宿轮虫培养方法研究

摘要

周丛轮虫是一类营附着生活的微型的后生动物，它们在污水生物处理中扮演了促进污泥的絮凝化、提高细菌的活性、以及去除悬浮固体等重要角色，常被视为标志污水生物处理性能良好的指示生物。因此，提高污水生物处理反应器中的周丛轮虫的密度将有助于提高生物处理效率。一种比较容易实施的增加污水生物处理反应器中周丛轮虫密度的方法是人工大量培养轮虫，然后将培养的轮虫投入污水生物处理反应器中。为此，本文以城市生活污水生物处理反应器中常见的一种周丛轮虫--宿轮虫(Habrotrocha sp．)为培养对象，以建立高效、经济、便利的大量培养周丛轮虫的方法为目标，探讨了用非活体食物代替传统的活体食物的宿轮虫培养方法：此外，为了为研究污水生物处理系统中周丛轮虫与细菌的相互关系奠定技术基础，在大量培养方法研究结果基础上，探讨了宿轮虫的无菌化培养方法。本文的主要研究内容与研究结果如下：
　　 (1)为建立用非活体食物代替传统的活体食物的轮虫培养方法奠定基础，首先研究了宿轮虫的摄食特性。考虑到面粉易于制作成不同粒径的颗粒且营养丰富，选择了面粉作为宿轮虫的食物以用于研究宿轮虫的摄食特性。研究结果表明宿轮虫具有悬浮颗粒物摄食特性，因此在宿轮虫培养中可以用非活体食物代替活体食物，从而可以免去在宿轮虫培养中首先需要培养作为宿轮虫食物的活体生物的工序。
　　 (2)宿轮虫适宜摄食悬浮颗粒物的粒径范围在0.1～6μm之间，而污水中悬浮颗粒物的平均粒径范围主要在0.5-10μm间。由此可见，宿轮虫的摄食行为恰好可以为水中不能由自由沉降的悬浮颗粒物的去除做出贡献。
　　 (3)通过实验比较了以细菌为食物与以非活体的米糠、干海带、面粉、螺旋藻粉为食物时的宿轮虫生长特性。结果表明，以面粉、螺旋藻为食物时的宿轮虫生长速率均高于以细菌为食物时的生长速率。而面粉和螺旋藻粉同时添加时的宿轮虫生长速率更是比以细菌为食物时的生长速率高进两倍。因此，用非活体食物代替细菌作为宿轮虫食物，不仅可简化宿轮虫的培养工序而且培养效果更佳。
　　 (4)环境因子（温度、pH值、盐度、光照)对宿轮虫生长影响实验结果表明，宿轮虫最适宜生长的温度范围为25℃～30℃，变温和恒温培养下宿轮虫的生长速率无较大差异，不过环境温差变化幅度较大时，宿轮虫生长速率变缓且种群增长不稳定；pH为4和11分别是宿轮虫存活的下限和上限条件，宿轮虫在pH为6时种群增长速度最快；盐度900ppm是宿轮虫生长的上限条件，在盐度低于500ppm时盐度对宿轮虫的生长无明显影响；光照对宿轮虫生长无明显影响。
　　 (5)分别运用单因子优化选择方法和多因子优化组合的响应曲面法进行了优化宿轮虫大量培养条件的研究，由此得到的优化培养条件为：食物种类为面粉、面粉浓度为7.8×106粒/mL、温度为28.4℃、盐度为291.3ppm、以及pH值为6.19。在此培养条件下获得的宿轮虫的最大种群密度，与以细菌为食物的传统的培养方法相比高了一个数量级。
　　 (6)用非活体物质代替细菌作为宿轮虫的食物的培养方法的建立，为建立宿轮虫无菌培养系奠定了技术基础。在宿轮虫无菌培养方法研究过程中，建立了通过逐步灭菌实现宿轮虫无菌化的方法。该方法与传统的一次性灭菌方法相比，克服了传统方法在轮虫存活率很低的条件下进行无菌化的缺点，因此可降低对消毒条件的严格要求并提高无菌化成功率。
　　 (7)运用逐步灭菌方法，在确保卵孵化率约为50％的目标下，使用40uL/L的甲醛和4uL/L的Preventol D7作为灭菌剂，经过四次的对宿轮虫的抑菌培养，均获得了无菌的宿轮虫种群。此外，使用4uL/L的Preventol D7进行逐步灭菌获得的宿轮虫的种群繁殖速度与未经无菌化的宿轮虫种群相近，表明经该方法获得的无菌化轮虫能够保持原有的生长特性。