TWI564251B - 用於控制膜之垢積的方法、組成物、和系統 - Google Patents

用於控制膜之垢積的方法、組成物、和系統 Download PDF

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Description

用於控制膜之垢積的方法、組成物、和系統
相關申請案之交互參照
本申請案根據35 U.S.C. 119規定主張分別於2009年11月10日及2010年8月2日申請的美國臨時申請案第61/259,936號及第61/369,801號之權利，其等之全部內容均以引用的方式併入本文中。
序列表之引用
本申請案含有電腦可讀形式之序列表，其以引用的方式併入本文中。
本發明提供用於改善膜過濾系統中(尤其在水或廢水處理程序中)之滲透率及通量的方法及組成物。
膜生物反應器(membrane bioreactor，MBR)系統正成為越來越普遍的水及廢水處理解決方案。雖然用於水處理及純化的膜系統已使用了數十年，但一般忽視將MBR系統用作水及廢水處理之廣泛解決方案，而傾向於更習知的生物處理設備。該忽視之一個重要原因在於MBR系統通常相對比習知處理系統更加昂貴。然而，使用MBR系統因較高產物純度及較小佔據面積而合乎需要。
MBR系統典型地包括一或多個生物反應器，諸如厭氧、缺氧及需氧反應器，接著為一或多個膜槽，其中各槽含有一或多個膜模組。藉由重力供給或由泵產生之抽吸將水或廢水引導至膜模組中。在該程序期間，膜濾出污染物及其他固體且產生滲透物。
膜過濾程序之一個主要缺點在於膜趨向於垢積。由於膜垢積，所以膜之滲透率降低且整個程序之有效性降低。一般瞭解膜垢積之速率隨著通量增加大致按指數提高。對此現象之研究已得出臨界通量理論。雖然以許多方式描述臨界通量，但臨界通量之一般定義為在低於此通量時滲透率下降可忽略之通量。因此，控制通量，較佳將其維持在臨界通量或低於臨界通量下使得滲透率下降之速率降低且提供膜系統之持續性操作。
即使膜系統在臨界通量率或低於臨界通量率下運作，膜垢積仍會出現且必須使用清潔膜之方法。在諸如MBR之膜系統中，常利用空氣沖洗(air scouring)來連續清潔膜且幫助維持滲透。空氣沖洗在膜表面上產生紊流及剪切力以幫助減少垢積及餅層聚集。然而，空氣沖洗顯著提高操作成本且並不完全有效地維持適當臨界通量率。
使用其他物理機械及/或化學膜清潔或處理方法移除垢積材料且維持膜之滲透性。最廣泛使用之物理機械方法包括返洗、振動及空氣沖洗。此等方法為能量密集型且不適用於所有膜類型。
化學清潔或處理方法包括以凝聚劑及/或聚合物預處理，且以阻垢劑、殺生物劑及/或諸如NaOCl或檸檬酸之清潔產品處理。無機酸或有機酸、苛性鈉或次氯酸鈉亦常用於化學清潔方法中。然而，頻繁化學清潔因損失系統操作時間、減少膜預期壽命及大量消耗清潔化學物質而代價很高。
諸如空氣沖洗之物理清潔方法在自膜中移除大塊固體方面最有效，該等引起垢積之物質有時稱為「暫時(temporary)」或「可逆性(reversible)」垢積。化學清潔方法在移除更黏滯之垢積物質方面有效，該等引起垢積之物質有時稱為「不可逆性(irreversible)」或「永久性(permanent)」垢積。然而，化學清潔無法移除所有永久性或不可逆性垢積物質且仍有剩餘的膜阻力。此剩餘阻力或「無法恢復(irrecoverable)」垢積為經過多年聚集在膜上且最終限制膜壽命之垢積。
亦常使用所提及方法之組合，諸如以化學方式增強之返洗常作為每日清潔手段。每週清潔手段可包括以較高化學濃度進行清潔，且低頻定期清潔可包括甚至更強之化學清潔，其對膜壽命有顯著不利作用。
已廣泛研究膜垢積之機制。垢積隨時間出現，且通常視通量率及稠度以及通過膜之物質組成而定在各階段中出現。有時將垢積階段描述為初始垢積(或調節垢積)、穩態垢積及跨膜壓力(transmembrane pressure，TMP)突變。咸信初始垢積為膠體吸附、小顆粒阻塞膜孔及生物聚集體與膜暫時附著留下小絮狀物或細胞外聚合物質(extracellular polymeric substance，EPS)的結果。一旦發生主動過濾，則藉由此初始垢積造成的總阻力變化通常對通量及TMP僅有可忽略的影響。然而，咸信初始垢積在提供有利於進一步或穩態垢積之基質中發揮較大作用。穩態垢積階段包括顆粒物質進一步阻塞孔，但亦因膜上餅形成及生物薄膜生長增加而不利。此垢積階段並不總是在整個膜上均勻出現，但穩態垢積提高TMP且降低滲透率，導致通量減少。將垢積之最終階段稱為TMP突變，在此階段滲透在相對短時期內顯著減少。有許多理論對引起TMP突變之機制作出假設。然而，不管機制如何，一旦發生TMP突變，則膜大量垢積通常使得其無法有效用於該程序中。
其他程序參數可影響膜通量。一個實施例為運作該程序之溫度。一般而言，程序溫度之提高造成通量率提高。由較高溫度引起的此通量改善可歸因於滲透物黏度減小，且可降低垢積率。然而，控制水或廢水處理程序之溫度典型地不可行且成本過高。
減少或防止膜垢積之解決方案之目標為所有類型及階段之垢積。近期尤其關注以生物薄膜形成為目標。舉例而言，Yeon等人,2009,Environ. Sci. Technol. 43: 380-385論述以涉及於穩態垢積中之生物體基於數量感應(quorum sensing，QS)之膜垢積機制為目標。
美國專利申請公開案第2008/0233093號揭示芽孢桿菌屬(Bacillus genus)之少量菌株，其當與某些不欲的微生物共培養時可降低及/或防止生物薄膜形成及/或浮游生物增殖。
由於對有效水及廢水處理之迫切需要，所以極其需要在膜應用(包括MBR系統)中減少膜垢積及/或提高臨界通量率的解決方案。
在一個方面，本發明提供一種改善程序中所用膜之滲透率或通量的方法，其包含使該膜經受一或多種能夠減少或防止在膜上產生不欲的生物薄膜的微生物作用。
在另一個方面，本發明提供一種增加程序中所用膜之臨界通量的方法，其包含使該膜經受一或多種能夠減少或防止在膜上產生不欲的生物薄膜的微生物作用。
在另一個方面，本發明提供一種減少或防止程序中所用膜之垢積的方法，其包含使該膜經受一或多種能夠減少或防止在膜上產生不欲的生物薄膜的微生物作用。
在另一個方面，本發明提供一種包含一或多種微生物培養物之組成物，該等微生物能夠減少或防止在膜上產生不欲的生物薄膜。
本發明係關於改善膜過濾系統之滲透率及通量的方法及組成物，以及減少及/或防止水及廢水處理程序中膜之垢積的方法及組成物。
膜之垢積因過濾系統中之許多程序變數以及所處理水或廢水之內容物藉由許多機制且以不同速率發生。然而，膜垢積的一個共同點在於來自水或廢水之微生物在垢積過程期間於膜上產生生物薄膜，且因此TMP提高且滲透率或通量減少。已知膜之垢積率與通過膜之通量率之間的關係呈負相關。因此，已形成垢積可減少或減緩之「臨界通量(critical flux)」或最大通量率理論。然而，使通量維持在臨界通量或低於臨界通量不能防止垢積發生。此垢積最終大幅提高TMP且減少通量以致必須清潔膜來維持過濾程序之有效性。提高臨界通量之能力在膜系統中有利。增加通量改善現有系統之容量，因尺寸較小使得能夠實現新系統之較低投資需要，及/或因為可在膜必須清潔之前處理更大體積之水或廢水而提高操作效率及靈活性，且可提高膜之總壽命。設備投資成本以及清潔及更換膜之成本較高，且在清潔程序期間生產力之損失導致操作時間及收入損失。因此，允許每單位面積膜可處理更多水或廢水之方法及/或在各次膜清潔之間允許處理更多水或廢水及/或延長膜壽命之方法具有成本優勢。
令人驚訝的是向膜過濾系統中添加某些微生物使系統維持或甚至提高通量率。本發明中所用微生物以與造成不欲的生物薄膜形成之微生物相同或類似方式黏附於膜上。然而，相較於在相同程序中在相同時段中未處理膜之滲透率或通過未處理膜之通量，根據本發明方法使用的微生物令人驚訝的對滲透率無不利作用且甚至可改善通量(例如提高臨界通量)。
膜之滲透率或通過膜之通量一般在使用膜之程序期間在一定時段中下降。通常認為此下降歸因於膜垢積。根據本發明，「改善滲透率(improving permeability)」或「改善通量(improving flux)」意謂膜滲透率或通量在程序期間在某一時段中相較於在相同程序期間在某一相同時段中在相同條件下(諸如流動速率、溫度及壓力)不施用細菌菌株的相同或類似膜相同或下降較少。
在一具體實例中，減少及/或防止水處理程序中的膜垢積之方法包含使膜經受一或多種能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的細菌菌株作用，其中該細菌菌株為芽孢桿菌屬之菌株。
在一具體實例中，可根據本發明方法使用細菌之摻合物。摻合物之實例可在下文「細菌菌株及細菌菌株之摻合物」章節中找到。
如本文中所用術語「生物薄膜(biofilm)」或「形成生物薄膜(biofilm formation)」意謂黏液層或薄膜或藉由不欲的微生物在膜上形成黏液層或薄膜。形成生物薄膜為單獨附著或以菌落形式附著於膜上的不欲的微生物生長的結果。
本發明亦係關於一種改善程序中所用膜之滲透率或通量的方法，其包含使膜經受一或多種能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的微生物作用。此等新穎微生物不會對此等不欲的菌株之健康狀態或生存力造成直接影響，而僅在膜表面上與其競爭產生生物薄膜。如本文中所用，「經受(subjecting)」意謂對水及/或膜施用該一或多種細菌菌株，例如藉由用本文中所列舉之在本發明中用於減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的一或多種微生物或細菌菌株引入、接種分配、施用、處理欲處理之水及/或直接引入、接種分配、施用、處理欲處理之膜。經受亦包括有意使水及/或膜之微生物含量偏移以含有有效量之所要微生物。該偏移可藉由用本文中所列舉之一或多種微生物或細菌菌株引入、接種分配、施用、處理欲處理之水及/或直接引入、接種分配、施用、處理欲處理之膜或藉由在欲處理之水及膜中有效獲得所要微生物群體之任何其他方法實現。
在一具體實例中，本發明提供一種提高程序中所用膜之臨界通量的方法，其包含使膜經受一或多種能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的微生物作用。
在另一具體實例中，本發明提供一種減少或防止程序中所用膜之垢積的方法，其包含使膜經受一或多種能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的微生物作用。
微生物、細菌菌株、及微生物與細菌菌株之摻合物
應瞭解根據本發明方法使用之微生物或細菌菌株減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜。為了確定微生物或細菌菌株是否減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜，與綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa)PAO1(ATCC 47085)進行比較。詳言之，如實施例1中所述，藉由通量減少所量測，若微生物或細菌菌株相較於由綠膿桿菌PAO1(ATCC 47085)引起的生物薄膜形成減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜，則該菌株適用於本發明之組成物及方法。該微生物或細菌菌株可為菌株之培養物。微生物或細菌菌株之較佳特性包括(例如)一或多種以下特性：最少細胞外聚合物質(EPS)排出、低生物餅形成趨勢及少量黏液物質釋放，且微生物或細菌菌株較佳包括所有此等特性。
在一具體實例中，微生物為形成孢子之微生物。在另一具體實例中，微生物為形成孢子之細菌。在另一具體實例中，微生物呈穩定孢子形式。在另一具體實例中，微生物呈穩定細菌孢子形式。如本文中所用，「穩定(stable)」為此項技術中已知之術語且在一較佳方面，本發明中使用穩定意謂微生物保持孢子形式直至其在本發明中用於減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜之能力。
在一具體實例中，細菌菌株為革蘭氏陽性菌菌株。
在一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為土壤桿菌屬(Agrobacterium spp.)之菌株，例如大西洋土壤桿菌(Agrobacterium atlanticum)、懸鉤子土壤桿菌(Agrobacterium rubi)、根癌土壤桿菌(Agrobacterium tumefaciens)、或葡萄土壤桿菌(Agrobacterium vitis)，及其組合。
在另一具體實例中，適用於本發明之細菌菌株為節桿菌屬(Arthrobacter spp.)之菌株，例如氧化節桿菌(Arthrobacter oxydans)、黃金節桿菌(Arthrobacter aurescens)、球形節桿菌(Arthrobacter globiformis)、分枝節桿菌(Arthrobacter ramosus)、或黏節桿菌(Arthrobacter viscosus)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為芽孢桿菌屬之菌株，例如解澱粉芽孢桿菌(Bacillus amyloliquefaciens)、萎縮芽孢桿菌(Bacillus atrophaeus)、產氮芽孢桿菌(Bacillus azotoformans)、短芽孢桿菌(Bacillus brevis)、蠟樣芽孢桿菌(Bacillus cereus)、環狀芽孢桿菌(Bacillus circulans)、克勞氏芽孢桿菌(Bacillus clausii)、凝結芽孢桿菌(Bacillus coagulans)、堅強芽孢桿菌(Bacillus firmus)、彎曲芽孢桿菌(Bacillus flexus)、梭狀桿菌(Bacillus fusiformis)、圓孢芽孢桿菌(Bacillus globisporus)、解葡糖芽孢桿菌(Bacillus glucanolyticus)、下層芽孢桿菌(Bacillus infermus)、左旋乳酸芽孢桿菌(Bacillus laevolacticus)、地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)、海洋芽孢桿菌(Bacillus marinus)、巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)、莫海威芽孢桿菌(Bacillus mojavensis)、蕈狀芽孢桿菌(Bacillus mycoides)、白色芽孢桿菌(Bacillus pallidus)、類短短芽孢桿菌(Bacillus parabrevis)、巴斯德氏芽孢桿菌(Bacillus pasteurii)、多黏芽孢桿菌(Bacillus polymyxa)、日本甲蟲芽孢桿菌(Bacillus popiliae)、短小芽孢桿菌(Bacillus pumilus)、球形芽孢桿菌(Bacillus sphaericus)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、熱噬澱粉芽孢桿菌(Bacillus thermoamylovorans)、或蘇雲金芽孢桿菌(Bacillus thuringiensis)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為擬桿菌屬(Bacteriodes spp.)之菌株，例如溶纖維素擬桿菌(Bacteriodes cellulosolvens)、半乳糖醛酸擬桿菌(Bacteriodes galacturonicus)、嗜果膠擬桿菌(Bacteriodes pectinophilus)、或普通擬桿菌(Bacteriodes vulgates)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為白硫菌屬(Beggiatoa spp.)之菌株，例如白硫絲菌(Beggiatoa alba)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為拜葉林克氏菌屬(Beijerinckia spp.)之菌株，例如德氏拜葉林克氏菌(Beijerinckia derxia)、弗留明拜葉林克氏菌(Beijerinckia fluminensis)、印度拜葉林克氏菌(Beijerinckia indica)、或活動拜葉林克氏菌(Beijerinckia mobilis)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為雙叉桿菌屬(Bifidobacterium spp.)之菌株，例如動物雙叉桿菌(Bifidobacterium animalis)、印度雙叉桿菌(Bifidobacterium inducum)、大雙叉桿菌(Bifidobacterium magnum)、最小雙叉桿菌(Bifidobacterium minimum)、或纖細雙叉桿菌(Bifidobacterium subtile)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為短狀桿菌屬(Brachybacterium spp.)之菌株，例如消化短狀桿菌(Brachybacterium alimentarium)、涅氏短狀桿菌(Brachybacterium nesterenkovii)、或鼠李糖短狀桿菌(Brachybacterium rhamnosum)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為慢生根瘤菌屬(Bradyrhizobium spp.)之菌株，例如埃氏慢生根瘤菌(Bradyrhizobium elkanii)、大豆慢生根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum)、或遼寧慢生根瘤菌(Bradyrhizobium liaoningense)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為短芽孢桿菌屬(Brevibacillus spp.)之菌株，例如短短芽孢桿菌(Brevibacillus brevis)、短芽孢桿菌(Brevibacillus formosus)、海洋側孢短芽孢桿菌(Brevibacillus laterosporus)、或類短短芽孢桿菌，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為伯克霍爾德氏菌屬(Burkholderia spp.)之菌株，例如須芒草伯克霍爾德氏菌(Burkholderia andropogonis)、甘蔗伯克霍爾德氏菌(Burkholderia sacchari)、或范氏伯克霍爾德氏菌(Burkholderia vandii)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為肉品桿菌屬(Carnobacterium spp.)之菌株，例如奇異肉品桿菌(Carnobacterium divergens)、湖底肉品桿菌(Carnobacterium funditum)、遊動肉品桿菌(Carnobacterium mobile)、或史前細菌屬肉品桿菌(Carnobacterium pleistocenium)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為柄桿菌屬(Caulobacter spp.)之菌株，例如桿狀柄桿菌(Caulobacter bacteriodes)、梭狀柄桿菌(Caulobacter fusiformis)、多變柄桿菌(Caulobacter variabilis)、或弧形柄桿菌(Caulobacter viriodoes)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為纖維桿菌屬(Cellulomonas spp.)之菌株，例如人類纖維桿菌(Cellulomonas humilata)或木碳纖維桿菌(Cellulomonas xylanilitica)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為檸檬酸桿菌屬(Citrobacter spp.)之菌株，例如無丙二酸檸檬酸桿菌(Citrobacter amalonaticus)、克氏檸檬酸桿菌(Citrobacter koseri)、或弗氏檸檬酸桿菌(Citrobacter freundii)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為棒狀桿菌屬(Corynebacerium spp.)之菌株，例如淺黃棒狀桿菌(Corynebacterium flavescens)或麩胺酸棒狀桿菌(Corynebacterium glutamicum)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為腸桿菌屬(Enterobacter spp.)之菌株，例如陰溝腸桿菌(Enterobacter cloacae)、溶解腸桿菌(Enterobacter dissolvens)、日溝維腸桿菌(Enterobacter gergoviae)、超壓腸桿菌(Enterobacter nimipressuralis)、或梨形腸桿菌(Enterobacter pyrinus)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為大腸桿菌屬(Escherichia spp.)之菌株，例如艾伯特埃希菌(Escherichia albertii)、蟑螂埃希菌(Escherichia blattae)、大腸桿菌(Escherichia coli)、費格森埃希菌(Escherichia fergusonii)、赫氏埃希菌(Escherichia hermannii)、或傷口埃希菌(Escherichia vluneris)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為伊文氏菌屬(Erwinia spp.)之菌株，例如解澱粉伊文氏菌(Erwinia amylovora)或軟腐伊文氏菌(Erwinia caratovora)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為黃桿菌屬(Flavobacterium spp.)之菌株，例如抗酸黃桿菌(Flavobacterium acidurans)或食樹脂黃桿菌(Flavobacterium resinovorum)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為葡糖桿菌屬(Gluconoabacter spp.)之菌株，例如氧化葡糖桿菌(Gluconobacter oxidans)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為鹽單胞菌屬(Halomonas spp.)之菌株，例如伸長鹽單胞菌(Halomonas elongate)或鹽湖鹽單胞菌(Halomonas salinas)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為生絲微菌屬(Hyphomicrobium spp.)之菌株，例如敏捷生絲微菌(Hyphomicrobium facilis)或印度生絲微菌(Hyphomicrobium indicum)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為乳桿菌屬(Lactobacillus spp.)之菌株，例如乾酪乳桿菌(Lactobacillus casei)、瑞士乳桿菌(Lactobacillus helveticus)、約氏乳桿菌(Lactobacillus johnsonii)、或副乾酪乳桿菌(Lactobacillus paracasei)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為乳球菌屬(Lactococcus spp.)之菌株，例如雷特氏乳球菌(Lactococcus lacti)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為白念珠球菌屬(Leuconostoc spp.)之菌株，例如檸檬白念珠球菌(Leuconostoc citreum)或腸膜白念珠球菌(Leuconostoc mesenteroides)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為溶桿菌屬(Lysobacter spp.)之菌株，例如抗生素溶桿菌(Lysobacter antibioticus)、變棕溶桿菌(Lysobacter brunescens)、或產酶溶桿菌(Lysobacter enzymogenes)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為甲基桿菌屬(Methylobacterium spp.)之菌株，例如嗜有機甲基桿菌(Methylobactehum organophilum)或羅氏甲基桿菌(Methylobacterium rhodesianum)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為微小桿菌屬(Microbacterium spp.)之菌株，例如產左聚糖微小桿菌(Microbacterium laevaniformans)及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為黏球菌屬(Myxococcus spp.)之菌株，例如橙色黏球菌(Myxococcus fulvus)或黃色黏球菌(Myxococcus xanthus)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為諾卡氏菌屬(Nocardiodes spp.)之菌株，例如原油分解性諾卡氏菌(Nocardiodes oleivorans)及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為海洋螺菌屬(Oceanospirillum spp.)之菌株，例如亞麻海洋螺菌(Oceanospirillum linum)及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為小球菌屬(Pediococcus spp.)之菌株，例如乳酸小球菌(Pediococcus acidilactici)或戊糖小球菌(Pediococcus pentosaceus)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為發光菌屬(Photobacterium spp.)之菌株，例如美人魚發光桿菌(Photobacterium damsela)或明亮發光桿菌(Photobacterium phosphoreum)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為浮黴狀菌屬(Planctomyces spp.)之菌株，例如巴西浮黴狀菌(Planctomyces brasiliensis)或馬瑞斯浮黴狀菌(Planctomyces maris)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為多囊菌屬(Polyangium spp.)之菌株，例如纖維多囊菌(Polyangium cellulosum)及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為假交替單胞菌屬(Pseudoalteromonas spp.)之菌株，例如大西洋假交替單胞菌(Pseudoalteromonas atlantica)或產黑假交替單胞菌(Pseudoalteromonas nigrifaciens)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為假諾卡氏菌屬(Pseudonorcardia spp.)之菌株，例如自養假諾卡氏菌(Pseudonorcardia autotrophic)及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為類芽孢桿菌屬(Paenibacillus spp.)之菌株，例如蜂房類芽孢桿菌(Paenibacillus alvei)、解澱粉類芽孢桿菌(Paenibacillus amylolyticus)、固氮類芽孢桿菌(Paenibacillus azotofixans)、庫氏類芽孢桿菌(Paenibacillus cookii)、浸麻類芽孢桿菌(Paenibacillus macerans)、多黏類芽孢桿菌(Paenibacillus polymyxa)、或強壯類芽孢桿菌(Paenibacillus validus)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為副球菌屬(Paracoccus spp.)之菌株，例如嗜鹼副球菌(Paracoccus alcaliphilus)、脫氮副球菌(Paracoccus denitrificans)、科氏副球菌(Paracoccus kocurii)、或泛養副球菌(Paracoccus pantotrophus)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為假單孢菌屬(Pseudomonas spp.)之菌株，例如抗微生物假單孢菌(Pseudomonas anitmiicrobica)、致黃假單孢菌(Pseudomonas aureofaciens)、綠葉假單孢菌(Pseudomonas chlororaphis)、皺紋假單孢菌(Pseudomonas corrugata)、螢光假單孢菌(Pseudomonas fluorescens)、邊緣假單孢菌(Pseudomonas marginalis)、硝基還原假單孢菌(Pseudomonas nitroreducens)、或惡臭假單孢菌(Pseudomonas putida)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為紅球菌屬(Rhodococcus spp.)之菌株，例如嗜糞紅球菌(Rhodococcus coprophilus)、紅平紅球菌(Rhodococcus erythropolis)、海生紅球菌(Rhodococcus marinonascens)、紫紅紅球菌(Rhodococcus rhodochrous)、赤紅球菌(Rhodococcus ruber)、或佐氏紅球菌(Rhodococcus zopfii)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為紅螺菌屬(Rhodospirillum spp.)之菌株，例如深紅紅螺菌(Rhodospirillum rubrum)及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為沙門桿菌屬(Salmonella spp.)之菌株，例如邦戈爾沙門桿菌(Salmonella bongori)或腸炎沙門桿菌(Salmonella enterica)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為鞘胺醇單胞菌屬(Sphingomonas spp.)之菌株，例如黏連鞘胺醇單胞菌(Sphingomonas adhaesiva)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為黃白斯氏菌屬(Stackebrandtia spp.)之菌株，例如(Stackebrandtia nassauensis)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為鏈黴菌屬(Streptomyces spp.)之菌株，例如金色鏈黴菌(Streptomyces aureofaciens)或灰色鏈黴菌(Streptomyces griseus)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為硫桿菌屬(Thiobacillus spp.)之菌株，例如嗜鹽硫桿菌(Thiobacillus halophilus)或排硫桿菌(Thiobacillus thioparus)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之細菌菌株為弧菌屬(Vibrio spp.)之菌株，例如費氏弧菌(Vibrio fischeri)或火神弧菌(Vibrio logei)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之真菌菌株為青黴菌屬(Penicillium spp.)之菌株，例如黃灰青黴(Penicillium aurantiogriseum)、比萊青黴(Penicillium bilaiae)、卡門柏青黴(Penicillium camemberti)、白青黴(Penicillium candidum)、產黃青黴(Penicillium chrysogenum)、棒形青黴(Penicillium claviforme)、普通青黴(Penicillium commune)、皮殼青黴(Penicillium crustosum)、指狀青黴(Penicillium digitatum)、擴展青黴(Penicillium expansum)、繩狀青黴(Penicillium funiculosum)、平滑青黴(Penicillium glabrum)、灰綠青黴(Penicillium glacum)、意大利青黴(Penicillium italicum)、勞撒門特青黴(Penicillium lacussarmientei)、馬爾尼菲青黴(Penicillium marneffei)、產紫青黴(Penicillium purpurogenum)、婁地乾酪青黴(Penicillium roqueforti)、葡枝青黴(Penicillium stoloniferum)、烏來青黴(Penicillium ulaiense)、疣孢青黴(Penicillium verrucosum)、或鮮綠青黴(Penicillium viridicatum)，及其組合。
在另一具體實例中，用於本發明之微生物為土壤桿菌屬之菌株，例如大西洋土壤桿菌、懸鉤子土壤桿菌、根癌土壤桿菌或葡萄土壤桿菌；節桿菌屬，氧化節桿菌、黃金節桿菌、球形節桿菌、分枝節桿菌或黏節桿菌；芽孢桿菌屬，例如解澱粉芽孢桿菌、萎縮芽孢桿菌、產氮芽孢桿菌、短芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、環狀芽孢桿菌、克勞氏芽孢桿菌、凝結芽孢桿菌、堅強芽孢桿菌、彎曲芽孢桿菌、梭狀桿菌、圓孢芽孢桿菌、解葡糖芽孢桿菌、下層芽孢桿菌、左旋乳酸芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、海洋芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、莫海威芽孢桿菌、蕈狀芽孢桿菌、白色芽孢桿菌、類短短芽孢桿菌、巴斯德氏芽孢桿菌、多黏芽孢桿菌、日本甲蟲芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、球形芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、熱噬澱粉芽孢桿菌或蘇雲金芽孢桿菌；擬桿菌屬，例如溶纖維素擬桿菌、半乳糖醛酸擬桿菌、嗜果膠擬桿菌或普通擬桿菌；白硫菌屬，例如白硫絲菌；拜葉林克氏菌屬，例如德氏拜葉林克氏菌、弗留明拜葉林克氏菌、印度拜葉林克氏菌或活動拜葉林克氏菌；雙叉桿菌屬，例如動物雙叉桿菌、印度雙叉桿菌、大雙叉桿菌、最小雙叉桿菌或纖細雙叉桿菌；短狀桿菌屬，例如消化短狀桿菌、涅氏短狀桿菌或鼠李糖短狀桿菌；慢生根瘤菌屬，例如埃氏慢生根瘤菌、大豆慢生根瘤菌或遼寧慢生根瘤菌；短芽孢桿菌屬，例如短短芽孢桿菌、短芽孢桿菌、海洋側孢短芽孢桿菌或類短短芽孢桿菌；伯克霍爾德氏菌屬，例如須芒草伯克霍爾德氏菌、甘蔗伯克霍爾德氏菌或范氏伯克霍爾德氏菌；肉品桿菌屬，例如奇異肉品桿菌、湖底肉品桿菌、遊動肉品桿菌或史前細菌屬肉品桿菌；柄桿菌屬，例如桿狀柄桿菌、梭狀柄桿菌、多變柄桿菌或弧形柄桿菌；纖維桿菌屬，例如人類纖維桿菌或木碳纖維桿菌；檸檬酸桿菌屬，例如無丙二酸檸檬酸桿菌、克氏檸檬酸桿菌或弗氏檸檬酸桿菌；棒狀桿菌屬，例如淺黃棒狀桿菌或麩胺酸棒狀桿菌；腸桿菌屬，例如陰溝腸桿菌、溶解腸桿菌、日溝維腸桿菌、超壓腸桿菌或梨形腸桿菌；大腸桿菌屬，例如艾伯特埃希菌、蟑螂埃希氏菌、大腸桿菌、費格森埃希菌、赫氏埃希菌或傷口埃希菌；伊文氏菌屬，例如解澱粉伊文氏菌或軟腐伊文氏菌；黃桿菌屬，例如抗酸黃桿菌或食樹脂黃桿菌；葡糖桿菌屬，例如氧化葡糖桿菌；鹽單胞菌屬，例如伸長鹽單胞菌或鹽湖鹽單胞菌；生絲微菌屬，例如敏捷生絲微菌或印度生絲微菌；乳桿菌屬，例如乾酪乳桿菌、瑞士乳桿菌、約氏乳桿菌或副乾酪乳桿菌；乳球菌屬，例如雷特氏乳球菌；白念珠球菌屬，例如檸檬白念珠球菌或腸膜白念珠球菌；溶桿菌屬，例如抗生素溶桿菌、變棕溶桿菌或產酶溶桿菌；甲基桿菌屬，例如嗜有機甲基桿菌或羅氏甲基桿菌；微小桿菌屬，例如產左聚糖微小桿菌；黏球菌屬，例如橙色黏球菌或黃色黏球菌；諾卡氏菌屬，例如原油分解性諾卡氏菌；海洋螺菌屬，例如亞麻海洋螺菌；小球菌屬，例如乳酸小球菌或戊糖小球菌；發光菌屬，例如美人魚發光桿菌或明亮發光桿菌；浮黴狀菌屬，例如巴西浮黴狀菌或馬瑞斯浮黴狀菌；多囊菌屬，例如纖維多囊菌；假交替單胞菌屬，例如大西洋假交替單胞菌或產黑假交替單胞菌；假諾卡氏菌屬，例如自養假諾卡氏菌；類芽孢桿菌，例如蜂房類芽孢桿菌、解澱粉類芽孢桿菌、固氮類芽孢桿菌、庫氏類芽孢桿菌、浸麻類芽孢桿菌、多黏類芽孢桿菌或強壯類芽孢桿菌；副球菌屬，例如嗜鹼副球菌、脫氮副球菌、科氏副球菌或泛養副球菌；假單孢菌屬，例如抗微生物假單孢菌、致黃假單孢菌、綠葉假單孢菌、皺紋假單孢菌、螢光假單孢菌、邊緣假單孢菌、硝基還原假單孢菌或惡臭假單孢菌；紅球菌屬，例如嗜糞紅球菌、紅平紅球菌、海生紅球菌、紫紅紅球菌、赤紅球菌或佐氏紅球菌；紅螺菌屬，例如深紅紅螺菌；沙門桿菌屬，例如邦戈爾沙門桿菌或腸炎沙門桿菌；鞘胺醇單胞菌屬，例如黏連鞘胺醇單胞菌；黃白斯氏菌屬，例如Stackebrandtia nassauensis；鏈黴菌屬，例如金色鏈黴菌或灰色鏈黴菌；硫桿菌屬，例如嗜鹽硫桿菌或排硫桿菌；弧菌屬，例如費氏弧菌或火神弧菌；及青黴菌屬，例如黃灰青黴、比萊青黴、卡門柏青黴、白青黴、產黃青黴、棒形青黴、普通青黴、皮殼青黴、指狀青黴、擴展青黴、繩狀青黴、平滑青黴、灰綠青黴、意大利青黴、勞撒門特青黴、馬爾尼菲青黴、產紫青黴、婁地乾酪青黴、葡枝青黴、烏來青黴、疣孢青黴或鮮綠青黴；及其組合。
在一具體實例中，該一或多種細菌菌株選自由以下者所組成之群組：具有寄存編號ATCC 14581之巨大芽孢桿菌菌株；具有寄存編號ATCC 700385之短小芽孢桿菌菌株；具有寄存編號ATCC 35681之固氮類芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50014之地衣芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50015之地衣芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50016之短小芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50017之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50018之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50136之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50141之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50304之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50349之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-3142之巨大芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7541之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7542之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7543之萎縮芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7544之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7545之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7546之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7547之枯草芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7549之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7790之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7791之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7792之萎縮芽孢桿菌菌株；及具有寄存編號PTA-7793之解澱粉芽孢桿菌菌株；或至少兩種上述寄存菌株，包括兩種以上，諸如至少三種上述菌株，至少四種上述菌株，至少五種上述菌株，至少六種上述菌株，至少七種上述菌株，至多包括所有上述菌株之混合物。
術語「有效量(effective amount)」、「有效濃度(effective concentration)」或「有效劑量(effective dosage)」在本文中定義為可減少及/或防止由不欲的微生物引起在膜上形成生物薄膜的一或多種細菌菌株之量、濃度或劑量。實際有效劑量之確切數量視包括以下之因素而定：所論述之不欲的微生物；目標為防止還是減少；菌株或包含該或該等菌株之組成物的接觸時間；存在的其他成分；以及所論述之膜。在一具體實例中，以1×104至1×1011 CFU/cm2，較佳範圍為1×106至1×107 CFU/cm2之最終濃度將有效劑量之細菌(例如菌株NRRL B-50017)引入膜表面上。典型地將使得此等細菌菌株以1×103至1×1010 CFU/ml，較佳範圍為1×105至1×106 CFU/ml引入含膜容器中。
如本文中所描述，最終藉由使水及/或膜經受用於減少及/或防止生物薄膜形成的本文所述之一或多種微生物作用實現「有效量」、「有效濃度」或「有效劑量」。
一般而言，接收高負載量之不欲的微生物及養分的環境需要高劑量之減毒細菌菌株，而具有低負載量不欲的生物體之環境需要較低劑量之減毒細菌菌株。此外舉例而言，一般防止在膜上形成生物薄膜相較於減少在相應膜上形成生物薄膜需要較低劑量之有關細菌菌株。
因此，本發明之方法可用於抑制一或多種不欲的微生物(較佳已存在於膜或表面上之細菌)之生長(亦即導致生物薄膜形成減少)。在另一具體實例中，本發明係關於防止及/或顯著延遲在基本上清潔的膜(亦即基本上無不欲的微生物之膜)上形成生物薄膜。換言之，有關細菌菌株保護膜以防將來生長一或多種不欲的微生物。本發明之方法可使不欲的微生物減少。在一較佳具體實例中，將有關細菌菌株施用於所論述之膜上。定期意謂本發明之方法可在一定時段內(例如每分鐘、每小時、每天、每週、每月等)反覆或重複。如上所述，作用不能長時間持續。可能需要再給予細菌菌株。
根據本發明，可在膜用於程序中之前，在清潔已用於程序中的膜之後即刻，在程序中之任何時間，或其任何組合將細菌菌株引入膜中。
不欲的微生物
在本發明之上下文中，術語「不欲的微生物(undesired microorganisms)」意謂可對所論述膜產生視為不利之作用的微生物。舉例而言，不利作用可為因該等不欲的微生物造成的膜之垢積。不欲的微生物亦可包括病原微生物，尤其病原細菌。為確定細菌菌株是否不欲的，與綠膿桿菌PAO1(ATCC 47085)進行比較。詳言之，若細菌菌株導致膜垢積(如根據實施例1藉由通量減少所量測)，則該菌株為不欲的的且不能用於本發明之組成物及方法中。在另一具體實例中，若細菌菌株導致膜垢積(如根據實施例1藉由通量減少所量測)之程度至少與綠膿桿菌PAO1(ATCC 47085)一樣多，則該菌株為不欲的的且不能用於本發明之組成物及方法中。若細菌菌株不減少由綠膿桿菌PAO1(ATCC 47085)所引起之垢積，則該細菌菌株亦為不欲的的。因此，相同種之不同菌株可對通量具有相反作用。
藉由使用有效量之一或多種本文中有關的經分離細菌菌株，可減少及/或防止在膜上形成生物薄膜。
在一較佳具體實例中，有形成生物薄膜傾向之所論述膜可經受一或多種細菌菌株作用作為在任何生物薄膜形成/聚集之前的防止手段。此造成形成顯著較少生物薄膜或形成之生物薄膜造成膜垢積之趨向顯著較小。
不欲的微生物之實例包括下文所揭示之彼等微生物。
不欲的微生物包括(但不限於)需氧細菌或厭氧細菌、革蘭氏陽性及革蘭氏陰性細菌、真菌(酵母或絲狀真菌)、藻類及/或原蟲。不欲的細菌包括選自由以下者所組成之群組的細菌：醋酸桿菌(Acetobacter)、氣單胞菌(Aeromonas)、棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii)、異型乳桿菌(Betabacterium)、伯克霍爾德氏菌(Burkhoideria)、肉毒桿菌(Clostridium botulinum)、白喉棒狀桿菌(Corynebacterium diphteriae)、大腸桿菌、黃桿菌、白念珠球菌、軍團菌屬(Legionella spp.)、李氏菌屬(Listeria spp.)、結核分枝桿菌(Mycobacterium tuberculosis)、肺炎球菌、假單孢菌屬(包括綠膿桿菌)、沙門桿菌、葡萄球菌、鏈球菌屬及弧菌屬。
在一具體實例中，不欲的微生物為需氧細菌。在另一具體實例中，需氧細菌為氣單胞菌菌株。在另一具體實例中，需氧細菌為伯克霍爾德氏菌菌株。在另一具體實例中，需氧細菌為黃桿菌菌株。在另一具體實例中，需氧細菌為微小桿菌菌株。在另一具體實例中，需氧細菌為假單孢菌菌株。在另一具體實例中，需氧細菌為沙門桿菌菌株。在另一具體實例中，需氧細菌為葡萄球菌菌株。在另一具體實例中，需氧細菌來自腸桿菌科(Enterobacteriaceae)(包括例如大腸桿菌)。
在另一具體實例中，需氧細菌為洋蔥伯克霍爾德氏菌(Burkhoideria cepacia)。在另一具體實例中，需氧細菌為蛾微小桿菌(Microbacterium imperiale)或結核分枝桿菌。在另一具體實例中，需氧細菌為綠膿桿菌。在另一具體實例中，需氧細菌為螢光假單孢菌。在另一具體實例中，需氧細菌為食油假單孢菌(Pseudomonas oleovorans)。在另一具體實例中，需氧細菌為類產鹼假單孢菌(Pseudomonas pseudoalcaligenes)。在另一具體實例中，需氧細菌為腸炎沙門桿菌。在另一具體實例中，需氧細菌為金黃色葡萄球菌。在另一具體實例中，需氧細菌為表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)。
在另一具體實例中，細菌為單核球增多性李氏菌(Listeria monocytogenes)。
在另一具體實例中，細菌為阿德萊德軍團菌(Legionella adelaidensis)。在另一具體實例中，細菌為嗜肺性軍團菌(Legionella pneumophila)。在另一具體實例中，細菌為弗氏軍團菌(Legionella feeleii)。在另一具體實例中，細菌為摩拉維亞軍團菌(Legionella moravica)。
在另一具體實例中，細菌為哈維氏弧菌(Vibrio harveyi)、費氏弧菌及/或溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)。
在另一具體實例中，微生物為厭氧細菌。在另一具體實例中，厭氧細菌為脫硫弧菌(Desulfovibrio)菌株。在另一具體實例中，厭氧細菌為脫硫脫硫弧菌(Desulfovibrio desulfuricans)。
數量感應及其他微生物信號傳導機制
數量感應為允許細菌「通信」及影響細菌群體之表型態樣(諸如色素沉著、活動力、病原性及生物薄膜形成)的機制。咸信數量感應經由分泌稱為自誘導物之小信號傳導分子而實現。使此等自誘導物中止或失活可防止形成不欲的微生物之生物薄膜。因此，數量感應抑制為控制生物薄膜之作用方式。在一具體實例中，本發明之細菌菌株藉由使用數量感應抑制防止形成生物薄膜來防止膜垢積。在另一具體實例中，數量感應抑制經由抑制醯基高絲胺酸內酯(AHL)抑制來實現。在另一具體實例中，數量感應抑制歸因於微生物之醯化酶活性。在另一具體實例中，數量感應抑制歸因於微生物之內酯酶活性。在另一具體實例中，數量感應抑制歸因於微生物之消旋酶活性。
本發明之另一具體實例包括基於細菌藉由數量感應抑制防止形成生物薄膜之能力來篩選用於本發明之方法及組成物的微生物之方法。在本發明之另一具體實例中，數量感應抑制經由抑制醯基高絲胺酸內酯(AHL)來實現。在本發明之另一具體實例中，數量感應抑制歸因於微生物之醯化酶活性。數量感應可由一種微生物或微生物之組合的作用而有效實現。
膜
多種膜類型及組態可用於水或廢水處理程序中。膜組態之類型包括毛細管式、管式、中空纖維式、多管式、板框式/平板式、摺疊濾筒式、螺旋纏繞式及陶瓷式(包括陶瓷盤)。膜可由一或多種包括(例如)以下之材料製成：氯化聚乙烯、聚丙烯腈、聚碸、聚醚碸、聚乙烯醇、乙酸纖維素、再生纖維素、聚乙二烯二氟化物、聚乙基碸、聚乙烯、聚丙烯及陶瓷材料。可基於應用而變化的膜之其他特徵包括(例如)膜孔徑。視自水或廢水中移除的顆粒或雜質尺寸而定膜孔徑可較大或較小。根據本發明之膜類型包括用於超濾、微過濾及奈米過濾之彼等類型。
膜生物反應器系統
膜生物反應器(MBR)系統典型地將以下兩種基本程序：生物降解及膜分離組合為單一程序，其中藉由膜過濾單元將懸浮固體及造成生物降解之微生物與經處理之水分離。參見例如Water Treatment Membrane Processes,McGraw-Hill,1996,第17.2頁。全部生物質均侷限於該系統內，提供對反應器中微生物之滯留時間(污泥齡)的控制及流出物之消毒。
在典型MBR單元中，將流入廢水泵送或重力供給至通氣槽中，在通氣槽中使廢水與生物降解廢水中之有機物質的生物質接觸。通氣構件(諸如吹風機)向生物質提供氧。將所得混合液自通氣槽泵送或重力供給至膜模組中，在膜模組中所得混合液在壓力下以機械或重力方式過濾通過膜或在低真空下抽吸通過膜。在一些系統中，通氣槽與膜槽為同一槽。流出物自系統排出而濃縮混合液返回生物反應器中。泵出過量污泥以維持恆定污泥齡，且藉由返洗、化學洗滌、空氣沖洗或此等機制之任何組合定期清潔膜。
MBR系統具有多個組態。兩個主要MBR程序組態包括浸沒/浸漬及側流。亦存在兩個主要的液壓操作機制，包括泵送及氣升。此等組態及大量液體轉移模式典型地稱為習知生物質排除MBR。其他組態包括提取及擴散程序模式，其使用膜的目的不是為了自經處理水分離生物質。所有此等程序組態包括一或多個膜單元，其包含諸如上文「膜」章節中所述之彼等膜。
在一具體實例中，膜存在於膜生物反應器中。在另一具體實例中，廢水處理程序在膜生物反應器中進行，其中膜為平板盒式單元或中空纖維單元，膜本身典型地經浸漬。
在一具體實例中，在廢水進入膜生物反應器中之前對其進行預處理。在廢水之來源處，在預處理設備中或作為整個MBR系統之一部分進行預處理。該等預處理可包括條篩、沉砂池或滾筒式篩來實現粗粒固體之移除。其他預處理可包括移除諸如有害污染物、油或燃料之物質或其他毒性物質。
水處理程序
本發明涵蓋一或多種水處理程序。該等水處理程序包括(但不限於)逆滲透、水除鹽及飲用水純化，及廢水處理程序。根據本發明之水或廢水可來自任何來源，包括人類糞尿、污水坑滲漏、化糞池排放、污水處理廠排放、洗滌水(諸如灰水或污水)、彙集之雨水、地下水、剩餘製造液、海水、河水、人工液體處置、公路排水、暴雨排水、黑水、工業廢料、工業區廢水或排水(諸如冷卻水或程序用水)、及農業廢水或排水。
本發明之組成物
本發明亦關於包含一或多種如本文中所描述之微生物(包括寄存菌株)的組成物。應瞭解本發明之組成物可以單一菌株或兩種或兩種以上菌株之摻合物形式包含一或多種本文中有關細菌菌株且進一步包含一或多種如下所述之其他成分。
本發明亦關於一種包含呈適用於水處理程序及/或膜之形式，諸如以用於減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的形式及有效量的如本文所述之一或多種微生物或一或多種細菌菌株(包括寄存菌株)的組成物。微生物較佳呈穩定孢子之形式。
其他成分
組成物可包含一或多種其他成分及/或酶。涵蓋酶之實例在下文「酶」章節中提及。
其他成分可為亦減少或防止生物薄膜形成之活性成分或失活成分且包括(但不限於)順-2-癸酸、分散劑、穩定劑、芳香劑、染料及殺生物劑。其他成分可視情況而定經由傳統化學或生物方法製成。
酶
一或多種酶可存在於本發明之組成物中。舉例而言，組成物可包含醯化酶及/或內酯酶。在一具體實例中，酶來自真菌或細菌源。在另一具體實例中，酶亦可藉由一或多種已經遺傳修飾以表現該或該等酶的本發明之細菌菌株「原位(in situ)」產生。在另一具體實例中，酶為本發明之細菌菌株原生的且可自然地表現或細菌菌株可經遺傳修飾以改變自然存在的酶之表現量。
實施例 實施例1 篩選能夠在MBR系統中減少或防止防垢情況的候選菌株之方法
使候選菌株在25℃下在1×溶菌肉湯(10 g胰化蛋白、5 g酵母提取液、1 g NaCl及去離子水補足至1公升)中伴隨振盪生長並培養約16小時。接著使用血球計計數候選菌株且接著連續稀釋至每毫升1×103個細胞之濃度。用100微升無菌0.1×溶菌肉湯填充以PVDF(聚(偏二氟乙烯))為底之96孔培養板((Millipore編號：MSGVS2210)之各孔。將100微升經稀釋候選菌株添加至孔中。以100微升無菌1×溶菌肉湯填充未添加候選菌株之彼等孔。以Breathe Easy培養板密封薄膜密封96孔培養板且在25℃下置於培養板振盪器上歷時約16小時。
將綠膿桿菌PAO1選為形成生物薄膜之菌株且使其在25℃下在1×溶菌肉湯(10 g胰化蛋白、5 g酵母提取液、1 g NaCl及去離子水補足至1公升)中伴隨在200 rpm下振盪生長及培養約16小時。使用血球計計數綠膿桿菌培養物且接著連續稀釋至每毫升1×103個細胞之濃度。
在培養形成生物薄膜之菌株之後，自96孔培養板中移除Breathe Easy培養板密封薄膜且將100微升經稀釋之形成生物薄膜之菌株綠膿桿菌添加至含有候選菌株之孔中。以100微升無菌1×溶菌肉湯填充未添加形成生物薄膜之菌株之彼等孔。以新Breathe Easy培養板密封薄膜再密封96孔培養板且在25℃下置於200 rpm之培養板振盪器上歷時24小時。
24小時之後，自96孔培養板中移除Breathe Easy培養板密封薄膜。自各孔中移出10微升且置於新無菌96孔培養板之相應孔中以供塗板或在590 nm下進行光學密度量測。將另外990微升之磷酸鹽緩衝鹽水溶液(PBS)添加至各孔中以使各孔體積變為約1 ml。接著將96孔培養板翻轉至Wypall*(Kimberly-Clark)上以移除任何浮游細胞且接著使用移液器移除過量培養基。隨後以250微升PBS沖洗各孔且隨後再次翻轉至Wypall*(Kimberly-Clark)上。使用移液器移除剩餘PBS，接著將250 μl含0.25%亮綠染料之PBS添加至各孔中。隨後將96孔培養板置於96孔透明底收集板上的Millipore真空歧管(Millipore編號：MSVMHTS00)之頂部。在-0.5巴下對96孔培養板施用真空歷時2分鐘。關閉真空且回收96孔收集板進行流過物評估(flow-through evaluation)。
詳言之，將96孔收集板置於板讀取器(BioTek Synergy HT)上且在λ=610 nm下量測各孔之吸光度(Abs610)。藉由應用方程式V=Abs610×88.997+15.334(其中V=孔中0.25%亮綠之體積)來測定各孔中所收集的流過物體積。藉由量測96孔培養板中0.25%亮綠之A610且就此針對各孔中之已知體積繪圖導出此方程式。具有較高吸光度之孔的體積高於具有較低吸光度之彼等孔。因此，選擇具有高吸光度之彼等孔，使其含有可能能夠減少或防止形成生物薄膜之候選菌株。
96孔篩選法之結果見於表1中。已使用基於96孔之方法在形成生物薄膜之綠膿桿菌菌株PAO1存在下測試屬於11個科內之16個屬的38個菌株維持通過PVDF膜之通量的能力。若菌株能夠維持25%在相同條件下相同尺寸之無菌未經接種PVDF膜所允許之流量，則將該菌株視為候選菌株。結果展示在系統發生學上廣泛範圍之細菌及真菌(青黴菌屬)能夠在生物垢積物存在下維持跨膜通量。
實施例2 實驗室規模MBR模型(PVDF)
使用0.5×溶菌肉湯(5 g胰化蛋白、2.5 g酵母提取液、0.5 g NaCl及去離子水補足至1公升)，使其經由重力供給流至裝備有63.5 mm直徑(28.7 cm2有效面積)PVDF膜之Amicon 8200攪拌細胞超濾單元(Millipore,Billerica,MA,USA)中來製備實驗室規模MBR系統，該膜在使用前已用95%異丙醇處理，隨後用10%過氯酸鹽滅菌。用相關菌株之孢子以2×106 cfu/cm2之速率接種過濾器件且在25℃下培育24小時，伴隨在約125 rpm及8.5 ml/hr/cm2之流動速率下持續攪拌。類似地製備對照單元但不用相關菌株進行接種。培育24小時之後，用2×104 cfu/cm2綠膿桿菌菌株PAOl(已知形成生物薄膜之生物體)接種單元且所有同時運作之過濾單元之流過速率經調整為約8 ml/hr/cm2。使過濾單元在上述條件下繼續再運作50小時。每隔一定時間藉由量測在5分鐘內自各過濾單元排出的流出物體積測定通過膜之流動速率。在實驗結束之時，在無菌條件下拆卸過濾單元且在培養基部分及0.18 cm2之膜部分上執行活菌計數以測定相關菌株及綠膿桿菌菌株之細胞密度。
將在48小時之時點(F48)的量測值視為用於流量比較之最佳指示點。
(F0-F48)*100/F0=流量減少%
相關菌株及所獲流動速率於表2中提供。
結果展示許多菌株顯著改善通過膜之流動速率。
實施例3 實驗室規模MBR模型(PES)
利用與PVDF膜相對之聚醚碸(PES)膜，類似於實施例2中所述來構建實驗室規模MBR實驗。用NRRLB-50141或NRRLB-50136，如實施例2接種MBR單元。類似地製備對照單元但不以相關菌株進行接種。使過濾單元在實施例2中所規定之條件下運作50小時且每隔一定時間藉由量測在5分鐘內自各過濾單元排出的流出物之體積測定通過膜之流動速率。將在48小時之時點(F48)的量測值視為用於流量比較之最佳指示點。
(F0-F48)*100/F0=流量減少%
菌株NRRLB-50141及NRRLB-50136維持通過PES膜之流動速率的效能經測定及於表3中提供。
結果展示菌株NRRLB-50141及NRRLB-50136顯著改善通過PES膜之流動速率。
實施例4 解澱粉芽孢桿菌NRRL B-50141之試驗規模測試。在操作之前使用微生物接種及接種水再循環對MBR膜菌落聚集及通量影響。
用於此實施例中之MBR系統的設置於圖1中描述。
MBR系統具有總共20 m2之PVDF膜表面積且運作總共241天。將第110天至第150天之間隔時間視為參考期。使用次氯酸鈉(500 ppm Cl2)進行的若干清潔事件用於以化學方式減少生物垢積及提高滲透率。在第89天清潔得到每巴每小時每平方米300公升之滲透率，該滲透率在參考期期間持續直至第150天。此滲透率為典型地在此等條件下在此處理設備中觀測到之滲透率。隨後再次藉由上述方法清潔膜，且隨後用解澱粉芽孢桿菌NRRL B-50141之孢子懸浮液進行接種。在NRRL B-50141噴霧乾燥之孢子濃縮物與枝晶食鹽(NaCl)之約10%(w/w)摻合物中製備孢子接種物(NRRL B-50141)。NRRL B-50141之最終濃度為4.11×1010 CFU/g。將接種物之20 g等分試樣分配於無菌藍蓋錐形管(50 ml大小)中以便運輸及應用。
藉由添加20 g接種物至約400 ml水中來製備接種劑。手動振盪混合物約1分鐘，將孢子分散於水中。將經振盪混合物傾入含有約10至15公升水之大桶中且攪拌摻合。將桶之全部內容物逐漸傾入膜支架頂部4600公升通氣槽中，相對均勻地覆蓋表面區域。在添加接種物之前，MBR系統之條件如下：水溫25℃，pH 7.6，氧張力5.8 mg/L及水流量900 l/h。在添加接種物之後，MBR系統之條件如下：水溫25℃，pH 7.35，氧張力0.7 mg/L及水流量750 l/h。在通氣槽中最終NRRL B-50141孢子濃度為約1.8×105 CFU/ml。使接種劑分散20至30分鐘，隨後在通氣槽中進行水再循環約20小時，或使水通過膜約2.5次，以增加NRRLB-50141接種劑與膜相互作用之機會。因此添加的微生物與膜表面積之比率為約3.5×106 CFU/cm2。
將MBR系統之滲透槽中的水位調節至低於膜槽中的水位，造成跨膜之壓力差(TMP)，由此驅動水通過膜。藉由使用壓力傳輸器將TMP控制在250至300 mm之水柱區間的相對恆定位準下以控制流入流量。持續使用空氣沖洗以防止在膜上聚集污泥餅。此外，定期停止流過膜，約10分鐘流動與2分鐘無流動交替進行，以有助於防止污泥及餅聚集。
在第190天或第190天前後刮取樣品。取樣期間，停止空氣沖洗且使MBR流體之表面位準降低以使能夠物理接入膜之上部。此藉由使流體之一部分流入儲存槽中實現。隨後，在用水短時間沖洗膜之前及之後，在取樣膜之側邊或中心部分上，自高出流體表面的暴露膜表面中獲得刮樣。將對應於約10 cm2之MBR膜的6個刮樣(樣品1至6)置於無菌螺旋帽管中且在微生物分析之前低溫(4至10℃)儲存。
將6個樣品各自之刮取材料再懸浮於0.1M磷酸鹽緩衝液(pH 7.0)中且在23℃下在標準手動振盪器中振盪30分鐘。藉由標準技術，將稀釋液塗於標準方法瓊脂(SMA培養板，Smith River Biologicals,Ferrum,VA,USA)上，且在35℃下培育2天。
藉由相較於具有不同形態之菌落的數量定量具有獨特NRRLB-50141形態之菌落的數量獲得對自膜刮樣中回收的細胞百分比之估算。包括樣品1至6之分析結果的MBR生物薄膜樣品資訊於表4中展示。
將來自形態與NRRLB-50141菌株之形態匹配的各樣品之菌落分離且藉由純化來自各分離株的DNA及使用DiversaLab RAPD PCR-擴增程序(具有DiveraLab菌株分類軟體之Agilent 2100 Bioanalyzer，使用來自bioMerieux公司,Durham,NC,USA之芽孢桿菌屬套組repPCR材料)來評定其與已知NRRL B-50141母株之一致性。
如表5中詳述，選出的所有24個分離株(四個來自所獲6個刮樣中之各者)與已知NRRL B-50141母株有較高匹配。具有不同菌落類型之菌株(對照物；分離株26)與NRRL B-50141不匹配(亦即具有小於90%相似性)。
在現場試驗評定中NRRL B-50141對MBR通量之影響
在微生物接種之後的時段內(第154天至200天)滲透率顯著提高，持續滲透率水準平均為每巴每小時每平方米400公升。此表示在實際上相同的溫度及壓力條件下與參考期(亦即第105天至第152天)(在無微生物接種之情況下)相比微生物接種之後總流動速率提高約33%(參見圖2)。
圖2中展示之滲透率基於使用以下方程式針對15℃之標準溫度校正的日平均淨滲透流量：
F15℃=Ftemp*e(-0,0267*(T-15))
其中F為流量(l/m2*hr)，T為實際溫度且滲透率=F/壓力(巴)。
跨膜壓力(TMP)保持恆定，且在整個參考及試驗期中每日評定化學及生化參數。
NRRL B-50141之第二次接種。無再循環使用微生物接種之MBR膜菌落聚集及維持之滲透率提高。
在第195天或第195天前後，將NRRL B-50141再次接種至MBR槽中，但在第二次接種之後不執行水再循環。維持約每巴每小時每平方米375公升之高滲透率直至第212天。
在接種後約26天之後，在第211天或第211天前後，收集額外刮樣且使用如上所述之相同程序進行分析。菌落百分比及菌株一致性之結果於表6及表7中展示。膜刮樣中存在之接種菌株(NRRL B-50141)在全部回收微生物菌株之7%至52%範圍內。藉由對在標準固體培養基上分離之具有類似菌落形態之菌株的16S rDNA之1500 bp區段進行高同源性序列分析再次證實NRRL B-50141菌株之一致性。此驗證了在跨膜滲透率提高期間存在接種菌株。
實施例5 破壞枯草芽孢桿菌菌株A164(ATCC6051A)中相關基因來進行MBR防垢實驗。
藉由以賦予抗生素新黴素(neomycin)抗性之基因替換大部分racX編碼序列來破壞枯草芽孢桿菌A164(ATCC 6051A)之racX基因。使用三路(three-way)SOE(藉由重疊延長來拼接)PCR活體外構建基因破環。
藉由PCR擴增三個DNA片段。使用引子0610964及0610965，自枯草芽孢桿菌A164基因組DNA擴增包含枯草芽孢桿菌racX基因下游之DNA區域的片段。使用引子0610966及0610967，自pBEST501質體DNA(Itaya等人,1989,Nucl. Acids Res. 17:4410)擴增新黴素抗性基因(neo)。使用引子0610968及0610969，自枯草芽孢桿菌A164基因組DNA擴增包含枯草芽孢桿菌racX基因上游的DNA區域之片段。
引子0610964：5'-GGATTAACGAGGGCCAAC-3'(SEQ ID NO: 1)
引子0610965：5'-AGAATTGATCTGCGGCACATATCTT GCTTATCAAAGCTAG-3'(SEQ ID NO: 2)
引子0610966：5'-ATAAGCAAGATATGTGCCGCAGATCAATTCTGATAATTAC-3'(SEQ ID NO: 3)
引子0610967：5'-ATCGACCTCGCCGTTTATAGGTCGAGATCAGGGAATG-3'(SEQ ID NO: 4)
引子0610968：5'-CATTCCCTGATCTCGACCTATAAACGGCGAGGTCGAT-3'(SEQ ID NO: 5)
引子0610969：5'-TGCAGCATATCATGGCGT-3'(SEQ ID NO: 6)
使用以下溫度分佈，在PTC-200 Peltier熱循環器(MJ Research公司,Waltham,MA,USA)中，根據製造商說明書使用Phusion Hot Start DNA聚合酶(New England Biolabs公司,Beverly,MA,USA)執行PCR：1次循環，96℃歷時2分鐘；11次循環，94℃歷時30秒；60℃歷時45秒，每循環一次降低1℃；及72℃歷時1分鐘；20次循環，94℃歷時30秒；50℃歷時45秒；及72℃歷時1分鐘，每循環一次增加5秒；1次循環，72℃歷時5分鐘。
引子0610965及0610966經設計以彼此鹼基配對，以便下游racX片段可與neo片段融合。同樣，引子0610967及0610968經設計以彼此鹼基配對，以便neo片段可與上游racX片段融合。如下所述，三個PCR產物在單一SOE PCR中合併以將其融合至單個PCR產物中。
根據製造商說明書使用QIAQUICK膠凝提取套組(QIAGEN公司,Valencia,CA,USA)來純化PCR產物且在使用引子0610964及0610969之SOE PCR中用作模板DNA。使用以下溫度分佈，在PTC-200 Peltier熱循環器中，根據製造商說明書使用Phusion Hot Start DNA聚合酶執行PCR：1次循環，96℃歷時2分鐘；11次循環，94℃歷時30秒；60℃歷時45秒，每循環一次降低1℃；及72℃歷時3分鐘；20次循環，94℃歷時30秒；50℃歷時45秒；及72℃歷時3分鐘，每循環一次增加20秒；1次循環，72℃歷時5分鐘。
根據製造商說明書使用QIAQUICK凝提取套組純化所得racX::neo PCR產物。為了產生較大量之PCR產物，將經純化racX::neo PCR用作使用引子0610964及0610969之PCR中的模板DNA。如關於SOE PCR所述執行PCR。
根據Anagnostopoulos及Spizizen之方法(J. Bacteriol. 81:741-746(1961))，以所得PCR片段轉型枯草芽孢桿菌A164。在37℃下在TBAB新黴素培養板上選擇轉型物。TBAB培養基由Difco胰蛋白腖血瓊脂基礎(BD Diagnostics,Franklin Lakes,NJ,USA)組成。TBAB新黴素培養板由TBAB培養基及每毫升6微克新黴素組成。一種該種轉型物稱為枯草芽孢桿菌MDT361。由PCR及DNA定序證實藉由插入neo基因造成racX基因破環。
藉由以賦予抗生素壯觀黴素抗性之基因替換大部分ylmE編碼序列來破壞枯草芽孢桿菌A164之ylmE基因。使用三路SOE(藉由重疊延長來拼接)PCR活體外構建基因破環。
藉由PCR擴增三個DNA片段。使用引子0610970及0610971，自枯草芽孢桿菌A164基因組DNA擴增包含枯草芽孢桿菌ylmE基因上游之DNA區域的片段。使用引子0610972及0610973，自pSJ5218質體DNA(PCT申請案WO 2002/000907)擴增壯觀黴素抗性基因(spc)。使用引子0610974及0610975，自枯草芽孢桿菌A164基因組DNA擴增包含枯草芽孢桿菌ylmE基因下游之DNA區域的片段。
引子0610970：5'-TATTGGGGAGGAAGTTGG-3'(SEQ ID NO: 7)
引子0610971：5'-TTTCACAATTTGTCTACAGCGTAAATTATCAACAACACGC-3'(SEQ ID NO: 8)
引子0610972：5'-TTGTTGATAATTTACGCTGTAGACAAATTGTGAAAGGATG-3'(SEQ ID NO: 9)
引子0610973:5'-ACTAACGATGCCACTAATATTAATAAACTATCGAAGGAAC-3'(SEQ ID NO: 10)
引子0610974：5'-TAGTTTATTAATATTAGTGGCATCGTTAGTCGGAAATGAA-3'(SEQ ID NO: 11)
引子0610975：5'-CTTCAATCAGCATTTGGAAAC-3'(SEQ ID NO: 12)
使用以下溫度分佈，在PTC-200 Peltier熱循環器中，根據製造商說明書使用Phusion Hot Start DNA聚合酶執行PCR：1次循環，96℃歷時2分鐘；11次循環，94℃歷時30秒；60℃歷時45秒，每循環一次降低1℃；及72℃歷時1分鐘；20次循環，94℃歷時30秒；50℃歷時45秒；及72℃歷時1分鐘，每循環一次增加5秒；1次循環，72℃歷時5分鐘。
引子0610971及0610972經設計以彼此鹼基配對，以便上游ylmE片段可與spc片段融合。同樣，引子0610973及0610974經設計以彼此鹼基配對，以便spc片段可與下游ylmE片段融合。如下所述，三個PCR產物在單一SOE PCR中合併以將其融合至單個PCR產物中。
根據製造商說明書使用QIAQUICK膠凝提取套組來純化PCR產物且在使用引子0610970及06109705之SOE PCR中用作模板DNA。使用以下溫度分佈，在PTC-200 Peltier熱循環器中，根據製造商說明書使用Phusion Hot Start DNA聚合酶執行PCR：1次循環，96℃歷時2分鐘；11次循環，94℃歷時30秒；60℃歷時45秒，每循環一次降低1℃；及72℃歷時3分鐘；20次循環，94℃歷時30秒；50℃歷時45秒；及72℃歷時3分鐘，每循環一次增加5秒；1次循環，72℃歷時5分鐘。
根據製造商說明書使用QIAQUICK膠凝提取套組純化所得ylmE::spc PCR產物。為了產生較大量之PCR產物，將經純化ylmE::spc PCR用作使用引子0610970及06109705之PCR中的模板DNA。如關於SOE PCR所述執行PCR。
根據Anagnostopoulos及Spizizen之方法(J. Bacteriol. 81:741-746(1961))以所得PCR片段轉型枯草芽孢桿菌A164。在37℃下在TBAB壯觀黴素培養板上選擇轉型物。TBAB培養基由Difco胰蛋白腖血瓊脂基礎(BD Diagnostics,Franklin Lakes,NJ,USA)組成。TBAB壯觀黴素培養板由TBAB培養基及每毫升120微克壯觀黴素組成。一種該種轉型物稱為枯草芽孢桿菌MDT362。由PCR及DNA定序證實藉由插入spc基因造成ylmE基因破環。
根據Anagnostopoulos及Spizizen之方法(J. Bacteriol. 81:741-746(1961))，以來自枯草芽孢桿菌MDT361之基因組DNA轉型轉型物枯草芽孢桿菌MDT362。在37℃下在TBAB新黴素培養板上選擇轉型物。一種該種轉型物稱為枯草芽孢桿菌MDT363。由PCR及DNA定序證實藉由插入neo基因造成racX基因破環及藉由插入spc基因造成ylmE基因破環。
伴隨200 rpm之振盪使野生型A164及經基因剔除之枯草芽孢桿菌A164在0.5×溶菌肉湯(LB)中生長約16小時。生長之後，藉由血球計之直接計數來測定培養物密度。將膜盤置於過濾器支架中且首先以100%異丙醇處理，接著以10%過氯酸鈉處理。將膜及支架以無菌水沖洗，接著經由注射器以每毫升100個細胞之速率以1 ml總體積之含有欲測試菌株之0.1×LB接種且在25℃下伴隨在250 RPM下振盪培育約16小時。隨後，以每毫升100個細胞之速率以含綠膿桿菌菌株PAO1之1 ml 0.1×LB接種膜且在25℃下伴隨在250 RPM下振盪培育隔夜。藉由用注射器抽出內容物將培養基及浮游細胞自過濾器支架中移除。隨後藉由將經處理及未處理之過濾器置於具有含有3 ml磷酸鹽緩衝鹽水(PBS)之注射器的真空歧管之個別口上且施加-2.0巴真空歷時5分鐘來測定流動速率。單獨回收各過濾器之濾液且藉由重量分析來測定流過之體積。提供之數據為平均流過體積±1標準差。參見表8。觀察到yFlnD破環突變體以及雙重消旋酶基因剔除物(racX+ylmE)之流過體積有顯著差異。一式三份測試菌株，未經作為形成生物薄膜菌株之PAO1激發及經其激發者皆經測試。
實施例6 枯草芽孢桿菌NRRL B-50136之雙跡大規模實驗室測試。
將經微生物接種之MBR膜通量影響及菌落聚集與平行未接種MBR膜相比較。
用於此實施例中之MBR系統之設置於圖3中描述。為清楚起見，僅繪出兩個相同MBR單元中之一者。實施例6之MBR的程序參數於表9中揭示。
所應用之平板膜為PVDF微過濾膜，平均孔徑為0.2微米，由Alfa Laval A/S製造。膜以10個膜一盒之形式堆疊，在本測試中之有效膜面積為0.8 m2。反應器均為需氧的，膜之恆定通氣沖洗為10 L/min‧m2。沿著反應器之側邊，同樣建立通氣(總共20 L/min)以避免沈積且保證反應器之完全混合。
因膜反應器之水位與滲透緩衝劑系統之水位的差異而確立跨膜壓力(TMP)。所施加的有效TMP為30毫巴(無流量計及滲透系統之壓降)。在每進行10分鐘過濾之後藉由中止泵活動施加2分鐘之鬆弛。最初以來自Aalborg East WWTP(廢水處理設備)之活化污泥接種反應器且適應環境約一個月，之後以枯草芽孢桿菌NRRL B-50136在如實施例4中關於NRRL B-50141所述的相同速率及濃度下接種MBR。每日取出污泥以保持10 g/L之恆定MLSS。此污泥移除得到25至30天之污泥齡(SRT)。
廢水由自來水與濃縮受質之混合物組成。藉由入口緩衝槽中的浮閥控制自來水入口。自獨立進料管線添加濃縮受質且在0.1 kg BOD/kg MLSS‧天之F/M比率設定點之後控制添加。濃縮受質為標準商用狗飼料與去礦物質水混合，摻合且沈積以在添加之前移除較大粒子及纖維。此外，向受質混合物中添加精細商用魚粉以增加總蛋白質含量。濃縮受質組成物於表10中揭示。
來自18天測試期之完整結果於圖3中提供。結果展示在約5天之操作初期之後，未處理反應器之流動速率快速降低，而以NRRL B-50141處理之反應器此時維持較高流動速率直至操作約18天。在接種後約第10.5天，以枯草芽孢桿菌NRRL B-50136處理之MBR反應器呈現比未處理反應器高34%之流量。對來自接種後約9天3小時時段之代表性數據之進一步分析於圖4中提供。常規泵鬆弛事件(MBR操作之標準實務)每次持續2分鐘且以10分鐘之時間間隔進行。結果展示在未處理MBR反應器中，鬆弛事件使得流動速率暫時提高，隨後即刻下降，而在經處理反應器中不管鬆弛事件發生與否均維持較高流動速率。此等結果表明經處理反應器膜比未處理反應器中之膜受垢積影響較小。
本發明藉由以下經編號段落來描述：
1.　一種改善程序中所用膜之滲透率或通過程序中所用膜之通量的方法，其包含使該膜經受一或多種能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的微生物作用。
2.　如段落1之方法，其中微生物包括一或多種能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的細菌菌株。
3.　如段落1之方法，其中該一或多種微生物為能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的形成孢子之微生物。
4.　如段落2之方法，其中該一或多種細菌菌株為能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的形成孢子之細菌菌株。
5.　如段落1之方法，其中微生物包括一或多種細菌菌株、一或多種真菌菌株、或一或多種細菌菌株與真菌菌株之混合物，其能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜。
6.　如段落1至5之方法，其中使該膜經受以下菌株作用：芽孢桿菌屬，例如解澱粉芽孢桿菌、萎縮芽孢桿菌、產氮芽孢桿菌、短芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、環狀芽孢桿菌、克勞氏芽孢桿菌、凝結芽孢桿菌、堅強芽孢桿菌、彎曲芽孢桿菌、梭狀桿菌、圓孢芽孢桿菌、解葡糖芽孢桿菌、下層芽孢桿菌、左旋乳酸芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、海洋芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、莫海威芽孢桿菌、蕈狀芽孢桿菌、白色芽孢桿菌、類短短芽孢桿菌、巴斯德氏芽孢桿菌、多黏芽孢桿菌、日本甲蟲芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、球形芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、熱噬澱粉芽孢桿菌或蘇雲金芽孢桿菌。
7.　如段落1至6之方法，其中使該膜經受解澱粉芽孢桿菌或枯草芽孢桿菌之菌株作用。
8.　如段落1至7中任一者之方法，其中使該膜經受短芽孢桿菌屬之菌株作用，例如短短芽孢桿菌、短芽孢桿菌、海洋側孢短芽孢桿菌或類短短芽孢桿菌。
9.　如段落1至8中任一者之方法，其中使該膜經受類芽孢桿菌屬之菌株作用，例如蜂房類芽孢桿菌、解澱粉類芽孢桿菌、固氮類芽孢桿菌、庫氏類芽孢桿菌、浸麻類芽孢桿菌、多黏類芽孢桿菌或強壯類芽孢桿菌。
10.　如段落1至9中任一者之方法，其中使該膜經受紅球菌屬之菌株作用，例如嗜糞紅球菌、紅平紅球菌、海生紅球菌、紫紅紅球菌、赤紅球菌或佐氏紅球菌。
11.　如段落1至10中任一者之方法，其中使該膜經受大腸桿菌屬之菌株作用，例如艾伯特埃希菌、蟑螂埃希菌、大腸桿菌、費格森埃希菌、赫氏埃希菌或傷口埃希菌。
12.　如段落1至11中任一者之方法，其中使該膜經受腸桿菌屬之菌株作用，例如陰溝腸桿菌、溶解腸桿菌、日溝維腸桿菌、超壓腸桿菌或梨形腸桿菌。
13.　如段落1至12中任一者之方法，其中使該膜經受檸檬酸桿菌屬之菌株作用，例如無丙二酸檸檬酸桿菌、克氏檸檬酸桿菌或弗氏檸檬酸桿菌。
14.　如段落1至13中任一者之方法，其中使該膜經受沙門桿菌屬之菌株作用，例如邦戈爾沙門桿菌或腸炎沙門桿菌。
15.　如段落1至14中任一者之方法，其中使該膜經受青黴菌屬之菌株，例如黃灰青黴、比萊青黴、卡門柏青黴、白青黴、產黃青黴、棒形青黴、普通青黴、皮殼青黴、指狀青黴、擴展青黴、繩狀青黴、平滑青黴、灰綠青黴、意大利青黴、勞撒門特青黴、馬爾尼菲青黴、產紫青黴、婁地乾酪青黴、葡枝青黴、烏來青黴、疣孢青黴或鮮綠青黴。
16.　如段落1至15中任一者之方法，其中經改善之通量允許使用具有較小截面積的膜裝置，同時維持如由先前較大系統所提供之所需最佳廢水流量及體積。
17.　如段落1至16中任一者之方法，其中經改善之通量允許使用具有較小膜表面積之膜。
18.　如段落1至17中任一者之方法，其中該膜為膜生物反應器系統之一部分。
19.　如段落1至18中任一者之方法，其中該程序為水處理程序。
20.　如段落19之方法，其中該水處理程序為廢水處理程序。
21.　如段落1至20中任一者之方法，其中該一或多種微生物能夠經由數量感應抑制防止或減少生物薄膜形成。
22.　如段落1至21中任一者之方法，其中該一或多種細菌菌株能夠經由數量感應抑制防止或減少生物薄膜形成。
23.　如段落1至22中任一者之方法，其中該一或多種細菌菌株選自芽孢桿菌屬之菌株。
24.　如段落6之方法，其中該一或多種芽孢桿菌菌株選自由以下者所組成之群組：具有寄存編號ATCC 14581之巨大芽孢桿菌菌株；具有寄存編號ATCC 700385之短小芽孢桿菌菌株；具有寄存編號ATCC 35681之固氮類芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50014之地衣芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50015之地衣芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50016之短小芽孢桿菌菌株；具有寄存編號ATCC 6051A之枯草芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50017之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50018之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50136之枯草芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50141之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50304之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50349之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-3142之巨大芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7541之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7542之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7543之萎縮芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7544之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7545之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7546之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7547之枯草芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7549之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7790之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7791之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7792之萎縮芽孢桿菌菌株；及具有寄存編號PTA-7793之解澱粉芽孢桿菌菌株；或兩種或兩種以上該等菌株之混合物。
25.　如段落1至24中任一者之方法，其中以1×103至1×1010 CFU/ml之最終濃度將該一或多種細菌菌株引入膜中。
26.　如段落1至25中任一者之方法，其中以1×104至1×1011 CFU/cm2之最終濃度將該一或多種細菌菌株引入膜中。
27.　如段落1至26中任一者之方法，其中在該膜進行使用該膜之程序之前使該膜經受一或多種細菌菌株作用歷時約1分鐘至約2天。
28.　如段落18至27中任一者之方法，其中該膜生物反應器為浸沒或浸漬程序組態。
29.　如段落18至29中任一者之方法，其中該廢水來自工業或農業程序。
30.　一種提高程序中所用膜之臨界通量的方法，其包含使該膜經受一或多種能夠減少或防止在該膜上形成不欲的生物薄膜的微生物。
31.　如段落30之方法，其中微生物包括一或多種能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的細菌菌株。
32.　如段落30之方法，其中該一或多種微生物為能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的形成孢子之微生物。
33.　如段落31之方法，其中該一或多種細菌菌株為能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的形成孢子之細菌菌株。
34.　如段落30之方法，其中微生物包括一或多種細菌菌株、一或多種真菌菌株、或一或多種細菌菌株與真菌菌株之混合物，其能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜。
35.　如段落30之方法，其中該膜為膜生物反應器系統之一部分。
36.　如段落30或35之方法，其中該程序為水處理程序。
37.　如段落36之方法，其中該水處理程序為廢水處理程序。
38.　如段落30至37中任一者之方法，其中該一或多種微生物能夠經由數量感應抑制防止或減少生物薄膜形成。
39.　如段落30至38中任一者之方法，其中該一或多種細菌菌株選自芽孢桿菌屬之菌株。
40.　如段落30至39中任一者之方法，其中以1×103至1×1010 CFU/ml之最終濃度將該一或多種細菌菌株引入膜中。
41.　如段落30至40中任一者之方法，其中以1×104至1×1011 CFU/cm2之最終濃度將該一或多種細菌菌株引入膜中。
42.　如段落30至41中任一者之方法，其中在該膜進行該程序之前使該膜經受一或多種細菌菌株作用歷時約1分鐘至約2天。
43.　如段落30至42中任一者之方法，其中該膜生物反應器為浸沒或浸漬程序組態。
44.　如段落30至43中任一者之方法，其中該廢水來自工業或農業程序。
45.　一種減少或防止程序中所用膜之垢積的方法，其包含使該膜經受一或多種能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的微生物。
46.　如段落45之方法，其中微生物包括一或多種能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的細菌菌株。
47.　如段落45之方法，其中該一或多種微生物為能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的形成孢子之微生物。
48.　如段落46之方法，其中該一或多種細菌菌株為能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的形成孢子之細菌菌株。
49.　如段落45之方法，其中微生物包括一或多種細菌菌株、一或多種真菌菌株、或一或多種細菌菌株與真菌菌株之混合物，其能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜。
50.　如段落45之方法，其中該膜為膜生物反應器系統之一部分。
51.　如段落45或50之方法，其中該程序為水處理程序。
52.　如段落51之方法，其中該水處理程序為廢水處理程序。
53.　如段落45至52中任一者之方法，其中該一或多種微生物能夠經由數量感應抑制防止或減少生物薄膜形成。
54.　如段落45至53中任一者之方法，其中該一或多種細菌菌株能夠經由數量感應抑制防止或減少生物薄膜形成。
55.　如段落45至54中任一者之方法，其中該一或多種細菌菌株選自芽孢桿菌屬之菌株。
56.　如段落45至55中任一者之方法，其中以1×103至1×1010 CFU/ml之最終濃度將該一或多種細菌菌株引入膜中。
57.　如段落45至56中任一者之方法，其中以1×104至1×1011 CFU/cm2之最終濃度將該一或多種細菌菌株引入膜中。
58.　一種改善程序中所用膜之滲透率或通過程序中所用膜之通量的方法，其包含向膜中添加一或多種能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的微生物。
59.　一種提高程序中所用膜之臨界通量的方法，其包含向膜中添加一或多種能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的微生物。
60.　一種減少或防止程序中所用膜之垢積的方法，其包含向膜中添加一或多種能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的微生物。
61.　如段落45至60中任一者之方法，其中在膜進行該程序之前使膜經受一或多種細菌菌株作用歷時約1分鐘至約2天。
62.　如段落45至61中任一者之方法，其中該膜生物反應器為浸沒或浸漬程序組態。
63.　如段落45至62中任一者之方法，其中該廢水來自工業或農業程序。
64.　一種改善MBR系統容量之方法，其包含如段落1至63中任一者之方法。
65.　一種減少MBR系統之膜表面積的方法，其包含如段落1至64中任一者之方法。
66.　一種降低MBR系統之製造成本的方法，其包含如段落1至65中任一者之方法。
67.　一種減少MBR系統內的膜數量之方法，其包含如段落1至66中任一者之方法。
68.　一種用於膜過濾系統中之組成物，其包含一或多種能夠減少或防止不欲的生物薄膜形成之微生物，及一或多種其他成分。
69.　如段落68之組成物，其中微生物包括一或多種能夠減少或防止不欲的生物薄膜形成之細菌菌株。
70.　如段落68之組成物，其中該一或多種微生物為能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的形成孢子之微生物。
71.　如段落68之組成物，其中該一或多種細菌菌株為能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的形成孢子之細菌菌株。
72.　如段落68之組成物，其中微生物包括一或多種細菌菌株、一或多種真菌菌株、或一或多種細菌菌株與真菌菌株之混合物，其能夠減少或防止不欲的生物薄膜形成。
73.　如段落1至72之組成物，其中該等微生物能夠經由數量感應抑制防止或減少生物薄膜形成。
74.　如段落1至73之組成物，其中該等微生物能夠藉由經由表現一或多種消旋酶將L-酪胺酸轉化為D-酪胺酸來防止或減少生物薄膜形成。
75.　如段落1至74之組成物，其中該等微生物能夠藉由經由表現ylmE消旋酶將L-酪胺酸轉化為D-酪胺酸來防止或減少生物薄膜形成。
76.　如段落1至75之組成物，其中該等微生物能夠藉由經由表現racX消旋酶將L-酪胺酸轉化為D-酪胺酸來防止或減少生物薄膜形成。
77.　如段落1至76之組成物，其中該一或多種其他成分包括界面活性劑、酶或其組合。
78.　一種過濾系統，包含：耦接至出口之入口，其間安置至少一個膜；及一或多種微生物，其中經選擇添加至過濾系統中的一或多種微生物為能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的微生物。
79.　如段落78之系統，其中該膜為平板式微過濾膜。
80.　如段落78至79中任一者之系統，其中該膜為聚偏二氟乙烯(PVDF)膜或聚乙基碸(PES)膜。
81.　如段落79至80之系統，其中該膜為膜生物反應器系統之一部分。
82.　如段落79至81中任一者之系統，其中該膜生物反應器為浸沒或浸漬系統組態。
83.　如段落79至82之系統，其中該系統為水處理系統。
84.　如段落79至83之系統，其中該水處理系統為廢水處理系統。
85.　如段落79至84中任一者之系統，其中該廢水來自工業或農業程序。
86.　如段落79至85之系統，其中能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的一或多種微生物減少操作系統所必需的膜之總表面積。
87.　如段落79至86之系統，其中能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的一或多種微生物減少操作系統所必需的膜之總數量。
88.　如段落79至87之系統，其中微生物包括一或多種能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的細菌菌株。
89.　如段落79至88之系統，其中該一或多種微生物為能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的形成孢子之微生物。
90.　如段落79至89之系統，其中該一或多種細菌菌株為能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜的形成孢子之細菌菌株。
91.　如段落79至90之系統，其中微生物包括一或多種細菌菌株、一或多種真菌菌株、或一或多種細菌菌株與真菌菌株之混合物，其能夠減少或防止在膜上形成不欲的生物薄膜。
92.　如段落79至91之系統，其中該系統包括以下菌株：芽孢桿菌屬，例如解澱粉芽孢桿菌、萎縮芽孢桿菌、產氮芽孢桿菌、短芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、環狀芽孢桿菌、克勞氏芽孢桿菌、凝結芽孢桿菌、堅強芽孢桿菌、彎曲芽孢桿菌、梭狀桿菌、圓孢芽孢桿菌、解葡糖芽孢桿菌、下層芽孢桿菌、左旋乳酸芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、海洋芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、莫海威芽孢桿菌、蕈狀芽孢桿菌、白色芽孢桿菌、類短短芽孢桿菌、巴斯德氏芽孢桿菌、多黏芽孢桿菌、日本甲蟲芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、球形芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、熱噬澱粉芽孢桿菌或蘇雲金芽孢桿菌。
93.　如段落79至92之系統，其中該膜包括解澱粉芽孢桿菌或枯草芽孢桿菌之菌株。
94.　如段落79至93之系統，其中該系統包括短芽孢桿菌屬之菌株，例如短短芽孢桿菌、短芽孢桿菌、海洋側孢短芽孢桿菌或類短短芽孢桿菌。
95.　如段落79至94之系統，其中該系統包括類芽孢桿菌屬之菌株，例如蜂房類芽孢桿菌、解澱粉類芽孢桿菌、固氮類芽孢桿菌、庫氏類芽孢桿菌、浸麻類芽孢桿菌、多黏類芽孢桿菌或強壯類芽孢桿菌。
96.　如段落79至95之系統，其中該系統包括紅球菌屬之菌株，例如嗜糞紅球菌、紅平紅球菌、海生紅球菌、紫紅紅球菌、赤紅球菌或佐氏紅球菌。
97.　如段落79至96之系統，其中該系統包括大腸桿菌屬之菌株，例如艾伯特埃希菌、蟑螂埃希菌、大腸桿菌、費格森埃希菌、赫氏埃希菌或傷口埃希菌。
98.　如段落79至97之系統，其中該系統包括腸桿菌屬之菌株，例如陰溝腸桿菌、溶解腸桿菌、日溝維腸桿菌、超壓腸桿菌或梨形腸桿菌。
99.　如段落79至98之系統，其中該系統包括檸檬酸桿菌屬之菌株，例如無丙二酸檸檬酸桿菌、克氏檸檬酸桿菌或弗氏檸檬酸桿菌。
100.　如段落79至99之系統，其中該系統包括沙門桿菌屬之菌株，例如邦戈爾沙門桿菌或腸炎沙門桿菌。
101.　如段落79至100之系統，其中該系統包括青黴菌屬之菌株，例如黃灰青黴、比萊青黴、卡門柏青黴、白青黴、產黃青黴、棒形青黴、普通青黴、皮殼青黴、指狀青黴、擴展青黴、繩狀青黴、平滑青黴、灰綠青黴、意大利青黴、勞撒門特青黴、馬爾尼菲青黴、產紫青黴、婁地乾酪青黴、葡枝青黴、烏來青黴、疣孢青黴或鮮綠青黴。
102.　如段落92之系統，其中該一或多種芽孢桿菌菌株選自由以下者所組成之群組：具有寄存編號ATCC 14581之巨大芽孢桿菌菌株；具有寄存編號ATCC 700385之短小芽孢桿菌菌株；具有寄存編號ATCC 35681之固氮類芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50014之地衣芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50015之地衣芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50016之短小芽孢桿菌菌株；具有寄存編號ATCC 6051A之枯草芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50017之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50018之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50136之枯草芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50141之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50304之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50349之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-3142之巨大芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7541之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7542之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7543之萎縮芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7544之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7545之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7546之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7547之枯草芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7549之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7790之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7791之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7792之萎縮芽孢桿菌菌株；及具有寄存編號PTA-7793之解澱粉芽孢桿菌菌株；或兩種或兩種以上該等菌株之混合物。
本文中所描述及主張之發明的範疇不受本文中所揭示之特定態樣的限制，因為此等態樣意欲作為本發明之若干態樣之說明。任何等效態樣意欲在本發明之範疇內。實際上，除本文所展示及描述的彼等內容之外，本發明之各種修改亦將由先前描述而為熟習此項技術者顯而易見。該等修改亦意欲在所附申請專利範圍之範疇內。在有分岐之情況下，以包括定義之本發明為準。
<110>　諾佛酵素生物公司卓赫斯，大衛彼德森，施帆德
<120>　用於控制膜之垢積的方法
<130>　11681-WO
<150>　US 61/259,936
<151>　2009-11-09
<150>　US 61/369,801
<151>　2010-08-02
<160>　12
<170>　PatentIn第3.5版
<210>　1
<211>　18
<212>　DNA
<213>　枯草芽孢桿菌
<400>　1
<210>　2
<211>　40
<212>　DNA
<213>　枯草芽孢桿菌
<400>　2
<210>　3
<211>　40
<212>　DNA
<213>　枯草芽孢桿菌
<400>　3
<210>　4
<211>　37
<212>　DNA
<213>　枯草芽孢桿菌
<400>　4
<210>　5
<211>　37
<212>　DNA
<213>　枯草芽孢桿菌
<400>　5
<210>　6
<211>　18
<212>　DNA
<213>　枯草芽孢桿菌
<400>　6
<210>　7
<211>　18
<212>　DNA
<213>　枯草芽孢桿菌
<400>　7
<210>　8
<211>　40
<212>　DNA
<213>　枯草芽孢桿菌
<400>　8
<210>　9
<211>　40
<212>　DNA
<213>　枯草芽孢桿菌
<400>　9
<210>　10
<211>　40
<212>　DNA
<213>　枯草芽孢桿菌
<400>　10
<210>　11
<211>　40
<212>　DNA
<213>　枯草芽孢桿菌
<400>　11
<210>　12
<211>　21
<212>　DNA
<213>　枯草芽孢桿菌
<400>　12
圖1為MBR試驗工廠之佈局的示意圖。
圖2展示NRRL B-50141隨時間對膜滲透率之作用。
圖3展示NRRL B-50141隨時間對膜滲透率之作用。
圖4展示在有或無NRRL B-50141處理之情況下鬆弛事件對膜之作用。

Claims (17)

  1. 一種改善於廢水處理程序中使用的膜之滲透率或通過於廢水處理程序中使用的膜之通量的方法，其包含使該膜經受一或多種芽孢桿菌菌株作用，該一或多種芽孢桿菌菌株能夠減少或防止在該膜上不欲的生物薄膜形成，其中在將該膜用於該程序之前使該膜經受該一或多種芽孢桿菌菌株作用約1分鐘至約2天，其中該膜適合用於膜生物反應器系統中。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該一或多種芽孢桿菌菌株為能夠減少或防止在該膜上不欲的生物薄膜形成之形成孢子之芽孢桿菌菌株。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該一或多種芽孢桿菌菌株包括選自由以下者所組成的群組的芽孢桿菌物種：解澱粉芽孢桿菌(Bacillus amyloliquefaciens)、萎縮芽孢桿菌(Bacillus atrophaeus)、產氮芽孢桿菌(Bacillus azotoformans)、短芽孢桿菌(Bacillus brevis)、蠟樣芽孢桿菌(Bacillus cereus)、環狀芽孢桿菌(Bacillus circulans)、克勞氏芽孢桿菌(Bacillus clausii)、凝結芽孢桿菌(Bacillus coagulans)、堅強芽孢桿菌(Bacillus firmus)、彎曲芽孢桿菌(Bacillus flexus)、梭狀桿菌(Bacillus fusiformis)、圓孢芽孢桿菌(Bacillus globisporus)、解葡糖芽孢桿菌(Bacillus glucanolyticus)、下層芽孢桿菌(Bacillus infermus)、左旋乳酸芽孢桿菌(Bacillus laevolacticus)、地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)、海洋芽孢桿菌 (Bacillus marinus)、巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)、莫海威芽孢桿菌(Bacillus mojavensis)、蕈狀芽孢桿菌(Bacillus mycoides)、白色芽孢桿菌(Bacillus pallidus)、類短短芽孢桿菌(Bacillus parabrevis)、巴斯德氏芽孢桿菌(Bacillus pasteurii)、多黏芽孢桿菌(Bacillus polymyxa)、日本甲蟲芽孢桿菌(Bacillus popiliae)、短小芽孢桿菌(Bacillus pumilus)、球形芽孢桿菌(Bacillus sphaericus)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、熱噬澱粉芽孢桿菌(Bacillus thermoamylovorans)、或蘇雲金芽孢桿菌(Bacillus thuringiensis)。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該經改善之通量允許使用具有較小膜表面積之膜。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該膜為膜生物反應器系統之一部分。
  6. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該一或多種芽孢桿菌菌株係選自由以下者所組成之群組：具有寄存編號ATCC 14581之巨大芽孢桿菌菌株；具有寄存編號ATCC 700385之短小芽孢桿菌菌株；具有寄存編號ATCC 35681之固氮類芽孢桿菌(Paenibacillus azotofixans)菌株；具有寄存編號NRRL B-50014之地衣芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50015之地衣芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50016之短小芽孢桿菌菌株；具有寄存編號ATCC 6051A之枯草芽孢桿菌菌株； 具有寄存編號NRRL B-50017之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50018之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50136之枯草芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50141之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50304之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50349之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-3142之巨大芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7541之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7542之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7543之萎縮芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7544之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7545之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7546之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7547之枯草芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7549之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7790之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7791之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7792之萎縮芽孢桿菌菌株；及具有寄存編號PTA-7793之解澱粉芽孢桿菌菌株；或其混合物。
  7. 一種增加於廢水處理程序中使用的膜生物反應器系統的膜之臨界通量的方法，其包含使該膜與一或多種芽孢桿菌菌株接觸，該一或多種芽孢桿菌菌株能夠減少或防止在該膜上不欲的生物薄膜形成，其中在將該膜用於該程序 之前使該膜經受該一或多種芽孢桿菌菌株作用約1分鐘至約2天。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該一或多種芽孢桿菌菌株為能夠減少或防止在該膜上不欲的生物薄膜形成之形成孢子之芽孢桿菌菌株。
  9. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該膜為膜生物反應器系統之一部分。
  10. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該一或多種芽孢桿菌菌株包括選自由以下者所組成的群組的芽孢桿菌物種：解澱粉芽孢桿菌、萎縮芽孢桿菌、產氮芽孢桿菌、短芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、環狀芽孢桿菌、克勞氏芽孢桿菌、凝結芽孢桿菌、堅強芽孢桿菌、彎曲芽孢桿菌、梭狀桿菌、圓孢芽孢桿菌、解葡糖芽孢桿菌、下層芽孢桿菌、左旋乳酸芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、海洋芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、莫海威芽孢桿菌、蕈狀芽孢桿菌、白色芽孢桿菌、類短短芽孢桿菌、巴斯德氏芽孢桿菌、多黏芽孢桿菌、日本甲蟲芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、球形芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、熱噬澱粉芽孢桿菌、或蘇雲金芽孢桿菌。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該一或多種芽孢桿菌菌株係選自由以下者所組成之群組：具有寄存編號ATCC 14581之巨大芽孢桿菌菌株；具有寄存編號ATCC 700385之短小芽孢桿菌菌株；具有寄存編號ATCC 35681之固氮類芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50014之地衣芽孢桿菌菌株； 具有寄存編號NRRL B-50015之地衣芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50016之短小芽孢桿菌菌株；具有寄存編號ATCC 6051A之枯草芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50017之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50018之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50136之枯草芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50141之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50304之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50349之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-3142之巨大芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7541之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7542之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7543之萎縮芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7544之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7545之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7546之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7547之枯草芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7549之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7790之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7791之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7792之萎縮芽孢桿菌菌株；及具有寄存編號PTA-7793之解澱粉芽孢桿菌菌株；或其混合物。
  12. 一種減少或防止於廢水處理程序中使用的膜生物反 應器系統的膜之垢積的方法，其包含使該膜經受一或多種芽孢桿菌菌株作用，該一或多種芽孢桿菌菌株能夠減少或防止在該膜上不欲的生物薄膜形成，其中在將該膜用於該程序之前使該膜經受該一或多種芽孢桿菌菌株作用約1分鐘至約2天。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該一或多種芽孢桿菌菌株為能夠減少或防止在該膜上不欲的生物薄膜形成之形成孢子之芽孢桿菌菌株。
  14. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該膜為膜生物反應器系統之一部分。
  15. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該一或多種芽孢桿菌菌株包括選自由以下者所組成的群組的芽孢桿菌物種：解澱粉芽孢桿菌、萎縮芽孢桿菌、產氮芽孢桿菌、短芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、環狀芽孢桿菌、克勞氏芽孢桿菌、凝結芽孢桿菌、堅強芽孢桿菌、彎曲芽孢桿菌、梭狀桿菌、圓孢芽孢桿菌、解葡糖芽孢桿菌、下層芽孢桿菌、左旋乳酸芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、海洋芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、莫海威芽孢桿菌、蕈狀芽孢桿菌、白色芽孢桿菌、類短短芽孢桿菌、巴斯德氏芽孢桿菌、多黏芽孢桿菌、日本甲蟲芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、球形芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、熱噬澱粉芽孢桿菌、或蘇雲金芽孢桿菌。
  16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該一或多種芽孢桿菌菌株係選自由以下者所組成之群組：具有寄存編號ATCC 14581之巨大芽孢桿菌菌株； 具有寄存編號ATCC 700385之短小芽孢桿菌菌株；具有寄存編號ATCC 35681之固氮類芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50014之地衣芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50015之地衣芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50016之短小芽孢桿菌菌株；具有寄存編號ATCC 6051A之枯草芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50017之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50018之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50136之枯草芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50141之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50304之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號NRRL B-50349之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-3142之巨大芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7541之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7542之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7543之萎縮芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7544之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7545之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7546之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7547之枯草芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7549之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7790之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7791之解澱粉芽孢桿菌菌株；具有寄存編號PTA-7792之萎縮芽孢桿菌菌株；及 具有寄存編號PTA-7793之解澱粉芽孢桿菌菌株；或該等菌株之兩者或更多者的混合物。
  17. 一種改善於廢水處理程序中使用的膜之滲透率或通過於廢水處理程序中使用的膜之通量的方法，其包含在該膜進入該廢水處理程序之前藉由使該膜與一或多種芽孢桿菌菌株接觸約1分鐘至約2天而預處理該膜，該一或多種芽孢桿菌菌株能夠減少或防止在該膜上不欲的生物薄膜形成；並將該膜插入廢水處理程序中，其中該膜適合用於膜生物反應器系統中。
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