近年來膜分離在污廢水處理、海水淡化、飲用水凈化、純水制備等水處理應(yīng)用中已成為重要技術(shù)。膜分離技術(shù)利用具有選擇透過性的半透膜實(shí)現(xiàn)多組分體系的分離和純化，在生物、醫(yī)藥、石油化工、食品、環(huán)保等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。膜污染是水處理膜分離應(yīng)用面臨的主要問題之一。處理物料中的微粒、膠體、溶解性有機(jī)物、金屬沉淀物、微生物等污染物造成表面沉積和膜孔堵塞，使膜的透水性和分離特性發(fā)生不可逆變化，將降低產(chǎn)水量和出水水質(zhì)，提高跨膜壓差（transmembrane pressure，TMP），并縮短膜的壽命。

      根據(jù)污染物的特性，膜污染分為無機(jī)污染、有機(jī)污染和生物污染等類型。其中，微生物可在膜上附著生長，形成的生物膜及其蛋白質(zhì)、多糖等代謝產(chǎn)物還會(huì)改變膜表面特性，加速其他類型的污染過程。因此，生物污染比有機(jī)污染和無機(jī)污染影響更為嚴(yán)重。膜生物污染控制對(duì)膜技術(shù)在水處理應(yīng)用中的發(fā)展具有重要意義。

一、細(xì)菌群體感應(yīng)現(xiàn)象

      膜污染控制主要通過膜材料選擇、組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、料液參數(shù)、操作條件和膜清洗再生等方法實(shí)現(xiàn)?；谏锓椒ǖ哪げ牧细男院湍の廴究刂剖悄し蛛x領(lǐng)域研究的前沿方向。

      細(xì)菌可通過產(chǎn)生自誘導(dǎo)物（autoinducer，AI）調(diào)控細(xì)胞密度依賴型的基因表達(dá)，從而調(diào)節(jié)細(xì)菌群體的生理特征，如產(chǎn)生胞外聚合物（extracellular polymeric substances，EPS）、形成生物膜等，這一現(xiàn)象稱為群體感應(yīng)（quorum sensing，QS）。

二、群體感應(yīng)膜污染控制新興技術(shù)

      生物污染是水處理膜分離應(yīng)用面臨的主要問題之一。生物膜的形成受細(xì)菌群體感應(yīng)系統(tǒng)調(diào)控，群體感應(yīng)抑制是控制膜生物污染的新興技術(shù)。通過干擾和阻斷細(xì)菌的QS通路，可抑制相關(guān)基因的表達(dá)，該群體淬滅機(jī)制能抑制生物膜的形成，其在膜污染控制中的研究已引起關(guān)注。

1.群體感應(yīng)的抑制

      群體淬滅是通過干擾細(xì)胞間的信息交流，阻止QS依賴型基因表達(dá)而抑制細(xì)菌的特定群體行為。根據(jù)QS系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)，群體感應(yīng)抑制有以下幾種途徑。

1）抑制信號(hào)分子的產(chǎn)生。
2）降解信號(hào)分子。
3）阻止信號(hào)分子與受體蛋白的結(jié)合。

2.基于群體感應(yīng)的水處理膜污染控制

      細(xì)菌在水處理膜表面滋生形成生物膜，影響系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。采用群體淬滅方法可抑制生物膜形成，并減少化學(xué)殺菌劑引起的細(xì)菌抗性等問題。

1) 利用群體感應(yīng)抑制化合物控制膜污染-具有群體淬滅特性的化合物在膜污染控制中已取得成效，化合物抑制劑具有較穩(wěn)定的性質(zhì)，可投加至反應(yīng)器或通過常規(guī)方法用于膜改性，實(shí)際應(yīng)用可行性高。

2) 利用群體淬滅酶控制膜污染-群體淬滅酶可降解QS信號(hào)分子、干擾信號(hào)分子的合成或鈍化受體蛋白，從而抑制QS通路。

3）利用群體淬滅菌控制膜污染-群體淬滅菌在污廢水處理、海水淡化等系統(tǒng)中廣泛存在，從水處理系統(tǒng)中篩選高效的淬滅菌將是研究熱點(diǎn)之一。另外，可采用生物刺激法原位培養(yǎng)群體淬滅菌。

      膜生物污染是膜技術(shù)在水處理應(yīng)用中亟待解決的關(guān)鍵問題。通過干擾細(xì)菌群體感應(yīng)系統(tǒng)抑制生物膜的形成已被證明是有效控制生物污染的新技術(shù)，在膜污染控制中具有良好的應(yīng)用前景。現(xiàn)有研究對(duì)群體感應(yīng)系統(tǒng)機(jī)制和對(duì)生物污染的調(diào)控方法仍較局限。

      生物膜法和活性污泥等生物處理是水處理中的主要單元之一。細(xì)菌的集聚對(duì)菌膠團(tuán)生長、載體掛膜、污泥絮凝沉降等過程有重要作用。例如，在生物膜-膜生物反應(yīng)器等生物膜法和膜分離的結(jié)合工藝中，細(xì)菌需有較強(qiáng)的EPS分泌和生物膜形成能力使其在載體表面附著。好氧顆粒污泥法中，群體感應(yīng)在顆粒形成初期起誘導(dǎo)作用，可促進(jìn)微生物附著生長并形成顆粒。研究表明群體感應(yīng)抑制劑對(duì)MBR的污染物去除效率無明顯影響。由于工程應(yīng)用中膜分離會(huì)與活性污泥和生物膜等多種生物處理單元聯(lián)用，今后應(yīng)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，研究群體感應(yīng)抑制劑對(duì)其他工藝的水處理效果的作用，降低抑制劑對(duì)生物處理單元的不利影響，并減少抑制劑投加量和應(yīng)用成本。