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污水生物处理系统是一个人工控制条件下的复杂生态系统，微型动物作为这一生态系统中唯一的捕食者类群，在很大程度上制约着污水处理的生态过程。了解微型动物在典型城市污水生物处理系统中的分布、动态及主要影响因子，对于污水生物处理系统的运行优化具有重要的指导意义。本论文对中国不同地区7个城市22个城市污水生物处理系统进行了前后2次调查，使用多种统计分析方法，对其中微型动物群落的种类分布规律及影响因素进行分析;同时，对北京某城市污水处理厂两个系统污泥膨胀过程微型动物群落动态进行了全周期观测，对污泥膨胀的指示物种进行了探索，并从生物量的角度考察分析了污泥膨胀过程中微型动物的主要优势类群。本研究取得如下主要成果。
(1)针对不同地区7个城市22个城市污水生物处理系统2次调查的结果表明，中国典型城市污水生物处理系统中常见（出现频率＞80％）且数量丰富的主要微型动物种类为:有肋楣纤虫（Aspidisca costata）、沟钟虫（Vorticellaconvallaria）、瓶累枝虫（Epistylis urceolata）、条纹钟虫（Vorticella striata）、多变斜板虫（Plagiocampa mutabilis）、卑怯管叶虫（Trachelophyllum pusillum）、某小型变形虫（体长≈20μm）、半圆表壳虫（Arcella hemisphaerica）、平足蒲变虫（Vannella platypodia）、马氏虫类（Mayorella spp.）、哈氏虫类（Hartmanella spp.）、某种盾滴虫（Thylacomonas sp.）、三角袋鞭虫（Peranema trichophorum）以及轮虫类(Rotifera)等14种（类）。Shannon多样性指数和Simpson多样性指数等的分析结果表明，不同系统间物种多样性变化较为明显，物种多样性明显较低的2个系统其CODcr(chemical oxygen demand with dichromate)和BOD5(five-daybiochemical oxygen demand)的去除率明显较低。
(2)不同地区13个A2O工艺城市污水生物处理系统聚类及ANOSIM(analysis of similarity)等分析的结果表明，不同地区城市污水生物处理系统微型动物群落结构整体上存在显著的差异性(p＜0.05)。小型鞭毛虫、盖虫类（Opercularia spp.）在城市间的差异性较为明显，长圆靴纤虫（Cothurniaoblonga）、袋扉门虫（Thuricola folliculata）等仅在广州地区有较多的出现。
(3)22个城市污水生物处理系统聚类及ANOSIM等分析的结果表明，工艺类型对城市污水生物处理系统中的微型动物群落有重要的影响。三种不同工艺类型（A2O、AO和OD）的微型动物群落结构整体上存在显著的差异(p＜0.05)，其中A2O工艺和OD工艺系统微型动物群落结构较为相似，而与AO工艺系统的群落结构差异较大。三种工艺类型中，A2O工艺的微型动物群落结构表现出较高的相似性，说明该类型工艺有利于维持微型动物群落结构的稳定性，OD次之，AO稳定性最差。
(4)对城市污水生物处理系统中微型动物群落和环境参数间的关联性进行分析，RELATE和BEST(biota-environment stepwise analysis)分析的结果表明:在较大的空间尺度，进水的BOD5、 MLSS(mixed liquor suspended solids)、水温三个参数的组合在一定程度上解释了城市污水生物处理系统中微型动物群落结构的变化，水温可能是影响微型动物群落结构变化的最突出因素。Pearson相关性分析的结果表明，附着型纤毛虫及其主要物种（如沟钟虫Vorticella convallaria）与进水营养物质浓度、MLSS和污泥有机物比率、SRT(solids residence time)表现出了较为明显的正相关，与水温呈显著的反相关(p＜0.05);轮虫类(Rotifera)与进水营养物质浓度、污泥有机物及其比率、以及污泥体积指数(SVI)等呈明显的正相关。另一方面，有壳肉足虫类、哈氏虫类（Hartmanella spp.）及轮虫类都和出水的硝态氮(NO3--N)浓度呈显著正相关(p＜0.05);平足蒲变虫（Vannellaplatypodia）和出水BOD5呈显著正相关(p＜0.05);波豆虫1（Bodo sp.1）和出水氨氮(NH4+-N)呈显著正相关(p＜0.05)。
(5)对北京某城市污水处理厂两个系统长达一年以上的观测数据进行分析，NMDS(non-metric multi-dimensional scaling)和周期性检验(cyclicity tests)的结果表明，微型动物群落结构具有显著的(p＜0.01)年周期性变化规律。RELATE分析表明污泥膨胀过程中微型动物群落结构的变化与污泥体积指数(SVI)具有极显著的相关性(p＜0.001)，表明污泥性状变化可能是微型动物群落结构周期性变化的重要驱动因子。Pearson相关性分析结果表明，几种缘毛类纤毛虫特别是褶累枝虫（Epistylis plicatilis）和条纹钟虫（Vorticella striata）的丰度和SVI呈显著正相关(p＜0.05)而和水温呈显著反相关(p＜0.05)，褶累枝虫和条纹钟虫可能可以作为污泥膨胀的指示种。污泥膨胀期间，原生动物生物量及其在污泥生物量中的比例随着SVI水平的升高而增加，主要是由于菌食性的附着型纤毛虫的生物量随着SVI水平的升高而增加。由于Microthrix parvicella等丝状菌过量生长引起污泥絮体结构破坏，絮体中非丝状菌的释放可能为这些以捕食悬浮细菌和颗粒物为生的原生动物种类（缘毛类纤毛虫、附着型纤毛虫）提供了更多食物。原生动物在污泥膨胀中的作用有待进一步进行研究。