ppm，再將其循環通過系統1小時。將包含檸檬酸、檸檬酸鈉、十四基三甲基溴化銨固體(粉狀形式)之處理組成物稱重量，然後加至冷卻塔之 水中以得0.005M檸檬酸鈉、0.003M檸檬酸、及0.00075M十四基三甲基溴化銨之最終濃度。每一組份的粉末係加至桶中，再混合一起以產均勻的摻合物。將集水池的水與桶中的固體混合，再將所得漿液直接地引至冷卻塔之集水池中。輔助殺生物劑MB2128係以推薦之使用量直接加至集水池中。在處理週期期間，將管線內過濾器置於從冷卻塔至冷凝器的出口輸送管上以過濾掉因處理而脫落的固體。

一旦化合物加入，形成泡沫薄層，此處由填充材料而落下的水碰撞集水池中的水。當產物循環時，要注意的是水由無色變為半透明灰色且其不再可能見到集水池的底部。產物循環48小時，然後將冷卻塔系統傾卸，將新鮮水加入，再恢復慣用之殺生物劑方案。

第3圖為實例4實驗期間由集水池及填充材料中分離出來的浮游及固著細菌之圖表。此圖表顯示，添加處理組成物後，浮游及固著形式之活細菌負荷均立即下降。然而觀察到，於24小時(浮游細菌)及48小時(固著細菌)，活細菌數增加到幾乎為原始值。微生物分析顯示，起始測量中，集落看起來像正常的假單肥菌屬(pseudomonas spp)，但24小時後，原本被視為是污染的第二物種開始出現在培養皿上。當這些物種被鑑定時，彼等經發現為假單肥菌屬(pseudomonas spp)，其不同於第一次觀察到者。另外之分析顯示有原生動物物種存在於水中，此原生動物物種在起始分析中是不存在的。隨著處理 後之慣用殺生物劑的加入，冷卻塔系統中之活浮游及固著細菌數有顯著之下降。

實例4之處理期間，填充材料上之黑色生物膜經發現變鬆且開始掉落至集水池中。由集水池中取出之水噴霧係用於移除填充材料中餘留的材料。

綠色/灰色沈積物於濾器上觀察到。沈積物材料之分析顯示其具有以下組成：有機37%、碳酸鈣18.5%、矽石31%，其餘為鋅、鋁及鐵氧化物。

如同伴隨其他實例觀察到，處理使得生物膜變色，使其脹大導致其剝落於黏聚物中且由水系統的表面脫層。結果亦顯示這些黏聚物含有活細菌且這些細菌可使系統再集落，甚至當管線內過濾器在適當位置以移除固體時亦然。然而，結果顯示，於生物分散處理後加入其他輔助殺生物劑(除了在處理開始時加至集水池中的MB2128量之外)乃有效於減少浮游及固著狀態之活微生物。

第4圖為顯示在處理之前、之期間、及之後溶解或懸浮於冷卻塔大體積水中的銅之圖表。此圖表顯示在處理前，系統中的銅量本質地為零。於試驗開始當天，銅量開始爬升且彼等甚至於48小時處理週期完成且將含有溶解處理組成物之水由系統中沖洗時仍保持高值。然而，正常操作之數天後，其值回到正常低量。這些結果顯示，如同先前實例中所觀察到，銅之長期暴露至處理組成物(諸如48小時之處理週期或更長)可對水系統之效能及/或對水系統之銅組件有害。因此，最佳的是銅腐蝕抑制劑 與處理組成物之一起使用以避免過度腐蝕。

根據本發明此實施態樣之額外優勢為其似乎有效於移除或使集水池的水藻變色。由實例4中之實地實驗的結果顯示，當以控制方式使用且遵循以上所概述之步驟時，本處理組成物乃有效於移除生物膜、結垢、及水藻。

實例5：700加侖冷卻塔之處理。另一實驗係於被視為是乾淨塔的冷卻塔上進行。確認Marley 700加侖冷卻塔，再檢查可見之污染現象。要注意的是，水是乾淨的，有一些棕色沈積物於水中的填充材料上，且有小量的碳酸鈣結垢於填充材料的外表面上。開始實驗之前的一星期，停止慣用之殺生物劑處理方案。實驗開始之前之水與填充材料上之棕色沈積物的微生物分析分別顯示為每毫升1×10⁴cfu及每公分1×10⁴cfu的計數，此乃充分地在此塔被視為乾淨的規格內。

處理組成物的濃度與先前實驗中所用者相同，僅有表面活性劑的改變，其轉換成二癸基二甲基氯化銨。處理前，將17ppm甲基苯并三唑溶液(銅腐蝕抑制劑)加至集水池中且令其循環1小時。1小時過去後，將表面活性劑直接加至冷卻塔之集水池中，再令其循環24小時。24小時後，將其他試劑加入。

經觀察，隨著表面活性劑之起始加入，水轉為混濁且在24小時內其再度轉為清澈。水中未存在任何沈積物或其他材料現象。隨著其他試劑的加入，液體開始 在環繞集水池邊緣其中填充材料所在位置轉為綠色。

處理之4小時後，將系統設定成洩放，且將塔填充新鮮水。隔天當檢查塔時，發現有顯著量的泡沫積累在塔內側。泡沫在表面上具有相當大量的綠色材料。最明顯地在集水池的底部中有淡綠色沈積物，這是先前日在這裡所沒有的。雖然沈積物看似銅氧化物或銅組份，但分析後經測得含有92%有機材料，其餘的為氧化鋅及碳酸鈣。此顯示冷卻塔含有比起始藉目視檢查及水分析所出現者更多的有機材料，且顯示處理乃有效於由塔之表面移除有機材料。

因為年限及系統上之低熱負荷，水並不會循環地如同預期地快速，故即使於排放處置後，仍有檸檬酸鹽及表面活性劑於系統中。此變為具問題性，因為試劑的連續作用釋出更多有機材料至冷卻塔之集水池中，其可接著再污染系統。不規則之流過系統的型態導致過度發泡，其需要以消泡劑處理。

此外，即使系統洩放後亦有檸檬酸鹽及表面活性劑的存在導致系統之銅元件的進一步腐蝕。第5圖為顯示冷卻塔系統中之溶解及懸浮銅的圖表。即使冷卻塔系統已經過沖洗後，系統中的銅仍持續溶解且腐蝕率過度。為求避免對冷卻塔系統造成永久損害，乃將整體單元洩放，且在填充新鮮水之前先動力清洗。分析顯示，於此處置之後，銅量轉為正常。因此，可能需要在處理週期完成後的水系統洩放或排洩之後潤洗或清潔此水系統以在系統 填充新鮮水之前充分地移除試劑。

第6圖為顯示實例5之塔中的浮游及固著計數的圖表。如所預期，起始之浮游及固著計數降低；然而，當更多的生物膜材料釋出至集水池中且因為試劑消耗以及伴隨起始之洩放使處理組成物的濃度降低，活微生物再度開始增加。

實例6-3,500加侖冷卻塔之處理。另一實驗中，將3,500加侖量的冷卻塔以根據本發明之組成物處理。此處理係以在小容器(1-5加侖容量)中混合一起的中性鹽及有機酸及預先於另一容器中預製的表面活性劑製備。在加入處理組成物之前，將265g甲基苯并三唑加至水系統中，其後將795g消泡劑加入。然後將處理組成物藉由加入3.5加侖中性鹽/有機酸混合物、其後加入3.5加侖表面活性劑地加至集水池中。令溶液混合，且試劑於水中之最終濃度為0.005M檸檬酸鈉、0.003M檸檬酸、及0.00075M二癸基二甲基氯化銨。

將二部分之處理組成物均加入後，泡沫薄層開始於集水池中形成。最高位的泡沫靠近補充給水閥，其為最擾流的區域。又，形成泡沫薄層，此處由填充材料落下的水濺潑至集水池的水位中。當試劑循環通過系統時，水變得略為薄霧狀且集水池的底部不如此地可見。水亦於表面活性劑添加的傾倒點轉為混濁，但在處理週期期間變得清澈。

在處理之前及處理期間監測溶解及懸浮銅。 溶解銅的量在處理期間爬升至0.2ppm且一旦洩放閥開啟則快速下降。懸浮銅的量在處理週期期間保持約略相同。因為處理組成物對銅具腐蝕性，故以銅腐蝕抑制劑諸如甲基苯并三唑的添加較佳。

使用ATP分析(以偵測存在於活細胞中之腺苷三磷酸為基準)於此實驗中以測定水系統中之生物負荷。ATP之偵測顯示水系統含有活細胞。ATP分析亦可偵測大體積水中釋出的非細胞結合性ATP，但此非細胞結合性ATP具有極短壽命且於細胞外側快速降解。當生物膜存在於水系統內時，總ATP於生物分散劑加入後典型地快速上升。總ATP的上升係由於生物分散劑將細胞由水系統表面轉移至動力水所致。一旦將殺生物劑加至系統中，其殺死循環生物膜以及黏附至系統表面之新暴露生物膜層，且可偵側會聚之總ATP。此實例中，總ATP在處理週期之前、之期間及之後檢測。當將處理組成物加至系統中時，總ATP上達至4200 RLU，顯示大體積水中之循環生物膜。一旦將MB-60B(輔助殺生物劑)加至系統中，則總ATP快速下降至如同於加入處理組成物之前測得之起始值。

現場試驗之結果乃總結如下：(1)處理組成物及方法最佳地用於冷卻塔或其中因為重熱負荷而有高度水交換的水系統中；(2)處理組成物會攻擊待處理之水系統中存在的銅(諸如冷卻塔之冷凍器單元中的銅管子)，故以使用腐蝕抑制劑較佳；(3)處理組成物有效於移除已於 水系統表面上積累的有機、生物及無機材料；(4)一旦處理週期完成，返回慣用之殺生物劑處理為保持微生物族群在控制之下的有效方式，但以使用本發明處理組成物及方法重覆地、定期地處理較佳；(5)使用粉狀形式之試劑於處理組成物中是有效的；(6)處理組成物中的試劑可直接加至集水池或其他貯水池中，且以已於待處理人為系統中的水稀釋；(7)處理會將黏聚物釋出至系統中，其含有一般在大體積水系統中不存在的微生物；且(8)生物膜黏聚物可有效地使用管線內過濾器由系統中移除。

實例7：退伍軍人桿菌(legionella)生物膜之處理。令嗜肺性退伍軍人桿菌(Legionella pneumophila(ATCC 33153))生物膜於CDC反應器中、於4天之連續性緩衝木炭酵母萃取物培養基供應下牛長。然後在處理暴露之前將帶有三個不鏽鋼試片的桿採樣以供活細胞計數。將另外的桿轉移至含有緩衝稀釋水(對照組試片)、最小濃度之根據本發明處理組成物試劑或高濃度試劑的批次反應器中。1小時及24小時後，將桿由每一反應器中拉出，再採樣以供活細胞計數。最小及最大處理濃度分別使生物膜之退伍軍人桿菌(legionella)有1.4及2.4的對數減少。

實例8：透析排水管於最大濃度下之發泡處理。另一研究係於地方性醫院對透析排水管使用發泡處理進行。將含有0.01M檸檬酸鈉、0.005M檸檬酸、及0.0015M Neodol 91-6作為表面活性劑之活性試劑濃度的溶液使用去離子水製備。將300ml整除份之溶液與 Neodol 91-6(除了用於作為處理組成物之表面活性劑組份的Neodol 91-6之外，其加入亦改善發泡性質)、苯甲酸鈉(作為腐蝕抑制劑之防腐劑)、AMP-95(額外發泡劑)、及20g of AB-46(推進劑)組合地轉移至氣溶膠罐中。氣溶膠罐應配備發泡噴嘴及柄、密封、然後加壓。罐應配備噴嘴，該噴嘴會最佳地將處理組成物遞送至排水管之實質地所有表面，其將依待處理排水管之結構及物理組態而定。任何可相容之表面活性劑均可予使用，然而以Neodol 91-6較佳。高度發泡之表面活性劑最佳地供氣溶膠之施用以儘可能地延長接觸時間。

到達處理部位之後，將連接透析機器與排水管的管子移除再置於生物危害品袋中。將排水管蓋移除，再目視及攝影檢查排水管之沈積物與生物膜的存在。檢查顯示有乾燥化之蠟狀積累及生物生長存在於通到主要排水管管線之排水管側面上。於處理之前及之後採取排水管內側位於水-空氣界面的微生物樣品。

將處理組成物以取自氣溶膠罐之泡沫形式、以從水位至排水管管線頂部完全地充滿排水管管線的方式施至排水管。當泡沫破掉時，額外之處理組成物施入以保持泡沫塔的高度。泡沫保持於排水管管線中1小時，然後使用僅裝有自來水的手持噴霧器將其清洗掉。要注意的是於處理結束之時，生物碎屑乃存在於泡沫中且當將其以水潤洗時，排水管壁的側面目視看起來更為乾淨。亦要注意的是，由排水管散發出來的積垢味道於處理結束之時相當 地少。一旦發泡處理完成，將系統以規則保養劑量之慣用市售排水管處理產品處理。

實例9：透析排水管於最小濃度下之發泡處理。於透析排水管上之第二個研究係使用具有最小濃度0.001M檸檬酸鈉、0.0005M檸檬酸、及0.00015M表面活性劑之處理組成物進行。處理組成物以泡沫形式、以從水位至排水管頂部完全地充滿排水管管線的方式施至排水管。與實例8相比，泡沫的一致性並無差異。當泡沫破掉時，額外之處理組成物施入以保持泡沫塔的高度。泡沫保持於排水管管線中1小時，其後以自來水沖洗管線，然後以慣用之市售排水管保養化學方案處理。如同實例8，排水管管線壁側面看起來更為乾淨且來自排水管管線的壞味道減少。

實例9A：透析排水管於最小濃度下之液體處理。第三個研究的進行係比較液體處理組成物與實例9之發泡組成物。製備不含額外氣溶膠劑的處理組成物溶液以提供0.001M檸檬酸鈉、0.0005M檸檬酸、及0.00015M表面活性劑的活性濃度。將排水管管線開啟，再將充氣排水塞插至到達排水管管線的底部。將此塞連接至空氣泵，再膨脹至40psi使其導致排水管密封。將液體處理組成物傾倒至排水管，再令其反應1小時。處理時間過去後，將塞子抽氣且令液體流至廢棄物中。將排水管管線壁以自來水清洗，然後將慣用之市售排水管保養產品加入。處理後排水管內除了目視之污染物減少外，抹拭樣品分析亦顯示 處理後排水管管線壁上微生物之減少。

實驗結果顯示液體及泡沫的施用均有效於清潔來自排水管管線壁的生物材料。然而，實驗觀察顯示，泡沫經由泡沫破裂的作用使表面暴露至新鮮活性化學品且亦似乎有助於由排水管管線表面物理性地移除生物土壤。

表3顯示由實例8及9之排水管壁的側面收集之抹拭樣品之微生物分析結果。每一排水管及每一施用之發泡處理組成物、於最大濃度及最小濃度下各採取兩個抹拭樣品，標示為A及B。先施用根據本發明一實施態樣的處理組成物，其後施用市售之Drain Tain，然後於不同位置、於排水管實質地相對側面採取抹拭樣品。這些結果顯示，兩種處理組成物之微生物計數均可得到平均5對數的減少。

實例10：無水小便斗之處理。另一研究係使用發泡處理組成物進行以移除及避免無水小便斗系統中之生物積累的再發生。加入處理組成物之前，移除由小便斗通到排水管的排水塞而露出位於空氣-液體界面的生物及無機沈積物層。將排水管管線填滿由含有濃度0.01M檸檬酸鈉、0.005M檸檬酸、及0.0015M二癸基二甲基氯化銨的活性成分之氣溶膠罐中遞送的發泡產物。令處理反應 5分鐘，其後將泡沫以水潤洗，再將慣用密封劑加入。控制型小便斗會刷洗排水管管線及加入慣用密封劑。處理後的第一個星期，密封劑或味道控制塊的狀況並無目視的變化。第二個星期，未經處理的小便斗開始顯現味道控制系統破壞的現象。有施用發泡處理組成物的小便斗則具有充分功能性味道控制系統且為無味道的。第三個星期後，未經處理之小便斗中的一些味道控制塊開始顯現生物生長且密封劑由藍色變為綠色，而經處理之小便斗顯現少許至無生物積累。4星期後，未經處理之小便斗中的味道控制系統已完全破壞，而經處理之小便斗仍然充分地運作且顯現受控制的味道。

除了前述結果之外，這些排水管及小便斗實例的結果總結如下：(1)發泡處理組成物較佳地用於清潔排水系統，因為其較易於施用至排水系統之實質地所有受污染的表面且泡沫之物理性破壞有助於機械性地移除排水系統壁的生物基底材料；(3)處理組成物有助於消除排水系統中的積垢味道；(4)處理組成物可延長清潔、暢通之排水管的壽命，尤其在無水小便斗方面；(5)處理組成物較佳地可容許接觸排水系統的表面5-120分鐘，但以大約60分鐘的接觸時間最佳；(6)處理組成物消除或使排水系統內無脊椎昆蟲的食物來源/停泊處降至最小；(7)處理的殘留效應有助於避免生物膜生長回排水系統中。

參照第7圖，描述根據本發明較佳實施態樣之用於處理逆滲透系統的處理系統210之一實施態樣。應 該注意的是，第7圖並不按比例尺的，系統210及水系統的組件係以令彼等可於單頁上察看的方式描述。處理系統210較佳地包含管線232以將水由逆滲透系統改道至處理進料器222，經處理的水通過管線224經由泵226返回逆滲透系統。泵226亦可座落在管線232上或於進料槽中。處理進料器222可如同先前進料器22所述地，此處固體或粉狀處理產物被溶解以供進料至逆滲透系統中。較佳地使用固體或粉狀處理產物，但亦可使用液體產物。欲達下述實驗之目的，進料器222為含有潛水泵226及溶解處理產物的槽。三向(或另為多向)閥138及148控制水由逆滲透系統流至或流出處理系統210。離開膜池140的個別流動管線146及230以及進入膜池140的流動管線139及228示於第7圖中，但較佳的是隨著被閥148及138控制的流動方向單管線離開及單管線進入膜池140(諸如離開膜後至管線152或232)。

逆滲透系統或主環路之正常操作模式中，含溶質的水(諸如鹽水)係由儲存槽112(或其他水源)循環至逆滲透膜池140。高壓活塞泵116將水由槽或來源112泵抽通過管線114，再將水經由管線118排出至消除脈動器120，然後通過管線122至流量開關124。從流量開關124，水連續通過釋壓閥126，通過管線132至壓力計134及差壓轉換器136。釋壓閥126及旁通閥130係安裝作為供系統壓力過度負荷之安全調節器。水可改道通過管線128及閥130返回槽或來源112，或者依需要至排水管或 其他貯存槽。當未改道時，水接著流過閥138至管線139而進入逆滲透膜池140。下述之實驗設置中，逆滲透膜池為具有聚醯胺平板膜(Toray 82V)的Sterlitech CF042D，但根據本發明之處理系統可用於其他逆滲透膜系統。膜池140將水流分離成純化滲透物通量流142及濃縮物流146。滲透物流142被收集於滲透物槽144或送至其他系統以供進一步處置、使用、或貯存。濃縮物流146典型地排出至排水管或再循環至其他系統以供如同第7圖虛線所示地使用。有關實驗設置方面，濃縮物流146係再循環回來源槽112供再使用，保存實驗期間的水。然後濃縮物流通過濃縮物壓力計154及背壓調節器156。背壓調節器156控制整個系統之進料及濃縮物壓力。從背壓調節器156，濃縮物流通過高壓流量計158再返回大體積水槽112(或者另外再循環或送至排水管)。

處理週期期間，一些水乃如上所述地由逆滲透系統改道至處理系統210。含有處理產物的水可僅循環通過處理系統210之較小副環路以僅處理逆滲透膜池140(由從流228通過池140出，通過流230至進料器222及後部環繞)或者可循環通過整個逆滲透系統的主環路以處理暴露至可能被生物污染之水的所有管道及組件。既然生物膜可在整個逆滲透系統的管道及組件上發展，故較佳地為處理全系統。如同熟諳此藝者所理解，典型之逆滲透系統(其中濃縮物流152會再循環至其他過程或送至排水管)中，可安裝旁路以令含有處理產物的濃縮物水連續至 管線114上且通過全逆滲透系統或主環路。最佳地，處理組成物係以單一劑量於處理週期開始時加入。當使用固體處理組成物時，單一劑量可花費一些時間以待充分地加至待處理之逆滲透系統中，因為其可能耗掉數次水再循環通過副環路及進料器222的週期以充分地溶解處理產物而於逆滲透系統中得到期望濃度的處理產物。一旦處理組成物的劑量已加入或充分溶解，則含有處理組成物的水可僅循環通過逆滲透系統的主環路(使用閥148斷絕循環通過處理系統210的副環路直至當加入新劑量處理組成物之下一個處理週期為止)，或者如果僅期望逆滲透膜的處理，則可僅連續循環通過副環路。含有處理產物的水循環通過整個逆滲透系統(或其部分)充分的時間以接觸逆滲透系統之實質地所有組件(或其部分)諸如管道及膜以移除生物膜及微生物生長。處理週期的持續時間可根據逆滲透系統的尺寸、逆滲透系統中之水的特徵及積垢的程度而變。

另外，處理組成物可在處理週期期間在一段時間內連續地加入，於處理週期期間以數次離散劑量分批加入，或其組合。當期望於單一處理週期中連續加入或數次分批劑量時，乃在整個處理週期期間或在處理週期期間的定期間隔，將一些水改道通過閥148至處理系統210以加回更多的處理產物，通過管線228，而一些含有處理組成物的水通過閥148(如有需要，或為另一個閥)回到逆滲透系統中到管線152。然後將含有溶解處理組成物的水循環通過逆滲透系統回到膜池140，在此處額外的處理產物 可經由管線228加入。重覆此過程直至所有期望處理產物溶解且循環通過逆滲透系統充分的時間以接觸逆滲透系統之實質地所有組件諸如管道及膜以移除生物膜及微生物生長為止。

濾器可於逆滲透系統或處理系統210之任何地方加入以移除脫落的固體及生物膜黏聚物。處理週期的持續時間係依加至逆滲透系統中的處理組成物濃度而定，但以逆滲透系統及處理系統210中的水量為基準，於255ppm最小濃度之處理組成物下典型地為2至5小時。定期地重覆處理週期以保養逆滲透系統及控制生物膜生長。系統210亦可包括控制器諸如可程式邏輯控制器以控制泵226及/或任何閥諸如138或148的操作，以令水流過處理產物進料器222或者另外藉由啟動處理週期而將處理組成物加至逆滲透系統中。另外，如果有的話，組件可連接至現有之用於逆滲透系統的控制器以啟動處理週期。處理週期可設定成自動化重覆之定期時間間隔，諸如每48小時或者依逆滲透系統而定之其他間隔時間，或者可藉由逆滲透系統參數諸如以逆滲透系統中之系統壓力增加或來自泵的熱增加作為膜已積垢且需要處理的指標而發動。

系統210亦可包括熟諳此藝者所理解之其他組件，諸如額外的泵、閥、及流量計。系統210可永久地安裝在處理部位或者為可攜式且依所需運送至需要處理的逆滲透系統。如為可攜式，處理系統210較佳地包括用於將系統210連接至待處理逆滲透系統之程序流管線的快速 連接口。如果尚未存在，則類似的連接口可永久地安裝作為逆滲透系統的部件以得以使用處理系統210輕易地進行水系統之定期處理。

用於處理系統210之較佳處理組成物包含第一種螯合劑、第二種螯合劑或會與第一種螯合劑(或其他成分)反應以產生第二種螯合劑的其他成分、及表面活性劑。處理產物或組成物較佳地包含按比例之預混組成物形式的這些成分使得當加至逆滲透系統中的水量(或待處理之其一部分的水量，諸如用於處理膜之副環路中的水量或用於處理全系統之主環路中的水量)時，濃度為介於0.001M至0.01M之間的第一種螯合劑、0.0005M至0.005M之間的第二種螯合劑、0.00015M至0.0015M之間的表面活性劑。最佳地，第一種螯合劑為有機酸(較佳地為檸檬酸)、第二種螯合劑為有機酸鹽(較佳地為檸檬酸鈉，較佳地藉將檸檬酸及碳酸氫鈉作為反應物地加至組成物中以產生檸檬酸鈉，但此鹽亦可以個別成分形式直接加入)，表面活性劑為陰離子表面活性劑(較佳地為二異丙基萘磺酸鈉或Aerosol OS)。溴化銨或氯化銨化合物亦可作為表面活性劑。最佳地，處理產物含有所有之這些成分且為固體或粉狀形式，但亦可使用液體。較佳之固體處理組成物係藉將約42%酸與約52%碳酸氫鈉(當加至逆滲透系統中之水時，與酸反應而產生檸檬酸鈉)混合而製得。既然處理組成物可以其他成分稀釋，尤其如果以液體形式供應，較佳地是活性成分的比值大約為上述的量以於當加至逆滲透 系統中的水時能提供較佳的活性成分濃度。此外，這些成分亦可以於逆滲透系統之水中提供上述濃度範圍的量個別加至逆滲透系統中。無論處理產物係如何地加至逆滲透系統中，較佳地是其被加入使得活性成分於逆滲透系統之總水量中的濃度在上述範圍。

一或多種上文討論之用於處理循環水系統及/或排水管的其他成分諸如腐蝕抑制劑及輔助殺生物劑亦可用於處理逆滲透系統。最佳地，腐蝕抑制劑係在加入處理組成物之前加入且以於逆滲透系統之水中達到1ppm至5ppm濃度的量加入。最佳地，輔助殺生物劑係在加入處理組成物之後加入，且以於逆滲透系統之水中達到1ppm至40ppm濃度的量加入。最佳的是將任何輔助殺生物劑於處理組成物已循環通過逆滲透系統大約一小時或更長時間之後加入。

根據本發明之處理逆滲透系統的較佳方法包含以下步驟：(1)測定逆滲透系統中之總水量(或者正常操作期間系統可留住之水量)；(2)將處理組成物(較佳地如上所述者)加入使得活性試劑於逆滲透水系統中之最終濃度大於0.001M之第一種螯合劑、0.0005M之第二種螯合劑、0.00015M表面活性劑；(中性鹽與酸鹽之比值可藉將碳酸氫鈉與檸檬酸反應而產生，且這三種活性成分的濃度更佳地在上述濃度範圍內)；(3)依所需將腐蝕抑制劑(典型地2ppm最小量)、消泡劑或泡沫稠化劑(依水系統而定)、及/或輔助殺生物劑隨意地加入；(4)將含有處理組 成物的水循環通過整個逆滲透系統(或將含有處理組成物的水循環通過一部分之逆滲透系統以接觸該膜)一段充分的時間；(5)定期測試此系統之腐蝕產物以監測處理組成物對水系統之腐蝕效應；(6)將水過濾以移除脫落之固體及生物膜黏聚物；及(7)充分之處理時間後洩放或排洩逆滲透水系統中之含有處理組成物的水，再移除集水池或其他貯水池或系統之低流量區域(如果有的話)中任何餘留的固體；(8)在恢復正常操作之前將水系統潤洗以移除任何餘留的處理組成物；及(9)再次啟動逆滲透系統以重新開始正常操作直至需要下一次的處理為止。一較佳實施態樣中，在加入處理組成物之前，將腐蝕抑制劑加入且令其循環通過逆滲透系統一段時間，較佳地大約1至5小時。另一較佳實施態樣中，在加入第一及第二種螯合劑(或其他會反應以產生第二種螯合劑的其他成分)之前，將表面活性劑加入且令其循環通過逆滲透系統一段時間，較佳地大約1至5小時。又另一較佳實施態樣中，在加入輔助殺生物劑之前，將處理組成物加入且令其循環通過逆滲透系統一段時間，較佳地大約1至24小時。

處理週期完成後，水(包括已在處置期間耗掉的任何餘留溶解處理組成物及反應試劑)應由逆滲透水系統中抽空。此協助避免去活化之有機負荷物變為微生物之二次食物來源，該微生物最終會在處理週期與週期之間使水系統集落化。較佳的是當清潔完成時，逆滲透系統中的所有水均傾卸至排廢水管或盛器中。此將會令任何已沈積 於低流量區域的固體待由系統中移除。亦較佳的是在恢復正常操作之前潤洗逆滲透系統以移除任何餘留之處理組成物。一旦經排洩或洩放及潤洗，可重新開始逆滲透水系統之正常操作。其他處理組成物諸如殺生物劑及腐蝕抑制劑可在正常操作期間使用；然而，較佳的是定期重覆本發明之處理方法以徹底清潔逆滲透系統，因為經發現即使看起來乾淨的水系統亦含有可藉本發明處理組成物及方法移除的微生物、水藻、及生物膜。

根據本發明之處理組成物及使用此組成物之方法乃進一步於以下實驗實例中說明及解釋。如第1圖所示，實驗之逆滲透系統及處理系統210係使用供來源水(112)及處理產物進料(222)用之小槽設置。將逆滲透系統、在由槽112環繞至逆滲透膜池140再回到槽112的主環路接種上細菌物種巨桿菌(Bacillus megaterium)。副環路將水由逆滲透膜池140拉出通過管線232、通過處理產物進料器222、通過管線228回到膜的處理係設置成僅處理膜以達到這些實驗目的。最佳地，整體逆滲透系統係藉將含有處理產物的水，較佳地以上文指定的濃度循環一個處理週期進行處理。

將細菌無菌地接種於9毫升小玻璃瓶之胰蛋白酶大豆肉湯(TSB)中，然後置於培育搖動器、於35℃ 18小時。此於每48小時完成，每一實驗共進行四次。在每一實驗開始之前，將12加侖自來水於加至主環路槽112之前先過濾通過粒化活性碳(GAC)管線內過濾器濾 筒。然後一旦系統上線，乃將巨桿菌(B.megaterium)接種至主槽112中。於開始之起始接種之後，巨桿菌(B.megaterium)之接續接種於每48小時進行。遵循此步驟進行所有對照組實驗及以產物處理之實驗。

藉調整背壓調節器156及旁通閥130將進料壓力(Pf)及濃縮物壓力(Pc)設定成300psi。逆滲透系統的流率設定成1gpm(加侖/分鐘)且觀察以校正隨著池140中之逆滲透膜上的生物積垢造成的任何波動。在整體實驗期間收集槽144中的滲透物通量共166.5小時，但在處理週期期間未收集。刻度尺係用於測定滲透物通量的總質量。活塞泵116之高排出率導致較高之總系統溫度。冷凍器及泵係安裝(未示於第1圖中)以協助保持恆定之總系統溫度於大約78℉至80℉。額外之安全設備係設置以啟動活塞泵116及冷凍器泵的動力。熱流傳感器亦予安裝以作為額外安全裝置地監測活塞泵的馬達。其被設定成如果馬達溫度達175℉或更高時活化，且接著將泵關掉。這樣做係避免與泵之馬達有關的任何過熱問題且避免任何火災危險。可程式邏輯控制器(PLC)係安裝以控制兩個泵、進料管線上的流量開關124、及用於活塞泵之馬達116的熱流傳感器之操作。釋壓閥120預設定成600psi作為總系統之安全調節器。這樣做係避免任何壓力計過度負荷超過其最大點且協助降低總系統上活塞泵中的主要壓變。一旦活塞泵116上線，則冷凍器活化。冷凍器的溫度設定成75℉以協助保持主要大體積水槽112溫度於78-80℉。如果系統 流率掉到低於0.1gpm，則主環路進料管線上的流量開關124被設定成活化。這樣做係避免對系統材料的任何損害及避免系統溢流。額外的制動器置於大體積水槽112之下亦作為避免溢流的二次圍阻體。

每一實驗方面，每日記錄Pf、Pc、壓力差(AP)、活塞泵溫度、主要大體積水槽溫度、冷凍器溫度、流率、及滲透物通量且監測逆滲透膜上之生物積垢的指示。於每一實驗開始、於48小時、於96小時、及於144小時拍攝膜的照片，對照組(未經處理)及經處理實驗組均拍攝。經處理實驗組方面，將三次劑量之根據本發明較佳實施態樣之處理組成物經由副處理環路加至逆滲透系統中(以僅處理膜以供於此實驗之目的)。第一劑量於48小時、第二劑量於96小時、且最終劑量於144小時加入。每次處理乃清潔逆滲透膜2至5小時的持續時間，然後將逆滲透系統設回循環通過主環路以模擬正常操作。

實驗中所用之處理組成物包含約43.1%檸檬酸、約5.2% Aerosol OS(表面活性劑)、及約52.2%碳酸氫鈉。所用之處理組成物濃度為255ppm(所有成分組合成單一組成物形式)，其為經證實具有效力的最低濃度。在每一實驗的整個期間，收集主要大體積水槽112及滲透物水144之水樣品。每一處理之前及之後隨機地採取池140中之膜抹拭樣品；每一抹拭樣品面積為1×1cm²且將抹拭樣品插至含有1毫升無菌緩衝(Butterfield)溶液的圓椎小玻璃瓶中。微生物分析係於回收之每一樣品上進行。

藉由連續稀釋來測定處理之前及之後之來自主要大體積水、滲透物水、及來自膜的細菌濃度。將1ml樣品稀釋於9ml Butterfield緩衝液中，且進行稀釋5次以得10^-5的最終稀釋度。將稀釋物塗佈於胰蛋白酶大豆瓊脂(Tryptic Soy Agar(TSA))上，再於35C培育過夜。將長出30-300個菌落的培養皿於隔天計數，再進行反算法以測得每毫升之總菌落形成單位(CFU)。亦於樣品上進行標準格蘭染色法以提供細菌之定性分析。

滲透膜對照組實例1-第一實驗充作對照組，其接種巨桿菌(B.megaterium)，但未對膜進行處理。此試驗乃接種四次，再觀察膜且於0小時、48小時、96小時、及144小時採樣。實驗期間，觀察到生物膜隨著時間以增加的速率累積於逆滲透膜上。系統流速保持於1gpm且活塞泵、冷凍器、及主要大體積水槽的溫度並未波動。第一對照組實驗的整個期間，△P整體上增加。第8A及8B圖顯示，滲透對照組實例1之橫跨膜之△P及橫跨膜之平均△P。

滲透膜對照組實例2-第二對照組實驗係符合第一對照組實驗地進行。每一實驗以新膜開始。主要大體積水槽每48小時接種巨桿菌(B.megaterium)。於0小時、48小時、96小時、及144小時觀察膜。膜係未經處理以觀察膜及系統組件上的生物積垢效應。此對照組實驗的結果顯示，生物膜的累積隨著時間而增加。系統的流速保持於1gpm且大體積水槽、泵、或冷凍器的溫度並無波動。 橫跨膜之△P整體而言是增加且有來自泵的壓力峰值。經觀察壓力峰值經常發生，表示整個實驗期間的高△P。將近實驗結束之時，△P開始下降。此應是由於入口或出口上的閥以不同速率開啟或關閉而造成活塞泵減少壓變的結果。然後泵壓頭需要維持在活塞泵之出口閥上。閥上的彈簧機轉變得偏移而被替換。第9A及9B圖顯示滲透對照組實例2的橫跨膜之△P及橫跨膜之平均△P。

滲透膜處理組實驗-三個處理組實驗(號碼3-6)係遵循對照組實驗進行。每一實驗均維持相同參數。進料壓力及濃縮物壓力設定成300psi。系統的流速設定成1gpm。每一實驗接種巨桿菌(B.megaterium)共四次，第一次於0小時、於48小時、於96小時、及於144小時。於48、96、及144小時接種細菌之前，進行在2至5小時間變化的處理週期且使用根據本發明之較佳處理組成物。實驗中所用之處理組成物包含約43.1%檸檬酸、約5.2% Aerosol OS(表面活性劑)、及約52.2%碳酸氫鈉，所有百分比均以重量計。根據本發明之其他處理組成物亦可使用。處理組成物與水於個別的容器中預混，其後轉移至副環路槽(處理進料器)222，再泵抽通過副環路中的逆滲透池。主環路為離線而副環路為在線。每次處理週期完成後，欲開啟回到主環路，乃將背壓調節及旁路再度開啟且調節回到主環路的操作參數。處理期間，由於缺乏施至逆滲透池的壓力，故未收集滲透物通量。

滲透膜處理組實例3-由第一處理組試驗的結 果觀察到，生物膜於每一處理期之後減少。以255ppm之處理組成物濃度於流過副環路之水量中的每一處理期為5小時(因為副環路為用於實驗之僅有環路，於典型操作中，處理組成物之濃度為至少255ppm於循環通過逆滲透系統之總水量中)。255ppm濃度值經發現為處理組成物的最低有效濃度。由於設備誤差，背壓調節器未適當運作。此導致橫跨膜之△P具有來自活塞泵之更多壓變以及進料及濃縮物壓力的較少控制。總系統的流速在0.5gpm至1.0gpm之間波動。第10A及10B圖顯示滲透處理組實例3之橫跨膜之△P及橫跨膜之平均△P。由圖表得到的訊息顯示有隨機之高壓峰值且圖表顯示斜率一般隨著時間而降低，而處理的預測趨勢可看到跨膜膜之AP的增加或正斜率，因為主系統槽每48小時接種巨桿菌(B.megaterium)，因此系統中的生物存在濃度增加而以較快的速率使逆滲透膜積垢。此表示處理乃有效於移除膜上生物膜之積累，其在每一處理週期期間減少橫跨膜之壓力。即使伴隨巨桿菌(B.megaterium)之每次添加，令膜以增加的速率積垢，但處理組成物能夠於每一時間間隔減少生物積垢的出現。每一處理週期之前及之後隨機地採取逆滲透膜的抹拭樣品。藉格蘭染色法分析這些抹拭樣品以得巨桿菌(B.megaterium)族群密度的定性分析。第11A及11B圖顯示每一處理週期之前(11A)及每一處理週期之後(11B)的照片。暗色斑點顯示巨桿菌(B.megaterium)之濃度或族群密度。如同可見地，巨桿菌(B.megaterium)的量於處理後減 少。從格蘭陰性物種之存在造成的污染亦呈現族群濃度的降低。

滲透處理組實例4-實例4具有與前述滲透處理組實例3及所有對照組運作相同的參數(每一實驗使用新膜)。活塞泵及所有設備均於操作條件中，此減少△P之壓力峰值量且控制流速於1gpm而無任何波動。當副環路在線時，將處理週期的持續時間降低以察看處理時間是否與實驗中所用之根據較佳實施態樣的處理組成物之效力有關。將以255ppm濃度之處理組成物於流過副環路之水量中的處理週期減至2小時。結果顯示，處理週期的持續時間對膜上之生物積垢的移除速率是重要的。△P具有隨著時間成正斜率的趨勢，這是預測會發生的。第12A及12B圖顯示滲透處理組實例4之橫跨膜之△P及橫跨膜之平均△P。膜的觀察顯示即使處理週期的持續時間降低，生物膜依然被移除。將滲透處理組實驗3及4(彼等僅有處理週期的持續時間不同)的結果相比，於較低端的處理組成物有效濃度(大約255ppm)下，以較長的處理週期較佳以得以使處理組成物有更多時間分離任何存在的生物積垢以充分地清潔膜(延伸至充分地清潔逆滲透系統的其他部件，如果處理組成物循環通過全系統的話)。然而，於低端濃度下，即使2小時之較短處理週期持續時間仍能移除一些生物膜且對逆滲透系統具正面影響。每一處理週期之前及之後隨機地採取逆滲透膜的抹拭樣品。藉格蘭染色法分析這些抹拭樣品以得巨桿菌(B.megaterium)族群密度的定性分 析。第13A及13B圖顯示每一處理週期之前(13A)及每一處理週期之後(13B)的照片。暗色斑點顯示巨桿菌(B.megaterium)之濃度或族群密度。如同可見地，巨桿菌(B.megaterium)的量於處理後減少，但未如同滲透處理組實例3中具有較長處理週期持續時間中所觀察到的減少那麼多。

滲透處理組實例5-此實例使用與先前滲透系統實驗相同的操作參數。當副環路在線時，處理週期的持續時間再度為5小時間隔(同滲透實例3)。將處理週期增至5小時以進一步研究根據本發明較佳實施態樣之處理組成物的暴露時間對生物膜移除速率的效應。使用255ppm濃度之處理組成物於流過副環路之水量中。於活塞泵及背壓調節器上進行保養以避免先前觀察到之與△P有關的問題。再度地保持壓力峰值且總系統的流速為1gpm。此實例中未遭遇到主要的問題。於每一處理週期之前及之後觀察膜且顯示處理組成物伴隨低流動及低壓乃有效於移除來自膜的生物垢。△P再度地如先前所預測地為正斜率。第14A及14B圖顯示滲透處理組實例5之橫跨膜之△P及橫跨膜之平均△P。採用5小時的處理週期，根據差示圖表連同泵所製造之噪聲量的降低，活塞泵的壓力峰值似乎能較佳地保持。活塞泵耐受的應力越小，則保持進料壓力所需的能量使用越少，顯示生物積垢充分地受到控制而不降低滲透物通量。

於每一處理週期之前及之後再度隨機地採取 逆滲透膜之抹拭樣品。藉格蘭染色法分析抹拭樣品以得巨桿菌(B.megaterium)族群密度的定性分析。第15圖顯示處理前(頂部兩張照片)及處理後(底部兩張照片)的染色照片。暗色斑點顯示巨桿菌(B.megaterium)之濃度或族群密度。如同可見地，巨桿菌(B.megaterium)的量於處理後減少。實例5亦進行系列稀釋。選擇10^-3及10^-4稀釋度以供定量。有許多處理前的培養皿超過最大偵測點(300cfl/ml)。處理後的培養皿顯著地減少。結果總結於下表中。

每一實例中的處理組成物濃度係根據副環路的量來測量，其經預測定為4升。表5顯示實例中所用之較佳處理組成物的活性成分量以達到255ppm濃度於4升用於實驗之水量中。選擇處理組成物的最低濃度以察看其如何隨著時間地有效。使用較低濃度重要的是容許較長的 處理週期時間以移除存在的任何型式之生物積垢。由每一進行的實例中觀察到，以低濃度進行1至2小時的處理週期時間並不如5小時處理般地有效。然而經觀察，處理組成物即使以低濃度度進行較短的處理週期仍能移除生物膜。較高濃度之處理組成物會需要較短的處理週期。

逆滲透膜積垢帶來的主要問題為滲透物通量輸出的限制。膜上生物存在的增加導致減少之滲透物通量及可能之膜降解作用。比較對照組實驗與處理組實驗之滲透物通量(使用非處理週期期間收集的滲透物)。將滲透對照組實例2之滲透物與滲透處理組實例5之滲透物相比較。滲透物通量僅記錄總質量。每一實例以重量1.23公斤的新滲透物收集槽144開始。下表5顯示這些實驗之滲透物收集數據。

所有實驗均進行166.5小時之滲透物收集時間(考量到每一處理週期，故處理組實驗之總實驗時間較長)。由滲透對照組實例2記錄之總質量為13.58kg。由滲透處理組實例5記錄之總質量為19.03kg，滲透物通量 增加5.45kg或增加大約40%。這些結果顯示以根據本發明之處理組成物及方法處理乃有效於避免逆滲透膜系統因生物積垢而通常發生之滲透物通量的降低。

滲透處理組實例6-另一實驗的進行係測試根據本發明之較佳處理組成物結合輔助殺生物劑處理對整個逆滲透膜系統之效力。在膜及整個逆滲透系統被巨桿菌(B.megaterium)完全積垢後，將主環路處理24小時的持續時間。經測得實驗中所用之逆滲透系統(主環路)的水量大約19升。將充足的處理組成物加入以提供255ppm濃度於19升逆滲透系統之水量中。處理組成物以單一劑量形式於24小時處理週期開始時加入。輔助殺生物劑，500ml次氯酸鹽，係於加入處理組成物後立即加入，導致產生9,000ppm濃度(以19升逆滲透系統中的水為基準)。處理組成物及次氯酸鹽均直接加至主要大體積水槽112中以供此實例之目的。最佳地，於實際逆滲透系統中，處理組成物會進料通過連接至側環路(副環路)或繫至逆滲透系統之一程序管線中的進料器222。任何個別之處理，諸如個別地加入輔助殺生物劑，可經由相同的進料器222或經由處理系統或逆滲透系統中的其他槽或孔口加入。額外的袋濾器(1微米孔徑)安裝在濃縮物管線152返回主要大體積水槽112的末端以收集移除的任何碎屑。此實例未記錄參數諸如△P、Pf、P_c、主要大體積水槽溫度、冷凍器溫度、泵馬達溫度、或流速且未收集微生物數據，實驗結果反而是於處理之前及之後以目視檢查膜及逆滲透系統組件 為基準。將膜及冷凍器之入口及出口管子於0小時(恰於加入處理組成物之前，但於逆滲透系統已接種細菌且充分積垢之後)、5小時、20小時、及24小時目視檢查。這些組件於實驗始時均顯現顯著的生物膜，但於處理之24小時後，生物膜實質地減少且差不多消除。此顯示於低濃度處理組成物下之大約24小時的較長處理週期，尤其結合隨意之輔助殺生物劑，乃極有效於移除逆滲透系統中之生物膜。

本文中提供之處理組成物的活性成分(諸如酸、鹽、及表面活性劑)濃度範圍係以這些試劑在加入任何其他添加劑諸如腐蝕抑制劑、消泡劑、或任何輔助殺生物劑之前於待處理水系統之總水量中的量為基準。此些添加劑可併入預混之根據本發明實施態樣之處理組成物中，且熟諳此藝者理解及知道當包括額外成分時之濃度的相應變化。本文提及之不能留住一些水之水系統乃包括實際上可以留住一些水之系統(以彼等現在存在或經由修改的形式)，但基於任何原因合乎需要的是在不堵塞系統或另外使用斷絕機轉以於系統內留住一些水之情況下施用處理組成物。此外，描述水系統之術語流動(或循環)及非流動(或非循環)並不意在限制本發明之範圍，因為組成物、方法及系統之實施態樣可以帶有本文所述修改之任一系統形式使用且其為熟諳此藝者所理解。有關於逆滲透及其他膜系統之使用方面，本文所述之逆滲透系統為水系統，但其他溶劑(或其他流體)亦可用於根據本發明處理之逆滲透及其 他膜系統，且活性成分的濃度會與滲透或其他膜系統中之溶劑(或其他流體)總量有關。熟諳此藝者亦知道，在讀過本說明書包括本文所含之實例之後，可進行組成物及使用此組成物之方法及系統的修改及變更，且本文所揭示之範圍意在僅被本發明人依法有權之附加申請專利範圍的最廣泛解釋所限制。

Claims (14)

1. 一種移除生物膜及處理含膜之流體系統之方法，該方法包含以下之步驟：將表面活性劑、第一種螯合劑、及第二種螯合劑或會與該第一種螯合劑反應以產生第二種螯合劑之其他成分以當與被待處理之該含膜流體系統或其部分中的一些流體混合時足以提供至少0.00015M濃度之該表面活性劑、約0.001M至0.01M範圍內之該第一種螯合劑、及約0.0005M至0.005M範圍內之該第二種螯合劑的量加至該流體系統中；藉將含有該表面活性劑及螯合劑之該流體循環通過至少一部分的該流體系統以與該膜接觸而移除生物膜；其中該膜為奈米過濾、超過濾、微量過濾、正滲透、逆滲透、或粒子過濾膜；其中該流體系統為水系統，且該流體包含水；及其中該第一種螯合劑為檸檬酸，該第二種螯合劑為檸檬酸鈉，及該其他成分為碳酸氫鈉。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含以下之步驟：將腐蝕抑制劑及殺生物劑加至該流體系統中之該流體中；及將含該腐蝕抑制劑及殺生物劑之該流體循環通過至少一部分之該流體系統。
3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該腐蝕抑制劑 係在加入表面活性劑之前加入且循環一段時間。
4. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該表面活性劑係在加入第一種螯合劑之前加入且循環一段時間。
5. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該表面活性劑及螯合劑係在加入該殺生物劑之前加入且循環一段時間。
6. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該表面活性劑、該第一種螯合劑、該第二種螯合劑或會與該第一種螯合劑反應以產生第二種螯合劑的其他成分、及殺生物劑係同時加入。
7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該表面活性劑為溴化銨化合物、氯化銨化合物、或磺酸鈉化合物。
8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該流體系統為包含該膜、用於將該流體進送至該膜的進料管線、退出該膜的濃縮物管線及退出該膜的滲透物管線之逆滲透系統，該方法進一步包含以下之步驟：將含有該表面活性劑及螯合劑之該流體由該進料管線流至該濃縮物管線以接觸該膜。
9. 如申請專利範圍第8項之方法，其進一步包含以下之步驟：在該循環步驟之後由該逆滲透系統實質地移除含有該表面活性劑及螯合劑之該流體全部；及潤洗該逆滲透系統。
10. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該成分添加量當與待處理之該逆滲透系統中的該一些流體混合時會提供約0.00015M至0.0015M之該表面活性劑的濃度。
11. 如申請專利範圍第8項之方法，其進一步包含以下之步驟：當該流體循環通過該逆滲透系統時將該流體過濾以移除脫落的生物膜材料。
12. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該表面活性劑、該第一種螯合劑、及該第二種螯合劑或會與該第一種螯合劑反應以產生第二種螯合劑的其他成分在加至待處理之該逆滲透系統之該流體之前為固體形式。
13. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該添加步驟包含將至少一些流體由該濃縮物管線改道至包含進料器之處理系統，該進料器含有乾燥或粉狀形式的該表面活性劑及螯合劑，及將該表面活性劑及螯合劑加至該改道的流體中。
14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該循環步驟進一步包含將該改道的流體連同該表面活性劑及螯合劑返回該進料管線以由該進料管線流至該濃縮物管線以接觸該膜。