生物脫氮對環境條件敏感，容易受溫度變化影響。絕（jué）大（dà）多數（shù）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（yī）定溫（wēn）度範圍（wéi）內，溫度每降低10℃，微生物活性（xìng）將降低1倍，從而降低了對汙水的處（chù）理效果。工藝投入運行後（hòu），由於四季的交替和所處的地理位（wèi）置（zhì）影響，若不加以人工調控，溫度很難保持適宜。而溫度調控則會耗費大量的能源。

       一、 低溫對脫（tuō）氮工藝的影響

       溫度是影響細菌生長和代謝的重要環（huán）境條件。絕大多數微（wēi）生物正常生長溫度（dù）為20~35℃。溫（wēn）度主要是通過影響微生物細胞內某（mǒu）些酶的活（huó）性而影響微生物的生（shēng）長和代謝速率，進而影響汙泥產率、汙染物的（de）去除效（xiào）率和速率；溫度還會影響汙染物降（jiàng）解途徑、中間產物的（de）形（xíng）成（chéng）以及各種物質在溶液中（zhōng）的溶解度，以及有可能影響（xiǎng）到產氣量和成分等。低（dī）溫（wēn）減弱（ruò）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過程，並且普遍認為低溫（wēn）將（jiāng）會導（dǎo）致活性汙泥的吸附性能（néng）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（yǐng）響，其（qí）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（yǎng）化細菌（AOB）*佳生長溫度為25~30℃，亞硝（xiāo）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（xiāo）化菌的活性。有研究（jiū）表明，硝化細菌*適宜的（de）生長溫度為25~30℃，當溫度小於15℃時硝化速率明顯下降，硝化細菌的活性也大幅度降低，當溫度低於5℃時（shí），硝化細菌的生命活（huó）動幾乎停（tíng）止。大量的研究表明（míng），硝化作用會受到溫度的嚴重影響，尤其是溫度衝擊（jī）的影響更加明顯。

       由於冬季氣溫較低而未能實（shí）現硝化工藝（yì）穩定運行的案例較（jiào）為常見。U.Sudarno等考察了（le）溫度變化對硝化作用的（de）影響（xiǎng），結果表（biǎo）明，溫度（dù）從12.5℃升至40℃，氨氧化速率增加，但當溫度下降至6℃時，硝化菌活性很低。

       反硝化細菌

       反硝化細菌生長的*佳溫度為25~35℃，而我國（guó）冬季氣溫通常低於20℃，低（dī）溫成為冬季微生物反硝化脫氮的限製性因素。目前關於反硝化細菌的研究主要（yào）集中於對硝（xiāo）酸鹽去除（chú）能力的（de）提高，對低溫（wēn）限製下低濃度硝酸鹽水體中（zhōng）反硝化作用的研（yán）究仍然較少。JichengZhong等研（yán）究了太湖沉積物中的反硝化作（zuò）用，經過數月的（de）實驗分析發現反硝化速率呈現季節（jiē）性變化。

       U.Welander等考察了低（dī）溫條件（jiàn）下（xià）（3~20℃）反硝化工藝的運行性能，研（yán）究表明在3℃下反應器的反硝化速（sù）率僅為15℃下的55%。

       二、冬（dōng）季（jì）脫氮工藝運行的（de）改進方法

       1、加熱

       現行的解（jiě）決辦法非常有限，在我國部分（fèn）北方（fāng）城市常用（yòng）的措施有：

(1) 曝（pù）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（gòu），池頂加蓋等（děng）保溫（wēn）措（cuò）施；

(2) 鼓（gǔ）風機一側設（shè）空氣預熱室（shì），將冬（dōng）季-10～-20℃的冷空氣預熱到5～8℃；空氣管道設置管（guǎn）廊，便於保溫（wēn）處理等。

(3) 適當加熱汙泥，包括回流汙泥；

(4) 用熱蒸汽給（gěi）進入曝氣池的汙水加熱。

現行（háng）的這些（xiē）辦法都將會增加汙水（shuǐ）處理的運行成本。

       2、提高泥齡/MLSS

       提高（gāo）泥齡的*終表現（xiàn）是MLSS的提高，冬季微生物增殖緩（huǎn）慢，做為自養菌的硝化細菌增殖更為緩慢，提高泥齡可以使硝化細菌能保持（chí）在一（yī）定的範圍內（nèi）（顏胖子：目的是保證硝化細菌為優勢菌種），並且適當提高汙泥濃（nóng）度MLSS，在細菌代謝能力下（xià）降的前提下，可以使總量的汙泥代謝能力能保持穩定。

       3、生物固定化（填料）

       經固定化處理（lǐ）後，微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（de）活性。此外，微生物經包埋固定後持留能力得以增強，可望實現反應器的快速啟動和高效穩（wěn）定運行（háng）。

       通過（guò）固定化可以削弱溫度變化對硝化作用（yòng）的影響。張爽等（děng）研究了固定化硝化菌在不同溫（wēn）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（péi）養的含耐冷菌的硝化汙泥，用於（yú）處理常溫和低溫生（shēng）活汙水。結果表明，經過固定化處理的硝化菌群即使在低（dī）溫條件下，也表現出了較高（gāo）的硝化效率（＞80%）。

       也有學者開展了固定化（huà）反硝化細（xì）菌脫（tuō）氮的研究，結果（guǒ）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（huà）反硝化細菌對高濃（nóng）度的銨離子和低溫的耐受性增加。

       固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，且固定化後，傳質阻力會增大，氧的傳質阻礙（ài）尤為明顯，固定化更能在厭氧條件（jiàn）下發揮其優勢（shì）。此外，其（qí）成本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境條（tiáo）件長期處理某（mǒu）一微生物群體，同時不斷將它們進行移種傳代，以（yǐ）達到累積和選擇合適的（de）自發突變體（tǐ）的一種古老育種方（fāng）法。微生物（wù）的馴化是（shì）脫氮工藝運用到低溫環境中（zhōng）的重要措施，使微生物（wù）體（tǐ）內（nèi）的酶和細（xì）胞膜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。

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

       逐步馴（xùn）化

       逐步馴化即逐步較緩慢地將工藝溫度由適（shì）宜溫度降至目標溫度。在馴化微生物適應（yīng）當前溫（wēn）度下再將其溫度降低，進一（yī）步馴化。尚會來等采用（yòng）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（zhì）溫（wēn）度，經曆了冬季10℃的低（dī）溫，成功地穩定了常溫、低溫短程硝化反（fǎn）硝化，亞硝化率始終維持（chí）在78.8%以上。J.Dosta等通過（guò）該方（fāng）法在18℃成功啟動並穩定運行厭氧氨氧化工（gōng）藝，但將溫度（dù）降至15℃時，工藝係統失穩（wěn）；並認為優化的操作步驟應（yīng）為：先在（zài）厭氧氨氧化*適溫度下，積累足夠的厭氧氨氧（yǎng）化生物（wù）量，然後再緩慢馴化微生物適應低溫條件（jiàn）。

       直（zhí）接馴化

       直（zhí）接馴化就是將反應（yīng）係統（tǒng）直接置於目標溫度下進行馴化（huà）。K.Isaka等研究了在適度的低（dī）溫（20~22℃）下，厭（yàn）氧生物濾池中利用厭氧氨氧化實現高效的脫氮。通過直接將接種汙泥置於20~22℃的（de）環境（jìng）下培養，在經過446d後，NLR達到8.1kg/（m3•d）。還在（zài）6℃檢測到了微生（shēng）物厭氧氨氧（yǎng）化活性。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（le）兩種馴化策略下厭氧氨氧化工（gōng）藝的啟動時間，接種（zhǒng）以短程硝化-厭氧氨氧化協同作用為優勢反應的厭氧序批（pī）生物（wù）膜反應器中的生物膜（溫（wēn）度為31℃），置於16℃的生化培養（yǎng）箱中（zhōng）馴化，*快（kuài）56d成功啟動了低溫厭氧氨氧（yǎng）化；接種與前者相同（tóng）的生物膜，*先置於31℃的生化培養箱中，然後以每12d降低3℃的速度為（wéi）梯度逐步降（jiàng）溫至16℃，*慢70d馴化結束（shù），其馴化結束的（de）標誌是在16℃的環境溫度下氨氮的去除效率在（zài）1周（zhōu）左（zuǒ）右（yòu）維持穩定。

       以往的研究（jiū）表明，微生物對溫度的逐步降低較（jiào）為適（shì）應，如若溫度突然降低，則易引起係統的失穩；但較（jiào）近的研究表明，直接將溫度降至目標溫度，馴化的時間可能會更短一些。對此尚需係統的研究來論證（zhèng），試驗現（xiàn）象背後的機理仍有待揭示。（參（cān）考資料：[1]馬春（chūn）, 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.）