近年来膜分离在污废水处理、海水淡化、饮用水净化、纯水制备等水处理应用中已成为重要技术。膜分离技术利用具有选择透过性的半透膜实现多组分体系的分离和纯化，在生物、医药、石油化工、食品、环保等领域都有广泛应用。膜污染是水处理膜分离应用面临的主要问题之一。处理物料中的微粒、胶体、溶解性有机物、金属沉淀物、微生物等污染物造成表面沉积和膜孔堵塞，使膜的透水性和分离特性发生不可逆变化，将降低产水量和出水水质，提高跨膜压差（transmembrane pressure，TMP），并缩短膜的寿命。

      根据污染物的特性，膜污染分为无机污染、有机污染和生物污染等类型。其中，微生物可在膜上附着生长，形成的生物膜及其蛋白质、多糖等代谢产物还会改变膜表面特性，加速其他类型的污染过程。因此，生物污染比有机污染和无机污染影响更为严重。膜生物污染控制对膜技术在水处理应用中的发展具有重要意义。

一、细菌群体感应现象

      膜污染控制主要通过膜材料选择、组件结构设计、料液参数、操作条件和膜清洗再生等方法实现。基于生物方法的膜材料改性和膜污染控制是膜分离领域研究的前沿方向。

      细菌可通过产生自诱导物（autoinducer，AI）调控细胞密度依赖型的基因表达，从而调节细菌群体的生理特征，如产生胞外聚合物（extracellular polymeric substances，EPS）、形成生物膜等，这一现象称为群体感应（quorum sensing，QS）。

二、群体感应膜污染控制新兴技术

      生物污染是水处理膜分离应用面临的主要问题之一。生物膜的形成受细菌群体感应系统调控，群体感应抑制是控制膜生物污染的新兴技术。通过干扰和阻断细菌的QS通路，可抑制相关基因的表达，该群体淬灭机制能抑制生物膜的形成，其在膜污染控制中的研究已引起关注。

1.群体感应的抑制

      群体淬灭是通过干扰细胞间的信息交流，阻止QS依赖型基因表达而抑制细菌的特定群体行为。根据QS系统的组成和特点，群体感应抑制有以下几种途径。

1）抑制信号分子的产生。
2）降解信号分子。
3）阻止信号分子与受体蛋白的结合。

2.基于群体感应的水处理膜污染控制

      细菌在水处理膜表面滋生形成生物膜，影响系统的高效稳定运行。采用群体淬灭方法可抑制生物膜形成，并减少化学杀菌剂引起的细菌抗性等问题。

1) 利用群体感应抑制化合物控制膜污染-具有群体淬灭特性的化合物在膜污染控制中已取得成效，化合物抑制剂具有较稳定的性质，可投加至反应器或通过常规方法用于膜改性，实际应用可行性高。

2) 利用群体淬灭酶控制膜污染-群体淬灭酶可降解QS信号分子、干扰信号分子的合成或钝化受体蛋白，从而抑制QS通路。

3）利用群体淬灭菌控制膜污染-群体淬灭菌在污废水处理、海水淡化等系统中广泛存在，从水处理系统中筛选高效的淬灭菌将是研究热点之一。另外，可采用生物刺激法原位培养群体淬灭菌。

      膜生物污染是膜技术在水处理应用中亟待解决的关键问题。通过干扰细菌群体感应系统抑制生物膜的形成已被证明是有效控制生物污染的新技术，在膜污染控制中具有良好的应用前景。现有研究对群体感应系统机制和对生物污染的调控方法仍较局限。

      生物膜法和活性污泥等生物处理是水处理中的主要单元之一。细菌的集聚对菌胶团生长、载体挂膜、污泥絮凝沉降等过程有重要作用。例如，在生物膜-膜生物反应器等生物膜法和膜分离的结合工艺中，细菌需有较强的EPS分泌和生物膜形成能力使其在载体表面附着。好氧颗粒污泥法中，群体感应在颗粒形成初期起诱导作用，可促进微生物附着生长并形成颗粒。研究表明群体感应抑制剂对MBR的污染物去除效率无明显影响。由于工程应用中膜分离会与活性污泥和生物膜等多种生物处理单元联用，今后应结合实际应用，研究群体感应抑制剂对其他工艺的水处理效果的作用，降低抑制剂对生物处理单元的不利影响，并减少抑制剂投加量和应用成本。