NO 是生物系统中广泛存在的信号分子，它能够诱导生物膜扩散并改变其生长方式，使生物膜向游离状态改变。NO 诱导法的原理是通过 NO 促进生物膜游离基因的表达，即通过刺激磷酸二酯酶的活性以及环二鸟苷酸(c–di–GMP)的降解来诱导生物膜的扩散，进而减缓膜污染。

        NO 在减缓膜污染以及改变微生物生长方式方面具有不小的应用前景，但是 NO 的低溶解性、易氧化的特点阻碍了其在膜污染减缓中的直接应用。因此，为克服以上缺点，大量研究使用 NO 供体化合物(如硝普酸钠(SNP)、亚硝酸钠、林西多明(SIN–1)、MAHMA–NONOate等)以实现 NO 的持续供给，达到与直接通入 NO 相同的效果，进而实现膜污染的缓解(见表3)。

         Barnes 等采用铜绿假单胞菌(PAO1)模拟膜污染微生物，探究 NO 供体化合物的投加在减缓膜污染方面的机理。他们发现，在三种供体化合物中 MAHMA–NONOate 是最佳的NO 供体化合物，低浓度的 MAHMA–NONOate 能够有效抑制单种、多种混合微生物的膜污染。同时，他们指出生物膜的扩散与细菌和 EPS 的减少紧密相关。Oh 等探究了半衰期较长的 NO 供体化合物(DETA–NONOate)的投加对膜表面细菌群落和生物膜扩散的影响。研究表明，在不降低过滤性能的前提下投加 DETA–NONOate 可以减缓 TMP 的增长速率。此外，他们还对膜表面细菌群落特征进行了鉴定，鉴定结果表明 DETA–NONOate 的投加对生物膜细菌群落没有选择性偏差。

        Jo 等在 MBR 运行过程中使用 DETA–NONOate 对污染膜进行了清洗。研究表明，DETA–NONOate 能有效去除膜污染，有助于 MBR 恢复运行；并且低浓度的 DETA–NONOate还降低了变形杆菌和 Alpha、Beta 变形杆菌的相对丰度，延缓了新生物膜的生成。

        以上研究表明，NO 诱导法不仅可以有效减缓 MBR 中生物膜的生长，其在微生物群落结构的优化方面也具有重要作用。与能量解偶联相比，NO 诱导法的特点在于它在有效减缓膜污染的同时，不会对微生物产生毒害效应，不会影响整个 MBR 系统的处理效能；但 NO诱导法目前仍然停留在实验室探究阶段，需要更多的理论和实践以支撑该生物法在 MBR 膜污染控制中的实际运用。

1.5   D–氨基酸抑制法

        氨基酸有 DAA 和 L–氨基酸(LAA)两种异构体，分别在生物体内调节着不同的生理功能。虽然 DAA 的种类较少，但它的作用却不能被 LAA 所替代。DAA 抑制法是使用 DAA 来改变肽聚糖层的结构以及干扰蛋白质的合成，从而抑制 MBR 中生物膜的生长。DAA 能够被各种细菌合成和释放，并且自身亲水性比较强，难以被细菌降解，因此使用 DAA 减缓膜污染是一种多来源、低成本的生物方法。Hochbaum 等探究了膜表面生物膜的形成以及DAA 对生物膜的作用机理。他们指出，膜表面生物膜的形成大致可分为两个阶段，即生物膜最初小部分聚集附着在膜表面，随后逐渐成长为大型聚集体，形成生物膜；投加 DAA 对膜污染的减缓作用不是通过阻止最初微生物细胞的表面附着，而是抑制了后阶段生物膜中蛋白质组分的积累。该研究不仅说明 DAA 的投加能有效防止生物膜的生长，还表明 DAA 在膜表面微生物附着的后一阶段投加效果更好。Wang 等探究了不同种类的 DAA 减缓膜生物污染的作用机制是否存在差异性。研究表明，三种 DAA 均能通过抑制革兰氏阳性菌(G+)和革兰氏阴性菌(G-)细菌的吸附，降低聚醚砜膜上的胞外多糖和蛋白质含量来减缓膜生物污染。这表明上述不同种类的 DAA 减缓膜生物污染的机理大致相同。然而，单独使用 DAA 抑制法减缓膜生物污染存在着 DAA 的不稳定、控制效率低等问题。于是 Guo 等[20]将 DAA 固定到多巴胺改性的埃洛石纳米管上制备了一种新型纳米复合材料，并利用该材料制备了一种改性膜。该纳米复合材料改性膜不仅保证了 DAA 的活性稳定，提高了膜的长期抗生物污染能力，还具有较好的过滤和机械性能。因此，固定化技术是维持 DAA 稳定性一种较好的途径。

       DAA 是一种低成本、环境友好的抑制剂。但是，与生物酶法类似，DAA 跟生物酶都存在着不稳定的问题。此外，目前关于 DAA 减缓 MBR 膜污染的相关研究较少，DAA 复杂的作用机制及其浓度对微生物和 MBR 运行效能的影响等问题还需要不断探索和解决。

1.6     裂解与捕食

1.6.1  噬菌体裂解法

          噬菌体广泛存在于各种环境中，其数量可达 1031 左右。噬菌体及其相关制品作为一种高效的的杀菌剂，已在医疗､食品、卫生､养殖等多个相关领域表现出了巨大的应用潜力。近年来，噬菌体裂解法在膜污染减缓方面的应用也受到了广泛关注(见表 4)。

       该法减缓膜污染是通过噬菌体特异性识别、感染和裂解细菌，从而使生物膜分解的过程。Bhattacharjee 等 从某污水处理厂中分离出了一种溶菌噬菌体，并将其投加至 MBR 系统中。在投加该溶菌噬菌体后，膜上大量的生物膜开始分解消失，最终膜通量恢复到原来的 78%。该项研究虽展现了噬菌体在减缓膜生物污染方面的巨大潜力，但在细菌和噬菌体的长久对抗过程中，某些细菌可能会对特定的噬菌体免疫，单种噬菌体也许不能取得理想的膜污染减缓效果。就是选用不同种类的噬菌体共同去除污染膜上的微生物。Aydin 等

        采用 MBR 处理含红霉素、四环素和磺胺甲恶唑等高浓度的制药废水，并探究了 Pyophage cocktail 技术对于膜污染的减缓效果。他们发现，反应器运行 22 d 后，与对照 MBR 相比，采用 Pyophage cocktail技术的 MBR 的 TMP 显著降低了 18.4 kPa。另外，微生物分析结果也表明 Pyophage cocktail的生物强化作用对生物膜的分散具有积极的影响。

        Pyophage cocktail 技术解决了单种类噬菌体可能被细菌免疫的问题，在减缓膜污染方面为噬菌体裂解法提供了一条新的途径。尽管如此，有关噬菌体作为 MBR 膜污染生物处理的研究仍处于探索阶段，噬菌体的投加量对 MBR 运行的影响，噬菌体的回收利用等问题是裂解法实际工程运用前需要去探索的方向。

1.6.2  原生、后生动物捕食法 

        大多数的物理、化学法减缓膜污染都是从防止生物膜附着在膜表面或使生物膜从膜表面脱离这两个角度来考虑的。但利用原生动物和后生动物捕食法减缓膜污染，不仅可以保留膜表面的生物膜，还可提高膜的渗透性。Derlon 等[28]发现在没有生物捕食的情况下，膜表面会形成致密扁平的生物膜，大幅降低膜通量。生物的捕食会改变膜上生物膜的结构，提高膜通量。在捕食动物存在的情况下，反应器膜通量约为 10 L/（m2·h），而在没有捕食的情况下监测到的膜通量仅为 5 L/（m2·h）。

        近年来，有关于原生、后生动物中蠕虫减缓 MBR 膜污染的报道越来越多，蠕虫可通过捕食作用吞食微生物，减少回流污泥产量，进而减缓膜污染。Liu 等[29]将 MBR 与蠕虫反应器(SSBWR)结合起来，探究该组合工艺对膜污染的减缓效果。研究表明，SSBWR–MBR 延缓了 TMP 的增长。Li 等[27]建立了一种厌氧–缺氧–好氧膜生物反应器(A2O–MBR)和蠕虫反应器(WR)的组合工艺，并对膜污染减缓效果进行了研究。结果发现，在该组合工艺中，WR中的微好氧处理和捕食的相互作用使得膜过滤周期延长了 66.7%。此外，高通量测序分析结果表明了联合工艺中滤饼层的微生物群落更加均匀。由此可见，A2O–MBR 和 WR 的组合工艺具有较好的膜污染减缓效果。

        噬菌体裂解法与原生、后生动物捕食法都能通过减少生物膜上的细菌数量和优化微生物的群落结构来减缓膜污染，但噬菌体、原生和后生动物投加量过多会导致 MBR 中细菌数量大量减少，影响 MBR 的处理效能；并且相比于其他生物法(QQ、生物酶法、能量解偶联等)，单独使用噬菌体或者原生、后生动物减缓膜污染的效率较低，回收利用也相对困难；但噬菌体裂解法与原生、后生动物捕食法无需投加化学物质、处理成本低、副产物少，且不产生二次污染，在膜污染减缓方面有着巨大的潜力。

2     结语与展望

        生物法可以有效减缓 MBR 系统中膜生物污染，且具有其他膜污染减缓方法不具备的优势，如：①生物法不会对膜的性质或结构产生损害，提高了膜的使用寿命；②生物法可以原 位提高膜的过滤周期；③大多数生物法(如生物酶法、裂解与捕食法等)减缓膜污染具有连续性、长期性等特点。

          但生物法在大规模实际运用之前仍存在很多问题亟待解决：①)反应器中适宜浓度的AHL 可减缓膜污染，且信号分子浓度的高低会影响膜污染的减缓效果，未来 QS 和 QQ 技术减缓膜污染的关键就在于维持反应器中信号分子的适宜浓度；②目前常见的解偶联剂大都是含有苯环的有毒化合物，且高浓度的解偶联剂会降低微生物的活性。因此，低浓度、环境友好的解偶联剂是下一阶段研究的方向；③对于生物酶法和 DAA 抑制法，解决生物酶和 DAA的不稳定问题应是未来研究的重点；④裂解捕食中噬菌体和原生、后生动物的回收利用比较困难，相关的工艺或技术有待进一步研究。 　　　
        近 10 年来，采用生物法减缓 MBR 膜污染的技术发展迅速，并且有着较好的减缓效果。但生物法相比物理、化学法减缓膜污染还存在着发展上的滞后性。因此，今后围绕生物法减缓 MBR 膜污染的相关问题还需进一步研究。