生物脫氮對環境條件敏感，容（róng）易（yì）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（bāo）內酶的（de）活性，在一定溫（wēn）度範圍（wéi）內，溫（wēn）度每降低10℃，微生物活性將降低1倍，從而降（jiàng）低了對（duì）汙水的處理效果。工藝投入運行後，由於四季的（de）交替和所（suǒ）處的地理位（wèi）置影響，若不加以人工調控，溫度很難保持（chí）適宜。而溫度調（diào）控則會耗費大量的能源。

       一、 低溫對脫氮工藝的影（yǐng）響

       溫度是影響細菌生長和代謝（xiè）的重要環境條件。絕大多數微生（shēng）物正常生長溫度（dù）為20~35℃。溫度主要是通（tōng）過影響微生物細胞內某些酶的活性而影響（xiǎng）微（wēi）生物的生長和代謝速（sù）率，進而影（yǐng）響汙泥（ní）產率（lǜ）、汙染物的去（qù）除效率（lǜ）和速率（lǜ）；溫度還會影響汙染物降解途徑、中間產物的（de）形成以及各種（zhǒng）物質在溶液中的溶解度，以及有可能影響到（dào）產氣量和（hé）成分等。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，並且普遍認為低溫將會導致（zhì）活性（xìng）汙泥的吸附性（xìng）能和沉降性能下降，以及使微生物群落發生變化。低溫對微生物活性的抑製，不同於高溫帶來的毀滅性影響，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℃的溫度範圍內進行。氨（ān）氧化細菌（AOB）*佳生長溫度為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（qiě）影響（xiǎng）硝（xiāo）化菌的活性（xìng）。有研究（jiū）表明，硝化細菌*適宜的生長溫（wēn）度為25~30℃，當溫（wēn）度小於15℃時硝（xiāo）化速率明顯下降，硝化細（xì）菌的活性也（yě）大幅度降低，當溫度低於5℃時，硝化細菌的生命活（huó）動幾乎停止。大量的研究表明，硝化作用會受到溫（wēn）度的（de）嚴（yán）重影響（xiǎng），尤其是溫度衝擊的影響更（gèng）加明顯。

       由於冬季氣溫較低而未能實現硝化工藝穩定運（yùn）行的案例較為常見。U.Sudarno等考察了溫（wēn）度變化對硝化作用的影響，結果表明，溫度從12.5℃升至40℃，氨氧化速率（lǜ）增（zēng）加，但當溫度下降至6℃時，硝化菌（jun1）活性很低。

       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（wēn）成為冬季微生物反硝化脫氮的（de）限製性（xìng）因素。目前（qián）關於反硝化細菌的研究（jiū）主要集（jí）中於對硝酸鹽去除能力的提高，對低溫限製下低濃度（dù）硝酸（suān）鹽水體（tǐ）中反硝化作用的研究仍然較（jiào）少。JichengZhong等研究了太（tài）湖沉積物中的反硝化作用，經過數月的實（shí）驗分析（xī）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（xià）（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（huà）速率僅為15℃下的55%。

       二、冬季脫氮工藝運行的改進方法

       1、加熱

       現行的解決辦法非常有限（xiàn），在我國部分北方城市常用（yòng）的措（cuò）施有：

(1) 曝氣池、二沉池等池壁采用發泡保溫板（bǎn）保溫，外砌磚圍護（爐渣、膨脹珍珠岩等填（tián）充）結（jié）構，池頂（dǐng）加蓋等保溫措施；

(2) 鼓（gǔ）風機一側設空氣預熱（rè）室，將冬季（jì）-10～-20℃的冷空氣預熱到5～8℃；空氣管道設置管（guǎn）廊，便於保溫處理等。

(3) 適（shì）當加熱汙泥，包括回流汙泥；

(4) 用熱（rè）蒸汽給進入曝氣（qì）池的汙水加熱。

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

       2、提高泥齡/MLSS

       提高泥齡的*終表現是MLSS的（de）提高，冬季微生物增殖緩慢，做為自養菌的硝化（huà）細菌增殖（zhí）更為緩慢，提高泥齡可以使（shǐ）硝化細菌能（néng）保持（chí）在一定的範圍（wéi）內（顏胖子：目的是保證硝化細菌為優（yōu）勢菌種（zhǒng）），並且適當提（tí）高汙泥濃度MLSS，在細菌代謝能（néng）力下降的前提下，可以（yǐ）使總量（liàng）的汙泥代謝（xiè）能力能保持穩定。

       3、生物固定化（填料）

       經固（gù）定化處理後，微生物的抗逆性能提高，能（néng）耐受外界環境（jìng）的變化（huà），從而（ér）保持了（le）較高的活性。此外，微生物經包埋（mái）固定後（hòu）持留能力得以增強，可（kě）望實現反應器的快（kuài）速啟動和（hé）高效穩（wěn）定運行。

       通過固定化（huà）可以削弱溫度變化對硝化作用的影響。張爽等研究了固定化硝化菌在不同溫度下對氨氮的去除效能，采用聚乙烯醇-硼酸包埋法固定常溫富（fù）集培養的含耐冷（lěng）菌（jun1）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即使在（zài）低溫條件下，也表現出了較高的硝化效率（＞80%）。

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

       固定化是一種有（yǒu）效的技術手（shǒu）段，然而也會使微生物活性有所降低，且固定化後，傳（chuán）質阻力會增大，氧的傳質阻礙尤為明顯，固定化更能在厭氧條件（jiàn）下發揮其優勢。此外，其成本也有待技術經濟評估。

       4、馴化

       馴化就是人為的（de）在某一（yī）特定環境條件長期處理某一微生物群（qún）體，同時不（bú）斷將它們進行移種傳代，以達到累積（jī）和選擇合適的自發突變體的一種（zhǒng）古老育種（zhǒng）方法。微生物的馴化是脫氮工藝運用到低溫環境中的重要措施，使（shǐ）微生物體內（nèi）的酶和細胞膜（mó）的脂類組成能夠適應低溫環境，並能在低溫條件下發揮作用。

       大量研究表（biǎo）明，通（tōng）過適當的（de）馴化策略，經（jīng）曆一定的馴化時間，低溫脫氮工藝可以實（shí）現穩（wěn）定運行。

       逐步馴化

       逐步馴化即逐步較緩慢地將工藝溫度由適宜溫度降至目標溫（wēn）度（dù）。在馴化微生（shēng）物適應當前溫度下再將其溫度降低，進（jìn）一（yī）步（bù）馴化。尚會來等采用馴化（huà）方式，逐步降低溫度，每降1℃就穩定一個多月，半年後不刻意控製溫度，經曆了冬季10℃的低溫，成功地穩定了常溫、低溫短程硝化反硝化，亞（yà）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化工藝，但將溫度降至15℃時，工藝係統（tǒng）失穩；並認（rèn）為（wéi）優化的操作步驟應為：先在厭氧氨氧化*適溫度（dù）下，積累足夠（gòu）的厭氧氨（ān）氧（yǎng）化生物量，然後再緩（huǎn）慢馴化微生物適應低溫條（tiáo）件。

       直接馴化（huà）

       直接馴化就是將反應係統直接（jiē）置於（yú）目標（biāo）溫（wēn）度下（xià）進行馴化（huà）。K.Isaka等研究了在適（shì）度的低溫（20~22℃）下，厭氧生物濾池（chí）中利用厭氧氨氧化實現高效的脫氮。通過直接將接種汙（wū）泥置於（yú）20~22℃的環境下培養，在經過446d後，NLR達到8.1kg/（m3•d）。還在6℃檢（jiǎn）測到了微生物（wù）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）。

       楊朝暉等對比了兩（liǎng）種（zhǒng）馴化策略下厭氧氨氧化工藝的啟動時間，接種以短程硝（xiāo）化-厭氧氨氧化協同作用為優勢反應的（de）厭氧序批生物膜反應器（qì）中的生物膜（溫度為31℃），置於16℃的生化培養箱中（zhōng）馴（xùn）化，*快56d成功（gōng）啟動了低溫厭氧（yǎng）氨氧化；接（jiē）種（zhǒng）與（yǔ）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馴化結束，其（qí）馴化結（jié）束的標誌是在（zài）16℃的環（huán）境溫度下氨氮的去除效率在1周左右維持穩定。

       以往的研究表明，微生（shēng）物對溫度的逐步降低較為適應，如若溫度突然降低（dī），則易引起係統的失穩；但較近的研（yán）究表明，直接將溫度降（jiàng）至目標溫度，馴化的時間（jiān）可能會更短一些。對此尚需係統的（de）研究來（lái）論證，試驗現象背（bèi）後的機理仍有（yǒu）待揭示（shì）。（參考資料：[1]馬春, 金仁村. 低溫廢水生物脫氮工藝的研究進展[J]. 工（gōng）業水處理, 2012, 32(6):5.）