生物脫氮對環(huán)境條件敏感，易受溫度變化影響。大多數(shù)微生物的正常生長溫度為20~35℃。低溫會影響微生物細(xì)胞內(nèi)酶的活性。在一定的溫度范圍內(nèi)，溫度每降低10℃，微生物的活性就會增加一倍，從而降低對污水的處理效果。 .工藝投運后，由于四季更替和地理位置的影響，如果不進(jìn)行人工控制，很難保持適宜的溫度。另一方面，溫度調(diào)節(jié)會消耗大量能量。
一、低溫對硝化反硝化作用的影響
溫度是影響細(xì)菌生長和代謝的重要環(huán)境條件。大多數(shù)微生物的正常生長溫度為20~35℃。溫度主要通過影響微生物細(xì)胞內(nèi)某些酶的活性來影響微生物的生長和代謝率，進(jìn)而影響污泥產(chǎn)量、污染物去除效率和速率；溫度還影響污染物的降解途徑和中間產(chǎn)物的形成以及各種物質(zhì)在溶液中的溶解度，并可能影響氣體的產(chǎn)生和組成。低溫削弱了微生物細(xì)胞質(zhì)的流動性，進(jìn)而影響物質(zhì)運輸?shù)却x過程，一般認(rèn)為低溫會導(dǎo)致活性污泥的吸附性能和沉降性能下降，從而改變微生物群落。低溫對微生物活性的抑制作用不同于高溫的破壞作用，其抑制作用通常是可恢復(fù)的。
生物硝化作用可在4～45℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。氨氧化菌（AOB）的適宜生長溫度為25~30℃，亞硝酸鹽氧化菌（NOB）的適宜生長溫度為25~30℃。
溫度不僅影響硝化細(xì)菌的生長，還會影響硝化細(xì)菌的活性。研究表明，硝化細(xì)菌適宜的生長溫度為25-30℃。當(dāng)溫度低于15℃時，硝化速率明顯下降，硝化細(xì)菌的活性也明顯下降。當(dāng)溫度低于5℃時，硝化細(xì)菌的生命活動幾乎停止。大量研究表明，硝化作用會受到溫度的嚴(yán)重影響，尤其是溫度驟變的影響更為明顯。
由于冬季氣溫低，無法實現(xiàn)硝化化工過程穩(wěn)定運行的案例屢見不鮮。研究了溫度變化對硝化作用的影響。結(jié)果表明，當(dāng)溫度從12.5℃上升到40℃時，氨氧化速率增加，但當(dāng)溫度下降到6℃時，硝化細(xì)菌的活性很低。反硝化細(xì)菌的生長溫度為25~35℃，而我國冬季氣溫通常低于20℃，低溫成為微生物反硝化的前提和冬季反硝化的限制因素。目前對反硝化細(xì)菌的研究主要集中在提高硝酸鹽去除能力上，對低溫極限下低濃度硝酸鹽水中反硝化作用的研究還較少。研究了太湖沉積物的反硝化作用。經(jīng)過幾個月的實驗分析，他們發(fā)現(xiàn)反硝化率呈現(xiàn)季節(jié)性變化。研究了低溫（3~20°C）下反硝化過程的運行性能。研究表明，反應(yīng)器在3℃時的脫硝率僅為15℃時的55%。
二、冬季生物反硝化措施
1、暖氣
目前的解決方案非常有限，在我國一些北方城市普遍采用的有：
(1)曝氣池、二沉池池壁采用發(fā)泡保溫板保溫，采用外磚圍護(hù)(填充礦渣、膨脹珍珠巖等)結(jié)構(gòu)，池頂蓋板和其他絕緣措施；
(2)在鼓風(fēng)機(jī)一側(cè)安裝空氣預(yù)熱室，將冬季-10～-20℃的冷空氣預(yù)熱至5～8℃；風(fēng)道設(shè)有管廊，便于保溫等。
(3)對污泥，包括回流污泥進(jìn)行適當(dāng)加熱；
(4)利用熱蒸汽對進(jìn)入曝氣池的污水進(jìn)行加熱。目前的方法會增加污水處理的運行成本。
2、增加泥齡/MLSS
增加泥齡的最終表現(xiàn)是MLSS增加，冬季微生物生長緩慢，硝化細(xì)菌作為自養(yǎng)菌增殖更慢，增加泥齡可以使硝化細(xì)菌保持在一定范圍內(nèi)，適當(dāng)提高污泥濃度MLSS在細(xì)菌代謝能力下降的前提下，可以保持污泥代謝能力總量穩(wěn)定。
3、生物固定化（填料）
固定化處理后，微生物的抗逆能力得到提高，能夠抵御外界環(huán)境的變化，從而保持較高的活性。此外，包埋固定化后微生物的截留能力增強，有望實現(xiàn)反應(yīng)器的快速啟動和高效穩(wěn)定運行。
固定化可以減弱溫度變化對硝化作用的影響。研究了不同溫度下固定化硝化細(xì)菌對氨氮的去除效率，采用聚乙烯醇-硼酸包埋法固定化常溫富集培養(yǎng)的含嗜冷菌硝化污泥，用于處理常溫和低溫生活污水。結(jié)果表明，即使在低溫條件下，固定化硝化細(xì)菌也表現(xiàn)出較高的硝化效率（>80%）。
一些學(xué)者還開展了固定化反硝化細(xì)菌反硝化作用的研究。增加對銨離子和低溫的耐受性。固定化是一種有效的技術(shù)手段，但也會降低微生物的活性，而且固定化后傳質(zhì)阻力會增加，氧氣的傳質(zhì)阻力尤為明顯。固定化在厭氧條件下更能發(fā)揮其優(yōu)勢。此外，其成本受技術(shù)經(jīng)濟(jì)評估的制約。
4、馴化
馴化是將一定的微生物種群長期在一定的環(huán)境條件下進(jìn)行人工處理，同時不斷地移植和傳代，以達(dá)到積累和選擇自發(fā)突變體的一種古老的繁殖方法。微生物的馴化是反硝化過程應(yīng)用于低溫環(huán)境的重要措施，使微生物體內(nèi)的酶和細(xì)胞膜的脂質(zhì)成分能夠適應(yīng)低溫環(huán)境，并在低溫條件下發(fā)揮作用。

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