生物脫氮對環境條件敏感（gǎn），容易受溫度變化影響。絕大多數微生物正常（cháng）生長溫度為20~35℃，低溫會影（yǐng）響微（wēi）生（shēng）物細胞內酶的活性，在一定溫度範圍內，溫度每（měi）降低（dī）10℃，微生物活性將（jiāng）降（jiàng）低1倍，從而（ér）降低（dī）了對汙（wū）水（shuǐ）的處理效果。工藝投入運行後，由於四季的交替和（hé）所處的地理位置（zhì）影響，若不加（jiā）以人工（gōng）調控，溫度很難保持適宜。而溫度調控則會耗費（fèi）大量（liàng）的能源。

       一、 低溫對脫氮（dàn）工（gōng）藝的影響

       溫度（dù）是影響細菌生長和代謝的重要環境條件（jiàn）。絕大多數微生物正常生長（zhǎng）溫度為20~35℃。溫度主要是通過影響微生物細胞內某些酶的活性而影響微生物的生長和代謝速（sù）率，進而影響汙泥（ní）產（chǎn）率、汙染物的去除效率和速率；溫度還（hái）會影響汙染物降解（jiě）途徑、中間產物的形成以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和成分等。低溫減弱了微生物（wù）體內（nèi）細胞質的流動性（xìng），進而影響了物質傳輸（shū）等代謝過程，並且普遍（biàn）認（rèn）為（wéi）低溫（wēn）將會導致活性（xìng）汙泥的吸附性能和沉降性能下（xià）降，以及使微生物群（qún）落發生變化。低溫對微生（shēng）物活性的抑製，不（bú）同於高溫帶來的毀滅（miè）性影（yǐng）響，其抑（yì）製作用通常是可恢複的。

       硝化細菌

       生物硝化反（fǎn）應可以在4~45℃的溫度範圍內進行。氨氧化細菌（AOB）*佳生長溫度（dù）為25~30℃，亞硝酸氧（yǎng）化細菌（NOB）的*佳生長溫度（dù）為25~30℃。

       溫度不但影響硝化菌的生長，而且影響硝化菌（jun1）的活性。有研究表明，硝化細菌（jun1）*適宜的生長溫度為25~30℃，當溫度小於15℃時硝化速率明顯下降，硝化細菌的（de）活性也大幅（fú）度降低，當溫度低於5℃時，硝化細（xì）菌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（chóng）影響（xiǎng），尤其是溫度衝擊（jī）的影響更加明顯。

       由（yóu）於冬季氣溫較低而未能實現硝化（huà）工（gōng）藝穩定運行的案例較為常見。U.Sudarno等考察了溫度變（biàn）化對硝化作（zuò）用的影響，結果表明，溫度從12.5℃升至40℃，氨氧化（huà）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（ér）我國冬季氣溫通常（cháng）低於20℃，低溫成（chéng）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集中於對硝酸鹽去除能力的提（tí）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較少。JichengZhong等研究了太湖沉積物中的反硝（xiāo）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（huà）。

       U.Welander等（děng）考察了低溫條件下（3~20℃）反硝化工藝的（de）運行性能，研究表明（míng）在3℃下反（fǎn）應器的反硝化速率僅為15℃下的（de）55%。

       二、冬季脫氮工藝運行的改進（jìn）方法

       1、加熱

       現行的解決辦法非常有限，在我國部分（fèn）北（běi）方城市常用的措施有：

(1) 曝（pù）氣池、二（èr）沉池等池壁采用發（fā）泡保溫板保溫，外（wài）砌磚圍護（爐渣、膨（péng）脹珍珠岩等填充）結構，池頂加（jiā）蓋等保溫措施；

(2) 鼓風（fēng）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) 用熱蒸汽給進入曝氣池的汙水加熱。

現行的這些辦法都將會增加汙水處（chù）理的運行（háng）成本。

       2、提高泥齡/MLSS

       提高泥（ní）齡的*終表現是MLSS的提高，冬季微生物增（zēng）殖緩（huǎn）慢，做為自養菌的硝化細菌增殖更為（wéi）緩慢，提高泥齡可以使硝化細菌能保持在一（yī）定的範圍內（顏胖子：目的是保（bǎo）證硝化細菌為優（yōu）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（qián）提下，可以使總量的汙泥代謝能力能保持（chí）穩定（dìng）。

       3、生物（wù）固定化（填料（liào））

       經（jīng）固定化處理後，微生物的抗逆（nì）性能提高，能耐受外界環境的變化，從而保持了較（jiào）高（gāo）的活性。此外，微生物（wù）經包埋（mái）固定後持留（liú）能力得以增強，可望實現反應器的（de）快速啟動和高效穩定運行。

       通過固定（dìng）化可以削弱溫度變化對（duì）硝（xiāo）化作用的影響。張爽等研（yán）究（jiū）了固定化硝化菌在（zài）不同（tóng）溫度下對氨氮的去（qù）除效（xiào）能，采用聚乙烯醇-硼酸包埋法固定常溫富集培養的（de）含耐冷菌的（de）硝（xiāo）化汙泥（ní），用於（yú）處（chù）理常溫和低溫（wēn）生活汙水。結果表明，經過（guò）固定化處理的硝化菌群即使在低溫條件下，也表現出了較高的硝化（huà）效率（＞80%）。

       也有學者開展（zhǎn）了固定化反硝化細菌脫氮的研究，結果（guǒ）表明（míng），經過固定化處理，提高了反硝化細菌對溫（wēn）度的適應（yīng）性，固定化反硝化細菌對高濃度的銨離子（zǐ）和低溫的耐（nài）受性（xìng）增加。

       固定化是一種有效的技術手段，然而也會使微生物活性有所降低，且固定（dìng）化後，傳質阻力會（huì）增大，氧的傳質阻礙尤（yóu）為明顯，固定化更能在（zài）厭氧（yǎng）條件下發揮其優勢。此外（wài），其成本也有待技術經濟（jì）評估。

       4、馴化

       馴化就是人為的在某一特定環境條件（jiàn）長期處（chù）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（fā）突變體的一種（zhǒng）古老育種方（fāng）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（tǐ）內的酶和細胞膜的脂類（lèi）組（zǔ）成能夠適應低溫（wēn）環境，並能在低溫條件下發揮作用。

       大量研究表明，通過適當的馴化策略，經曆一定的馴化時（shí）間，低溫脫氮工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（gōng）藝溫度由適宜溫度降至目標溫度（dù）。在馴化微（wēi）生物適（shì）應當前溫度下再將其溫度降低，進（jìn）一步馴化。尚（shàng）會來等采用馴化方（fāng）式，逐步降低溫度，每降1℃就穩定一（yī）個多月，半年後不刻意控製溫（wēn）度，經曆了冬季10℃的低溫，成（chéng）功地穩定了常溫、低溫短程硝化反硝化（huà），亞硝化率始終維（wéi）持在78.8%以上。J.Dosta等通過該方法在（zài）18℃成功啟（qǐ）動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（dù）下，積累足夠的厭氧氨氧（yǎng）化（huà）生物量，然後再緩慢馴化微生物適應低溫條件。

       直接馴化

       直接馴化就是將反應係統直接置於目（mù）標溫度下進行馴化（huà）。K.Isaka等研究了在適度的低溫（20~22℃）下，厭氧生物濾池中（zhōng）利用厭氧氨氧化實現高效的脫氮。通（tōng）過直接將接種汙泥置於20~22℃的環境下培養，在經過446d後，NLR達到8.1kg/（m3•d）。還在6℃檢測（cè）到了微生物厭氧氨氧化活性。NLR由22℃時（shí）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下厭氧氨氧化工藝的啟動時間，接種以短程硝化-厭氧氨氧化協同作用（yòng）為優勢反應的厭氧序批生物膜反應器中的生物膜（溫度為31℃），置於16℃的生化培養箱中馴化，*快56d成功啟動了低（dī）溫厭氧氨氧化；接種與（yǔ）前者相同的生（shēng）物（wù）膜，*先置於31℃的生化培養箱中，然後以每12d降低3℃的速度（dù）為梯（tī）度逐步降溫至（zhì）16℃，*慢70d馴化結束，其馴化結束的標誌是在16℃的環境溫（wēn）度（dù）下氨氮的去除效（xiào）率在1周左右維持穩定。

       以往的（de）研（yán）究表明，微生物對溫度的逐步降低較為（wéi）適（shì）應，如若溫度突然降（jiàng）低，則易引起係統（tǒng）的失穩（wěn）；但較近的研究表明，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（lùn）證，試驗（yàn）現象背後的機理（lǐ）仍（réng）有待揭示。（參考資料：[1]馬春, 金仁村. 低溫廢水生物脫（tuō）氮工（gōng）藝的（de）研究進展[J]. 工業水處理, 2012, 32(6):5.）