基于群体感应猝灭理论的MBR膜污染控制技术研究进展

第51卷第卷第$期2019年8月哈尔滨工业大学学报JOURNALOFHARBININSTIT^UTEOFTECHNOLOGYVol.51No.8Aug.2019DOI：10.11918/j.issn.0367-6234.201811067基于群体感应猝灭理论的MBR膜污染控制技术研究进展侃凌峰，王亚宜(同济大学环境科学与工程学院，污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海同济大学环境科学与工程学院，污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海200092)摘要：摘要：膜生物污染是由细菌附着在膜材料表面形成生物膜，造成膜孔阻塞、膜通量下降的现象，膜生物污染问题大幅增加了膜生物反应器（MBR)在运行和维护过程的额外能源消耗和运行成本，是限制膜生物反应器高效及稳定运行的主要瓶颈.近年来提出的基于群体感应（quorumsensing，QS)理论的群体择灭（quorumquenching，QQ)技术是一种新兴且有效的生物膜抑制技术，在膜污染控制领域备受关注.QQ技术可通过干扰细菌的群体感应系统来阻止其所依赖的信号分子的基因表达，从而有效抑制细菌胞外聚合物（EPS)的分泌，并最终减少膜材料表面生物膜的形成.本文首先介绍了QS理论和QQ技术的原理、QS理论在生物膜形成与分解中的作用及实现QQ技术的3种途径；从外加群体猝灭剂（化合物、酶、细菌等）角度，介绍了基于QQ技术的膜污染控制方法;并根据近年来国内外的最新研究进展，归纳总结了QQ膜污染控制中的猝灭剂固定化技术及其在MBR反应器中的应用；最后对QQ膜污染控制技术的未来研究进行了展望.关键词：关键词：群体感应；群体猝灭;膜生物反应器;膜污染；生物污染控制中图分类号！中图分类号！X703.1文献标志码文献标志码：A文章编号文章编号：0367-6234(2019)08-0191-10AdvancesinMBRbiofoulingcontrolbasedonquorumsensingandquenchingNILingfeng，WANGYayi(StateKeyLaboratoryofPollutionControlandResourcesReuse，CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering，TongiUniversity，Shanghai200092，China)Abstract：Membranebiofoulingisaphenomenonwherebacteriaadheretothesurfaceofmembranematerialandformbiofilm，resultingintheblockofmembraneholesanddecreaseinmembraneflux.Theproblemofmembranebiofoulinglargelyincreasestheextraenergyconsumptionandoperatingcostintheoperationandmaintenanceprocessofmembranebioreactor(MBR)，whichhasbecomethemainbottleneckthatlimitstheefficientandstableoperationofMBR.Thequorumquenching(QQ)technologybasedonthequorumsensing(QS)theoryisanemergingandeffectivemethodforbiofilminhibition，whichhasachievedmuchattentioninthefieldofmembranefoulingcontrol.TheQQtechnologycanhinderthegeneticexpressionofsignalmoleculesbydisturbingthequorumsensingsystemofbacteria，whicheffectivelyrestrainstheextracellularpolymericsubstance(EPS)secretionofbacteriaandultimatelydecreasesthebiofilmformationonthemembranematerial.ThisreviewintroducestheQSandQQtheory，functionoftheQStheoryintheformationanddisintegrationofbiofilm，andthreeapproachestorealizeQQtechnology.ThemembranefoulingcontrolmetliodsbasedonQQtechnologyarei