CN102712512A - 用于控制膜结垢的方法、组合物和系统 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

用于控制膜结垢的方法、组合物和系统
对相关申请的交叉引用
本申请依照35U.S.C.119要求分别于2009年11月10日和2010年8月2日提交的美国临时申请号61/259,936和61/369,801的权益，其内容通过提述完整地并入本文。
涉及序列表
本申请包含计算机可读形式的序列表，其通过提述并入本文。
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。
发明背景
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 layer buildup)。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或柠檬酸处理。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(steadyfouling)，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，近来最为关注靶向生物被膜的形成。举例而言，Yeon等,2009,Environ.Sci.Technol.43:380-385讨论了靶向涉及稳定结垢的生物体基于群体感知(quorum sensing，QS)的膜结垢机制。
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(biofilmformation)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 moremicroorganisms…)。
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。
附图说明
图1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。
微生物、细菌菌株和微生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)PAO1(ATCC 47085)相比较。具体而言，若通过如实施例1中描述的通量减少测量，某菌株与由铜绿假单胞菌PAO1(ATCC 47085)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(Agrobacterium spp.)例如大西洋土壤杆菌(Agrobacterium atlanticum)，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(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，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.)例如解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)，萎缩芽孢杆菌(Bacillusatrophaeus)，产氮芽孢杆菌(Bacillus azotoformans)，短芽孢杆菌(Bacillus brevis)，蜡状芽孢杆菌(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(Bacillusfirmus)，弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus)，Bacillus fusiformis，圆孢芽孢杆菌(Bacillusglobisporus)，解葡糖芽孢杆菌(Bacillus glucanolyticus)，Bacillus infermus，左旋乳酸芽孢杆菌(Bacillus laevolacticus)，地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)，海洋芽孢杆菌(Bacillus marinus)，巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)，摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)，蕈状芽孢杆菌(Bacillus mycoides)，苍白芽孢杆菌(Bacillus pallidus)，副短芽孢杆菌(Bacillus parabrevis)，巴氏芽孢杆菌(Bacilluspasteurii)，多粘芽孢杆菌(Bacillus polymyxa)，日本甲虫芽孢杆菌(Bacilluspopiliae)，短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)，球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，热噬淀粉芽孢杆菌(Bacillus thermoamylovorans)，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(Bacteriodes spp.)例如Bacteriodes cellulosolvens，Bacteriodes galacturonicus，Bacteriodes pectinophilus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，涅氏短状杆菌(Brachybacterium nesterenkovii)，或鼠李糖短状杆菌(Brachybacteriumrhamnosum)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 liaoningense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(Brevibacillus spp.)例如短短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)，美丽短芽孢杆菌(Brevibacillus formosus)，侧孢短芽孢杆菌(Brevibacillus laterosporus)，或副短短芽孢杆菌(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 funditum)，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(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Caulobacterviriodoes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.)例如无丙二酸柠檬酸杆菌(Citrobacter amalonaticus)，柯氏柠檬酸杆菌(Citrobacter koseri)，或弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacterfreundii)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棒杆菌属菌种(Corynebacerium spp.)例如微黄棒杆菌(Corynebacterium flavescens)，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(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，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(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(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(Erwinia spp.)例如解淀粉欧文氏菌(Erwinia amylovora)或胡萝卜软腐欧文氏菌(Erwinia caratovora)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(Halomonas spp.)例如伸长盐单胞菌(Halomonas elongate)或Halomonas salinas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.)例如干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)，瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)，约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)，或类干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)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(Lactococcus spp.)例如乳酸乳球菌(Lactococcus lacti)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(Leuconostoc spp.)例如柠檬明串珠菌(Leuconostoc citreum)或肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)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)，变棕溶杆菌(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(Myxococcus spp.)例如橙色粘球菌(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 linnum)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，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 damsela)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 maris)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)，固氮类芽孢杆菌(Paenibacillus azotofixans)，Paenibacilluscookii，浸麻类芽孢杆菌(Paenibacillus macerans)，多粘类芽孢杆菌(Paenibacilluspolymyxa)或强壮类芽孢杆菌(Paenibacillus validus)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副球菌属菌种(Paracoccus spp.)例如嗜碱副球菌(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，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(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 fluorescens)，边缘假单胞菌(Pseudomonas marginalis)，硝基还原假单胞菌(Pseudomonasnitroreducens)，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(Rhodococcus spp.)例如嗜粪红球菌(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，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(Salmonella spp.)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，及其组合。
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(Streptomyces spp.)例如生金链霉菌(Streptomyces aureofaciens)或灰色链霉菌(Streptomyces griseus)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(Thiobacillus thioparus)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，沙门柏干酪青霉(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(Penicilliumglabrum)，灰绿青霉(Penicillium glacum)，意大利青霉(Penicillium italicum)，Penicillium lacussarmientei，马尔内菲青霉(Penicillium marneffei)，产紫青霉(Penicillium purpurogenum)，娄地青霉(Penicillium roqueforti)，匍枝青霉(Penicilliumstoloniferum)，Penicillium ulaiense，Penicillium verrucosum，或鲜绿青霉(Penicilliumviridicatum)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(Agrobacterium spp.)例如大西洋土壤杆菌(Agrobacterium atlanticum)，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)，萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus)，产氮芽孢杆菌(Bacillus azotoformans)，短芽孢杆菌(Bacillus brevis)，蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)，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)，弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus)，Bacillus fusiformis，圆孢芽孢杆菌(Bacillus globisporus)，解葡糖芽孢杆菌(Bacillus glucanolyticus)，Bacillus infermus，左旋乳酸芽孢杆菌(Bacilluslaevolacticus)，地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)，海洋芽孢杆菌(Bacillusmarinus)，巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)，摩加夫芽孢杆菌(Bacillusmojavensis)，蕈状芽孢杆菌(Bacillus mycoides)，苍白芽孢杆菌(Bacillus pallidus)，副短芽孢杆菌(Bacillus parabrevis)，巴氏芽孢杆菌(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)，球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)，枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)，热噬淀粉芽孢杆菌(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(Bifidobacterium spp.)例如动物双歧杆菌(Bifidobacterium animalis)，Bifidobacteriuminducum，大双歧杆菌(Bifidobacterium magnum)，最小双歧杆菌(Bifidobacteriumminimum)，或纤细双歧杆菌(Bifidobacterium subtile)的菌株；短状杆菌属菌种(Brachbacterium spp.)例如Brachybacterium alimentarium，涅氏短状杆菌(Brachbacterium nesterenkovii)，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 liaoningense的菌株；短芽孢杆菌属(Brevibacillus spp.)例如短短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)，美丽短芽孢杆菌(Brevibacillus formosus)，侧孢短芽孢杆菌(Brevibacilluslaterosporus)，或副短短芽孢杆菌(Brevibacillus parabrevis)的菌株；伯克霍尔德氏菌属菌种(Burkholderia spp.)例如须芒草伯克霍尔德氏菌(Burkholderiaandropogonis)，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Cellulomonas xylanilitica的菌株；柠檬酸杆菌属菌种(Citrobacter spp.)例如无丙二酸柠檬酸杆菌(Citrobacter amalonaticus)，柯氏柠檬酸杆菌(Citrobacter koser)，或弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii)的菌株；棒杆菌属菌种(Corynebacerium spp.)例如微黄棒杆菌(Corynebacterium flavescens)，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(Escherichiacoli)，弗格森埃希氏菌(Escherichia fergusonii)，赫氏埃希氏菌(Escherichiahermannii)，或伤口埃希氏菌(Escherichia vluneris)的菌株；欧文氏菌属菌种(Erwinia spp.)例如解淀粉欧文氏菌(Erwinia amylovora)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.)例如干酪乳杆菌(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 lacti)的菌株；明串珠菌属菌种(Leuconostoc spp.)例如柠檬明串珠菌(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)，变棕溶杆菌(Lysobacter brunescens)，或产酶溶杆菌(Lysobacter enzymogenes)的菌株；甲基杆菌属菌种(Methylobacterium spp.)例如嗜有机甲基杆菌(Methylobacteriumorganophilum)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(Microbacteriumlaevaniformans)的菌株；粘球菌属菌种(Myxococcus spp.)例如橙色粘球菌(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 linum)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(Photobacterium spp.)例如美人鱼发光杆菌(Photobacterium damsela)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 maris)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)，解淀粉类芽孢杆菌(Paenibacillus amylolyticus)，固氮类芽孢杆菌(Paenibacillus azotofixans)，Paenibacillus cookii，浸麻类芽孢杆菌(Paenibacillus macerans)，多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)或强壮类芽孢杆菌(Paenibacillus validus)的菌株；副球菌属菌种(Paracoccus spp.)例如嗜碱副球菌(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(Pseudomonaschlororaphis)，皱纹假单胞菌(Pseudomonas corrugata)，萤光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)，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.)例如嗜粪红球菌(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(Stackebrandtia spp.)例如Stackebrandtia nassauensis的菌株；链霉菌属菌种(Streptomyces spp.)例如生金链霉菌(Streptomyces aureofaciens)或灰色链霉菌(Streptomyces griseus)的菌株；硫杆菌属菌种(Thiobacillus spp.)例如嗜盐硫杆菌(Thiobacillus halophilus)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，沙门柏干酪青霉(Penicillium camemberti)，Penicillium candidum，产黄青霉(Penicillium chrysogenum)，棒形青霉(Penicillium claviforme)，普通青霉(Penicilliumcommune)，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(Penicillium glabrum)，灰绿青霉(Penicillium glacum)，意大利青霉(Penicilliumitalicum)，Penicillium lacussarmientei，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1x104-1x1011CFU/cm2的终浓度导入膜表面，其优选范围为1x106-1x107CFU/cm2。通常这导致这些细菌菌株以1x103-1x1010CFU/ml导入含膜容器，其优选范围为1x105-1x106CFU/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。
不受欢迎的微生物
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PAO1(ATCC 47085)相比较。具体而言，若该菌株导致膜结垢(如依照实施例1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PAO1(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PAO1(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)，维涅兰德固氮菌(Azotobacter vinelandii)，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(Microbacteriumimperiale)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(Pseudomonasoleovorans)。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，所述细菌是摩拉维采军团菌(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(Vibrio fischerii)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。
膜
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。
膜生物反应器系统
膜生物反应器(MBR)系统通常将两种基本工艺—生物降解和膜分离—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.17.2。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-sheetcassette 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，洗涤水如灰水(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。
酶
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1
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1X Lysogeny Broth(10g胰蛋白胨；5g酵母提取物；1gNaCl，和去离子水加至1升)中在25℃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1x103个细胞/ml的浓度。将PVDF(聚偏氟乙烯)底的96孔板(
Figure BDA00001870420800221
编号MSGVS2210)的每个孔用100微升灭菌的0.1X Lysogeny Broth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1X Lysogeny broth填充。将96孔板用Breathe 
Figure BDA00001870420800222
平板密封薄膜密封，并置于平板振荡器上在25℃进行16小时。
选择铜绿假单胞菌PAO1作为生物被膜形成菌株，并将其在1X LysogenyBroth(10g胰蛋白胨；5g酵母提取物；1g NaCl，和去离子水加至1升)中在25℃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1x103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1X Lysogeny broth填充。将96孔板用新的Breathe 
Figure BDA00001870420800231
平板密封薄膜重新密封，并置于平板振荡器上以200rpm在25℃进行24小时的时间。
在24小时之后，从96孔板去除Breathe 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Wypall*(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Wypall*(Kimberly-Clark)上。使用移液器去除剩余的PBS，然后将250μl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λ=610nm(Abs610)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=Abs610x 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A610，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1。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PAO1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1
Figure BDA00001870420800233
Figure BDA00001870420800241
Figure BDA00001870420800251
实施例2
实验室规模MBR模型(PVDF)
实验室规模MBR系统使用下述制备：将0.5X LysogenyBroth(5g胰蛋白胨；2.5g酵母提取物；0.5g NaCl，和去离子水加至1升)通过重力进料流入配置有63.5mm直径(有效面积28.7cm2)PVDF膜的Amicon 8200搅拌小室超滤单元(stirred cellultrafiltration unit)(Millipore,Billerica,MA,USA)，所述膜在使用之前经95%异丙醇处理，继以用10%高氯酸灭菌。用感兴趣的菌株的芽孢以2x 106cfu/cm2的比例接种过滤装置，并在25℃以大约125rpm的恒定搅拌和8.5ml/hr/cm2的流速温育24小时。对照单元用类似方法制备，但不接种感兴趣的菌株。在24小时温育之后，将各单元用2x 104cfu/cm2铜绿假单胞菌菌株PAO1，一种已知的生物被膜形成生物来接种，并将所有共同运行的过滤单元的流过率调整至大约8ml/hr/cm2。在上述条件下将过滤单元继续运行另外50小时。以有规律的间隔通过测量5分钟期间内从每个过滤单元排出的流出物的体积来确定穿过膜的流速。在实验结束时，将过滤单元在灭菌条件下解体，并对培养基部分和膜的0.18cm2部分进行存活计数(viable count)以确定感兴趣的菌株和铜绿假单胞菌菌株的细胞密度。
将在48小时时点(F48)处的测量作为流量比较的最佳指示点。
(F0–F48)*100/F0=%流量减少
感兴趣的菌株和获得的流速提供于表2。
表2
Figure BDA00001870420800261
Figure BDA00001870420800271
结果显示许多菌株显著地改善穿过膜的流速。
实施例3
实验室规模MBR模型(PES)
类似于实施例2中所述使用聚醚砜(PES)膜而非PVDF膜构建了实验室规模的MBR实验。如实施例2中用NRRL B-50141或NRRL B-50136接种MBR单元。以类似方式但未接种感兴趣的菌株来制备了对照单元。允许过滤单元在实施例2中指明的条件下运作了50个小时，并以有规律的间隔通过测量5分钟期间内从每个过滤单元排出的流出物的体积来确定穿过膜的流速。将在48小时时点(F48)处的测量作为流量比较的最佳指示点。
(F0–F48)*100/F0=%流量减少
确定了菌株NRRL B-50141和NRRL B-50136在维持穿过PES膜的流速的效力，并提供于表3。
表3
Figure BDA00001870420800272
结果显示菌株NRRL B-50141和NRRL B-50136显著地改善了穿过PES膜的流速。
实施例4
解淀粉芽孢杆菌NRRL B-50141的中试规模测试。在微生物接种和操作 前循环接种水情况下的MBR膜集群(colonization)和通量作用
用于该实施例中的MBR系统的设置描述于图1。
MBR系统具有20m2的总PVDF膜表面积，并运行总共241日。从第110至第150日的期间视为参照期。采用数次使用次氯酸钠(500ppm Cl2)的清洗事件以化学地减少生物结垢和增加渗透性。在第89日的清洗导致300l/m2/hr/巴的渗透率，该渗透率在参照期中保持直至第150日。该渗透率是在这些条件下在该处理厂通常观察到的渗透率。然后在此通过上述方法清洗膜，然后用解淀粉芽孢杆菌NRRL B-50141的芽孢悬液接种。将芽孢接种物(NRRL B-50141)制备为NRRL B-50141喷雾干燥的芽孢浓缩物与枝晶盐(dendritic salt)(NaCl)的大约10%(w/w)混合物。NRRL B-50141的终浓度为4.11x 1010CFU/g。将接种物以20g等分试样分配于灭菌的蓝盖锥形管(50ml尺寸)以供运输和使用。
通过将20g接种物添加入大约400ml水来制备接种液(inoculant)。手动振荡混合物大约1分钟，将芽孢分散于水中。将经振荡的混合物倾入含大约10-15升水的大桶，并搅拌混合。将整个桶的内含物逐渐倾入膜夹持器(membraneholder)顶上的4600升的通气罐，相对平均地覆盖其表面。在添加接种物之前，MBR系统的情况如下所述：水温25℃，pH 7.6，氧张力5.8mgl，和水流速900l/h。在添加接种物之后，MBR系统的情况如下所述：水温25℃，pH 7.35，氧张力0.7mg/l和水流速750l/h。最终B-50141芽孢浓度在通气罐中为大约1.8x105CFU/ml。允许接种液分散20-30分钟，接着使水在通气罐中再循环大约20小时，或使水大约穿过膜2.5次，以增大NRRL B-50141接种液与膜相接触的机会。添加的微生物对膜表面的比例因此为大约3.5x 106CFU/cm2。
调节MBR系统的渗透罐中的水位低于膜罐中的水位，导致膜两侧的压力差异(TMP)，驱动水穿过膜。通过使用压力变送器控制流入流，将TMP控制在250-350mm水柱区间的相对恒定水平。持续使用气体吹扫阻止膜上淤渣饼的积聚。此外，周期性地停止穿过膜的流，大约流动10分钟间以不流动2分钟，以协助阻止淤渣和饼的积聚。
在第190日或左右取刮擦样品。在取样过程中，停止气体吹扫，并降低MBR液的表面水平以使得能够物理访问膜的上半部分。这是通过允许部分流体进入储藏管而达成的。接着，在短暂地用水冲洗膜之前和之后在取样的膜的边缘和中央部分在流体面上暴露的膜表面取刮擦物。将对应于大约10cm2的MBR膜的六个刮擦物(样品1-6)置入灭菌的螺旋帽管，并在微生物分析之前冷藏(4-10℃)。
将六个样品中每个的刮取的材料重悬于pH 7.0的0.1M磷酸盐缓冲液，并在23℃在标准手腕式振荡器(wrist action shaker)中振荡30分钟。通过标准技术将稀释物铺板于Standard Method Agar(SMA plates,Smith RiverBiologicals,Ferrum,VA,USA)上，并在35℃温育2日。
对从膜刮擦物回收的细胞比例的预计通过对具有独特NRRL B-50141形态的菌落数进行定量并与具有不同形态学的数量比较来确定。MBR生物被膜形成，包括来自样品1-6的分析的结果示于表4。
表4
  样品编号和位置   NRRL B-50141的大约量
  1)冲洗前，膜中央   1.2%
  2)冲洗前，膜边缘   21.1%
  3)冲洗后，膜中央   4.5%
  4)冲洗前，膜中央   2.5%
  5)H2O冲洗后   16.5%
  6)冲洗后，膜中央   6.6%
从每个样品分离具有匹配NRRL B-50141菌株形态的菌落，并通过从每个分离物纯化DNA，并使用DiversaLab RAPD PCR-扩增步骤(Agilent 2100Bioanalyzer with DiveraLab Strain typing software using the Bacillus Kit repPCRmaterials from bioMerieux,Inc.,Durham,NC,USA)来评估与已知NRRLB-50141亲本株的同一性。
如表5中详述，所有选定的24个分离物(来自各6个取样的刮擦物中的四个)给出了对已知亲本NRRL B-50141菌株的强烈匹配。具有不同菌落类型的菌株(对照；分离物26)并不匹配NRRL B-50141(即，具有少于90%同一性)。
表5
  样品来源(表2)   与NRRL B-50141相似性   相似性匹配(>90%)
  1   94.5%   匹配NRRL B-50141
  1   95.8%   匹配NRRL B-50141
  1   95.9%   匹配NRRL B-50141
  1   95.8%   匹配NRRL B-50141
  2   94.9%   匹配NRRL B-50141
  2   94.4%   匹配NRRL B-50141
  2   95.4%   匹配NRRL B-50141
  3   95.6%   匹配NRRL B-50141
  3   95.4%   匹配NRRL B-50141
  3   95.5%   匹配NRRL B-50141
  4   95.7%   匹配NRRL B-50141
  4   95.7%   匹配NRRL B-50141
  4   96.6%   匹配NRRL B-50141
  4   96.7%   匹配NRRL B-50141
  5   96.5%   匹配NRRL B-50141
  5   97.2%   匹配NRRL B-50141
  5   97.0%   匹配NRRL B-50141
  5   97.3%   匹配NRRL B-50141
  5   96.8%   匹配NRRL B-50141
  5   97.6%   匹配NRRL B-50141
  6   96.6%   匹配NRRL B-50141
  6   97.0%   匹配NRRL B-50141
  6   96.8%   匹配NRRL B-50141
  亲本   97.7%   匹配NRRL B-50141
  3   84.2%   不匹配
在田野试验评估中NRRL B-50141对MBR通量的作用
增强的渗透率在微生物接种之后的期间(第154-200日)显著增强，具有平均400l/m2/hr/巴的持续渗透性水平。这代表在几乎完全相同的温度和压力下，在微生物接种之后与参照期即第105-152日(无微生物接种)相比，总流速增加大约33%(参见图2)。
图2中显示的渗透性基于使用下述方程校正至15℃的标准温度的每日平均净渗透流：
F15°C=Ftemp*e(-0.0267*(T-15))
其中F是流量(l/m2*hr)，T是实际温度(actual temperature)，而渗透性=F/压力(巴)。
将跨膜压力(TMP)维持恒定，并在参照和试验期间内每日评估化学和生化参数。
NRRL B-50141的第二接种。在微生物接种而无再循环的情况下的MBR  膜集群和维持的渗透性增强
在第195日或左右，再次将NRRL B-50141接种入MBR罐，但是并不进行第二次接种之后的水再循环。维持约375l/m2/hr/巴的高渗透率直至第212日。
在接种后大约26日，在第211日或左右，另行收集了刮擦物，并使用如上所述的相同步骤进行分析。菌落和菌株同一性百分比的结果表示于表6和7。接种菌株(NRRL B-50141)在膜刮擦物中的存在率的范围为总共回收的微生物菌株的7-52%。再次通过在标准固体培养基上分离的具有类似菌落形态学的株的16S rDNA的1500bp区段的高同源性序列分析确证了NRRL B-50141菌株的同一性。这验证了跨膜渗透性增强的时间过程中接种的株的存在。
表6
  样品编号和位置   NRRL B-50141的大约量
  1a)膜中央   42%
  2a)膜中央   52%
  3a)膜中央   13%
  4a)膜边缘   17%
  5a)膜边缘   7%
  6a)膜边缘   50%
表7
  样品来源   与NRRL B-50141的相似性   相似性匹配(>90%)
  1a   98.9%   匹配NRRL B-50141
  1a   99.0%   匹配NRRL B-50141
  2a   98.8%   匹配NRRL B-50141
  2a   99.2%   匹配NRRL B-50141
  3a   98.8%   匹配NRRL B-50141
  3a   98.2%   匹配NRRL B-50141
  4a   98.5%   匹配NRRL B-50141
  4a   98.7%   匹配NRRL B-50141
  5a   98.5%   匹配NRRL B-50141
  5a   98.7%   匹配NRRL B-50141
  6a   98.1%   匹配NRRL B-50141
  6a   99.3%   匹配NRRL B-50141
  亲本   100.0%   匹配NRRL B-50141
实施例5
破坏枯草芽孢杆菌菌株A164(ATCC6051A)中感兴趣的基因以供MBR抗 结垢实验
通过用赋予对抗生素新霉素抗性的基因替代大部分racX编码序列来破坏枯草芽孢杆菌A164(ATCC 6051A)的racX基因。该基因破坏在体外使用三路(three-way)SOE(通过重叠延伸的剪接)PCR来构建。
通过PCR扩增了三个DNA片段。从枯草芽孢杆菌A164基因组DNA使用引物0610964和0610965扩增包含枯草芽孢杆菌racX基因的DNA下游区的片段。从pBEST501质粒DNA(Itaya等,1989,Nucl.Acids Res.17:4410)使用引物0610966和0610967扩增了新霉素抗性基因(neo)。从枯草芽孢杆菌A164基因组DNA使用引物0610968和0610969扩增了包含枯草芽孢杆菌racX基因DNA上游区的片段。
引物0610964：5′-GGATTAACGAGGGCCAAC-3′(SEQ ID NO:1)
引物0610965：5′-AGAATTGATCTGCGGCACATATCTTGCTTATCAAAGCTAG-3′(SEQ ID NO:2)
引物0610966：5′-ATAAGCAAGATATGTGCCGCAGATCAATTCTGATAATTAC-3′(SEQ ID NO:3)
引物0610967：5′-ATCGACCTCGCCGTTTATAGGTCGAGATCAGGGAATG-3′(SEQ ID NO:4)
引物0610968：5′-CATTCCCTGATCTCGACCTATAAACGGCGAGGTCGAT-3′(SEQ ID NO:5)
引物0610969：5′-TGCAGCATATCATGGCGT-3′(SEQ ID NO:6)
使用
Figure BDA00001870420800321
Hot Start DNA Polymerase(New England Biolabs,Inc.,Beverly,MA,USA)依照生产商的指示在PTC-200Peltier热循环仪(MJResearch,Inc.,Waltham,MA,USA)中进行PCR，使用下述温度分布：
1个循环，在96℃进行2分钟；
11个循环，每循环在94℃进行30秒；在60℃进行45秒，每循环降低1℃；和在72℃进行1分钟；
20个循环，每循环在94℃进行30秒；在50℃进行45秒；和在72℃进行1分钟，每循环增加5秒；
1个循环，在72℃进行5分钟。
将引物0610965和0610966设计为彼此碱基配对，从而使得下游racX片段可融合于neo片段。类似地，将引物0610967和0610968设计为彼此碱基配对，从而使得neo片段可融合于上游racX片段。如下所述，将三个PCR产物在一个SOE PCR中合并，以将其融合于一个PCR产物中。
将PCR产物使用
Figure BDA00001870420800322
Gel Extraction Kit(QIAGEN Inc.,Valencia,CA,USA)依照生产商的指示纯化，并在使用引物0610964和0610969的SOEPCR中用作模板DNA。该PCR使用
Figure BDA00001870420800323
Hot Start DNA Polymerase依照生产商的指示在PTC-200Peltier热循环仪中进行，使用下述温度分布：
1个循环，在96℃进行2分钟；
11个循环，每循环在94℃进行30秒；在60℃进行45秒，每循环降低1℃；和在72℃进行3分钟；
20个循环，每循环在94℃进行30秒；在50℃进行45秒；和在72℃进行3分钟，每循环增加20秒；
1个循环，在72℃进行5分钟。
将所得的racX::neo PCR产物使用
Figure BDA00001870420800331
Gel Extraction Kit根据生产商的指示进行纯化。为了生成更大量的PCR产物，使用纯化的racX::neoPCR作为模板DNA用于使用引物0610964和0610969的PCR。该PCR如对于SOE PCR所述进行。
将枯草芽孢杆菌A164用所得PCR片段依照Anagnostopoulos和Spizizen(J.Bacteriol.81:741-746(1961))的方法进行转化。在37℃在TBAB新霉素平板上选择转化体。TBAB培养基包含Difco Tryptose Blood Agar Base (BDDiagnostics,Franklin Lakes,NJ,USA)。TBAB新霉素平板包含TBAB培养基和6微克每ml的新霉素。将一此种转化体命名为枯草芽孢杆菌MDT361。通过插入neo基因对racX基因的破坏通过PCR和DNA测序确证。
通过用赋予对抗生素大观霉素抗性的基因替代大部分ylmE编码序列来破坏枯草芽孢杆菌A164的ylmE基因。该基因破坏在体外使用三路SOE(通过重叠延伸的剪接)PCR来构建。
通过PCR扩增了三个DNA片段。从枯草芽孢杆菌A164基因组DNA使用引物0610970和0610971扩增包含枯草芽孢杆菌ylmE基因的DNA上游区的片段。从pSJ5218质粒DNA(PCT申请WO 2002/000907)使用引物0610972和0610973扩增了大观霉素抗性基因(spc)。从枯草芽孢杆菌A164基因组DNA使用引物0610974和0610975扩增了包含枯草芽孢杆菌ylmE基因DNA上游区的片段。
引物0610970：5′-TATTGGGGAGGAAGTTGG-3′(SEQ ID NO:7)
引物0610971：5′-TTTCACAATTTGTCTACAGCGTAAATTATCAACAACACGC-3′(SEQ ID NO:8)
引物0610972：5′-TTGTTGATAATTTACGCTGTAGACAAATTGTGAAAGGATG-3′(SEQ ID NO:9)
引物0610973：5′-ACTAACGATGCCACTAATATTAATAAACTATCGAAGGAAC-3′(SEQ ID NO:10)
引物0610974：5′-TAGTTTATTAATATTAGTGGCATCGTTAGTCGGAAATGAA-3′(SEQ ID NO:11)
引物0610975：5′-CTTCAATCAGCATTTGGAAAC-3′(SEQ ID NO:12)
PCR使用
Figure BDA00001870420800332
Hot Start DNA Polymerase依照生产商的指示在PTC-200Peltier热循环仪中进行，使用下述温度分布：
1个循环，在96℃进行2分钟；
11个循环，每循环在94℃进行30秒；在60℃进行45秒，每循环降低1℃；和在72℃进行1分钟；
20个循环，每循环在94℃进行30秒；在50℃进行45秒；和在72℃进行1分钟，每循环增加5秒；
1个循环，在72℃进行5分钟。
将引物0610971和0610972设计为彼此碱基配对，从而使得上游ylmE片段可融合于spc片段。类似地，将引物0610973和0610974设计为彼此碱基配对，从而使得spc片段可融合于下游ylmE片段。如下所述，将三个PCR产物在一个SOE PCR中合并，以将其融合于一个PCR产物中。
将PCR产物使用
Figure BDA00001870420800341
Gel Extraction Kit依照生产商的指示纯化，并在使用引物0610970和0610975的SOE PCR中用作模板DNA。该PCR使用
Figure BDA00001870420800342
Hot Start DNA Polymerase依照生产商的指示在PTC-200Peltier热循环仪中进行，使用下述温度分布：
1个循环，在96℃进行2分钟；
11个循环，每循环在94℃进行30秒；在60℃进行45秒，每循环降低1℃；和在72℃进行3分钟；
20个循环，每循环在94℃进行30秒；在50℃进行45秒；和在72℃进行3分钟，每循环增加5秒；
1个循环，在72℃进行5分钟。
将所得的ylmE::spc PCR产物使用
Figure BDA00001870420800343
Gel Extraction Kit根据生产商的指示进行纯化。为了生成较大量PCR产物，使用纯化的ylmE::spc PCR作为模板DNA用于使用引物0610970和0610975的PCR。该PCR如对于SOEPCR所述进行。
将枯草芽孢杆菌A164用所得的PCR片段根据Anagnostopoulos和Spizizen(J.Bacteriol.81:741-746(1961))的方法进行转化。在37℃在TBAB大观霉素平板上选择转化体。TBAB培养基包含Difco Tryptose BloodAgar Base(BD Diagnostics,Franklin Lakes,NJ,USA)。TBAB大观霉素平板包含TBAB培养基和120微克每ml的大观霉素。将一此种转化体命名为枯草芽孢杆菌MDT362。通过插入spc基因对ylmE基因的破坏通过PCR和DNA测序确证。
将转化体枯草芽孢杆菌MDT362用来自枯草芽孢杆菌MDT361的基因组DNA依照Anagnostopoulos和Spizizen(J.Bacteriol.81:741-746(1961))的方法进行转化。在37℃在TBAB新霉素平板上选择转化体，将一此种转化体命名为枯草芽孢杆菌MDT363。通过插入neo基因对racX基因的破坏和插入spc基因对ylmE基因的破坏通过PCR和DNA测序确证。
将野生型A164和基因敲除的枯草芽孢杆菌A164在0.5X Lysogeny Broth(LB)中以200rpm振荡生长大约16小时。在生长之后，通过在血细胞计数器上直接计数来确定培养物密度。将膜盘(membrane disc)置于过滤器夹持器(filter holder)中，并首先用100%异丙醇，然后用10%高氯酸钠处理。将膜和夹持器用灭菌水漂洗，然后用含有待测试株的0.1X LB以100个细胞X ml-1的比例(rate)通过注射器以1ml的总体积接种，并在25℃以250rpm振荡温育大约16个小时。接着将膜用1ml的0.1X LB中的铜绿假单胞菌菌株PAO1以100个细胞/ml-1的比例接种，并在25℃以250rpm振荡温育过夜。通过用注射器抽吸内含物来从过滤器夹持器去除培养基和浮游细胞。接着，通过用含有3ml的磷酸盐缓冲盐水(PBS)的注射器将经处理和未经处理的过滤器置于多头抽真空装置的各个口并施以-2.0巴的真空5分钟来确定流速。从每个过滤器分别回收滤过物，并通过重量法确定流过物的体积。表示的数据为流过物的平均体积±1标准偏差。参见表8。对于yFlnD破坏突变体以及双重消旋酶敲除racX+ylmE观察到流过物体积的显著差异。菌株重复测试三次，其经或未经作为生物被膜形成菌株的PAO的攻击。
表8
  菌株   无PAO1   具有PAO1
  A164(野生型)   1217.33±55.42   1145.67±36.37
  A164ΔracX+ΔylmE(MDT 363)   1232.67±66.90   1061.33±67.34
  A164ΔracX(MDT361)   1261.00±41.38   1091.67±127.38
  A164ΔylmE(MDT362)   1240.33±36.43   1091.00±46.11
实施例6
枯草芽孢杆菌NRRL B-50136的双轨(dual-track)大规模实验室测试
用微生物接种的集群和MBR膜通量作用与平行的未接种的MBR膜相比较。
用于本实施例的MBR系统的设置描述于图3。为清楚起见，仅绘出了两个完全相同的MBR单元之一。实施例6的MBR的工艺参数公开于表9。
施用的平板膜为PVDF微滤膜，平均孔径为0.2微米，由Alfa Laval A/S制造。将膜层叠于10个膜的盒中，本测试中有效膜面积为0.8m2。两个反应器均为有氧的，具有10L/min·m2的恒定通气以供膜吹扫。沿着膜侧面，同样确立了通气(总共20L/分钟)以避免沉积，并确保反应器的完全混合。
跨膜压力(TMP)确立为膜反应器和渗透缓冲系统的水位差。施加的有效TMP为30毫巴(无流量计和渗透系统的压力降)。在每十分钟的过滤之后通过停止泵活动施加两分钟的松弛。反应器起始用来自Aalborg East WWTP(废水处理厂)的淤渣接种，并调适(acclimatize)一个月，然后用枯草芽孢杆菌NRRL B-50136以与实施例4中对于NRRL B-50141的相同的速率和浓度接种MBR。每日取出淤渣以维持10g/L的恒定MLSS。该淤渣去除导致25-30日的淤渣寿命(SRT)。
表9
  参数{单元}   值   参数{单元}   值
  反应器体积{m3}   0.35   MLSS{g/L}   10
  膜面积{m2}   0.8   MLVSS{g/L}   9
  膜材料   PVDF   SRT{日}   25-30
  平均孔径{微米}   0.2   HRT{日}   0.9-1
  吹扫气{L/min·m2}   10   F/M{kg BOD/kg MLSS·日}   0.07
  混合气体{L/min}   20   F/M{kg COD/kg MLSS·日}   0.12
  TMP{毫巴}   30   总体pH   7.6
  松弛{min/min}   2/10   总体电导率{mS/cm}   0.61
  总体温度{℃}   20.5
所述废水包含自来水和浓缩底物的混合物。自来水入口由入口缓冲罐中的浮阀(float valve)来控制。浓缩底物从分别的进料线(input line)添加，且在达到0.1kg BOD/kg MLSS·日的F/M比例设定点之后对添加进行控制。浓缩底物为标准的商品犬饲料，在添加之前，将其与软化水混合(mix)，掺和(blend)并沉积以去除较大的颗粒和纤维。此外，将精细的商品鱼粉添加至底物混合物以增加总蛋白含量。浓缩底物组成公开于表10。
表10
  参数{单元}   值
  有机级分   90%
  蛋白质(%有机物)   50%
  糖(%有机物)   40%
  脂肪(%有机物)   10%
  总N{mg/L}   57.8
  NH4-N{mg/L}   14
  NO3-N{mg/L}   4.4
  总P{mg/L}   92.5
  o-PO4-P{mg/L}   81.2
来自18日测试期间的完整结果提供于图3。结果显示在大约运转5日的起始期间之后，未经处理的反应器的流速迅速降低，而经NRRL B-50141处理的反应器从该时点直至大约运转18日维持较高的流速。在接种后大约第10.5日，经枯草芽孢杆菌NRRL B-50136处理的MBR反应器与未经处理的反应器相比，呈现了34%更大的流量。图4中提供了在接种后大约第9天来自3小时期间的代表性数据的更加详细的视图。定期的泵松弛事件，一种MBR操作的标准常例，每次持续2分钟并以10分钟间隔进行。结果显示在未经处理的MBR反应器中，松弛时间导致流速的暂时增加紧接着下降，而在经处理的反应器中，无论松弛事件如何仍维持较高的流速。这些结果表明经处理的反应器膜与未经处理的反应器中的膜相比，受结垢的影响较小。
本发明通过下述编号段落描述：
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.段1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.段1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.段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.段1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.段1-5的方法，其中将所述膜用芽孢杆菌属菌种(Bacillus spp)例如解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloquefaciens)，萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus)，产氮芽孢杆菌(Bacillus azotoformans)，短芽孢杆菌(Bacillus brevis)，蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)，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)，弯曲芽孢杆菌(Bacillusflexus)，Bacillus fusiformis，圆孢芽孢杆菌(Bacillus globisporus)，解葡糖芽孢杆菌(Bacillus glucanolyticus)，Bacillus infermus，左旋乳酸芽孢杆菌(Bacillus laevolacticus)，地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)，海洋芽孢杆菌(Bacillus marin)，巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)，摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)，蕈状芽孢杆菌(Bacillus mycoides)，苍白芽孢杆菌(Bacillus pallidus)，副短芽孢杆菌(Bacillusparabrevis)，巴氏芽孢杆菌(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)，球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，热噬淀粉芽孢杆菌(Bacillusthermoamylovorans)，或苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)的菌株处置。
7.段1-6的方法，其中将膜用解淀粉芽孢杆菌或枯草芽孢杆菌的菌株处置。
8.段1-7任一项的方法，其中将膜用短芽孢杆菌属(Brevibacillus spp.)例如短短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)，美丽短芽孢杆菌(Brevibacillusformosus)，侧孢短芽孢杆菌(Brevibacillus laterosporus)，或副短短芽孢杆菌(Brevibacillus parabrevis)的菌株处置。
9.段1-8任一项的方法，其中将膜用类芽孢杆菌属菌种(Paenibacillus spp.)例如蜂房类芽孢杆菌(Paenibacillus alvei)，解淀粉类芽孢杆菌(Paenibacillusamylolyticus)，固氮类芽孢杆菌(Paenibacillus azotofixans)，Paenibacillus cookii，浸麻类芽孢杆菌(Paenibacillus macerans)，多粘类芽孢杆菌(Paenibacilluspolymyxa)或强壮类芽孢杆菌(Paenibacillus validus)的菌株处置。
10.段1-9任一项的方法，其中将膜用红球菌属菌种(Rhodococcus spp.)例如嗜粪红球菌(Rhodococcus coprophilus)，红串红球菌(Rhodococcuserythropolis)，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)的菌株处置。
11.段1-10任一项的方法，其中将膜用埃希氏菌属菌种(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 fergusonii)，赫氏埃希氏菌(Escherichia hermannii)，或伤口埃希氏菌(Escherichia vluneris)的菌株处置。
12.段1-11任一项的方法，其中将膜用肠杆菌属菌种(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(Enterobacternimipressuralis)，或梨形肠杆菌(Enterobacter pyrinus)的菌株处置。
13.段1-12任一项的方法，其中将膜用柠檬酸杆菌属菌种(Citrobacter spp.)例如无丙二酸柠檬酸杆菌(Citrobacter amalonaticus)，柯氏柠檬酸杆菌(Citrobacter koseri)，或弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii)的菌株处置。
14.段1-13任一项的方法，其中将膜用沙门氏菌属菌种(Salmonella spp.)例如乍得沙门氏菌(Salmonella bongori)，或肠沙门氏菌(Salmonella enterica)的菌株处置。
15.段1-14任一项的方法，其中将膜用青霉属菌种(Penicillium spp.)例如Penicillium auran tiogriseum，Penicillium bilaiae，沙门柏干酪青霉(Penicilliumcamemberti)，Penicillium candidum，产黄青霉(Penicillium chrysogenum)，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(Penicilliumexpansum)，绳状青霉(Penicillium funiculosum)，平滑青霉(Penicillium glabrum)，灰绿青霉(Penicillium glacum)，意大利青霉(Penicillium italicum)，Penicilliumlacussarmientei，马尔内菲青霉(Penicillium marneffei)，产紫青霉(Penicilliumpurpurogenum)，娄地青霉(Penicillium roqueforti)，匍枝青霉(Penicilliumstoloniferum)，Penicillium ulaiense，Penicillium verrucosum，或鲜绿青霉(Penicillium viridicatum)的菌株处置。
16.段1-15任一项的方法，其中改善的通量允许使用具有较小的截面积但维持由之前较大的系统提供的所需的最优废水流和体积的膜装置。
17.段1-16任一项的方法，其中改善的通量允许使用具有较小膜表面积的膜。
18.段1-17任一项的方法，其中所述膜是膜生物反应器系统的一部分。
19.段1-18任一项的方法，其中所述工艺是水处理工艺。
20.段19的方法，其中所述水处理工艺是废水处理工艺。
21.段1-20任一项的方法，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。
22.段1-21任一项的方法，其中所述一种或多种细菌菌株能够通过群体感知抑制来阻止或减少生物被膜形成。
23.段1-22任一项的方法，其中所述一种或多种细菌菌株选自芽孢杆菌属的菌株。
24.段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 6051A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。
25.段1-24任一项的方法，其中所述将一种或多种细菌菌株以1x103-1x1010CFU/ml的最终浓度导入所述膜。
26.段1-25任一项的方法，其中所述将一种或多种细菌菌株以1x104-1x1011CFU/cm2的最终浓度导入所述膜。
27.段1-26任一项的方法，其中将膜用一种或多种细菌菌株处置约1分钟至约2日，然后对所述膜进行该膜所用于的工艺。
28.段18-27任一项的方法，其中所述膜生物反应器具有浸没的(submerged orimmersed)工艺构造。
29.段18-29任一项的方法，其中所述废水来自工业或农业工艺。
30.一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。
31.段30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。
32.段30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。
33.段31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。
34.段31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。
35.段30的方法，其中所述膜是膜生物反应器系统的一部分。
36.段30或35的方法，其中所述工艺是水处理工艺。
37.段36的方法，其中所述水处理工艺是废水处理工艺。
38.段30-37任一项的方法，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。
39.段30-38任一项的方法，其中所述一种或多种细菌菌株选自芽孢杆菌属的菌株。
40.段30-39任一项的方法，其中所述将一种或多种细菌菌株以1x103-1x1010CFU/ml的最终浓度导入所述膜。
41.段30-40任一项的方法，其中所述将一种或多种细菌菌株以1x104-1x1011CFU/cm2的最终浓度导入所述膜。
42.段30-41任一项的方法，其中将膜用一种或多种细菌菌株处置约1分钟至约2日，然后对所述膜进行所述工艺。
43.段30-42任一项的方法，其中所述膜生物反应器具有浸没的工艺构造。
44.段30-43任一项的方法，其中所述废水来自工业或农业工艺。
45.一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。
46.段45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。
47.段45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。
48.段46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。
49.段45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。
50.段45的方法，其中所述膜是膜生物反应器系统的一部分。
51.段45或50的方法，其中所述工艺是水处理工艺。
52.段51的方法，其中所述水处理工艺是废水处理工艺。
53.段45-52任一项的方法，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。
54.段45-53任一项的方法，其中所述一种或多种细菌菌株能够通过群体感知抑制来阻止或减少生物被膜形成。
55.段45-54任一项的方法，其中所述一种或多种细菌菌株选自芽孢杆菌属的菌株。
56.段45-55任一项的方法，其中所述将一种或多种细菌菌株以1x103-1x1010CFU/ml的最终浓度导入所述膜。
57.段45-56任一项的方法，其中所述将一种或多种细菌菌株以1x104-1x1011CFU/cm2的最终浓度导入所述膜。
58.一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，包括向膜添加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。
59.一种增加用于工艺中的膜的临界通量的方法，包括向膜添加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。
60.一种减少或阻止用于工艺中的膜的结垢的方法，包括向膜添加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。
61.段45-60任一项的方法，其中将膜用一种或多种细菌菌株处置约1分钟至约2日，然后对所述膜进行所述工艺。
62.段45-61任一项的方法，其中所述膜生物反应器具有浸没的工艺构造。
63.段45-62任一项的方法，其中所述废水来自工业或农业工艺。
64.一种改善MBR系统能力(capacity)的方法，包括段1-63任一项的方法。
65.一种减少MBR系统的膜表面积的方法，包括段1-64任一项的方法。
66.一种减少制造MBR系统的成本的方法，包括段1-65任一项的方法。
67.一种用于减少MBR系统内膜的数量的方法，包括段1-66任一项的方法。
68.一种用于膜过滤系统的组合物，包含一种或多种能够减少或阻止不受欢迎的生物被膜形成的微生物，和一种或多种其他成分。
69.段68的组合物，其中所述微生物包括一种或多种能够减少或阻止不受欢迎的生物被膜形成的细菌菌株。
70.段68的组合物，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。
71.段68的组合物，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。
72.段68的组合物，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。
73.段1-72的组合物，其中所述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。
74.段1-73的组合物，其中所述微生物能够通过藉由一种或多种消旋酶的表达将L-酪氨酸转化为D-酪氨酸来阻止或减少生物被膜形成。
75.段1-74的组合物，其中所述微生物能够通过藉由ylmE消旋酶的表达将L-酪氨酸转化为D-酪氨酸来阻止或减少生物被膜形成。
76.段1-75的组合物，其中所述微生物能够通过藉由racX消旋酶的表达将L-酪氨酸转化为D-酪氨酸来阻止或减少生物被膜形成。
77.段1-76的组合物，其中所述一种或多种其他成分包括表面活性剂、酶或其组合。
78.一种过滤系统，其包含：
一个入口，其与出口偶联，两者之间配置有至少一层膜；和
一种或多种微生物，其中所述一种或多种选用于添加至所述过滤系统的微生物是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。
79.段78的系统，其中所述膜是平板微滤膜。
80.段78-79任一项的系统，其中所述膜是聚偏氟乙烯(PVDF)膜或聚乙基砜(PES)膜。
81.段79-80的系统，其中所述膜是膜生物反应器系统的一部分。
82.段79-81任一项的系统，其中所述膜反应器具有浸没的系统构造。
83.段79-82的系统，其中所述工艺是水处理工艺。
84.段79-83的系统，其中所述水处理工艺是废水处理工艺。
85.段79-84任一项的系统，其中所述废水来自工业或农业工艺。
86.段79-85的系统，其中所述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减少系统运转所需的膜的总表面积。
87.段79-86的系统，其中所述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减少系统运转所需的膜的总数。
88.段79-87的系统，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。
89.段79-88的系统，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。
90.段79-89的系统，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。
91.段79-90的系统，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。
92.段79-91的方法，其中包括芽孢杆菌属菌种(Bacillus spp.)例如解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)，萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus)，产氮芽孢杆菌(Bacillus azotoformans)，短芽孢杆菌(Bacillus brevis)，蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)，环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)，克劳氏芽孢杆菌(Bacillusclausii)，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，圆孢芽孢杆菌(Bacillusglobisporus)，解葡糖芽孢杆菌(Bacillus glucanolyicus)，Bacillus infermus，左旋乳酸芽孢杆菌(Bacillus laevolacticus)，地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)，海洋芽孢杆菌(Bacillus marinus)，巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)，摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)，蕈状芽孢杆菌(Bacillus mycoides)，苍白芽孢杆菌(Bacillus pallidus)，副短芽孢杆菌(Bacillus parabrevis)，巴氏芽孢杆菌(Bacilluspasteurii)，多粘芽孢杆菌(Bacillus polymyxa)，日本甲虫芽孢杆菌(Bacilluspopiliae)，短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)，球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，热噬淀粉芽孢杆菌(Bacillus thermoamylovorans)，或苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)的菌株。
93.段79-92的系统，其中所述膜包括解淀粉芽孢杆菌或枯草芽孢杆菌的菌株。
94.段79-93的系统，其中所述系统包括短芽孢杆菌属(Brevibacillus spp.)例如短短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)，美丽短芽孢杆菌(Brevibacillusformosus)，侧孢短芽孢杆菌(Brevibacillus laterosporus)，或副短短芽孢杆菌(Brevibacillus parabrevis)的菌株处置。
95.段79-94的系统，其中所述系统包括类芽孢杆菌属菌种(Paenibacillusspp.)例如蜂房类芽孢杆菌(Paenibacillus alvei)，解淀粉类芽孢杆菌(Paenibacillus amylolyticus)，固氮类芽孢杆菌(Paenibacillus azotofixans)，Paenibacillus cookii，浸麻类芽孢杆菌(Paenibacillus macerans)，多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)或强壮类芽孢杆菌(Paenibacillus validus)的菌株。
96.段79-95的系统，其中所述系统包括红球菌属菌种(Rhodococcus spp.)例如嗜粪红球菌(Rhodococcus coprophilus)，红串红球菌(Rhodococcuserythropolis)，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。
97.段79-96的系统，其中所述系统包括埃希氏菌属菌种(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(Escherichia fergusonii)，赫氏埃希氏菌(Escherichia hermannii)，或伤口埃希氏菌(Escherichia vluneris)的菌株。
98.段79-97的系统，其中所述系统包括肠杆菌属菌种(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(Enterobacternimipressuralis)，或梨形肠杆菌(Enterobacter pyrinus)的菌株。
99.段79-98的系统，其中所述系统包括柠檬酸杆菌属菌种(Citrobacterspp.)例如无丙二酸柠檬酸杆菌(Citrobacter amalonaticus)，柯氏柠檬酸杆菌(Citrobacter koseri)，或弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii)的菌株。
100.段79-99的系统，其中所述系统包括沙门氏菌属菌种(Salmonella spp.)例如乍得沙门氏菌(Salmonella bongo)，或肠沙门氏菌(Salmonella enterica)的菌株。
101.段79-100的系统，其中所述系统包括青霉属菌种(Penicillium spp.)例如Penicillium aurantiogriseum，Penicillium bilaiae，沙门柏干酪青霉(Penicillium camemberti)，Penicillium candidum，产黄青霉(Penicilliumchrysogenum)，棒形青霉(Penicillium claviforme)，普通青霉(Penicilliumcommune)，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(Penicillium glabrum)，灰绿青霉(Penicillium glacum)，意大利青霉(Penicillium italicum)，Penicillium lacussarmientei，马尔内菲青霉(Penicilliummarneffei)，产紫青霉(Penicillium purpurogenum)，娄地青霉(Penicilliumroqueforti)，匍枝青霉(Penicillium stoloniferum)，Penicillium ulaiense，Penicillium verrucosum，或鲜绿青霉(Penicillium viridicatum)的菌株。
102.段92的系统，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 6051A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。
本文中描述和要求保护的发明的范围并不限于本文中公开的具体方面，因为这些方面旨在作为本发明几个方面的说明。任何等同的方面旨在落入本发明的范围内。事实上，根据前述描述，除了本文中展示和描述的那些之外，本发明的多种修饰对于本领域技术人员会是显而易见的。此类描述亦旨在落入所附权利要求的范围内。在出现冲突的情况下，以包括定义在内的本公开为准。
Figure IDA00001870421500011

Claims (26)

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1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1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1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1的方法，其中将所述膜用芽孢杆菌属菌种(Bacillus spp.)例如解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)，萎缩芽孢杆菌(Bacillusatrophaeus)，产氮芽孢杆菌(Bacillus azotoformans)，短芽孢杆菌(Bacillusbrevis)，蜡状芽孢杆菌(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)，弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus)，Bacillus fusiformis，圆孢芽孢杆菌(Bacillus globisporus)，解葡糖芽孢杆菌(Bacillus glucanolyticus)，Bacillus infermus，左旋乳酸芽孢杆菌(Bacillus laevolacticus)，地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)，海洋芽孢杆菌(Bacillus marinus)，巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)，摩加夫芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)，蕈状芽孢杆菌(Bacillus mycoides)，苍白芽孢杆菌(Bacillus pallidus)，副短芽孢杆菌(Bacillusparabrevis)，巴氏芽孢杆菌(Bacillus pasteurii)，多粘芽孢杆菌(Bacilluspolymyxa)，日本甲虫芽孢杆菌(Bacillus popiliae)，短小芽孢杆菌(Bacilluspumilus)，球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，热噬淀粉芽孢杆菌(Bacillus thermoamylovorans)，或苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)的菌株处置。
7.权利要求1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1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1的方法，其中所述工艺是水处理工艺。
10.权利要求1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 6051A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。
12.一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。
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