生物脫氮對環境條件敏感，容易受溫度變化影響。絕大多數微生物正常生長溫度為20~35℃，低溫會影響微生物細胞內酶的活性，在一定溫度範圍內，溫度每降（jiàng）低10℃，微（wēi）生物活性將降低1倍，從而降低了對汙水的（de）處（chù）理（lǐ）效果。工藝投入運行後，由（yóu）於四季的交替和所處的地理位置影響，若（ruò）不加以（yǐ）人工調控，溫（wēn）度（dù）很難保持適宜。而（ér）溫度調控則會耗費大量的能源。

       一、 低溫對脫氮工藝的影響

       溫度是影（yǐng）響細（xì）菌生長和代謝的重要環境條件。絕大多（duō）數微生物正常生長溫度為20~35℃。溫度主要是（shì）通過影響微生物細胞（bāo）內某些酶（méi）的活性而（ér）影響微（wēi）生物的生長和代謝速率，進而影響汙泥產率、汙（wū）染物的去除效率和速率；溫度還會影響汙染物降解（jiě）途徑、中間產（chǎn）物的形（xíng）成以及各種（zhǒng）物質在（zài）溶液中的（de）溶解度，以及有可能影響到產氣量和成（chéng）分等。低溫減弱了微生物體內細胞質的流動性，進而影響了物質傳輸等代謝（xiè）過程（chéng），並且普遍認為低溫將會導致活性汙泥的吸附性能和沉降性能下降，以及使微生物群落發（fā）生變化。低溫對微生物活性的抑製，不同於高（gāo）溫帶來的毀（huǐ）滅性影響（xiǎng），其抑製作用通常是可恢複的。

       硝化細菌

       生物硝化反應可以在（zài）4~45℃的溫度（dù）範圍內進行。氨氧化（huà）細菌（AOB）*佳（jiā）生長（zhǎng）溫度為25~30℃，亞硝酸氧化細菌（NOB）的*佳生長溫度為25~30℃。

       溫度不但影響硝化菌的生長，而且影響硝化菌的活性。有研究表明（míng），硝化細菌（jun1）*適宜的生長溫度為25~30℃，當溫度小於（yú）15℃時硝化速率明顯下降，硝化（huà）細菌的活性也大幅度降低，當溫度（dù）低於5℃時，硝化細菌的（de）生命活動幾乎停止。大量的研究表明，硝化（huà）作（zuò）用會受到溫度的嚴（yán）重影響，尤其是溫度衝擊的影響更加明顯。

       由於冬季氣溫較低（dī）而（ér）未能實現硝化工藝穩定運行的（de）案例較為常見。U.Sudarno等（děng）考察了溫度（dù）變化對（duì）硝化作用（yòng）的影響，結果表明，溫（wēn）度從12.5℃升（shēng）至40℃，氨氧化速率增加，但當溫度下（xià）降至6℃時，硝化菌活性很低。

       反硝化細菌

       反硝化（huà）細菌（jun1）生長的*佳溫度為25~35℃，而我國冬季氣溫通常低於20℃，低溫成為冬季微生物反硝化脫氮的限製性因（yīn）素。目前關於（yú）反（fǎn）硝化細菌的研究主要集中於對硝酸鹽去除能力的提高（gāo），對低溫限製下低濃度硝酸鹽水體中反（fǎn）硝化作用的研究（jiū）仍然較少。JichengZhong等研（yán）究了太湖沉積物中的反硝化作用，經過數月的實驗分析發現反硝化速率呈現季節性變化。

       U.Welander等考察了低溫條件下（3~20℃）反硝化工藝的運行性能，研究表明在3℃下反應器的反（fǎn）硝化速率僅（jǐn）為15℃下的55%。

       二、冬季脫氮工藝運行的改進方法（fǎ）

       1、加熱

       現（xiàn）行（háng）的解決辦（bàn）法非常有限，在我國部分北方城市常用的措施有：

(1) 曝氣池、二沉池等池壁采（cǎi）用發泡保溫板保溫（wēn），外砌磚圍護（爐渣、膨脹珍珠岩等填充）結構，池頂（dǐng）加蓋等保（bǎo）溫措施；

(2) 鼓風機一側設空氣預熱室，將冬季-10～-20℃的冷空氣預熱到5～8℃；空氣管（guǎn）道（dào）設（shè）置管廊，便於保（bǎo）溫處理等。

(3) 適當加熱汙泥，包括回流汙泥；

(4) 用熱蒸汽給進（jìn）入曝（pù）氣池的（de）汙水加熱。

現行的這（zhè）些辦法都將（jiāng）會（huì）增加汙水處理的運行成本。

       2、提高泥齡/MLSS

       提高泥齡的*終表現（xiàn）是MLSS的提高，冬季微生物增殖緩慢，做為（wéi）自養菌的硝化細菌增殖更為緩慢，提高泥（ní）齡可以使（shǐ）硝化細菌能保持在一定的範圍內（顏胖子（zǐ）：目的是保證硝化細菌為優勢菌種），並且適當提（tí）高汙泥濃度MLSS，在細菌代謝能力下降的前提下，可以使總（zǒng）量的汙泥代謝（xiè）能力能保持（chí）穩定。

       3、生物固定化（填料）

       經固定化處理（lǐ）後，微（wēi）生物的抗逆性能提高，能耐受外界環境的變化，從而保持了較高的活性。此外，微生物經包埋固定後持留（liú）能力得以（yǐ）增強，可（kě）望實現反應器的快速啟動和高效穩定運行。

       通過固（gù）定化可以削弱溫度（dù）變化對硝化作用的影響。張爽等研究了固定化硝化菌在（zài）不同溫度下對氨（ān）氮的去（qù）除效能，采用聚乙烯醇-硼酸包埋法固定常溫（wēn）富（fù）集培養的含耐冷菌的硝化汙泥，用於處理常溫和低溫生活汙水（shuǐ）。結果表明，經過固定化處理的硝化菌群（qún）即使在低（dī）溫條件下，也表現出（chū）了較高的硝化效率（＞80%）。

       也有學者開（kāi）展了（le）固定化反硝化細菌脫氮的研究，結果表明，經過固定（dìng）化處理，提高了反硝化細（xì）菌對溫度的適（shì）應性，固定化反硝化細菌對（duì）高濃度的銨離子和（hé）低溫的耐受性增加。

       固定化是一種有效的技術手（shǒu）段，然而也會使微生物（wù）活（huó）性有所降低，且固定化後，傳質阻力會增大，氧（yǎng）的傳質阻礙尤為明顯，固定化更能在（zài）厭氧條件下發揮（huī）其優勢。此外，其成本（běn）也有待技術經濟評估。

       4、馴化

       馴化就是人為（wéi）的在某一特定環境條件長期處理某一微生物群體，同時不斷將它們進行移種傳代，以達到累積和選擇合適的自發突變體的一種古（gǔ）老育種方法。微生物的馴化（huà）是（shì）脫氮工藝運（yùn）用到低溫環境中的重要措施，使微生物體（tǐ）內（nèi）的（de）酶和細（xì）胞膜的脂類組成能夠適應低溫環境，並能在（zài）低溫條件下發揮作用。

       大量研究表明，通過適當的馴化策略，經（jīng）曆一定的馴化時間，低溫脫氮工藝（yì）可以實現穩定運行。

       逐步馴化（huà）

       逐步馴化即逐步較緩慢地將工藝溫度由適宜溫度降至（zhì）目標溫度。在馴化微生物適應當前溫度下（xià）再將其溫度（dù）降低，進一步馴化（huà）。尚會來等采用馴化方式，逐步降（jiàng）低溫度，每降1℃就穩（wěn）定一個多月，半年後不刻意控製溫度，經曆了冬（dōng）季10℃的低溫，成功地穩定了常溫、低溫短程硝化（huà）反硝化，亞硝化率始終維（wéi）持在78.8%以上。J.Dosta等通過該方法在18℃成功啟動並穩定運行厭氧氨氧（yǎng）化（huà）工藝，但將溫（wēn）度（dù）降至15℃時，工藝係統失穩；並認為優化的操作步驟（zhòu）應為：先在厭氧氨氧化*適溫度下，積累足夠的厭氧氨氧化生物量，然（rán）後再緩慢（màn）馴化微生物適應（yīng）低溫條件（jiàn）。

       直接馴化

       直接馴（xùn）化（huà）就是將反應係統直接置於目標溫度下進行馴化。K.Isaka等研究了在適度的低溫（20~22℃）下（xià），厭氧生物濾池中（zhōng）利用厭氧氨氧（yǎng）化實現高效的脫氮。通過直（zhí）接將（jiāng）接種汙泥置於20~22℃的環境下培養，在經過446d後（hòu），NLR達（dá）到8.1kg/（m3•d）。還在6℃檢測到了微生物厭氧（yǎng）氨氧化活性。NLR由22℃時的2.8kg/（m3•d）降至6℃的0.36kg/（m3•d）。

       楊朝暉等對（duì）比（bǐ）了兩種馴化策（cè）略（luè）下厭氧氨氧化工藝的啟動時間，接種以短程硝（xiāo）化-厭氧氨氧（yǎng）化協（xié）同作用為（wéi）優勢反應的厭氧序批生物膜反應器（qì）中的生物膜（溫度為31℃），置於（yú）16℃的生化培養箱中馴化，*快56d成功啟動了低溫厭氧氨氧化；接種與前者相同的生物膜，*先置於31℃的生化培養箱（xiāng）中，然後以每12d降低3℃的速度為梯度逐步降溫至16℃，*慢70d馴化結（jié）束，其馴化（huà）結束的標（biāo）誌是在16℃的環（huán）境溫度下氨氮的去除效率在1周左右維持穩定（dìng）。

       以往的研究表明（míng），微生（shēng）物對溫度的（de）逐步降（jiàng）低較為適應（yīng），如（rú）若溫度（dù）突然（rán）降低（dī），則易引起係統的失穩；但較近的（de）研究表（biǎo）明，直接（jiē）將溫（wēn）度降至目標溫度（dù），馴化的時間可能會更短一些。對此（cǐ）尚需係統的研究來論證，試驗現象背後的機理仍有（yǒu）待揭示。（參（cān）考資料：[1]馬春, 金（jīn）仁村. 低溫廢（fèi）水生物脫氮工藝的研究（jiū）進展[J]. 工業水處理, 2012, 32(6):5.）