生物脫氮對環境條件敏感，容易受溫度變化影（yǐng）響。絕大多數微（wēi）生（shēng）物正常生長溫度為20~35℃，低溫會影響（xiǎng）微生物細胞內酶的活性，在一定溫度（dù）範（fàn）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效果。工藝投入（rù）運行後，由於四季的交（jiāo）替（tì）和所處的地理位置影響，若不加以人工調控，溫度很難保持適宜。而溫度調控則會（huì）耗費（fèi）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重要環境條件。絕大多數微生物正常生長溫（wēn）度為（wéi）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（wù）的生長和代謝速率，進而影響汙泥產率、汙染物的去除效率和速率；溫度還會影響（xiǎng）汙染物降解途徑、中間產物的形成以（yǐ）及（jí）各種物質在溶（róng）液（yè）中的溶解度，以及（jí）有可能影響到產氣（qì）量和成分等。低溫減弱了微（wēi）生（shēng）物體內細（xì）胞質的（de）流動性，進而影響了物（wù）質傳輸等代謝過程，並且普遍認為低（dī）溫將會導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（wēn）對微生物活性的抑製，不同於高（gāo）溫帶來的（de）毀（huǐ）滅性影響，其抑製作用通常是可恢複的。

       硝化細菌

       生（shēng）物硝化反應可以在4~45℃的溫度範圍內進行。氨氧化細菌（AOB）*佳生長溫度為25~30℃，亞硝酸氧化細菌（jun1）（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（huà）菌的活性（xìng）。有研究表（biǎo）明，硝化細菌*適宜的生長溫度為25~30℃，當溫度（dù）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（dāng）溫度低於5℃時，硝化細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影響，尤（yóu）其是溫（wēn）度衝擊的影響更加明顯（xiǎn）。

       由於冬季氣溫（wēn）較低而未能實現硝化工藝穩定運行的案例（lì）較為常見。U.Sudarno等考（kǎo）察了溫（wēn）度變化對硝化作（zuò）用的影響，結果表明（míng），溫度從12.5℃升（shēng）至40℃，氨氧化速率增加，但當溫度（dù）下降至6℃時（shí），硝（xiāo）化（huà）菌活性很低。

       反硝化細菌（jun1）

       反硝化細菌生長的*佳溫度為25~35℃，而我國冬季氣溫通常低於20℃，低溫成為冬季微生物（wù）反硝化脫氮的限製性（xìng）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高，對（duì）低溫限製下（xià）低濃度硝酸鹽水體（tǐ）中反硝化作用的研究仍然較少（shǎo）。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（xìng）變化。

       U.Welander等考察了低溫條件下（3~20℃）反硝化工藝的運（yùn）行性能，研究（jiū）表明（míng）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法

       1、加熱

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

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

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

(3) 適當加熱汙泥，包（bāo）括回流汙泥；

(4) 用熱蒸汽給進入曝氣池的汙（wū）水加熱。

現行的這（zhè）些辦（bàn）法都將會增加汙水（shuǐ）處理的運行成本。

       2、提高泥齡/MLSS

       提高泥齡的（de）*終表現是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持（chí）在一定的範圍內（顏胖子：目的是保證硝化細菌為優勢菌（jun1）種），並且適當提高汙泥濃度MLSS，在細菌代謝能力下（xià）降的（de）前提下，可以使總量的汙泥代謝能力能保持（chí）穩（wěn）定。

       3、生物固定化（huà）（填料）

       經固定（dìng）化處理後，微生物的抗（kàng）逆（nì）性能提高，能（néng）耐受外界環境的變化，從而保（bǎo）持了較高的活性。此外，微（wēi）生物經包埋（mái）固定後持留（liú）能力得以增強，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對硝化作用的影（yǐng）響。張爽等研究了（le）固定化（huà）硝化菌在不（bú）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集培養的含耐（nài）冷（lěng）菌的硝化汙泥，用於處理常溫和低溫生活汙水。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（xià），也表現出（chū）了較（jiào）高的硝化（huà）效率（＞80%）。

       也（yě）有學者開展了固定化反硝化細菌脫氮（dàn）的研究，結果表明，經過固定化處理，提高了反硝化細菌對溫度的適應性（xìng），固定化（huà）反硝化細菌（jun1）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技（jì）術手段（duàn），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（huà）更能在厭氧條（tiáo）件下發揮其優勢。此外，其成本（běn）也有待技術經濟（jì）評估。

       4、馴化

       馴化就是人為的在某（mǒu）一（yī）特定環境條（tiáo）件長期（qī）處理某一微（wēi）生物（wù）群體，同時不斷將（jiāng）它們進行移種傳（chuán）代，以達到累積和（hé）選擇合（hé）適的自發突變體的一種古老育種（zhǒng）方法（fǎ）。微生物的馴化是脫氮工藝運用到低溫環境中的重要措施，使微生物體內的酶和細胞膜的脂類組成能夠適應低溫環境，並能（néng）在低溫條件下發揮作用（yòng）。

       大量研究表（biǎo）明，通過適當的馴（xùn）化策略，經曆一定的馴（xùn）化時間，低溫脫氮工藝（yì）可（kě）以實現（xiàn）穩（wěn）定運行。

       逐步馴（xùn）化（huà）

       逐步馴化即逐步較（jiào）緩慢地將工藝溫度由適宜（yí）溫度降至目標溫度。在馴（xùn）化微生物適應當前溫度下再將其溫度（dù）降低，進一步馴化。尚會來等采用（yòng）馴化方式，逐步降（jiàng）低溫度，每降1℃就（jiù）穩定（dìng）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（le）常溫、低（dī）溫短程硝化反硝化（huà），亞（yà）硝化率始終維持在78.8%以上。J.Dosta等通過該方法在18℃成（chéng）功啟（qǐ）動並穩定運行厭氧氨氧化工藝，但將溫度（dù）降至（zhì）15℃時，工藝（yì）係統失穩；並認為優（yōu）化的操作步驟應為：先在厭氧氨氧化*適溫度下，積累足夠的厭氧氨氧化生物量，然後再（zài）緩（huǎn）慢馴化微生物適應低溫條件。

       直接馴（xùn）化

       直（zhí）接馴化就是將反應係統直接（jiē）置於目標溫度下進行馴化。K.Isaka等研究（jiū）了在適度的（de）低溫（20~22℃）下，厭氧（yǎng）生物濾池中利（lì）用厭（yàn）氧氨氧化實現高效的脫氮。通過直接將接種（zhǒng）汙泥（ní）置於20~22℃的環境下（xià）培養，在經（jīng）過446d後，NLR達到8.1kg/（m3•d）。還在6℃檢測（cè）到（dào）了微生（shēng）物厭氧氨氧化活性。NLR由22℃時的2.8kg/（m3•d）降（jiàng）至6℃的0.36kg/（m3•d）。

       楊朝（cháo）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（yǎng）化協同作用為優勢反應的厭氧（yǎng）序批（pī）生物膜反（fǎn）應器中的生（shēng）物膜（溫度為（wéi）31℃），置於16℃的生化培養箱（xiāng）中（zhōng）馴化，*快56d成功啟動了低溫厭氧氨氧化；接種（zhǒng）與前者（zhě）相（xiàng）同（tóng）的生物膜，*先置於31℃的生化培養箱中，然後以（yǐ）每12d降低3℃的速度為梯度逐步降（jiàng）溫至16℃，*慢70d馴（xùn）化結束（shù），其馴化結束的標誌是在16℃的環境溫度下氨氮的去除效率在1周（zhōu）左右維持穩定。

       以往（wǎng）的研究表明（míng），微生物對溫度的逐步（bù）降低較為適應，如若溫度突然降低，則易引起（qǐ）係統（tǒng）的失（shī）穩；但較近（jìn）的研究表（biǎo）明，直接將溫度降至目標溫度，馴化的時間可能會（huì）更短一些。對此尚（shàng）需（xū）係統的研究來論證，試驗（yàn）現象背後的機理仍有待揭示。（參考資料：[1]馬春, 金仁村. 低溫廢水生物脫氮工藝的研究進（jìn）展[J]. 工業水處理, 2012, 32(6):5.）