Philodina erythrophthalma及其分泌物对序批式反应器中活性污泥处理废水性能的影响

《Desalination and Water Treatment》：Effect of Philodina erythrophthalma and its secretion on the performance of activated sludge in sequencing batch reactor for wastewater treatment

该研究探究了轮虫Phylodina erythrophthalma及其分泌物对生物污水处理性能的影响。通过对比控制反应器（C）、添加轮虫的反应器（R）和仅添加分泌物的反应器（RS），发现R和RS反应器在初期COD（化学需氧量）、TOC（总有机碳）、NH4-N（氨氮）、TN（总氮）和TP（总磷）去除效率显著高于C反应器。微生物群落分析表明，R和RS反应器物种丰富度和多样性略有提升，但整体结构相似。结论指出，分泌物可能是提升处理效率的主要因素，而轮虫本身的作用较小。

　　本研究探讨了Philodina erythrophthalma（轮虫）及其分泌物对生物脱氮除磷系统中活性污泥处理效果的影响。通过设置三个实验装置——无轮虫的对照组（C）、加入轮虫的处理组（R）以及仅加入轮虫分泌物的处理组（RS），研究人员评估了轮虫在污水处理过程中的作用及其分泌物对微生物群落和污染物去除效率的影响。实验结果显示，在处理的前12小时内，C、R和RS组的化学需氧量（COD）去除率分别为70.5%、79.1%和82.5%，表明轮虫及其分泌物在提高COD去除效率方面具有积极作用。随着时间推移，三组的处理效果趋于一致，差异逐渐缩小，说明轮虫和其分泌物对处理效率的提升作用可能随时间推移而减弱。

对于总有机碳（TOC）的去除，R和RS组在12小时后的去除效率分别为64.3%和61.6%，均高于C组的53.5%。随着实验的进行，TOC去除率在第10天达到93.6%、94.6%和94.8%，进一步表明轮虫及其分泌物对有机物的去除具有一定的促进作用。然而，这种促进作用在长期运行中趋于稳定，暗示轮虫可能主要通过其分泌物而非其直接存在来影响处理效率。

在氮的去除方面，NH??-N和总氮（TN）的去除效率在R和RS组中表现出明显提升。例如，在第12小时，NH??-N去除效率分别为69.2%、74.7%和77.6%，而到第10天，去除效率分别稳定在84.1%、86.4%和85.9%。尽管轮虫的存在对氮去除有积极影响，但其效果仍受制于实验条件，如曝气不足或功能性微生物的多样性不足。因此，轮虫在提高氮去除效率方面的作用可能是辅助性的，而非决定性的。

对于总磷（TP）的去除，R和RS组的去除效率在第12小时分别为63.1%和68.6%，而到第10天，去除效率分别达到76.8%、80.3%和80.5%。这表明轮虫及其分泌物在初期对磷去除有显著贡献，但随着时间的推移，其影响逐渐减弱。这一现象可能与轮虫活动和分泌物浓度的下降有关，同时也与微生物群落的成熟和稳定有关。

微生物群落分析显示，轮虫和其分泌物的加入导致了微生物种类丰富度的轻微增加，但整体微生物多样性未发生显著变化。这一结果提示轮虫可能通过其分泌物间接影响微生物群落的结构和功能，从而提高生物处理效率。然而，轮虫的直接存在似乎对微生物群落的结构变化影响有限，说明其作用更多体现在分泌物的生物活性上。

此外，研究还发现轮虫及其分泌物对微生物群落的组成和功能有细微的影响。例如，在门和属水平上，R和RS组的微生物群落结构与C组相似，但某些功能菌群的相对丰度有所变化。这些变化可能与轮虫分泌物中含有的酶类、生长因子和其他生物活性物质有关，这些物质能够刺激微生物的代谢和生长，从而提升污染物的去除效率。

本研究的结果表明，轮虫及其分泌物在生物污水处理中具有重要作用。轮虫的分泌物可能作为额外的碳源或生长基质，促进异养菌的活性，维持高污染物去除率。同时，轮虫的捕食行为有助于控制细菌种群，防止污泥膨胀，维持活性污泥系统的稳定性。然而，轮虫的直接存在对处理效果的提升有限，这可能是因为其捕食作用未能显著改变微生物群落的结构和功能。

本研究还指出，轮虫及其分泌物对生物处理系统的影响可能具有双重机制。一方面，轮虫通过其分泌物提供生物活性物质，刺激微生物的代谢活动，提高污染物去除效率；另一方面，轮虫的捕食行为有助于维持微生物群落的平衡，防止某些细菌过度繁殖，从而促进系统的稳定运行。这种双重作用可能解释了为何R和RS组的处理效果相近，尽管RS组没有轮虫的直接存在。

尽管本研究提供了轮虫及其分泌物在生物污水处理中的积极作用，但仍存在一些局限性。例如，实验的运行时间较短，无法全面评估长期影响；实验条件可能不够理想，影响了氮的去除效率；研究仅关注一种轮虫种类，未能涵盖其他可能具有不同影响的轮虫；此外，研究未分析与磷代谢相关的功能基因，限制了对磷去除机制的直接证据。

综上所述，轮虫及其分泌物在生物污水处理中扮演着重要角色。它们不仅能够通过分泌物促进微生物的代谢和生长，还能通过捕食行为维持微生物群落的稳定，从而提高处理效率。未来的研究应进一步优化实验条件，延长实验时间，探索不同轮虫种类及其分泌物对微生物群落和处理效果的影响，并结合功能基因分析，以更全面地理解轮虫在生物污水处理中的作用机制。这些研究结果将为生物污水处理系统的优化提供理论依据和实践指导，有助于提升污水处理的效率和可持续性。