用于控制膜结垢的方法、组合物和系统的制作方法

专利名称：用于控制膜结垢的方法、组合物和系统的制作方法
技术领域：
本发明提供了用于在膜过滤系统中，特别是水或废水处理工艺中改善渗透性和通 量的方法和组合物。
背景技术：
膜生物反应器(MBR)系统对于水和废水处理日益成为更加广泛使用的解决方案。尽管用于水处理和纯化的膜系统已经使用了数十年，采用MBR系统作为对于水和废水处理的广泛使用的解决方案常常被忽略，而是使用更加传统的生物处理厂。此种忽略的一个重要原因是，相对于常规处理系统而言，MBR系统常常更加昂贵。然而，产品的更高纯度和减少的足迹(footprint)使得MBR系统的采用更加理想。MBR系统通常包括一种或多种生物反应器，如厌氧、缺氧和有氧反应器，继以一个或多个膜罐(membrane tank),其中每个罐含有一个或多个膜模块。将水或废水通过重力送料(gravity feed)或由泵产生的吸力导入所述膜模块。在此过程中，所述膜滤出污染物和其他固形物，并产生渗透物。膜过滤工艺的一个主要缺点是膜趋于结垢。随着膜的结垢，膜的渗透性降低，而整个工艺的效率降低。通常认为膜结垢的速率基本上随着通量的增加呈指数增加。对于该现象的研究得出了临界通量理论(theory ofcritical flux)。尽管临界通量通过多种方式描述，临界通量的通常定义为在通量之下，渗透性的衰减认为是可忽略的。因此，控制该通量，优选维持其处于或低于临界通量，减少了渗透性衰减的速率，并使得膜系统可持续运作。即便膜系统在处于或低于临界通量率下运行，膜结垢仍然发生，且必须采用清洗膜的方法。在膜系统如MBR中，常常使用气体吹扫(air scouring)来持续清洗膜，并协助维持渗透。气体吹扫在膜表面产生涡流和剪切力以协助减少结垢和饼层聚集(cake layerbuildup)。然而,气体吹扫显著地增加了操作成本(operating cost),并且对于维持充足的临界通量率并不完全有效。 亦使用其他物理-机械和/或化学膜清洗或处理方法来去除结垢材料并维持膜渗透性。最广泛使用的物理-机械方法包括回洗、振动(vibration)和气体吹扫。这些方法极其消耗能量，且并不适用于所有膜类型。化学清洗或处理方法包括用促凝剂和/或聚合物预处理，和用防垢剂(antiscalant)、杀生物剂和/或清洗产品如NaOCl或朽1檬酸处理。无机或有机酸、苛性钠或次氯酸钠亦常常用于化学清洗方法。然而，由于系统操作时间的损失，膜预期寿命的减少和清洗化学品的大量消耗，频繁的化学清洗是昂贵的。
物理清洗方法如气体吹扫对于从膜去除整块固体最为有效，所述固体造成的结垢有时称作“临时”或“可逆”结垢。化学清洗方法对于去除更加顽固的结构物质是有效的，所述物质造成的结垢有时称作“不可逆”或“永久”结垢。然而，化学清洗无法去除所有的永久或不可逆结垢物质，并且膜仍保持残余的阻力(residual resistance)。该残余的阻力或“无法恢复的”结垢是在膜上多年积聚的结垢，并最终限制膜的寿命。亦常常使用上述提及的方法的组合，如化学增强的回洗，通常作为每日清洗措施。每周清洗措施可包括用更高化学浓度清洗，而较不常用的常规清洗可包括甚至更强力的化学清洗，其对于膜的寿命具有显著的不利作用。已经广泛研究了膜结垢的机制。结垢随着时间推移发生，并常常取决于通量率和稠度，以及穿过膜的物质的组成而处于多种阶段。结垢的分期通常描述为起始结垢(initial fouling)(或调理结垢(conditioning fouling)),稳定结垢(steady fouling),和跨膜压(TMP)跃迁。认为起始结垢是胶体吸附，小颗粒状物阻塞膜孔，和生物凝聚物临时 粘附于膜所残留的小絮状物或胞外多聚物质(EPS)的结果。当进行主动过滤时，由该起始结垢导致的总体阻力变化通常仅对通量和TMP具有可忽略的作用。然而，认为起始结垢在为进一步或稳定结垢提供有利的基质中发挥更大作用。所述稳定结垢阶段包括颗粒状物质造成的进一步孔阻塞，但其不利之处还在于膜上增加的饼形成和生物被膜生长。该结垢阶段并不总是在整个膜上均匀地发生，但是稳定结垢增加TMP并减少渗透性，导致通量的减少。结垢的最终阶段称作TMP跃迁，其中渗透在相对短时间内显著减少。有多种理论对造成TMP跃迁的机制提供假说。然而，无论其机制，一旦TMP跃迁发生，则膜已经严重结垢而常常对于在工艺中使用是无效的。其他工艺参数常常影响膜通量。一个实例是工艺运行的温度。一般而言，工艺温度的增加导致增加的通量率。该随着温度增加通量的增加可能是由于渗透物粘性的减少，并可减少结垢率。然而，控制水或废水处理工艺的温度通常是不可行的，并可能耗资巨大。对于减少或阻止膜结垢的解决方案已靶向所有类型和阶段的结垢。具体而言，近来最为关注祀向生物被膜的形成。举例而言，Yeon等，2009，Environ. Sci.Technol. 43:380-385讨论了祀向涉及稳定结垢的生物体基于群体感知(quorum sensing,QS)的I吴结垢机制。美国专利公开号2008/0233093公开了少量当与某些不受欢迎的(undesirable)微生物共同培养时，可减少和/或阻止生物被膜形成(biofilm formation)和/或浮游生物增殖的芽孢杆菌属(Bacillus)菌株。由于对有效的水和废水处理的重要需求，高度需要在膜应用包括MBR系统中减少膜结垢和/或增加临界通量率的解决方案。

发明内容
在一个方面，本发明提供了改善用于工艺中的膜的渗透性或通量的方法，包括用一种或多种能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜的形成(development)的微生物来处置膜(subjecting the membrane to one or more microorganisms.")。在另一个方面，本发明提供了增加用于工艺中的膜的临界通量的方法，包括用一种或多种能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜的形成的微生物来处置膜。
在另一个方面，本发明提供了减少或阻止用于工艺中的膜的结垢的方法，包括用一种或多种能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜的形成的微生物来处置膜。在另一个方面，本发明提供了包含一种或多种能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜的形成的微生物的组合物。


图I是MBR中试工厂(pilot plant)的布置(layout)的示意图。图2显示NRRL B-50141对膜渗透性的经时作用。图3显示NRRL B-50141对膜渗透性的经时作用。图4显示松弛事件(relaxation event)对经或未经NRRL B-50141处理的膜的作 用。发明详述本发明涉及用于改善膜过滤系统中的渗透性和通量的方法和组合物，以及用于减少和/或阻止水和废水处理工艺中膜结垢的方法和组合物。由于过滤系统中的多种工艺变量和待处理的水或废水的含量，膜结垢通过多种机制并以不同速率发生。然而，膜结垢的一种共同之处在于来自水或废水的微生物在结垢过程中在膜上形成生物被膜，作为其结果，TMP增加，而渗透性或通量减少。已知膜结垢的速率和通过膜的通量率具有负相关的关系。因此，已经确立了“临界通量”或可减少或延缓结垢的最大通量率的理论。然而，维持通量处于或低于临界通量并无法阻止结垢发生。此种结垢最终增加TMP并减少通量以致必须清洗膜以维持过滤工艺的效率。提升临界通量的能力对于膜系统是有利的。通量的增加改善了现存系统的容量，对于新系统，则由于较小的尺寸度量(dimensioning)，和/或因为可在必须清洗膜之前处理更大体积的水或废水而增加操作效率和灵活性，而使得能够减少对投资的需求，而且，还可增加膜的总寿命。工厂投资成本，以及清洗和替换膜的成本较高，且在清洗工艺过程中损失的生产能力导致操作时间和利润的损失。因此，允许每单位面积的膜处理更多水或废水的方法，和/或允许在膜清洗之间处理更多水或废水的方法，和/或增加膜寿命的方法，在财务上是有利的。令人惊讶的是，将某些微生物添加至膜过滤系统允许所述系统维持或甚至增加通量率。本发明中采用的微生物以与形成不受欢迎的生物被膜的微生物以相同或类似的方式粘附于膜上。然而，与穿过相同时间在相同的工艺中的未处理的膜的渗透性或通量相比，根据本发明的方法使用微生物令人惊讶地对于渗透性不具有负面作用，并甚至可改善通量(例如增加临界通量)。膜的渗透性或穿过膜的通量在采用该膜的工艺中，一般随着时间而衰减。通常接受的观点是该衰减是由于膜结垢。根据本发明，“改善渗透性”或“改善通量”意指膜渗透性或通量在工艺过程中随时间不变，或与在相同条件如流速、温度和压力下在相同时间内在相同工艺过程中未施用细菌菌株的相同或类似的膜相比，衰减较少。在一个实施方案中，在水处理工艺中减少和/或阻止膜结垢的方法，包括用一种或多种能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜的形成的细菌菌株来处置膜，其中所述细菌菌种是芽孢杆菌属(Bacillus)的。在一个实施方案中，可根据本发明的方法使用细菌混合物。混合物的实例可见于下文“细菌菌株和细菌菌株混合物”部分。术语“生物被膜”或“生物被膜形成”用于本文中意指粘液层或薄膜，或者膜上由不受欢迎的微生物形成粘液层或薄膜。生物被膜形成是单独地或成菌落地附于膜的不受欢迎的微生物的生长的结果。本发明还涉及改善用于工艺中的膜的渗透性或通量的方法，包括用一种或多种能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜的形成的微生物来处置膜。这些新颖微生物可对于这些不受欢迎的菌株的健康或活力不造成直接影响，而仅仅是与其在膜表面形成生物被膜方面进行竞争。如用于本文中，“处置”意指将所述一种或多种细菌菌株施于水和/或膜，如例如通过将本文中记载的供用于本发明以减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜形成的一种或多种微生物或细菌菌株导入、接种、分配于(dispensing)、施用于、处理待处理的水和/或直接导入、接种、分配于、施用于、处理待处理的膜。处置亦包括故意偏置(bias)水和/或膜的微生物含量以包含有效量的所需微生物。此种偏置可通过将本文中记载的一种或多种微生物或细菌菌株导入、接种、分配于、施用于、处理待处理的水和/或直接导入、接种、·分配于、施用于、处理待处理的膜，或者其他任何有效地在所述水和所述膜中获得所需的微生物群体的方法来达成。在一个实施方案中，本发明提供了增加用于工艺中的膜的临界通量的方法，包括用一种或多种能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜的形成的微生物来处置膜。在另一个实施方案中，本发明提供了减少或阻止用于工艺中的膜的结垢的方法，包括用一种或多种能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜的形成的微生物来处置膜。微牛物、细菌菌株和微牛物及细菌菌株的混合物应理解的是依照本发明的方法使用的微生物或细菌菌株减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜的形成。为了确定微生物或细菌菌株是否减少或组织膜上不受欢迎的生物被膜的形成，将其与铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa) PAOl (ATCC 47085)相比较。具体而言，若通过如实施例I中描述的通量减少测量，某菌株与由铜绿假单胞菌PAOl (ATCC47085)造成的生物被膜形成相比减少或阻止了膜上不受欢迎的生物被膜形成，则可将该微生物或细菌菌株用于本发明的组合物和方法。所述微生物或细菌菌株可为菌株的培养物。所述微生物或细菌菌株优选的性质包括，例如一种或多种下述性质最低限的胞外多聚物质(EPS)的产生，低生物饼形成倾向，和低粘液样物质释放，优选地，所述微生物或细菌菌株包括所有这些性质。在一个实施方案中，所述微生物是形成芽孢的(spore forming)微生物。在另一个实施方案中，所述微生物是形成芽孢的细菌。还在另一个实施方案中，所述微生物是稳定芽孢的形式。还在另一个实施方案中，所述微生物是稳定细菌芽孢的形式。如用于本文，“稳定”是本领域中已知的术语，且在一个优选的方面，芽孢用于本发明意指该微生物维持芽孢形式直至施于本发明以减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜的形成的能力。在一个实施方案中，所述细菌菌株是革兰氏阳性细菌菌株。在一个实施方案中,供用于本发明的细菌菌株是土壤杆菌属菌种(Agrobacteriumspp.)例如大西洋土壤杆菌(Agrobacterium at I anti cum),悬钩子土壤杆菌(Agrobacterium rubi),根癌土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens),或葡萄土壤杆菌(Agrobacterium vitis)的菌株,及其组合。
在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是节杆菌属菌种(Arthrobacterspp.)例如氧化节杆菌(Arthrobacter oxydans)，金黄节杆菌(Arthrobacter aurescens)，球形节杆菌(Arthrobacter globiformis)，分枝节杆菌(Arthrobacter ramosus)，或粘节杆菌(Arthrobacter viscosus)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是芽孢杆菌属菌种(Bacillusspp.)例如解淀粉芽抱杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)，萎缩芽抱杆菌(Bacillusatrophaeus)，产氮芽抱杆菌(Bacillus azotoformans)，短芽抱杆菌(Bacillus brevis),錯状芽孢杆菌(Bacillus cereus)，环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)，克劳氏芽孢杆菌(Bacillus clausii)，凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)，坚强芽孢杆菌(Bacillus firmus)，弯曲芽抱杆菌(Bacillus flexus)，Bacillus fusiformis,圆抱芽抱杆菌(Bacillus globisporus)，解葡糖芽抱杆菌(Bacillus glucanolyticus)，Bacillus infermus，左旋乳酸芽抱杆菌(Bacillus laevolacticus)，地衣芽抱杆菌(Bacillus licheniformis)，海洋芽抱杆菌(Bacillus marinus)，巨大芽抱杆菌(Bacillus megaterium)，摩加夫芽抱杆菌(Bacillus mojavensis)，蕈状芽抱杆菌(Bacillusmycoides)，苍白芽抱杆菌(Bacillus pallidus)，副短芽抱杆菌(Bacillus parabrevis),巴氏芽抱杆菌(Bacillus pasteurii)，多粘芽抱杆菌(Bacillus polymyxa)，日本甲虫芽抱杆菌(Bacillus popiliae)，短小芽抱杆菌(Bacillus pumilus)，球形芽抱杆菌(Bacillussphaericus)，枯草芽抱杆菌(Bacillus subtilis)，热嗷淀粉芽抱杆菌(Bacillusthermoamylovorans)，或苏云金芽孢杆菌([Bacillus thuringiensis)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是拟杆菌属菌种(Bacteriodesspp.)例如 Bacteriodes cellulosolvens, Bacteriodes galacturonicus，Bacteriodespectinophilus 或 Bacteriodes vulgates 的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是贝日阿托氏菌属菌种(Beggiatoa spp.)例如白色贝日阿托氏菌(Beggiatoa alba)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是拜叶林克氏菌属菌种(Beijerinckia spp.)例如 Beijerinckia derxia，弗留明拜叶林克氏菌(Beijerinckiafluminensis)，印度拜叶林克氏菌(Beijerinckia indica)，或运动拜叶林克氏菌 (Beijerinckia mobilis)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是双歧杆菌属菌种(Bifidobacterium spp.)例如动物双歧杆菌(Bifidobacterium animalis)，Bifidobacterium inducum，大双歧杆菌(Bifidobacterium magnum)，最小双歧杆菌(Bifidobacterium minimum)，或纤细双歧杆菌(Bifidobacterium subtile)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是短状杆菌属菌种(Brachybacterium spp.)例如 Brachybacterium alimentarium，捏氏短状杆菌(Brachybacterium nesterenkovii)，或鼠李糖短状杆菌(Brachybacterium rhamnosum)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是慢生根瘤菌属菌种(Bradyrhizobium spp.)例如 Bradyrhizobium elkanii，大豆慢生根瘤菌(Bradyrhizobiumjaponicum)，或 Bradyrhizobium Iiaoningense 的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是短芽孢杆菌属(Brevibacillusspp.)例如短短芽抱杆菌(Brevibacillus brevis)，美_短芽抱杆菌(Brevibacillusformosus)，侧抱短芽抱杆菌(Breviba cillus laterosporus)，或副短短芽抱杆菌(Brevibacillus parabrevis)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是伯克霍尔德氏菌属菌种(Burkholderia spp.)例如须芒草伯克霍尔德氏菌(Burkholderia andropogonis)，糖伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sacchari)，或范氏伯克霍尔德氏菌(Burkholderia vandii)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是肉杆菌属菌种(Carnobacterium spp.)例如广布肉杆菌(Carnobacterium divergens)，湖底肉杆菌(Carnobacterium fundi turn)，活动肉杆菌(Carnobacterium mobile)，或更新世肉杆菌(Carnobacterium pleistocenium)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是柄杆菌属菌种(Caulobacterspp.)例如杆状柄杆菌(Caulobacter bacteriodes)，纺锤状柄杆菌(Caulobacterfusiformis)，变异柄杆菌(Caulobacter variabilis)，或Caulobacter viriodoes 的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是纤维单胞菌属菌种(Cellulomonas spp.)例如 Cellulomonas humilata，或 Cellulomonas xylanilitica 的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是柠檬酸杆菌属菌种(Citrobacter spp.)例如无丙二酸梓樣酸杆菌(Citrobacter amalonaticus)，柯氏梓樣酸杆菌(Citrobacter koseri)，或弗氏梓檬酸杆菌(Citrobacterfreundii)的菌株，及其组
口 O在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是棒杆菌属菌种(Corynebacerium spp.)例如微黄棒杆菌(Corynebacterium f Iavescens)，或谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是肠杆菌属菌种(Enterobacterspp.)例如阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)，溶解肠杆菌(Enterobacterdissolvens)，日勾维肠杆菌(Enterobacter gergoviae)，超压肠杆菌(Enterobacternimipressuralis)，或梨形肠杆菌(Enterobacter pyrinus)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是埃希氏菌属菌种(Escherichiaspp.)例如 Escherichia albertii,蟑螂埃希氏菌(Escherichia blattae)，大肠杆菌(Escherichia coli)，弗格森埃希氏菌(Escherichia ferrgusonii)，赫氏埃希氏菌(Escherichia hermannii)，或伤口埃希氏菌(Escherichia vluneris)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是欧文氏菌属菌种(Erwiniaspp.)例如解淀粉欧文氏菌(Erwinia amylovora)或胡萝卜软腐欧文氏菌(Erwiniacaratovora)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是黄杆菌属菌种(Flavobacterium spp.)例如耐酸黄杆菌(Flavobacterium acidurans)或食树脂黄杆菌(Flavobacterium resinovorum)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是葡糖杆菌属菌种(Gluconoabacter spp.)例如氧化葡糖杆菌(Gluconobacter oxidans)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是盐单胞菌属菌种(Halomonasspp.)例如伸长盐单胞菌(Halomonas elongate)或Halomonas salinas的菌株，及其组
口 O在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是生丝微菌属菌种(Hyphomicrobium spp.)例如敏捷生丝微菌(Hyphomicrobium facilis)或印度生丝微菌(Hyphomicrobium indicum)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是乳杆菌属菌种(Lactobacillus spp.)例如干酷乳杆菌(Lactobacillus casei)，瑞士 乳杆菌(Lactobacillushelveticus)，约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)，或类干酪乳杆菌(Lactobacillusparacasei)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是乳球菌属菌种(Lactococcusspp.)例如乳酸乳球菌(Lactococcus Iacti)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是明串珠菌属菌种(Leuconostocspp.)例如梓樣明串珠菌(Leuconostoc citreum)或肠膜明串珠菌(Leuconostocmesenteroides)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是溶杆菌属菌种(Lysobacterspp.)例如抗生素溶杆菌(Lysobacter antibioticus)，变掠溶杆菌(Lysobacterbrunescens)，或产酶溶杆菌(Lysobacter enzymogenes)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是甲基杆菌属菌种(Methylobacterium spp.)例如嗜有机甲基杆菌(Methylobacterium organophilum)或罗得西亚甲基杆菌(Methylobacterium rhodesianum)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是微杆菌属菌种(Microbacterium spp.)例如产左聚糖微杆菌(Microbacterium laevaniformans)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是粘球菌属菌种(Myxococcusspp.)例如禮色粘球菌(Myxococcus fullvus)或黄色粘球菌(Myxococcus xanthus)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是类诺卡氏菌属菌种(Nocardiodes spp.)例如 Nocardiodes oleivorans 的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是海洋螺菌属菌种(Oceanospirillum spp.)例如线形海洋螺菌(Oceanospirillum Iinnum)的菌株，及其组
口 O在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是片球菌属菌种(Pediococcusspp.)例如乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)或戍糖片球菌(Pediococcuspentosaceus)的菌株,及其组合。
在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是发光杆菌属菌种(Photobacterium spp.)例如美人鱼发光杆菌(Photobacterium damsel a)或明亮发光杆菌(Photobacterium phosphoreum)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是浮霉状菌属菌种(Planctomyces spp.)例如巴西浮霉状菌(Planctomyces brasiliensis)或海洋浮霉状菌(Planctomyces mar is)的菌株，及其组合。
在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是多囊菌属菌种(Polyangiumspp.)例如纤维素多囊菌(Polyangium cellulosum)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas spp.)例如大西洋假交替单胞菌(Pseudoalteromonas atlantica)或产黑假交替单胞菌(Pseudoalteromonas nigrifaciens)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是类诺卡氏菌属菌种(Pseudonorcardia spp.)例如自养类诺卡氏菌(Pseudonorcardia autotrophic)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是类芽孢杆菌属菌种(Paenibacillus spp.)例如蜂房类芽孢杆菌(Paenibacillus alvei)，解淀粉类芽孢杆菌(Paenibacillus amylolycus)，固氮类芽抱杆菌(Paenibacillus azotofixans),Paenibacillus cookii，浸麻类芽抱杆菌(Paenibacillus macerans)，多粘类芽抱杆菌(Paenibacillus polymyxa)或强壮类芽抱杆菌(Paenibacillus validus)的菌株，及其组
口 O在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是副球菌属菌种(Paracoccusspp.)例如嗜减副球菌(Paracoccus alcaliphilus)，脱氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)，科氏副球菌(Paracoccus kocurii)，或泛养副球菌(Paracoccuspantotrophus)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是假单胞菌属菌种(Pseudomonasspp.)例如抗微生物假单胞菌(Pseudomonas anitmiicrobica)，铜绿假单胞菌(Pseudomonas aureofaciens)，绿针假单胞菌(Pseudomonas chlororaphis)，皱纹假单胞菌(Pseudomonas corrugata)，萤光假单胞菌(Pseudomonas f Iuorescens)，边缘假单胞菌(Pseudomonas marginalis)，硝基还原假单胞菌(Pseudomonas nitroreducens)，或恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是红球菌属菌种(Rhodococcusspp.)例如嗜类红球菌(Rhodococcus coprophilus)，红串红球菌(Rhodococcuserythropolis)，海生红球菌(Rhodococcus marinonascens)，紫红红球菌(Rhodococcusrhodochrous)，赤红球菌(Rhodococcus ruber)，或佐氏红球菌(Rhodococcus zopfii)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是红螺菌属菌种(Rhodospirillum spp.)例如深红红螺菌(Rhodospirillum rubrum)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是沙门氏菌属菌种(Salmonellaspp.)例如乍得沙门氏菌(Salmonella bongori)，或肠沙门氏菌(Salmonellaenterica)的菌株，及其组合。
在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是鞘氨醇单胞菌属菌种(Sphingomonas spp.)例如粘连鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas adhaesiva)的菌株，及其组
口 O在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是斯氏菌属菌种(Stackebrandtia spp.)例如 Stackebrandtia nassauensis 的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是链霉菌属菌种(Streptomycesspp.)例如生金链霉菌(Streptomyces aureofaciens)或灰色链霉菌(Streptomycesgriseus)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是硫杆菌属菌种(Thiobacillus spp.)例如嗜盐硫杆菌(Thiobacillus halophilus)或排硫硫杆菌(Thiobacillusthioparus)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是弧菌属菌种(Vibrio spp.)例如费氏弧菌(Vibrio fischeri)或火神弧菌(Vibrio logei)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的细菌菌株是青霉属菌种(Penicilliumspp.)例如 Penicillium aurantiogriseum，Penicillium bilaiae，沙门桕干酪青霉(Penicillium camemberti)，Penicillium candidum，产黄青霉(Penicilliumchrysogenum)，棒形青霉(Penicillium claviorme)，普通青霉(Penicillium commune),皮落青霉(Penicillium crustosum)，指状青霉(Penicillium digitatum)，扩展青霉(Penicillium expansum)，绳状青霉(Penicillium funiculosum)，平滑青霉(Penicilliumg Iabrum),灰绿青霉(Penicillium glacum)，意大利青霉(Penicillium italicum)，Penicillium Iacussarmientei，马尔内菲青霉(Penicillium marneffei)，产紫青霉(Penicillium purpurogenum)，娄地青霉(Penicillium roqueforti)，匍枝青霉(Penicillium stoloniferum)，Penicillium ulaiense，Penicillium verrucosum，或鲜绿青霉(Penicillium viridicatum)的菌株，及其组合。在另一个实施方案中，供用于本发明的微生物是土壤杆菌属菌种(Agrobacteriumspp.)例如大西洋土壤杆菌(Agrobacterium at I anti cum)，悬钩子土壤杆菌(Agrobacterium rubi)，根癌土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens)，或葡萄土壤杆菌(Agrobacterium vitis)的菌株；节杆菌属菌种(Arthrobacter spp.)例如氧化节杆菌(Arthrobacter oxydans)，金黄节杆菌(Arthrobacter aurescens)，球形节杆菌(Arthrobacter globiformis)，分枝节杆菌(Arthrobacter ramosus)，或粘节杆菌(Arthrobacter viscosus)的菌株；芽孢杆菌属菌种(Bacillus spp.)例如解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)，萎缩芽抱杆菌(Bacillus atrophaeus)，产氮芽抱杆菌(Bacillus azotoformans)，短芽抱杆菌(Bacillus brevis)，錯状芽抱杆菌(Bacilluscereus)，环状芽抱杆菌(Bacillus circulans)，克劳氏芽抱杆菌(Bacillus clausii),凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)，坚强芽孢杆菌(Bacillus firmus)，弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus)，Bacillus fusiformis，圆抱芽抱杆菌(Bacillus globisporus),解葡糖芽孢杆菌(Bacillus glucanolyticus), Bacillus infermus，左旋乳酸芽孢杆菌(Bacillus laevolacticus)，地衣芽抱杆菌(Bacillus licheniformis)，海洋芽抱杆菌(Bacillus marinus)，巨大芽抱杆菌(Bacillus megaterium)，摩加夫芽抱杆菌(Bacillusmo javensis)，蕈状芽抱杆菌(Bacillus mycoides)，苍白芽抱杆菌(Bacillus pallidus)，副短芽抱杆菌(Bacillus parabrevis)，巴氏芽抱杆菌(Bacillus pasteurii)，多粘芽孢杆菌(Bacillus polymyxa)，日本甲虫芽孢杆菌(Bacillus popiliae)，短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)，球形芽抱杆菌(Bacillus sphaericus)，枯草芽抱杆菌(Bacillussubtilis)，热嗷淀粉芽孢杆菌(Bacillus thermoamylovorans)，或苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)的菌株；拟杆菌属菌种例如 Bacteriodes cellulosolvens，Bacteriodes galacturonicus,Bacteriodes pectinophilus 或 Bacteriodes vulgates 的菌株；贝日阿托氏菌属菌种(Beggiatoa spp.)例如白色贝日阿托氏菌(Beggiatoa alba)的菌株；拜叶林克氏菌属菌种(Beijerinckia spp.)例如Beijerinckia derxia，弗留明拜叶林克氏菌(Beijerinckia fluminensis)，印度拜叶林克氏菌(Beijerinckia indica)，或运动拜叶林克氏菌(Beijerinckia mobilis)的菌株；双歧杆菌属菌种(Bifidobacteriumspp.)例如动物双歧杆菌(Bifidobacterium animalis)，Bifidobacterium inducum，大双歧杆菌(Bifidobacterium magnum)，最小双歧杆菌(Bifidobacterium minimum)，或 纤细双歧杆菌(Bifidobacterium subtile)的菌株；短状杆菌属菌种(Brachbacteriumspp.)例如 Brachybacterium alimentarium，捏氏短状杆菌(Brachbacteriumnesterenkovii)，或鼠李糖短状杆菌(Brachybacterium rhamnosum)的菌株；慢生根瘤菌属菌种(Bradyrhizobium spp.)例如Bradyrhizobium elkanii，大豆慢生根瘤菌(Bradyrhizobiumjaponicum)，或 Bradyrhizobium Iiaoningense 的菌株；短芽抱杆菌属(Brevibacillus spp.)例如短短芽抱杆菌(Brevibacillus brevis)，美_短芽抱杆菌(Brevibacillus formosus)，侧抱短芽抱杆菌(Brevibacillus laterosporus)，或副短短芽孢杆菌(Brevibacillus parabrevis)的菌株；伯克霍尔德氏菌属菌种(Burkholderiaspp.)例如须芒草伯克霍尔德氏菌(Burkholderia andropogonis)，糖伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sacchari)，或范氏伯克霍尔德氏菌(Burkholderia vandii)的菌株；肉杆菌属菌种(Carnobacterium spp.)例如广布肉杆菌(Carnobacterium divergens)，湖底肉杆菌(Carnobacterium funditum)，活动肉杆菌(Carnobacterium mobile)，或更新世肉杆菌(Carnobacterium pleistocenium)的菌株；柄杆菌属菌种(Caulobacter spp.)例如杆状柄杆菌(Caulobacter bacteriodes)，纺锤状柄杆菌(Caulobacter fusiformis)，变异柄杆菌(Caulobacter variabilis)，或 Caulobacter viriodoes 的菌株；纤维单胞菌属菌种(Cellulomonas spp.)例如 Cellulomonas humilata，或 Cellulomonasxylanilitica的菌株；梓檬酸杆菌属菌种(Citrobacter spp.)例如无丙二酸梓檬酸杆菌(Citrobacter amalonaticus)，柯氏梓樣酸杆菌(Citrobacter koser)，或弗氏梓樣酸杆菌(Citrobacter freundii)的菌株；棒杆菌属菌种(Corynebacerium spp.)例如微黄棒杆菌(Corynebacterium fIavescens)，或谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)的菌株；肠杆菌属菌种(Enterobacter spp.)例如阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)，溶解肠杆菌(Enterobacter dissolvens),日勾维肠杆菌(Enterobacter gergoviae)，超压肠杆菌(Enterobacter nimipressuralis)，或梨形肠杆菌(Enterobacter pyrinus)的菌株；埃希氏菌属菌种(Escherichia spp.)例如Escherichia albertii，蟑螂埃希氏菌(Escherichia blattae)，大肠杆菌(Escherichia coli)，弗格森埃希氏菌(Escherichiafergusonii)，赫氏埃希氏菌(Escherichia hermannii)，或伤□埃希氏菌(Escherichiavluneris)的菌株；欧文氏菌属菌种(Erwinia spp.)例如解淀粉欧文氏菌(Erwiniaamylovora)或胡萝卜软腐欧文氏菌(Erwinia caratovora)的菌株；黄杆菌属菌种(Flavobacterium spp.)例如耐酸黄杆菌(Flavobacterium acidurans)或食树脂黄杆菌(Flavobacterium resinovorum)的菌株；葡糖杆菌属菌种(Gluconoabacter spp.)例如氧化葡糖杆菌(Gluconobacter oxidans)的菌株；盐单胞菌属菌种(Halomonas spp.)例如伸长盐单胞菌(Halomonas elongate)或Halomonas salinas的菌株；生丝微菌属菌种(Hyphomicrobium spp.)例如敏捷生丝微菌(Hyphomicrobium facilis)或印度生丝微菌(Hyphomicrobium indicum)的菌株；乳杆菌属菌种(Lactobacillus spp.)例如干酷乳杆菌(Lactobacillus casei)，瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)，约氏乳杆菌(Lactobacillusjohnsonii)，或类干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)的菌株；乳球菌属菌种(Lactococcus spp.)例如乳酸乳球菌(Lactococcus Iacti)的菌株；明串珠菌属菌种(Leuconostoc spp.)例如梓樣明串珠菌(Leuconostoc citreum)或肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)的菌株；溶杆菌属菌种(Lysobacter spp.)例 如抗生素溶杆菌(Lysobacter antibioticus)，变掠溶杆菌(Lysobacter brunescens),或产酶溶杆菌(Lysobacter enzymogenes)的菌株；甲基杆菌属菌种(Methylobacteriumspp.)例如嗜有机甲基杆菌(Methylobacterium organophilum)或罗得西亚甲基杆菌(Methylobacterium rhodesianum)的菌株；微杆菌属菌种(Microbacterium spp.)例如产左聚糖微杆菌(Microbacterium laevaniformans)的菌株；粘球菌属菌种(Myxococcusspp.)例如禮色粘球菌(Myxococcus fulvus)或黄色粘球菌(Myxococcus xanthus)的菌株；类诺卡氏菌属菌种(Nocardiodes spp.)例如Nocardiodes oleivorans的菌株；海洋螺菌属菌种(Oceanospirillum spp.)例如线形海洋螺菌(Oceanospirillum Iinum)的菌株；片球菌属菌种(Pediococcus spp.)例如乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)或戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)的菌株；发光杆菌属菌种(Photobacteriumspp.)例如美人鱼发光杆菌(Photobacterium dams el a)或明亮发光杆菌(Photobacteriumphosphoreum)的菌株；浮霉状菌属菌种(Planctomyces spp.)例如巴西浮霉状菌(Planctomyces brasiliensis)或海洋浮霉状菌(Planctomyces mar is)的菌株；多囊菌属菌种(Polyangium spp.)例如纤维素多囊菌(Plyangium cellulosum)的菌株；假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas spp.)例如大西洋假交替单胞菌(Pseudoalteromonasatlantica)或产黑假交替单胞菌(Pseudoalteromonas nigrifaciens)的菌株；类诺卡氏菌属菌种(Pseudonorcardia spp.)例如自养类诺卡氏菌(Pseudonorcardiaautotrophic)的菌株；类芽孢杆菌属菌种(Paenibacillus spp.)例如蜂房类芽孢杆菌(Paenibacillus alvei)，解淀粉类芽抱杆菌(Paenibacillus amylolyticus)，固氮类芽抱杆菌(Paenibacillus azotof ixans), Paenibacillus cookii，浸麻类芽抱杆菌(Paenibacillus macerans)，多粘类芽抱杆菌(Paenibacillus polymyxa)或强壮类芽抱杆菌(Paenibacillus validus)的菌株；副球菌属菌种(Paracoccus spp.)例如嗜减副球菌(Paracoccus alcaliphilus)，脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)，科氏副球菌(Paracoccus kocurii)，或泛养副球菌(Paracoccus pantotrophus)的菌株；假单胞菌属菌种(Pseudomonas spp.)例如抗微生物假单胞菌(Pseudomonas anitmiicrobica)，铜绿假单胞菌(Pseudomonas aureofaciens)，绿针假单胞菌(Pseudomonas chlororaphis)，皱纹假单胞菌(Pseudomonas corrugata)，萤光假单胞菌(Pseudomonas f Iuorescens)，边缘假单胞菌(Pseudomonas marginalis)，硝基还原假单胞菌(Pseudomonas nitroreducens),或恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的菌株；红球菌属菌种(Rhodococcus spp.)例如嗜类红球菌(Rhodococcus coprophilus)，红串红球菌(Rhodococcus erythropolis),海生红球菌(Rhodococcus marinonascens)，紫红红球菌(Rhodococcus rhodochrous),赤红球菌(Rhodococcus ruber)，或佐氏红球菌(Rhodococcus zopfii)的菌株；红螺菌属菌种(Rhodospirillum spp.)例如深红红螺菌(Rhodospirillum rubrum)的菌株；沙门氏菌属菌种(Salmonella spp.)例如乍得沙门氏菌(Salmonella bongor)，或肠沙门氏菌(Salmonella enterica)的菌株；鞘氨醇单胞菌属菌种(Sphingomonas spp.)例如粘连鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas adhaesiva)的菌株；斯氏菌属菌种(Stackebrandtiaspp.)例如 Stackebrandtia nassauensis 的菌株；链霉菌属菌种(Streptomycesspp.)例如生金链霉菌(Streptomyces aureofaciens)或灰色链霉菌(Streptomycesgriseus)的菌株；硫杆菌属菌种(Thiobacillus spp.)例如嗜盐硫杆菌(Thiobacillushalophilus)或排硫硫杆菌(Thiobacillus thioparus)的菌株；弧菌属菌种(Vibrio spp.)例如费氏弧菌(Vibrio ficheri)或火神弧菌(Vibrio logei)的菌株；青霉属菌种(Penicillium spp.)例如 Penicillium aurantiogriseum，Penicillium bilaiae，沙门桕干酪青霉(Penicillium camemberti)，Penicillium candidum，产黄青霉(Penicilliumchrysogenum)，棒形青霉(Penicillium claviforme)，普通青霉(Penicillium commune),皮落青霉(Penicillium crustosum)，指状青霉(Penicillium digitatum)，扩展青霉(Penicillium expansum)，绳状青霉(Penicilliumfuniculosum)，平滑青霉(Penicilliumg Iabrum),灰绿青霉(Penicillium glacum)，意大利青霉(Penicillium italicum)，Penicillium Iacussarmientei，马尔内菲青霉(Penicillium marneffei)，产紫青霉(Penicillium purpurogenum)，娄地青霉(Penicillium roqueforti),匍枝青霉(Penicillium stoloniferum)，Penicillium ulaiense，Penicillium verrucosum，或鲜绿青霉(Penicillium viridicatum)的菌株，及其组合。在一个实施方案中，所述一种或多种细菌菌株选自下组具有保藏号ATCC 14581的巨大芽孢杆菌菌株；具有保藏号ATCC 700385的短小芽孢杆菌菌株；具有保藏号ATCC 35681的固氮类芽孢杆菌菌株；具有保藏号NRRL B-50014的地衣芽孢杆菌菌株；具有保藏号NRRL B-50015的地衣芽孢杆菌菌株；具有保藏号NRRL B-50016的短小芽孢杆菌菌株；具有保藏号NRRL B-50017的解淀粉芽孢杆菌菌株；具有保藏号NRRL B-50018的解淀粉芽孢杆菌菌株；具有保藏号NRRL B-50136的解淀粉芽孢杆菌菌株；具有保藏号NRRL B-50141的解淀粉芽孢杆菌菌株；具有保藏号NRRL B-50304的解淀粉芽孢杆菌菌株；具有保藏号NRRL B-50349的解淀粉芽孢杆菌菌株；
具有保藏号PTA-3142的巨大芽孢杆菌菌株；具有保藏号PTA-7541的解淀粉芽孢杆菌菌株；具有保藏号PTA-7542的解淀粉芽孢杆菌菌株；具有保藏号PTA-7543的萎缩芽孢杆菌菌株；具有保藏号PTA-7544的解淀粉芽孢杆菌菌株；具有保藏号PTA-7545的解淀粉芽孢杆菌菌株；具有保藏号PTA-7546的解淀粉芽孢杆菌菌株；具有保藏号PTA-7547的枯草芽孢杆菌菌株；
具有保藏号PTA-7549的解淀粉芽孢杆菌菌株；具有保藏号PTA-7790的解淀粉芽孢杆菌菌株；具有保藏号PTA-7791的解淀粉芽孢杆菌菌株；具有保藏号PTA-7792的萎缩芽孢杆菌菌株；和具有保藏号PTA-7793的解淀粉芽孢杆菌菌株；或至少两种上述保藏菌株的混合物，包括多于两种，如至少三种上述菌株，至少四种上述菌株，至少五种上述菌株，至少六种上述菌株，至少七种上述菌株，直至包括所有上述菌株。术语“有效量”，“有效浓度”或“有效剂量”在本文中定义为能够减少和/或阻止在膜上由不受欢迎的微生物造成的生物被膜形成的一种或多种细菌菌株的量、浓度或剂量。以绝对数值表示的实际有效剂量取决于下述因素，包括所述不受欢迎的微生物；目标是阻止或减少；菌株或包含所述菌株的组合物之间的接触时间；其他存在的成分；还有所述膜。在一个实施方案中，细菌例如菌株NRRL B-50017的有效剂量，可以IxIO4-IxIO11CFU/cm2的终浓度导入膜表面，其优选范围为IxIO6-Ix 107CFU/cm2。通常这导致这些细菌菌株以lxl03-lxl010CFU/ml 导入含膜容器，其优选范围为 IxIO5-Ix 106CFU/ml。“有效量”，“有效浓度”或“有效剂量”最终是通过用如本文中所述的一种或多种本文中描述用于减少和/或阻止生物被膜形成的微生物来处置所述水和/或膜来达成的。一般而言，遭受高负载的不受欢迎的微生物和营养的环境需要高剂量的缓解性(mitigating)细菌菌株，而具有低负载的不受欢迎的微生物的环境需要较低剂量的缓解性细菌菌株。进一步，例如，阻止膜上的生物被膜形成一般而言与在相应的膜上减少生物被膜形成相比，需要较低剂量的所述细菌菌株。其结果，可将本发明的方法用于抑制一种或多种不受欢迎的微生物，优选已经存在于膜或表面上的细菌的生长(即，导致减少的生物被膜形成)。在另一个实施方案中，本发明涉及阻止和/或显著地延迟基本上干净的膜(即基本上不具有不受欢迎的微生物的膜)上的生物被膜形成。换言之，所述细菌菌株保护膜免受未来一种或多种不受欢迎的微生物的生长。本发明的方法可导致不受欢迎的微生物的减少。所述细菌菌株可在一个优选的实施方案中施于所述膜。周期性地意指本发明的方法可在一段时间例如每分钟、小时、日、周、月等内反复或重复进行。如上所提及，所述作用可能不会持续较长时间期间。可能需要重新施用细菌菌株。根据本发明，将细菌菌株导入膜可在工艺中应用膜之前，在清洗膜(在工艺中应用膜之后)之后立即，在工艺过程中任何时刻，或其组合。不受欢迎的微牛物
在本发明的上下文中，术语“不受欢迎的微生物”意指可造成视为对所述膜不利作用的微生物。举例而言，所述不利作用可为此类不受欢迎的微生物造成的膜结垢。不受欢迎的微生物亦可包括病原性微生物，特别是病原菌。为了确定细菌菌株是否不受欢迎，将其与铜绿假单胞菌PA0UATCC 47085)相比较。具体而言，若该菌株导致膜结垢(如依照实施例I通过通量减少来测量)，则该细菌菌株不受欢迎，且不可用于本发明的组合物和方法。在另一个实施方案中，若该菌株至少与铜绿假单胞菌PAOl (ATCC 47085)造成相同程度的膜结垢，则该细菌菌株不受欢迎，且不可用于本发明的组合物和方法。若细菌菌株不减少由铜绿假单胞菌PAOl (ATCC 47085)造成的结垢，该该细菌菌株亦不受欢迎。因此，相同菌种的不同菌株对于通量可具有相反作用。通过以有效量使用本文中涉及的一种或多种分离的细菌菌株，可减少和/或阻止膜上的生物被膜形成。在一个优选实施方案中，可在任何生物被膜形成/聚集之前，用一种或多种所述细菌菌株作为预防措施来处置所述易遭受生物被膜形成的膜。这导致生物被膜的形成显著减少，或导致生物被膜的形成显著地不那么有助于膜结垢。 不受欢迎的微生物的实例包括下文中公开的那些。不受欢迎的微生物包括但不限于需氧细菌或厌氧细菌，革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌，真菌(酵母或丝状真菌)，藻类，和/或原生生物。不受欢迎的细菌包括选自下组的细菌醋杆菌属(Acetobacter),气单胞菌属(Aeromonas),维捏兰德固氮菌(Azotobactervinelandii),贝塔杆菌属(Betabacterium),伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia),肉毒梭菌(Clostridium botulinum),白喉棒杆菌(Corynebacterium diphteriae)，大肠杆菌(Escherichia coli),黄杆菌属(Flavobacterium),明串珠菌属(Leuconostoc),军团菌属菌种(Legionella spp.),利斯特氏菌属菌种(Listeria spp.),结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)，肺炎球菌属(Pneumococcus),假单胞菌属菌种(Pseudomonas spp.)包括铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),沙门氏菌属(Salmonella),葡萄球菌属(Staphylococcus),链球菌属菌种(Streptococcus spp,和弧菌属菌种(Vibrio spp.)。在一个实施方案中，所述不受欢迎的微生物是需氧细菌。在另一个实施方案中，所述需氧细菌是气单胞菌属菌株。在另一个实施方案中，所述需氧细菌是伯克霍尔德氏菌属菌株。在另一个实施方案中，所述需氧细菌是黄杆菌属菌株。在另一个实施方案中，所述需氧细菌是微杆菌属(Microbacterium)菌株。在另一个实施方案中，所述需氧细菌是假单胞菌属菌株。在另一个实施方案中，所述需氧细菌是沙门氏菌属菌株。在另一个实施方案中，所述需氧细菌是葡萄球菌属菌株。在另一个实施方案中，所述需氧细菌来自肠杆菌科(Enterobacteriaceae)(包括例如大肠杆菌)。在另一个实施方案中，所述需氧细菌是洋葱伯克霍尔德氏菌(Burkholderiacepacia)。在另一个实施方案中，所述需氧细菌是蛾微杆菌(Microbacterium imperiale)或结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)。在另一个实施方案中,所述需氧细菌是铜绿假单胞菌。在另一个实施方案中，所述需氧细菌是萤光假单胞菌。在另一个实施方案中，所述需氧细菌是食油假单胞菌(Pseudomonas oleovorans)。在另一个实施方案中，所述需氧细菌是类产碱假单胞菌(Pseudomonas pseudoalcaligenes)。在另一个实施方案中，所述需氧细菌是肠炎沙门氏菌(Salmonella enteritidis)。在另一个实施方案中,所述需氧细菌是金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)。在另一个实施方案中,所述需氧细菌是表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)。在另一个实施方案中，所述细菌是单核细胞增生利斯特氏菌(Listeriamonocytogenes)。在另一个实施方案中，所述细菌是阿德莱德军团菌(Legionella adelaidensis)。在另一个实施方案中，所述细菌是侵肺军团菌(Legionella pneumophila)。在另一个实施方案中，所述细菌是菲氏军团菌(Legionella feeleii)。在另一个实施方案中，所述细菌是 摩拉维米军团菌(Legionella moravica)。在另一个实施方案中，所述细菌是哈氏弧菌(Vibrio harveyi),费氏弧菌(Vibriofischerii)和 / 或解藻朊酸弧菌(Vibrio alginolyticus)。在另一个实施方案中，所述微生物是厌氧细菌。在另一个实施方案中，所述厌氧细菌是脱硫弧菌属(Desulfovibrio)菌株。在另一个实施方案中，所述厌氧细菌是脱硫脱硫弧菌(Desulfovibrio desulfuricans)。群体感知和其他微生物信号传导机制群体感知是允许细菌“交流”并影响细菌群体的表型特征如色素沉着，运动性，病原性和生物被膜形成的机制。认为群体感知是通过分泌称为自诱导剂(autoinducer)的小信号分子来达成的。使这些自诱导剂淬灭或失活可阻止不受欢迎的微生物的生物被膜形成。因此，群体感知抑制是生物被膜控制的一种作用模式。在一个实施方案中，本发明的细菌菌株通过藉由群体感知阻止生物被膜形成而阻止膜结垢。在另一个实施方案中，群体感知抑制是通过酰基高丝氨酸内酯(AHL)抑制的抑制。在另一个实施方案中，群体感知抑制是由于微生物的酰基酶活性。在另一个实施方案中，群体感知抑制是由于微生物的内酯酶活性。在另一个实施方案中，群体感知抑制是由于微生物的消旋酶活性。本发明的另一个实施方案包括基于细菌通过群体感知抑制阻止生物被膜形成的能力来筛选供用于本发明的方法和组合物的微生物的方法。在本发明的另一个实施方案中，群体感知抑制是通过酰基高丝氨酸内酯抑制(AHL)的抑制进行的。还在本发明的另一个实施方案中，群体感知是由于微生物的酰基酶活性。群体感知可由于一种微生物或微生物的组合的作用而有效达成。M多种膜构造和结构可用于水或废水处理工艺。膜构造的类型包括毛细管、管状、中空纤维、多管、板框/平板、折叠的筒式过滤器、螺旋缠绕和陶瓷包括陶瓷盘碟。膜可从一种或多种材料制成，所述材料例如氯化聚乙烯，聚丙烯腈，聚砜，聚醚砜，聚乙烯醇，醋酸纤维素，再生纤维素，聚偏氟乙烯，聚乙基砜(polyethlysulphone),聚乙烯,聚丙烯和陶瓷材料。膜基于应用而可变化的其他特征包括例如膜孔径。膜孔径可取决于从水或废水去除的颗粒状物或杂质的大小而较大或较小。根据本发明，膜类型包括那些用于超滤、微滤和纳米过滤的。膜牛物反应器系统膜生物反应器(MBR)系统通常将两种基本工艺一生物降解和膜分离一组合于单个工艺，其中通过膜过滤单元从经处理的水分离悬浮的固形物和负责生物降解的微生物。参见，例如 Water Treatment Membrane Processes, McGraw-Hill, 1996, p. 17. 20 整个生物质限制于系统中，提供了对反应器中微生物停留时间(淤渣年龄(sludge age))和流出物的消毒的控制。在典型MBR单元中，将流入的废水泵入或重力进料入通气罐，在此处，将其与在废水中生物降解有机材料的生物质相接触。通气装置如鼓风机向生物质提供氧气。将所得的混合液体从通气罐泵入或重力进料入膜模块，在此处，将其在压力下通过膜机械或重力过滤，或在低真空下抽过膜。在一些系统中，通气罐和膜罐是同一个罐。将流出物从系统排出，并将浓缩的混合液体送回生物反应器。泵出过量的淤渣以维持恒定的淤渣年龄，并通过回洗、化学清洗、气体吹扫或这些机制的任何组合来定期清洗膜。MBR系统具有多种构造。两种主要的MBR工艺构造包括浸没的(submerged/immersed)和侧流(sidestream)。亦有两种主要的液压操作机制,包括泵(pumping)和气升(airlifting)。这些构造和大量液体转移(bulk liquid transfer)模式通常称作常 规生物质排除MBR(biomass rejection MBR)。其他构造包括提取和扩散工艺模式，其就除了将生物质从经处理的水分离之外的目的使用膜。所有这些工艺构造包括一个或多个包含膜的膜单元，如描述于上文“膜”部分的那些。在一个实施方案中,膜存在于膜生物反应器中。在另一个实施方案中,废水处理工艺发生在膜反应器中，其中膜平板盒单元(membrane flat-sheet cassette unit),或中空纤维单元本身通常是浸没的。在一个实施方案中，废水在进入膜反应器之前经预处理。预处理可在废水来源处，在预处理工厂，或作为整个MBR系统的一部分进行。此类预处理可包括棒条筛、粗砂室或旋转的滚动筛以达成粗固形物的去除。其他预处理可包括去除物质如有害的污染物、油或燃料，或其他有毒物质。水处理工艺本发明涵盖了一种或多种水处理工艺。此类水处理工艺包括但不限于反渗透、水脱盐和饮用水纯化，以及废水处理工艺。根据本发明，所述水或废水可来自任何来源包括人粪尿，粪坑(cesspit)泄露物,化粪池排出物,污水厂排出物,洗漆水如灰水(greywater)或污水(sullage),收集的雨水,地下水，过量的加工液体(surplus manufactured liquids),海水，河水，人造液体丢弃物，高速公路排水，暴风雨排水，黑水(blackwater)，工业废物，工业地点废水或排水，如冷却或工艺水，和农业废水或排水。本发明的组合物本发明还涉及包含一种或多种如本文中所述的微生物(包括保藏的菌株)的组合物。应理解本发明的组合物可包含一种或多种本文中涉及的细菌菌株作为单个株或两种或更多种株的混合物，并进一步包含一种或多种下文中提及的其他成分。本发明还涉及包含一种或多种如本文中所述的适用于水处理工艺和/或膜应用的形式如减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜的形成的形式或有效量的微生物或一种或多种细菌菌株(包括保藏的菌株)的组合物。所述微生物优选为稳定芽孢的形式。其他成分组合物可包含一种或多种其他成分和/或酶。涵盖的酶的实例在下文中“酶”部分中提及。
其他成分可为亦可减少或阻止生物被膜形成的活性成分或非活性成分，且包括但不限于顺式-2-癸酸，分散剂，稳定剂，香料，染料和杀生物剂。其他成分可视情况通过传统的化学或生物方法制成。塵一种或多种酶可存在于本发明的组合物中。举例而言，所述组合物可包含酰基酶和/或内酯酶。在一个实施方案中，所述酶来自真菌或细菌来源。在另一个实施方案中，所述酶亦可“原位”由一种或多种经遗传修饰以表达此种(类)酶的本发明的细菌菌株产生。在另一个实施方案中，所述酶对于本发明的细菌菌株是天然的并且为可天然表达的，或者所述细菌菌株可经遗传修饰以改变天然存在的酶的表达水平。
实施例实施例I
筛选能够减少或阻止MBR系统中抗结垢的候选菌株的方法将候选菌株在IX Lysogeny Broth(10g胰蛋白胨；5g酵母提取物；Ig NaCl,和去离子水加至I升)中在25°C振荡下生长并培养大约16个小时的时间。然后使用血细胞计数器对候选菌株进行计数，然后系列稀释至IxlO3个细胞/ml的浓度。将PVDF(聚偏氟乙烯)底的96孔板(Millipore 编号MSGVS2210)的每个孔用100微升灭菌的0. IX LysogenyBroth填充。将100微升的稀释的候选菌株添加至孔。将未包括候选菌株添加的那些孔用100微升灭菌的IX Lysogeny broth填充。将96孔板用Breathe Easy 平板密封薄膜密封，并置于平板振荡器上在25°C进行16小时。选择铜绿假单胞菌PAOl作为生物被膜形成菌株，并将其在IX LysogenyBroth(10g胰蛋白胨；5g酵母提取物；Ig NaCl,和去离子水加至I升)中在25°C以200rpm振荡下生长并培养大约16个小时的时间。使用血细胞计数器对铜绿假单胞菌培养物进行计数，然后系列稀释至IxlO3个细胞/ml的浓度。在生物被膜形成菌株的培养之后，从96孔板去除Breathe Easy 平板密封薄膜，并将100微升的稀释的生物被膜形成菌株，铜绿假单胞菌添加至含有候选菌株的孔。将那些未包括添加生物被膜形成菌株的孔用100微升灭菌的IX Lysogeny broth填充。将96孔板用新的Breathe Easy 平板密封薄膜重新密封，并置于平板振荡器上以200rpm在25°C进行24小时的时间。在24小时之后，从96孔板去除Breathe Easy 平板密封薄膜。从每个孔移出10微升，并置于新的灭菌的96孔板的相应孔中，以供铺板或在590nm处的吸光度测量。将另外的990微升的磷酸盐缓冲盐水溶液(PBS)添加至每个孔使得每个孔的体积成为大约1ml。然后将96孔板倒置于Wypair(Kimberly-Clark)上以去除任何浮游细胞，然后使用移液器去除过量的培养基。接着用250微升的PBS漂洗每个孔，并第二次倒置于Wypair(Kimberly-Clark)上。使用移液器去除剩余的PBS，然后将250 的PBS中的0. 25%Brilliant Green Dye添加至每个孔。然后将96孔板置于96孔透明底收集平板上的Millipore多头抽真空装置(Millipore编号MSVMHTS00)的顶上。以-0. 5巴将真空施于所述96孔板上2分钟。将真空电源切断，并回收所述96孔收集平板以供流过物评价。具体而言，将所述96孔收集平板置于读板器(BioTek Synergy HT)上，并在入=610nm(Abs61(l)测量每个孔的吸光度。在每个孔收集的流过物的体积通过使用下述方程来确定V=AbS61tlX 88. 997+15. 334，其中 V=孔中 0.25% Brilliant Green 的体积。该方程通过测量96孔板中0. 25%Brilliant Green的A61tl,并将其针对每个孔中的已知体积作图而得出。具有较高吸光度的孔与具有较低吸光度的那些孔相比具有较高的体积。相应地，选择那些具有高吸光度的孔作为可能含有能够减少或阻止生物被膜形成的候选菌株的孔。96孔筛选方法的结果见于表I。使用基于96孔的方法,对11个科内属于16个属的38个菌株就其在生物被膜形成铜绿假单胞菌菌株PAOl存在下保护穿过PVDF膜的通量的能力进行了测试。若一个菌株在能够维持相同条件下相同大小的灭菌的、未接种的PVDF膜所允许的≥25%的流量,则将其视为候选菌株。结果显示系统发生学上(phylogenetically)广泛范围的细菌和真菌(青霉属菌种)能够在生物结垢剂的存在下维持跨膜通量。表I
权利要求
1.一种改善用于工艺中的膜的渗透性或穿过用于工艺中的膜的通量的方法，包括用一种或多种能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜形成的微生物来处置膜。
2.权利要求I的方法，其中所述微生物包括一种或多种能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜形成的细菌菌株。
3.权利要求I的方法，其中所述一种或多种微生物为能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜形成的芽孢形成微生物。
4.权利要求2的方法，其中所述一种或多种细菌菌株为能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜形成的芽孢形成细菌菌株。
5.权利要求I的方法，其中所述微生物包括一种或多种细菌菌株，一种或多种真菌菌株，或一种或多种细菌菌株和真菌菌株的混合物，其中所述菌株能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜形成。
6.权利要求I的方法，其中将所述膜用芽孢杆菌属菌种(Bacillusspp.)例如解淀粉芽抱杆菌(Bacillus amyloliquefaciens),萎缩芽抱杆菌(Bacillus atrophaeus),产氣芽抱杆菌(Bacillus azotoformans),短芽抱杆菌(Bacillus brevis),腊状芽抱杆菌(Bacillus cereus),环状芽抱杆菌(Bacillus circulans),克劳氏芽抱杆菌(Bacillusclausii),凝结芽抱杆菌(Bacillus coagulans),坚强芽抱杆菌(Bacillus firmus),弯曲芽抱杆菌(Bacillus flexus), Bacillus fusiformis,圆抱芽抱杆菌(Bacillusglobisporus),解葡糖芽抱杆菌(Bacillus glucanolyticus) ,Bacillus infermus,左旋乳酸芽抱杆菌(Bacillus laevolacticus),地衣芽抱杆菌(Bacillus licheniformis),海洋芽抱杆菌(Bacillus marinus),巨大芽抱杆菌(Bacillus megaterium),摩加夫芽抱杆菌(Bacillus mojavensis),蕈状芽抱杆菌(Bacillus mycoides),苍白芽抱杆菌(Bacilluspallidus),副短芽抱杆菌(Bacillus parabrevis),巴氏芽抱杆菌(Bacillus pasteurii),多粘芽抱杆菌(Bacillus polymyxa),日本甲虫芽抱杆菌(Bacillus popiliae),短小芽抱杆菌(Bacillus pumilus),球形芽抱杆菌(Bacillus sphaericus),枯草芽抱杆菌(Bacillus subtilis),热曬淀粉芽抱杆菌(Bacillus thermoamylovorans),或苏云金芽抱杆菌(Bacillus thuringiensis)的菌株处置。
7.权利要求I的方法，其中改善的通量允许使用具有较小膜表面积的膜。
8.权利要求I的方法，其中所述膜是膜生物反应器系统的一部分。
9.权利要求I的方法，其中所述工艺是水处理工艺。
10.权利要求I的方法，其中所述一种或多种微生物能够通过群体感知抑制来阻止或减少生物被膜形成。
11.权利要求6的方法,其中所述一种或多种芽孢杆菌属菌株选自下组 具有保藏号ATCC 14581的巨大芽孢杆菌菌株； 具有保藏号ATCC 700385的短小芽孢杆菌菌株； 具有保藏号ATCC 35681的固氮类芽孢杆菌菌株； 具有保藏号NRRL B-50014的地衣芽孢杆菌菌株； 具有保藏号NRRL B-50015的地衣芽孢杆菌菌株； 具有保藏号NRRL B-50016的短小芽孢杆菌菌株； 具有保藏号ATCC 605IA的枯草芽孢杆菌菌株；具有保藏号NRRL B-50017的解淀粉芽孢杆菌菌株； 具有保藏号NRRL B-50018的解淀粉芽孢杆菌菌株； 具有保藏号NRRL B-50136的枯草芽孢杆菌菌株； 具有保藏号NRRL B-50141的解淀粉芽孢杆菌菌株； 具有保藏号NRRL B-50304的解淀粉芽孢杆菌菌株； 具有保藏号NRRL B-50349的解淀粉芽孢杆菌菌株； 具有保藏号PTA-3142的巨大芽孢杆菌菌株； 具有保藏号PTA-7541的解淀粉芽孢杆菌菌株； 具有保藏号PTA-7542的解淀粉芽孢杆菌菌株； 具有保藏号PTA-7543的萎缩芽孢杆菌菌株； 具有保藏号PTA-7544的解淀粉芽孢杆菌菌株； 具有保藏号PTA-7545的解淀粉芽孢杆菌菌株； 具有保藏号PTA-7546的解淀粉芽孢杆菌菌株； 具有保藏号PTA-7547的枯草芽孢杆菌菌株； 具有保藏号PTA-7549的解淀粉芽孢杆菌菌株； 具有保藏号PTA-7790的解淀粉芽孢杆菌菌株； 具有保藏号PTA-7791的解淀粉芽孢杆菌菌株； 具有保藏号PTA-7792的萎缩芽孢杆菌菌株；和 具有保藏号PTA-7793的解淀粉芽孢杆菌菌株；或两种或更多种所述菌株的组合。
12.—种增加用于工艺中的膜的临界通量的方法，包括将膜用一种或多种能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜形成的微生物处置。
13.权利要求12的方法，其中所述微生物包括一种或多种能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜形成的细菌菌株。
14.权利要求12的方法，其中所述一种或多种微生物为能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜形成的芽孢形成微生物。
15.权利要求13的方法，其中所述一种或多种细菌菌株为能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜形成的芽孢形成细菌菌株。
16.权利要求12的方法，其中所述微生物包括一种或多种细菌菌株，一种或多种真菌菌株，或一种或多种细菌菌株和真菌菌株的混合物，其中所述菌株能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜形成。
17.权利要求12的方法，其中所述膜是膜生物反应器系统的一部分。
18.权利要求12的方法，其中所述工艺是水处理工艺。
19.一种减少或阻止用于工艺中的膜的结垢的方法，包括将膜用一种或多种能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜形成的微生物处置。
20.权利要求19的方法，其中所述微生物包括一种或多种能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜形成的细菌菌株。
21.权利要求19的方法，其中所述一种或多种微生物为能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜形成的芽孢形成微生物。
22.权利要求20的方法，其中所述一种或多种细菌菌株为能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜形成的芽孢形成细菌菌株。
23.权利要求19的方法，其中所述微生物包括一种或多种细菌菌株，一种或多种真菌菌株，或一种或多种细菌菌株和真菌菌株的混合物，其中所述菌株能够减少或阻止膜上不受欢迎的生物被膜形成。
24.权利要求19的方法，其中所述膜是膜生物反应器系统的一部分。
25.权利要求19的方法，其中所述工艺是水处理工艺。
26.权利要求19的方法，其中所述一种或多种微生物能够通过群体感知抑制来阻止或减少生物被膜形成。
全文摘要
本发明提供了用于改善膜过滤系统，特别是水或废水处理工艺中的渗透性和通量的方法和组合物。
文档编号C02F3/34GK102712512SQ201080061096
公开日2012年10月3日 申请日期2010年11月9日 优先权日2009年11月10日
发明者D.德拉霍斯, S.彼得森 申请人:诺维信生物股份有限公司