生物脫氮對環境條件敏感，容易受溫度變化影響（xiǎng）。絕大（dà）多數（shù）微生（shēng）物正常生長溫度為20~35℃，低溫會影響微生物細胞內酶（méi）的活性，在一定溫度範圍（wéi）內，溫度（dù）每降低10℃，微生物活性將降（jiàng）低1倍，從而降（jiàng）低了對汙水的處（chù）理效果。工藝投入運行後，由於四季的交替和所處的地理位置影響，若不加（jiā）以人工調（diào）控，溫度很難保持適（shì）宜。而溫度調控（kòng）則會（huì）耗費大量的能源。

       一、 低溫對脫氮工藝的影響

       溫度是影響細菌生長和代謝的重要環境條（tiáo）件。絕大多數微生物正常生長溫度為20~35℃。溫度（dù）主要是（shì）通過影響微生物細胞內某些酶的活性而影響微（wēi）生物的生長和代謝（xiè）速率（lǜ），進而影響汙泥產率、汙染物的去除效率和速（sù）率；溫（wēn）度還會影響汙染物降解途徑、中間（jiān）產物的形成以（yǐ）及各種物質在溶液中的溶解度（dù），以及有可能影響到產氣量（liàng）和（hé）成分（fèn）等。低溫（wēn）減弱（ruò）了微生物體內細胞質的（de）流動性，進而影響了物質傳輸等代謝過程，並且普遍認為低溫將會導致活性汙泥的吸（xī）附性能和沉降性能下降，以（yǐ）及使微生（shēng）物群落發生變化。低溫對微生物活性的抑製，不同於高溫（wēn）帶來的毀滅性影響，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4~45℃的溫度（dù）範圍內進行。氨氧化細菌（jun1）（AOB）*佳生長溫度為（wéi）25~30℃，亞硝（xiāo）酸氧化細菌（NOB）的*佳生長溫度為25~30℃。

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

       由於冬季氣溫較（jiào）低而未（wèi）能實現硝化工藝穩定運行的案例較（jiào）為常見。U.Sudarno等考察（chá）了溫度變化對硝化作用（yòng）的影響（xiǎng），結果表明，溫度從12.5℃升至40℃，氨氧化速率增加，但當溫度下降至（zhì）6℃時（shí），硝化菌活性（xìng）很低。

       反硝化細菌

       反硝（xiāo）化（huà）細菌生長的*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（huà）脫氮的限製性因（yīn）素。目前關於反硝化細菌的研究主要集中於對硝酸鹽去除能力的提高，對低溫限製下低濃度硝（xiāo）酸鹽水體中反硝化作用的研究（jiū）仍然較少。JichengZhong等研究了太湖沉積物中的反硝化作用，經過數月的實（shí）驗分析發現反硝化速率呈現季節（jiē）性（xìng）變化。

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

       二、冬（dōng）季脫氮工藝運行的改進（jìn）方法

       1、加熱（rè）

       現行的解決辦法非常有限，在我國部分北方城市常用的措施有：

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

(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℃；空氣管道設置（zhì）管廊，便於保溫處理等。

(3) 適當加熱汙泥，包括回流汙泥；

(4) 用熱（rè）蒸汽給進入曝氣池的（de）汙水加熱。

現行的這些辦法都將會增加汙水處理的運行成本。

       2、提高（gāo）泥齡/MLSS

       提高泥齡的*終表現是MLSS的提高，冬季微生物增殖緩慢，做為自養菌的硝化細菌增殖更為緩慢，提高泥（ní）齡可以使硝化細菌能保持在一定的範圍內（顏胖子：目的是（shì）保證硝（xiāo）化細菌（jun1）為優勢菌（jun1）種），並且適當提高（gāo）汙泥濃度MLSS，在細菌（jun1）代謝能力下降的前提下，可（kě）以使總（zǒng）量的汙泥代謝能力能保（bǎo）持穩定。

       3、生物固定化（huà）（填（tián）料）

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

       通過固定化可以削弱溫度變（biàn）化對硝化作用的影響。張爽等研究了固（gù）定化硝化菌在不同溫度下對氨（ān）氮的去除效能，采用聚乙烯醇-硼酸包埋法固定常溫富集培養（yǎng）的含耐冷菌的硝化汙泥，用於處理（lǐ）常溫和低溫（wēn）生活汙水。結（jié）果表明，經過固（gù）定化處理（lǐ）的硝化菌群即使在低溫（wēn）條件下，也表現出了較高的硝化效率（＞80%）。

       也有學者開展了固定化（huà）反硝化細菌脫氮的研（yán）究，結果表明，經過固定化處理，提高了反硝化細菌對溫度的適應性，固定化反硝化細菌對高濃度的銨離子和低溫的耐受（shòu）性增加。

       固定（dìng）化是一種（zhǒng）有效的技術手段，然而也（yě）會使微生物（wù）活性（xìng）有所（suǒ）降低，且固定化後，傳質阻力會（huì）增大，氧的傳質阻礙尤為明顯，固定化更能在厭氧條件下發揮其優勢。此外，其成（chéng）本（běn）也有待技術經濟評估。

       4、馴化

       馴化就是人為的在某一特定環（huán）境條件長期處理某一微生物群體，同時不（bú）斷將（jiāng）它（tā）們進行移種傳代，以達到累積和（hé）選擇合適（shì）的自發突變體的一種古老育種方法。微生物的馴化是脫氮工藝運用到（dào）低溫環境中的重要措（cuò）施，使微生物體內的酶和細胞膜的（de）脂類組（zǔ）成能夠適（shì）應低溫環境，並能在低溫條件（jiàn）下發揮作用。

       大量研究（jiū）表明，通過適當的馴（xùn）化策略，經曆一定的馴化時間，低溫脫氮（dàn）工藝可以實現穩定（dìng）運行。

       逐步馴化

       逐步馴（xùn）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再將其溫度降低，進一（yī）步馴化。尚會來等（děng）采用馴化方式，逐步（bù）降低溫度，每降1℃就穩定（dìng）一個多月，半年後（hòu）不刻（kè）意控製溫（wēn）度，經曆了冬季10℃的低溫，成功地穩定了常溫、低（dī）溫短程硝化反硝化（huà），亞硝化率始終維持在78.8%以（yǐ）上。J.Dosta等通過（guò）該（gāi）方法在18℃成功啟動（dòng）並穩定運行厭氧氨氧化工藝，但將溫度降（jiàng）至15℃時，工藝係統失穩；並認為優化的操作步驟應為：先在厭氧氨氧化*適溫度下，積累足夠的厭氧氨氧（yǎng）化生物量，然後再緩慢馴（xùn）化微生物適應低溫條件。

       直接馴化

       直接（jiē）馴化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（le）在適度的低溫（20~22℃）下，厭氧生物濾池中利用厭氧氨氧化實現高（gāo）效的脫氮。通過直接將接種汙泥置於20~22℃的環境下培養，在（zài）經（jīng）過446d後，NLR達到（dào）8.1kg/（m3•d）。還在6℃檢測到了微生（shēng）物厭氧氨（ān）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）比了兩（liǎng）種馴化策（cè）略下厭氧氨氧化工藝的啟動時間，接種（zhǒng）以短程硝化（huà）-厭（yàn）氧氨氧化協同作（zuò）用為優（yōu）勢反應的厭氧序批生物膜反（fǎn）應器中的生物膜（溫度為31℃），置於（yú）16℃的生化培養箱（xiāng）中馴化，*快56d成（chéng）功啟動了低溫（wēn）厭氧氨氧化；接種與（yǔ）前者相同的生物膜，*先置於31℃的生化培養（yǎng）箱中，然後以（yǐ）每12d降低3℃的速度為梯度（dù）逐步降溫（wēn）至16℃，*慢70d馴化結束，其馴化結束的標誌是在16℃的環（huán）境溫度下氨氮的去除效率（lǜ）在1周左右維持穩定。

       以往的研（yán）究表明，微生物對溫度的逐步降（jiàng）低較為適應，如若溫度（dù）突然降低，則易引（yǐn）起係統的失穩（wěn）；但較（jiào）近的（de）研究表（biǎo）明，直（zhí）接將溫度降至目標溫度，馴化的時間可能會更短一些。對此尚需係統的研（yán）究來（lái）論證，試驗現象背（bèi）後的機理仍有待揭示。（參考資料：[1]馬春, 金（jīn）仁村. 低溫廢水生物脫（tuō）氮工藝的研究進展[J]. 工業水處理, 2012, 32(6):5.）