生物脫氮對環境（jìng）條件（jiàn）敏感，容易受溫度變化影響。絕大多數（shù）微生物正常（cháng）生（shēng）長溫度為20~35℃，低溫會影（yǐng）響微生物細胞內酶的活性（xìng），在一定溫度範圍內，溫度每降低10℃，微生（shēng）物活性將降低1倍（bèi），從而降低了對汙水的處理（lǐ）效果。工藝投入運行（háng）後，由於四季的交替和所處的地理位置影（yǐng）響，若不加以人（rén）工調控，溫度很難保持適宜。而溫（wēn）度調控則會耗費大量的能源。

       一、 低溫對脫氮工藝的影響

       溫度是影響細菌生長和代謝的（de）重要環境條件。絕大（dà）多數微生物正常生長溫度為（wéi）20~35℃。溫度主要是（shì）通過影響微生物細（xì）胞內某些酶的活性而影響微生物（wù）的生長和代謝速率，進而影響汙泥產率、汙染（rǎn）物的去除效率和速率；溫度還會影響汙染物降解途徑、中間產（chǎn）物的形成以及各種物質在溶液中的溶解度，以及有可能影響（xiǎng）到產氣量和成（chéng）分（fèn）等。低溫減弱了微（wēi）生物體內細胞質的流動性，進而影響了物質傳輸等代謝過程，並且普遍認為（wéi）低溫將會導致活性汙泥的吸附性（xìng）能和沉降性能下降，以及使微生物群（qún）落發生變化。低溫（wēn）對（duì）微生物活性的抑（yì）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（de）。

       硝化細菌

       生物硝化反應可以在4~45℃的溫度範圍內進行。氨氧化細菌（jun1）（AOB）*佳生長溫度為25~30℃，亞硝酸氧化細菌（NOB）的*佳生長溫度為（wéi）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，硝（xiāo）化細菌*適宜的生長溫度為25~30℃，當溫度小於15℃時硝化（huà）速率明顯下降，硝化細菌的活性也（yě）大（dà）幅度降低（dī），當溫度低於5℃時，硝化細菌（jun1）的生命活動幾乎停止。大量的研究表明，硝化作用會受到溫度的嚴重影響，尤其是（shì）溫度（dù）衝擊的影響更（gèng）加明顯。

       由於（yú）冬季氣（qì）溫較低而未能（néng）實現硝化工藝穩定運行的案例較為常見。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（shēng）至40℃，氨氧化速率增加，但當溫度下降（jiàng）至6℃時，硝化菌活性很低。

       反硝化細菌

       反（fǎn）硝化細菌生長的*佳溫度為25~35℃，而我（wǒ）國冬季氣溫通常低於20℃，低溫成為冬季微生物反硝（xiāo）化脫氮（dàn）的限製性因素。目前關於反硝化細菌的研究主要集中於對硝酸鹽（yán）去除能力的提高，對低溫限製下低濃度硝酸鹽水體中反硝化作用的研究仍然（rán）較（jiào）少。JichengZhong等研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（yì）的運（yùn）行性能，研究（jiū）表明在3℃下反應器的反硝化速率僅為15℃下的55%。

       二、冬季脫氮工藝運行的改進方（fāng）法

       1、加熱

       現行的解（jiě）決辦法非（fēi）常有限，在我國部分北方城市常用的措施有（yǒu）：

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

(2) 鼓風機一側設空氣預熱室，將（jiāng）冬季-10～-20℃的（de）冷空氣預熱到5～8℃；空氣管道設置管廊，便於保溫處（chù）理等。

(3) 適當（dāng）加熱汙泥，包（bāo）括回流汙泥；

(4) 用熱蒸（zhēng）汽給進入曝氣（qì）池（chí）的汙水加熱。

現行的這些辦法都（dōu）將會增加汙水處理的運行成（chéng）本。

       2、提高泥齡/MLSS

       提高泥齡的*終表現是MLSS的提高（gāo），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，提高泥齡可以（yǐ）使硝（xiāo）化細菌能保持在一定的（de）範圍內（顏胖（pàng）子：目的是保證硝化細菌為優勢菌種），並且適當提高汙泥濃度MLSS，在細菌代（dài）謝能力下降的前提下，可以使總（zǒng）量的汙泥代謝能力能保持（chí）穩定（dìng）。

       3、生物固定化（填料）

       經（jīng）固定化處理後（hòu），微生物的抗逆性能提高，能耐受外界環境的變化，從而保（bǎo）持了較高的活性。此外，微生物（wù）經包埋固（gù）定後持留能力得以增強，可望（wàng）實（shí）現反應器的快速啟動和高效穩定運行。

       通過固定化可以削（xuē）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（qù）除效能，采用聚乙烯醇-硼酸包（bāo）埋法固定常溫富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（wū）水（shuǐ）。結果表明，經過固定（dìng）化處理的硝（xiāo）化菌（jun1）群即使在低（dī）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（dìng）化反硝化（huà）細（xì）菌脫氮的研究，結果表明，經過固定化處理，提高了（le）反硝化細菌對溫度的適應性（xìng），固定化反硝化細菌對高濃度的銨（ǎn）離子和低溫的耐受性增加。

       固（gù）定化是一種有效的技術手段，然而（ér）也會使微生物活性有所降低，且固（gù）定化後，傳質阻力會增大，氧的傳質阻礙尤為明顯，固（gù）定化（huà）更能（néng）在厭氧條件下發揮其優勢。此外，其成本也有待技術經濟評估。

       4、馴化（huà）

       馴化就是人為的在某一特定環境條件長期處理（lǐ）某一微生物群體，同時不斷（duàn）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老育種方法。微生物的馴化是脫氮工藝運用到低溫環境中的重要措施，使微生物體內（nèi）的酶和細胞膜的脂類組成能夠適應低溫環（huán）境，並能在低溫條件下發（fā）揮作用。

       大（dà）量研究表明，通過適（shì）當的馴化（huà）策略，經曆（lì）一（yī）定的馴化時間，低溫脫氮工（gōng）藝可以實現穩定運行。

       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（mù）標溫度。在馴化微（wēi）生（shēng）物適應當前溫（wēn）度下再將其溫度降（jiàng）低，進一步馴化（huà）。尚會（huì）來等采用馴化方式，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（xiāo）化（huà），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化工藝，但將溫度降至（zhì）15℃時，工藝係統失穩；並認為優化的操作步驟應為：先（xiān）在厭氧氨氧化*適溫度下，積累（lèi）足夠的厭氧氨氧（yǎng）化生物量，然後再緩慢馴化微生（shēng）物適應低溫條（tiáo）件。

       直接馴化

       直接（jiē）馴化就是將反應（yīng）係統直接置於目（mù）標溫度下進行馴化（huà）。K.Isaka等研究了在適度的低溫（wēn）（20~22℃）下，厭氧生物（wù）濾池中利用厭氧氨氧化實現高效（xiào）的脫氮。通過直（zhí）接將（jiāng）接種汙泥置於20~22℃的環境下（xià）培養，在經過446d後，NLR達到8.1kg/（m3•d）。還在6℃檢測到了微（wēi）生物厭氧氨氧化（huà）活性。NLR由22℃時的2.8kg/（m3•d）降至6℃的（de）0.36kg/（m3•d）。

       楊朝暉等對比了兩種馴化策略（luè）下（xià）厭氧氨氧化工藝的啟動時間，接種以短程硝化-厭氧（yǎng）氨氧化（huà）協同作用為優勢反應的厭氧序批生（shēng）物膜反應器中（zhōng）的生物膜（溫（wēn）度為31℃），置於（yú）16℃的生（shēng）化培養箱中馴化（huà），*快56d成功啟（qǐ）動（dòng）了低溫厭氧（yǎng）氨氧化；接種與前者相同的生物膜，*先置於31℃的生（shēng）化培養箱中，然後以每12d降低3℃的（de）速度為梯度逐步（bù）降溫至16℃，*慢70d馴化結束，其馴化結束的標誌是在16℃的環境溫度下氨氮的去除（chú）效率在1周左右維持穩定。

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