废水处理的活性污泥中的原生动物和微型后生动物等微型动物具有捕食细菌，提高细菌群落活力，降低悬浮固体浓度和出水浊度，改善出水水质等重要作用(李探微等，2001;Madoni，1994;2011).研究微型动物群落特征，分析微型动物群落与废水处理净化效能间的关系，可以确定污水处理运行状态突发性改变的原因，以及评估污水处理系统的运行状况(Lee et al., 2004;Hu et al., 2013;Dos Santos et al., 2014).污泥生化指数(SBI)就是基于“微型动物优势群落的改变与处理厂的环境和运行状况有关联性，随着水厂运行状况恶化微型动物数量相应减少”的原则提出的污泥特性评价方法(Madoni，1994)，采用微型动物群落特征量化评价污水处理厂运行状况.

微型动物对处理系统环境状况的改变非常敏感，如系统中存在的有毒有害物质对微型动物群落有显著的影响(Papadimitriou et al., 2007; Dos Santos et al., 2014).焦化废水是公认的难处理工业废水，废水中含有大量的酚类、有机腈类、PAHs、含氮杂环、含氧杂环等难降解污染物(任源，2007;Pal et al., 2014)，其中，酚、氰化物等有毒有害物质会降低细菌降解效率，对微型动物也有潜在的毒害作用(Papadimitriou，2007；Papadimitriou，2013；Canals et al., 2013).但目前关于焦化废水活性污泥法处理中的微型动物群落特征尚不明确，微型动物群落特征与工艺运行之间的关系研究也鲜有报道.

因此，本研究通过焦化废水活性污泥法实际工程处理中微型动物群落的调查，探究焦化废水生化处理中的微型动物群落特征，分析微型动物群落与出水水质和运行参数间的关系，以期为焦化废水处理厂提高处理效果的运行控制提供生物学理论依据.

水样采自安徽省马鞍山市某钢铁企业焦化废水处理厂.该厂采用A²/O²(厌氧/缺氧/一段好氧/二段好氧)为主体的组合式活性污泥法处理工艺，设计流量为120 m³ · h^-1，其中，蒸氨废水量为112 m³ · h^-1，曝气池实际水力停留时间为7~8 h.

调研以一段好氧池为对象，进水水样采集于进入一段好氧池前的缺氧池出水，出水水样和泥水混合液均采集于一段好氧池(6个平行池)中的1^#池末端流向沉淀池的溢流口附近.其中，一段好氧池进水COD_Cr为(712.10±187.47)mg · L^-1，NH₄⁺-N为(47.96±15.75)mg · L^-1，挥发酚为(370.60±78.82)mg · L^-1，氰化物为(15.23±9.74)mg · L^-1.污泥混合液水样使用100 mL塑料瓶采集约50 mL，空出部分以避免缺氧对样品中微型动物的影响.采样时间为2014年4—6月，每隔4~6 d采集1次，采集16次，每次同时随机采集4个平行污泥混合液水样，共采集64个样品.每次分别对4个平行样品进行微型动物鉴定分析，然后取其均值进行统计分析.

使用微量移液器(DRAGON大龙)移取25 μL摇匀后的污泥混合液，并置于光学显微镜(PH50系列)(×100或×400)下对微型动物进行鉴别并计数(只对活体计数).根据形态学和行为学特征并依照图谱、文献(沈韫芬等，1990；马放等，2010)将微型动物按需要鉴定到种或类群.其中，原生动物均鉴定到种，轮虫(rotifers)、线虫(nematodas)等微型后生动物鉴定到类群(Madoni，1994).鉴定工作在5 h(最长不超过8 h)内完成，以避免微型动物多度和丰富度在鉴别过程中改变(Madoni，1994;Dubber et al., 2009).将活性污泥中微型动物群落中常见的纤毛虫类原生动物分为食菌型纤毛虫(Bacterivorous ciliates)和肉食型纤毛虫(Carnivorous ciliates)，其中，食菌型纤毛虫又分为匍匐型纤毛虫(Crawling ciliates)、固着型纤毛虫(Sessile ciliates)和游泳型纤毛虫(Swimming ciliates)等三大类群，但当固着型小口钟虫(Vorticella microstoma)和盖纤虫属(Opercularia spp.)大量存在时，必须作为独立的关键类群单独列出，不包含在固着型纤毛虫内(Madoni，1994).本研究中因小口钟虫(V. microstoma)大量出现，故将其单独列出.将所得数据按需要折算成个· mL^-1.

进出水生化需氧量(COD_Cr)、氨氮(NH₄⁺-N)、酚(Phenols)和氰化物(CN^-)按照《水和废水监测分析方法(第4版)》(国家环保总局《水和废水监测分析方法》编委会，2002)方法测定；污泥沉降比(SV)采用30 min沉降直接读数方法测定；混合液悬浮固体浓度(MLSS)采用称重法测定；水中溶解氧(DO)、水温(T)和水的酸碱度(pH)均在线读取.

群落中主要种或类群的频度=某物种或类群出现的样方数/调查样地内总样方数；多度是指一个数量上的比率，本文中指单位体积(mL)内所包含微型动物的个数.采用SPSS 19.0统计分析软件对数据进行Pearson相关性分析和因子分析(因子提取方法采用主成分分析法，因子旋转方法采用最大方差法)，以分析生物学参数、处理效果及运行参数之间的关系.为了满足统计分析的需要，取4个平行样的平均值，并在分析前将除pH以外的所有原始数据按对数公式x=ln(x+1)进行转换.

64个水样中共鉴别出28种原生动物和微型后生动物.其中，固着型纤毛虫共有14种，即沟钟虫(Vorticella convallaria)、春钟虫(Vorticella vernalis)、钟形钟虫(Vorticella campanula)、污钟虫(Vorticella putrina)、八钟虫(Vorticella octava)、杯钟虫(Vorticella cupifera)、小口钟虫(Vorticella microstoma)、条纹钟虫(Vorticella striata)、扩张钟虫(Vorticella extensa)、弯钟虫(Vorticella hamata)、湖累枝虫(Epistylis lacustris)、瓶累枝虫(Epistylis urceolata)、彩盖虫(Opercularia phryganeae)和集盖虫(Opercularia coarctata)；匍匐型纤毛虫共有4种，即锐利楯纤虫(Aspidisca lynceus)、有肋楯纤虫(Aspidisca costata)、盘状游仆虫(Euplotes patella)和粘游仆虫(Euplotes muscicola)；肉食型纤毛虫共4种，即钝漫游虫(Litonotus obtusus)、固着吸管虫(Podophrya fixa)、浸渍锤吸管虫(Tokophrya infusionum)和楔形双膜虫(Dichilum cuneiforme)；有壳变形虫只有有棘鳞壳虫(Euglypha acanthophora)1种；鞭毛虫有蛞蝓鞭变形虫(Mastigamoeba limax)、尾波豆虫(Bodo caudatus)、球波豆虫(Bodo globosus)和小波豆虫(Bodo minimus)等4种；微型后生动物只有轮虫(rotifers)1种，游泳型纤毛虫未观察到.不同微型动物出现的频率与数量不同，微型动物群落中主要种或类群的频度和多度如表 1所示.部分常见微型动物显微图片见图 1.

表 1(Table 1)

表 1 微型动物群落中主要种或类群的频度与多度(n=64) Table 1 Frequency and abundance of the key taxa or groups in the microfauna community(n=64)

表 1 微型动物群落中主要种或类群的频度与多度(n=64) Table 1 Frequency and abundance of the key taxa or groups in the microfauna community(n=64) 类/种 频度 多度/(个·mL-1) 最小值 最大值 平均值±标准差 注：1). 不包含小口钟虫(V. microstoma)，下同. 匍匐型纤毛虫 Crawling ciliates 75% 0 2467 475±642 1 锐利楯纤虫 Aspidisca lynceus 41% 0 2267 244±490 2 有肋楯纤虫 Aspidisca costata 38% 0 2467 213±494 3 盘状游仆虫 Euplotes patella 6% 0 467 17±83 固着型纤毛虫 Sessile ciliates1) 91% 0 1333 465±346 4 沟钟虫 Vorticella convallaria 69% 0 733 202±229 5 杯钟虫 Vorticella cupifera 22% 0 133 19±39 6 小口钟虫 Vorticella microstoma 100% 200 2400 815±562 7 扩张钟虫 Vorticella extensa 28% 0 333 46±90 8 湖累枝虫 Epistylis lacustris 47% 0 267 50±70 游泳型纤毛虫 Swimming ciliates 0 0 0 0 肉食型纤毛虫 Carnivorous ciliates 47% 0 1933 123±369 9 固着吸管虫 Podophrya fixa 31% 0 133 23±36 10 楔形双膜虫 Dichilum cuneiforme 19% 0 1800 90±339 有壳变形虫 Testate amoebae 3% 0 67 2±12 11 有棘鳞壳虫 Euglypha acanthophora 3% 0 67 2±12 大型鞭毛虫Large flagellates(>20 μm) 16% 0 3400 244±774 12 蛞蝓鞭变形虫 Mastigamoeba limax 16% 0 3400 244±774 小型鞭毛虫Small flagellates(≤20 μm) 63% 0 800 196±256 微型后生动物 Micro-metazoa 97% 0 1333 427±376 13 轮虫 Rotifers 97% 0 1333 427±376 微型动物种数 2 10 6±2 微型动物多度/(个·mL-1) 800 6533 2787±1484

图 1(Fig. 1)

图 1 焦化废水活性污泥中常见的微型动物(a.小口钟虫，100倍；b.沟钟虫，100倍；c.有肋楯纤虫，400倍；d.轮虫，100倍) Fig. 1 The common microfauna in coking wastewater activated sludge(a.V. microstoma，×100; b.V.convallaria，×100; c.A. costata，×400; d.rotifer，×100)

由表 1可知，出现频率较高(>50%)的种类有沟钟虫(V. convallaria)、小口钟虫(V. microstoma)和轮虫(rotifers).多度较大的种类有锐利楯纤虫(A. lynceus)、有肋楯纤虫(A. costata)、沟钟虫(V. convallaria)、小口钟虫(V. microstoma)、蛞蝓鞭变形虫(M. limax)和轮虫(rotifers).

微型动物总多度最大为6.5×10³个· mL^-1，最小为0.8×10³个· mL^-1.其中，固着型纤毛虫和匍匐型纤毛虫为共优势群，多度最大((940±866)个· mL^-1)，它们的平均相对多度分别为16.67%、17.04%.固着型纤毛虫的种类较多，分布于3个属(钟虫属(Vorticella spp.)、累枝虫属(Epistylis spp.)和盖虫属(Opercularia spp.))，含14个种，其中，钟虫属(Vorticella spp.)种类最多(10个种)，这与国内多数正常运行的活性污泥污水处理厂中(Chen et al., 2004;Zhou et al., 2006;2008)微型动物优势群是相一致的，这是因为固着型和匍匐型纤毛虫均与活性污泥絮体直接接触(前者通过柄与絮体相连，后者爬行于絮体表面)(Zhou et al., 2008).固着型纤毛虫和匍匐型纤毛虫为优势群通常预示着活性污泥系统的高效运行(Madoni，1994)，因此，从微型动物群落组成优势群来看，该焦化废水活性污泥法处理厂运行良好.小口钟虫(V. microstoma)、沟钟虫(V.convallaria)、锐利楯纤虫(A.lynceus)、有肋楯纤虫(A.costata)和轮虫(rotifers)为优势种属(图 1)，其中，小口钟虫(V. microstoma)为绝对优势种.

整体上看，频度越大对应微型动物种或类群的多度也越大，但也有例外，如沟钟虫(V. convallaria)的频度(69%)大于锐利楯纤虫(A. lynceus)(41%)和有肋楯纤虫(A. costata)(38%)，而后两者的平均多度却均大于沟钟虫(V. convallaria)，这说明某些种属在系统中尽管数量较少，但可频繁出现.

微型动物种数随时间的变化而波动，最大值出现在5月上中旬，物种数达11种，主要由钟虫属(Vorticella spp.)构成.物种数最少出现在6月上旬，只有5种，是最多时的45.45%(图 2a).微型动物多度也呈多峰型变动，最明显的高峰出现在4月下旬，达6.4×10³ 个· mL^-1；最小出现在5月中下旬，为1.5×10³ 个· mL^-1(图 2b)，只有最大值的23.44%.

图 12(Fig. 2)

图 12 微型动物物种数(a)和多度(b)的日变化(数据为平行样平均值) Fig. 2 Daily variations in species population(a) and abundance(b)of microfauna communities in the activated sludge system(Values are presented as the mean of duplicate samples)

不同类群微型动物的变化规律不同，主要类群相对多度随时间的变化如图 3所示.其变化主要有以下几种类型：①“前低后高”型，主要为固着型纤毛虫，4月份固着型纤毛虫所占比重相比较小，随后逐渐增大，到6月上中旬呈现两个高峰分别达到87.1%、85.0%，之后呈下降趋势；微型后生动物4月份平均相对多度波动较大，5月初直到6月中下旬波动不大，6月下旬呈明显上升趋势；②“前高后低”型，匍匐型纤毛虫4月份和5月份所占比例大体相近，到6月份匍匐型纤毛虫明显减小，以致后期几乎消失；其他类型的微型动物(包括鞭毛虫、有壳变形虫等)也有类似的规律；③“平稳型”，肉食型纤毛虫在整个研究期间内平均相对多度变化不大，且处于较低水平，平均相对多度为4.41%.

图 3(Fig. 3)

图 3 微型动物群落相对多度变化(数据为平行样平均值) Fig. 3 Variations in relative abundance of microfauna communities in the system(Values are presented as the mean of duplicated samples)

结合图 2和图 3可知，微型动物群落在物种种数、多度和群落结构上随时间呈动态变化.在整个调研期间，多度随时间波动较大的种类有锐利楯纤虫(A. lynceus)(方差为2.40×10⁵)、有肋楯纤虫(A. costata)(方差为2.44×10⁵)、小口钟虫(V. microstoma)(方差为3.16×10⁵)、楔形双膜虫(D. cuneiforme)(方差为1.15×10⁵)、蛞蝓鞭变形虫(M. limax)(方差为5.99×10⁵)和轮虫(rotifers)(方差为1.42×10⁵)；波动变化较小的有盘状游仆虫(E. patella)(方差为6.88×10³)、杯钟虫(V. cupifera)(方差为1.50×10³)、湖累枝虫(E. lacustris)(方差为4.87×10³)、固着吸管虫(P. fixa)(方差为1.32×10³)和有棘鳞壳虫(E. acanthophora)(方差为0.14×10³)等.

由于焦化废水中含有大量酚、氰、硫氰化物等多种有毒有害物质(任源等，2007;Parimal et al., 2014)，并且浓度变化大，如4月份一段好氧池中挥发酚浓度变化大(方差为18.63)，6月份挥发酚浓度相对稳定(方差为0.19)，这样可能对细菌和微型动物的活力均有抑制作用(Madoni，1994; Papadimitriou et al., 2007;Kim et al., 2008)，使得活性污泥中微型动物组成结构(图 3)随时空变动比较大，群落结构不稳定，如优势群固着型纤毛虫(包括小口钟虫(V. microstoma))4月、6月的平均相对多度分别为33.93%、64.88%，6月的平均相对多度比4月高出30.95%.

为了探究微型动物与处理性能之间的关系，选取了微型动物频度、多度较大的5个微型动物类群，其中包含7个种属的微型动物.此外，还选用微型动物总的多度、物种种数、SBI值等指标，分析它们与焦化废水一段好氧处理出水水质参数、运行参数间的相关性，结果如表 2所示.

表 2(Table 2)

表 2 微型动物生物学参数与出水水质及运行参数间的相关性分析 Table 2 Correlation analysis of biological parameters，the effluent quality and the major operational parameters

表 2 微型动物生物学参数与出水水质及运行参数间的相关性分析 Table 2 Correlation analysis of biological parameters，the effluent quality and the major operational parameters 生物学参数(类/种) 性能参数 出水水质 运行参数 CODCr NH4+-N phenols CN- DO T pH MLSS SVI 注：*p<0.05;**p<0.01. 匍匐型纤毛虫 Crawling ciliates -0.248 -0.178 0.494 0.317 -0.167 -0.140 -0.215 0.054 -0.432 锐利楯纤虫 Aspidisca lynceus 0.005 -0.209 0.390 0.298 0.258 0.022 -0.239 0.037 -0.473 有肋楯纤虫 Aspidisca costata -0.384 0.072 0.170 0.064 -0.246 -0.055 -0.217 0.162 -0.063 固着型纤毛虫 Sessile ciliates 0.209 -0.328 0.102 0.389 0.594* -0.157 -0.049 0.263 -0.570* 沟钟虫 Vorticella convallaria 0.285 0.166 -0.085 -0.139 0.180 0.282 -0.190 0.262 -0.369 小口钟虫 Vorticella microstoma 0.186 0.191 0.018 -0.166 -0.041 -0.297 0.047 -0.044 -0.128 累枝虫属 Epistylis spp. 0.082 -0.740** 0.403 0.509* 0.514* 0.164 0.399 -0.165 -0.067 肉食型纤毛虫 Carnivorous ciliates -0.094 -0.320 0.301 0.341 0.151 -0.268 0.210 -0.086 -0.149 吸管虫属 Podophrya spp. -0.160 -0.593* 0.115 0.199 0.368 0.039 0.144 -0.123 -0.068 小型鞭毛虫 Small flagellates -0.465 -0.119 -0.276 -0.156 -0.261 -0.007 0.267 -0.047 0.356 微型后生动物 Small metazoa 0.415 -0.294 0.150 0.285 0.113 0.238 0.362 -0.193 -0.231 轮虫 Rotifers 0.415 -0.294 0.150 0.285 0.113 0.238 0.362 -0.193 -0.231 微型动物多度 -0.050 -0.539* 0.114 0.461 0.341 -0.138 0.406 -0.212 -0.247 微型动物种数 0.095 -0.496 0.154 0.619* 0.095 -0.113 0.159 0.151 -0.432 SBI值 0.061 -0.566* 0.401 0.606* 0.533* 0.037 -0.077 0.138 -0.459

从表 2可见，有6个生物学参数与出水水质或运行参数存在着显著的相关性(p<0.05).其中，生物学参数与出水水质之间，累枝虫属(Epistylis spp.)与出水氨氮(r=-0.740，p<0.01)、氰化物(r=0.509，p<0.05)，吸管虫属(Podophrya spp.)与出水氨氮(r=-0.593，p<0.05)，微型动物多度与出水氨氮(r=-0.539，p<0.05)，微型动物种数与出水氰化物(r=0.619，p<0.05)，以及SBI值与出水氨氮(r=-0.566，p<0.05)、氰化物(r=0.606，p<0.05)相关性显著，可见累枝虫属(Epistylis spp.)的大量出现预示着较低的出水氨氮浓度和较高的出水酚、氰浓度；吸管虫属(Podophrya spp.)的大量出现预示着较好的硝化效果，而其他生物学参数与出水水质的相关性不显著(p>0.05).

生物学参数和运行参数之间，固着型纤毛虫与DO(r=0.594，p<0.05)、污泥容积指数SVI(r=-0.570，p<0.05)，累枝虫属(Epistylis spp.)与DO(r=0.514，p<0.05)，SBI值与DO(r=0.533，p<0.05)之间存在显著相关性.污泥沉降指数SVI与多个生物学参数的相关系数为负(r<0).可见固着型纤毛虫数量大预示着水中溶解氧较高，污泥沉降性好；累枝虫属(Epistylis spp.)的大量出现同样预示着较高的溶解氧.

SBI值与出水氨氮浓度显著负相关(p<0.05)，说明微型动物群落结构的合理性直接关系到系统的硝化效果.SBI值而与出水酚(p=0.124)、氰(p<0.05)等非常规污染物出水浓度的相关性系数为正(r>0)，与预期结果相反，这一点与前人的研究结论相一致(Papadimitriou et al., 2007;Drzewicki et al., 2011; Dos Santos et al., 2014).

为了更好地理清并理解参数(变量)在系统中的作用及参数与参数之间的相互关系，对上述生物学参数(指微型动物关键种属)及性能参数进行了因子分析.根据因子所能解释总信息量的程度(要求在85%以上)选取了7个因子，它们概括了原始变量所包含信息量的86.0%，分析结果如表 3所示.

表 3(Table 3)

表 3 微型动物关键种属与系统性能参数因子分析 Table 3 Factor analysis of the key taxa or groups and system parameters

表 3 微型动物关键种属与系统性能参数因子分析 Table 3 Factor analysis of the key taxa or groups and system parameters 关键种属及系统性能参数 负荷系数 因子1 因子2 因子3 因子4 因子5 因子6 因子7 锐利楯纤虫 Aspidisca lynceus 0.299 0.579 -0.327 0.476 -0.284 -0.125 -0.076 有肋楯纤虫 Aspidisca costata -0.035 -0.926 -0.207 0.141 -0.073 -0.061 0.045 沟钟虫 Vorticella convallaria 0.059 0.777 -0.417 -0.151 0.090 -0.019 0.239 小口钟虫 Vorticella microstoma -0.085 -0.027 0.030 -0.046 0.110 0.937 -0.199 累枝虫属 Epistylis spp. 0.678 0.077 0.336 0.498 0.155 0.000 0.207 吸管虫属 Podophrya spp. 0.690 -0.153 0.029 0.168 -0.119 0.591 0.158 小型鞭毛虫 Small flagellates -0.208 0.051 0.226 -0.095 -0.857 0.011 -0.023 轮虫 Rotifers 0.033 0.732 0.351 0.390 0.164 -0.276 0.136 CODCr -0.278 0.387 -0.064 0.221 0.735 0.143 -0.072 NH4+-N -0.808 -0.021 -0.447 -0.152 0.187 0.094 -0.055 phenols -0.04 -0.092 -0.154 0.852 0.131 0.057 0.030 cyanide 0.418 -0.033 0.116 0.625 0.111 -0.243 -0.346 DO 0.868 0.183 -0.060 -0.165 0.142 -0.067 -0.155 T 0.015 0.100 0.018 -0.017 -0.008 -0.160 0.941 pH 0.122 0.081 0.863 0.024 -0.151 0.087 0.236 MLSS -0.174 -0.039 -0.780 0.130 0.071 -0.003 0.157 SVI 0.003 -0.217 0.601 -0.560 -0.180 -0.152 -0.100 方差解释 21.855% 19.217% 13.812% 9.163% 8.506% 7.053% 6.429% 累积方差贡献率 21.855% 41.073% 54.885% 64.048% 72.554% 79.607% 86.036%

表 3显示了微型动物关键种类与活性污泥系统参数(变量)之间的关系，变量与因子间的紧密程度取决于旋转后负荷系数的绝对值.当变量负荷系数的绝对值大于0.5时，说明该变量与对应因子紧密相关，该变量是对应因子组成中的重要变量(Esteban et al., 1991).

如表 3所示，第1个因子对累枝虫属(Epistylis spp.)多度、吸管虫属(Podophrya spp.)多度、氨氮浓度和水中溶解氧浓度等4个参数有较大绝对值的负荷系数(>0.5，下同)，其中，氨氮浓度和水中溶解氧浓度直接与硝化效率有关，且它们之间呈负相关关系.累枝虫属(Epistylis spp.)和吸管虫属(Podophrya spp.)多度均与硝化效率呈负相关关系，这与相关性分析的结果相一致(表 2).既然氨氮浓度、溶解氧浓度、累枝虫属和吸管虫属都是决定硝化效率的环境因子，因此，将因子1定义为硝化效率因子，该因子为总方差解释量的21.86%.

与第2个因子紧密相关的变量只有锐利楯纤虫(A.lynceus)、肋楯纤虫(A.costata)、沟钟虫(V.convallaria)和轮虫(rotifers)等生物学参数，且除有肋楯纤虫(A. costata)与其余变量之间呈明显的负相关以外，其他变量之间呈正相关关系.因此，因子2可定义为生物学因子，该因子解释了原始变量所包含信息量的19.22%.

第3个因子解释了原始变量所包含信息量的13.81%，对应变量中负荷系数绝对值较大的原始变量有pH、MLSS、SVI等，且pH与SVI呈正相关，MLSS与其余变量之间存在明显的负相关.pH、MLSS、SVI都是系统运行过程中的控制参数，故可将该因子定义为运行控制因子.

第4个因子概括了原始变量所包含信息量的9.16%，该因子对挥发酚和氰化物出水浓度等有毒有害污染物变量有绝对值较大的负荷系数，且它们之间呈正相关，可将因子4定义为毒害物质因子.

第5个因子概括了原始变量所包含信息量的8.51%，该因子可定义为有机物降解效率因子，因为该因子负荷系数绝对值较大的只有小型鞭毛虫多度和出水COD_Cr等变量，且它们之间呈负相关，这与相关性分析结论相一致(表 2).

因子6和7分别概括了原始变量所包含信息量的7.05%和6.43%，与它们紧密相关的变量分别只有小口钟虫(V. microstoma)和水温.

通过对微型动物关键种属或类群与系统一段好氧处理单元出水水质和运行参数之间的Pearson相关性分析和因子分析发现，某些微型动物种属或类群与出水水质和运行参数之间存在着显著的相关关系，这些微型动物种或类群可作为相应处理性能参数的指示微生物(Lee et al., 2004;Hu et al., 2013)，以便为系统运行控制提供指导.如前文所述，累枝虫属(Epistylis spp.)多度与出水氨氮浓度呈显著负相关(r=-0.740，p<0.01)，这与因子分析结果相一致(表 3)，说明好氧池中累枝虫属(Epistylis spp.)大量生长预示着出水氨氮浓度低，好氧系统硝化效果好，即累枝虫属(Epistylis spp.)可作为该好氧系统硝化效果好的指示微生物.同理可知，可作为硝化效果好的指示微生物有累枝虫属(Epistylis spp.)、吸管虫属(Podophrya spp.)；可作为氰化物降解效果较差的指示微生物有累枝虫属(Epistylis spp.)；水中溶解氧含量较高的指示微生物种属或类群有累枝虫属(Epistylis spp.)、固着型纤毛虫(不包括小口钟虫(V. microstoma)，下同)；可作为污泥沉降性好的指示微生物类群有固着型纤毛虫.

焦化废水处理厂微型动物种类和数量少于常规污水处理厂.调研的焦化废水处理厂微型动物种数为3~11种，微型动物数量为0.8×10³~6.5×10³个· mL^-1，其中，纤毛虫数量为0.63×10³~4.3×10³ 个· mL^-1(表 1)，纤毛虫数量相比高效运行的常规污水处理厂(>10⁴ 个· mL^-1)明显相对较少.焦化废水一段好氧池中微型动物种类和数量(图 2)比常规污水处理厂(Chen et al., 2004; Liu et al., 2008)相对较少，种数和数量较少的微型动物群落其结构稳定性较差(Liu et al., 2008).微型动物群落组成结构的变化会直接影响到生态营养链中细菌群落结构的稳定，从而影响到整个生态系统功能的稳定(Liu et al., 2008)，使得焦化废水处理运行不稳定.经一段好氧处理后的出水COD_Cr((152.92±45.77)mg · L^-1)、挥发酚((11.12±2.36)mg · L^-1)和氰化物浓度((1.22±0.78)mg · L^-1)均相对较高，不能达到国家相关排放标准，实际情况与理论分析相吻合.

焦化废水处理厂微型动物优势种属不同.高效运行的活性污泥法污水处理厂原生动物纤毛虫数量较大，种类丰富，相比小口钟虫(V. microstoma)，沟钟虫(V. convallaria)占优势，但没有一种原生动物占绝对优势，往往以固着型和匍匐型纤毛虫为共优势类群(Madoni，1994).焦化废水处理污泥系统中尽管也以固着型和匍匐型纤毛虫((940±866)个· mL^-1)为共优势群，在整个微型动物群落结构中仍占优势，但与小口钟虫(V. microstoma)((815±562)个· mL^-1)相比优势并不明显.小口钟虫(V. microstoma)是一种腐生种，它对诸如低溶解氧、高污染物负荷、有毒有害物质进入等极端环境条件有很强的耐受力(Madoni，1994;Drzewicki et al., 2011;Dos Santos et al., 2014)，故它的大量生长预示着其生存环境的恶劣，这正与焦化废水中含有大量的有毒有害物质对微型动物有潜在的毒害作用的事实相吻合.

在活性污泥法废水处理厂中，出现频率较高、相对多度较大的某些微型动物种属或类群与处理厂运行环境、处理效果有着密切的联系(Lee et al., 2004;Zhou et al., 2006;2008; Dos Santos et al., 2014)，然而焦化废水处理中微型动物群落与处理性能间存在的关系却较为复杂：①绝大多数微型动物种属或类群与处理性能参数间的相关性不显著.由表 2所示的生物学参数与出水水质、运行参数之间的Pearson相关系数可知，所列举12个微型动物种属或类群中只有3个(固着型纤毛虫、累枝虫属(Epistylis spp.)、吸管虫属(Podophrya spp.))与处理性能显著相关(p<0.05)，其余9个微型动物种属或类群与出水水质相关性并不显著(p>0.05).这与多数常规废水活性污泥法处理中微型动物群落与处理性能之间的相关性分析结论(Lee et al., 2004;Madoni， 1994，2011;Zhou et al., 2008; Hu et al., 2013)不一致；②SBI活性污泥生物性能评价体系对焦化废水活性污泥性能的评估失准.由表 2可知，SBI值与出水酚(p=0.124)、氰(p<0.05)等毒害物质相关系数为正(r>0)，这与Madoni的理论(1994)不符.以上分析说明高毒性工业废水中微型动物群落与处理性能之间的相互关系与常规污水处理相比更为复杂.

因子分析是一种实用的统计分析方法，通过变量之间的线性组合找出能解释变量总信息量最大的组合变量以减少变量个数，确定与系统相关联的潜在的重要因素，同时呈现变量与变量之间的相互关系，且可为相关性分析结论提供佐证(Zhou et al., 2006；2008)，该方法在探究活性污泥微型动物与处理性能间的关系方面已得到相关应用(Esteban et al., 1991; Martín-Cereceda et al., 1996; Zhou et al., 2006).本文通过因子分析，进一步探究了生物学参数之间及其与废水处理性能参数之间的交互关系，起到了很好的作用：①提取潜在共性因子，简化了系统信息.将与系统有关的众多变量重新组合成新的因子，并分别定义为硝化效率因子、生物学因子、运行控制因子、毒害物质因子和有机物降解效率因子等，以便更好地理解系统众多原始变量之间的相互关系及系统所包含的主要信息，对这些因子合理的命名结果表明，硝化效率、微型动物关键种属数量、运行控制条件、水中毒害物质浓度及有机物降解效率等因素对系统有着潜在的重要影响.②便于分析微型动物种间关系.由表 3可知，锐利楯纤虫(A. lynceus)、沟钟虫(V. convallaria)、轮虫(rotifers)相互之间存在着明显的正相关关系，说明它们能很好稳定地存在于微型生态系统中，存在类似的“协同”关系.可能的原因是锐利楯纤虫(A. lynceus)、沟钟虫(V. convallaria)等原生动物与轮虫(rotifers)后生动物构成稳定的食物链关系.累枝虫属(Epistylis spp.)与吸管虫属(Podophrya spp.)呈明显的正相关关系，可视作伴生种属；此外，锐利楯纤虫(A. lynceus)与有肋楯纤虫(A. costata)之间存在着明显的负相关关系，说明锐利楯纤虫(A. lynceus)与有肋楯纤虫(A. costata)同一属之间存在“竞争”关系，处于同一营养级，在Esteban等(1991)和Martín-Cereceda等(1996)的研究中也得到过类似的结论.

1)本研究中焦化废水活性污泥法处理系统中微型动物种类和数量相对偏低，分别为3~11种和0.8×10³~6.5×10³ 个· mL^-1.

2)焦化废水处理活性污泥微型动群落中固着型和匍匐型纤毛虫为共优势类群，其中，固着型小口钟虫(V. microstoma)为绝对优势种，出现频率最高，相对多度最大；另外，钟虫属(Vorticella spp.)所包含的种类最多.

3)焦化废水活性污泥中微型动物组成结构随时空变动比较大，群落结构不稳定，如6月比4月固着型纤毛虫的平均相对多度高出30.95%.

4)焦化废水对微型动物群落结构的影响复杂，使生物学参数与处理性能之间的关系变得复杂，如绝大多数微型动物种属与出水水质和运行参数相关性不显著，SBI活性污泥评价体系对焦化废水活性污泥性能的评估失准.

5)因子分析揭示了与系统相关联的潜在的重要影响因素及某些微型动物种属间的相互关系，如累枝虫属(Epistylis spp.)与吸管虫属(Podophrya spp.)存在着“协同”关系，锐利楯纤虫(A. lynceus)与有肋楯纤虫(A. costata)存在着“竞争”关系.

6)某些微型动物种属或类群可作为系统处理性能的指示微生物，为该废水处理厂运行控制提供指导.如累枝虫属(Epistylis spp.)、吸管虫属(Podophrya spp.)可作为硝化效果好的指示微生物，累枝虫属(Epistylis spp.)、固着型纤毛虫可作为水中溶解氧含量较高的指示微生物.