生物脫氮對環境條件敏感，容易受溫度變（biàn）化影響。絕大多數微生物正常生（shēng）長溫度為20~35℃，低（dī）溫（wēn）會影響（xiǎng）微（wēi）生物細（xì）胞內酶的活性（xìng），在一定溫（wēn）度範圍內，溫度每降低（dī）10℃，微生物活性將降低1倍，從而降低了對汙水的處理（lǐ）效果。工藝投入運行後，由於（yú）四季的交替和所處的地理位置影響，若不加（jiā）以人工（gōng）調控，溫度很難保（bǎo）持適宜。而溫度調控則會耗費大量的能源（yuán）。

       一、 低溫對脫氮（dàn）工藝的影響

       溫度是影響細菌生長和代謝的重要環境條件。絕大多數微生物正常生長溫度為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率，進而影響汙泥產率（lǜ）、汙染物（wù）的去除效率和速率（lǜ）；溫度還會影響汙染物降解途徑、中間產物的形成以及各種（zhǒng）物質在溶液中的溶解度（dù），以及有可能影響（xiǎng）到產氣量和成分等。低溫減（jiǎn）弱了微生物體內細胞質的流動性，進而影響了（le）物（wù）質傳（chuán）輸等代謝過（guò）程（chéng），並且普遍認為低溫將會導致活性汙泥的吸附性能和沉降性能（néng）下降，以及（jí）使微生物群落發生變化。低（dī）溫（wēn）對微生物活性的抑製，不同於高溫帶來的毀滅（miè）性影響，其抑製作用（yòng）通常（cháng）是可恢（huī）複的。

       硝（xiāo）化細菌（jun1）

       生物硝化反應可以（yǐ）在（zài）4~45℃的溫度範圍內進行。氨氧化細菌（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，而且影響硝化菌的活性。有（yǒu）研究表明，硝化細菌*適（shì）宜的生長溫度為（wéi）25~30℃，當溫（wēn）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（dī），當溫度低於5℃時，硝化細菌的生命活動幾乎停止。大（dà）量的研究表明，硝化（huà）作用（yòng）會受到溫度（dù）的嚴重影響，尤其是溫度（dù）衝（chōng）擊的影響更加明顯。

       由於冬季氣溫較低而未能實現硝化工藝穩定運行（háng）的案例較為常見。U.Sudarno等考（kǎo）察了溫度變化對硝（xiāo）化（huà）作用的影響（xiǎng），結果表明，溫度從12.5℃升至（zhì）40℃，氨氧化速率增（zēng）加，但當（dāng）溫度下降至6℃時（shí），硝化菌（jun1）活性很低。

       反硝化細菌

       反硝化細菌生長（zhǎng）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）集中於對硝酸鹽去除能力的提高，對低溫限（xiàn）製下低濃度硝酸鹽水（shuǐ）體中反硝化（huà）作用的研究仍然較（jiào）少（shǎo）。JichengZhong等研究了太湖沉積物中的反硝化作用，經過（guò）數（shù）月的實驗分析（xī）發現反硝化速率呈現季節性變化。

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

       二、冬季（jì）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，在我國（guó）部分北方城（chéng）市常用的措施有：

(1) 曝氣（qì）池、二沉池等池壁采用發泡保溫板保溫，外砌磚圍（wéi）護（爐（lú）渣、膨脹珍珠岩等填充）結構，池頂加蓋等保溫（wēn）措施；

(2) 鼓風機（jī）一側（cè）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理的運行成本。

       2、提高泥齡/MLSS

       提高泥齡的（de）*終表（biǎo）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，提高泥齡可以使硝化細菌能保（bǎo）持在一（yī）定的範圍內（顏胖子：目的是保證硝化細（xì）菌為優勢菌種），並且適當提高汙泥濃度（dù）MLSS，在細菌代（dài）謝能力下降的前提下，可以使總量的汙泥代謝（xiè）能力能保持穩定。

       3、生物固定化（填料）

       經固定化處理後，微生物的抗逆性能提高（gāo），能耐受外界環境的變化，從而保持了較（jiào）高的（de）活性（xìng）。此外，微生物經包埋固定後持（chí）留能（néng）力得以增強（qiáng），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化（huà）對硝化作（zuò）用的影響。張（zhāng）爽等研究了固（gù）定（dìng）化硝化菌在不同溫度（dù）下對氨氮的去（qù）除效能，采用聚乙（yǐ）烯醇-硼酸包埋法固定常溫富集培養（yǎng）的含耐冷菌（jun1）的硝化汙泥，用於處理常溫（wēn）和低溫生活汙水。結果表（biǎo）明，經過固定化處理的硝化菌群即使在低溫條件下，也表（biǎo）現出了較高的（de）硝化效率（＞80%）。

       也有學者開展了固定化反硝化細菌脫氮的研（yán）究，結果表明（míng），經過固定化處理，提高（gāo）了反硝化（huà）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性增加。

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

       4、馴化（huà）

       馴化就是人為的在（zài）某一特定環境條件（jiàn）長（zhǎng）期處理某（mǒu）一微（wēi）生物群體，同時不斷將它們進（jìn）行（háng）移種（zhǒng）傳代，以達到累積和選擇合適的自（zì）發突變體的一種古老育種方法（fǎ）。微生物的（de）馴化是脫氮工藝運用（yòng）到低溫環境中（zhōng）的重要措施，使微生物體內的酶和細胞膜的脂類組（zǔ）成能夠適應（yīng）低溫環境，並能在低溫條（tiáo）件下發揮作用。

       大量研（yán）究表（biǎo）明（míng），通過適當的馴化策略，經曆一定的馴化時間，低溫脫（tuō）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藝溫度由適宜溫度（dù）降至目標溫度。在馴化微生（shēng）物適應（yīng）當前（qián）溫度（dù）下再將其溫度降低，進一步馴化。尚會來等（děng）采用馴化方式，逐步（bù）降低溫度，每降（jiàng）1℃就穩定一個多月，半（bàn）年後不刻意控（kòng）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，亞硝化率（lǜ）始終維持在（zài）78.8%以上。J.Dosta等通過（guò）該方法（fǎ）在18℃成功啟動並穩定運行厭（yàn）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（huà）的操作（zuò）步驟應為：先在厭氧氨氧化*適溫（wēn）度下，積累足夠的厭氧氨氧化生物量，然後再緩慢馴化（huà）微（wēi）生物適應低溫條件。

       直接馴化

       直（zhí）接馴化就是將反應係統直接置於目標溫度下進行馴化。K.Isaka等研究了在適度的低溫（20~22℃）下，厭氧生物（wù）濾池中利用厭氧氨（ān）氧化實現高效的脫氮。通過直（zhí）接（jiē）將接種汙泥（ní）置於20~22℃的環境（jìng）下培（péi）養，在經過（guò）446d後，NLR達到8.1kg/（m3•d）。還在6℃檢測（cè）到了微生物厭氧（yǎng）氨氧化活性。NLR由22℃時的2.8kg/（m3•d）降至（zhì）6℃的（de）0.36kg/（m3•d）。

       楊朝暉等（děng）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（huà）協同（tóng）作用為優勢（shì）反應的厭氧序（xù）批生物膜反應（yīng）器中的生（shēng）物膜（溫度為31℃），置於16℃的生化培（péi）養箱中馴化，*快（kuài）56d成功啟動了低溫厭氧（yǎng）氨氧化；接種與前者相同（tóng）的生物膜，*先置（zhì）於31℃的生化培養箱中，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，其馴（xùn）化（huà）結束的標誌是在16℃的環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（biǎo）明，微生物對溫（wēn）度的逐（zhú）步降低較為適應，如若溫度突（tū）然（rán）降低，則易引起係統的失穩；但較近的研究（jiū）表明，直接將溫度降至目標溫（wēn）度，馴化的時間可能會（huì）更短一些。對此尚需（xū）係統的研究來（lái）論證，試驗現象背（bèi）後的機理仍有（yǒu）待揭示。（參（cān）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]. 工業水處（chù）理, 2012, 32(6):5.）