Barnes等采用銅綠假單胞菌（PAO1）模擬膜污染微生物，探究NO供體化合物的投加在減緩膜污染方面的機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，在三種供體化合物中MAHMA-NONOate是最佳的NO供體化合物，低濃度的MAHMA-NONOate 能夠有效抑制單種、多種混合微生物的膜污染。同時(shí)，還指出生物膜的擴(kuò)散與細(xì)菌和EPS的減少緊密相關(guān)。Oh等探究了半衰期較長(zhǎng)的NO供體化合物（DETA-NONOate）的投加對(duì)膜表面細(xì)菌群落和生物膜擴(kuò)散的影響。研究表明，在不降低過(guò)濾性能的前提下，投加DETA-NONOate可以減緩TMP的增長(zhǎng)速率。此外，對(duì)膜表面細(xì)菌群落特征的鑒定結(jié)果表明，DETA-NONOate的投加對(duì)生物膜細(xì)菌群落沒(méi)有選擇性偏差。

以上研究表明，NO誘導(dǎo)法不僅可以有效減緩MBR中生物膜的生長(zhǎng)，其在微生物群落結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方面也具有重要作用。與能量解偶聯(lián)相比，NO誘導(dǎo)法在有效減緩膜污染的同時(shí)，不會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生毒害效應(yīng)，不會(huì)影響整個(gè)MBR系統(tǒng)的處理效能；但NO誘導(dǎo)法目前仍停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，需要更多的理論和實(shí)踐支撐其實(shí)際運(yùn)用。

1.5 D-氨基酸(DAA)抑制法

DAA抑制法是通過(guò)DAA改變肽聚糖層的結(jié)構(gòu)以及干擾蛋白質(zhì)的合成，從而抑制MBR中生物膜的生長(zhǎng)。DAA能夠被各種細(xì)菌合成和釋放，且自身親水性較強(qiáng)，難以被細(xì)菌降解，因此使用DAA減緩膜污染是一種多來(lái)源、低成本的生物方法。Hochbaum等對(duì)膜表面生物膜的形成以及DAA對(duì)生物膜的作用機(jī)理進(jìn)行了研究，指出膜表面生物膜的形成大致可分為兩個(gè)階段，即生物膜最初小部分聚集附著在膜表面，隨后逐漸成長(zhǎng)為大型聚集體，形成生物膜；投加DAA對(duì)膜污染的減緩作用不是通過(guò)阻止最初微生物細(xì)胞的表面附著，而是抑制了后階段生物膜中蛋白質(zhì)組分的積累。該研究不僅說(shuō)明DAA的投加能有效防止生物膜的生長(zhǎng)，還表明在膜表面微生物附著的后一階段投加DAA效果更好。

Wang等探究了不同種類的DAA減緩膜生物污染的作用機(jī)制是否存在差異性。研究表明，三種DAA均能通過(guò)抑制革蘭氏陽(yáng)性菌（G+）和革蘭氏陰性菌（G-）細(xì)菌的吸附，降低聚醚砜膜上的胞外多糖和蛋白質(zhì)含量來(lái)減緩膜生物污染。這表明上述不同種類的DAA減緩膜生物污染的機(jī)理大致相同。然而，單獨(dú)使用DAA抑制法減緩膜生物污染存在著DAA的不穩(wěn)定、控制效率低等問(wèn)題。Guo等將DAA固定到由多巴胺改性的埃洛石納米管上制備了一種新型納米復(fù)合材料，并利用該材料制備了一種改性膜。該納米復(fù)合材料改性膜不僅保證了DAA的活性穩(wěn)定，提高了膜的長(zhǎng)期抗生物污染能力，還具有較好的過(guò)濾和機(jī)械性能。因此，固定化技術(shù)是一種較好的維持DAA穩(wěn)定性的途徑。

DAA是一種低成本、環(huán)境友好的抑制劑，但是存在不穩(wěn)定的問(wèn)題。此外，目前關(guān)于DAA減緩MBR膜污染的相關(guān)研究較少，DAA復(fù)雜的作用機(jī)制及其濃度對(duì)微生物和MBR運(yùn)行效能的影響等問(wèn)題還需要不斷探索和解決。

1.6 裂解與捕食法

① 噬菌體裂解法

近年來(lái)，噬菌體裂解法在膜污染減緩方面的應(yīng)用受到了廣泛關(guān)注。該法通過(guò)噬菌體特異性識(shí)別、感染和裂解細(xì)菌，從而使生物膜不斷分解。Bhattacharjee等從某污水廠中分離出一種溶菌噬菌體，并將其投加至MBR系統(tǒng)中。在投加該溶菌噬菌體后，膜上大量的生物膜開(kāi)始分解消失，最終膜通量恢復(fù)到原來(lái)的78%。該項(xiàng)研究雖然表現(xiàn)出噬菌體在減緩膜生物污染方面的巨大潛力，但在細(xì)菌和噬菌體的長(zhǎng)久對(duì)抗過(guò)程中，某些細(xì)菌可能會(huì)對(duì)特定的噬菌體免疫，單種噬菌體也許不能取得理想的膜污染減緩效果。

噬菌體雞尾酒（Pyophage cocktail）技術(shù)是一種基于噬菌體控制膜生物污染的新方法，其本質(zhì)是選用不同種類的噬菌體共同去除污染膜上的微生物。Aydin等采用MBR處理含紅霉素、四環(huán)素和磺胺甲惡唑等高濃度制藥廢水，并探究Pyophage cocktail技術(shù)對(duì)膜污染的減緩效果。研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)器運(yùn)行22 d后，與對(duì)照MBR相比，采用Pyophage cocktail技術(shù)的MBR的TMP顯著降低了18.4 kPa。另外，微生物分析結(jié)果也表明Pyophage cocktail的生物強(qiáng)化作用對(duì)生物膜的分解具有積極的影響。

Pyophage cocktail技術(shù)解決了單種類噬菌體可能被細(xì)菌免疫的問(wèn)題，在減緩膜污染方面為噬菌體裂解法提供了一條新的途徑。目前，噬菌體裂解法的研究還處于探索階段，噬菌體的投加量對(duì)MBR運(yùn)行的影響及噬菌體的回收利用等問(wèn)題需進(jìn)一步探索。

② 原生、后生動(dòng)物捕食法

大多數(shù)的物理法和化學(xué)法減緩膜污染都是從防止生物膜附著在膜表面或使生物膜從膜表面脫離這兩個(gè)角度來(lái)考慮的，但是利用原生動(dòng)物和后生動(dòng)物捕食法減緩膜污染，不僅可以保留膜表面的生物膜，還可以提高膜的滲透性。Derlon等發(fā)現(xiàn)在沒(méi)有生物捕食的情況下，膜表面會(huì)形成致密扁平的生物膜，大幅降低膜通量。生物的捕食會(huì)改變膜上生物膜的結(jié)構(gòu)，提高膜通量。在捕食動(dòng)物存在的情況下，反應(yīng)器膜通量約為10L/（m2·h），而在沒(méi)有捕食的情況下監(jiān)測(cè)到的膜通量?jī)H為5L/（m2·h）。

近年來(lái)，有關(guān)原生、后生動(dòng)物中蠕蟲(chóng)減緩MBR膜污染的報(bào)道越來(lái)越多，蠕蟲(chóng)可通過(guò)捕食作用吞食微生物，減少回流污泥產(chǎn)量，進(jìn)而減緩膜污染。Liu等研究了MBR與蠕蟲(chóng)反應(yīng)器（SSBWR）組合工藝對(duì)膜污染的減緩效果，結(jié)果表明，SSBWR-MBR延緩了TMP的增長(zhǎng)。Li等建立了一種厭氧-缺氧-好氧膜生物反應(yīng)器（A2O-MBR）和蠕蟲(chóng)反應(yīng)器（WR）的組合工藝，并對(duì)膜污染減緩效果進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在該組合工藝中，WR中的微好氧處理和捕食的相互作用使得膜過(guò)濾周期延長(zhǎng)了66.7%。此外，高通量測(cè)序分析結(jié)果表明聯(lián)合工藝中濾餅層的微生物群落更加均勻。由此可見(jiàn)，A2O-MBR和WR的組合工藝具有較好的膜污染減緩效果。

噬菌體裂解法與原生、后生動(dòng)物捕食法都能通過(guò)減少生物膜上的細(xì)菌數(shù)量和優(yōu)化微生物的群落結(jié)構(gòu)來(lái)減緩膜污染，但噬菌體、原生和后生動(dòng)物投加量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致MBR中細(xì)菌數(shù)量大量減少，影響MBR的處理效能；并且相比于其他生物法（QQ、生物酶法、能量解偶聯(lián)等），單獨(dú)使用噬菌體或者原生、后生動(dòng)物減緩膜污染的效率較低，回收利用也相對(duì)困難；但噬菌體裂解法與原生、后生動(dòng)物捕食法無(wú)需投加化學(xué)物質(zhì)、處理成本低、副產(chǎn)物少，且不產(chǎn)生二次污染，在膜污染減緩方面潛力較大。

編輯：趙凡