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胞內酶的活性。在一定的溫度范圍內，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，如果不進行人工控制，很難保持適宜的溫度。另一方面，溫度調節(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胞內某些酶的活性來影響微生物的生長和代謝率，進而影響污泥產量、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物的形成以及各種物質在溶液中的溶解度，并可能影響氣體的產生和組成。低溫削弱了微生物細胞質的流動性，進而影響物質運輸?shù)却x過程，一般認為低溫會導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的。
生物硝化作用可在4～45℃的溫度范圍內進行。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菌的生長，還會影響硝化細菌的活性。研究表明，硝化細菌適宜的生長溫度為25-30℃。當溫度低于15℃時，硝化速率明顯下降，硝化細菌的活性也明顯下降。當溫度低于5℃時，硝化細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。結果表明，當溫度從12.5℃上升到40℃時，氨氧化速率增加，但當溫度下降到6℃時，硝化細菌的活性很低。反硝化細菌的生長溫度為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(填充礦渣、膨脹珍珠巖等)結構，池頂蓋板和其他絕緣措施；
(2)在鼓風機一側安裝空氣預熱室，將冬季-10～-20℃的冷空氣預熱至5～8℃；風道設有管廊，便于保溫等。
(3)對污泥，包括回流污泥進行適當加熱；
(4)利用熱蒸汽對進入曝氣池的污水進行加熱。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，硝化細菌作為自養(yǎng)菌增殖更慢，增加泥齡可以使硝化細菌保持在一定范圍內，適當提高污泥濃度MLSS在細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。結果表明，即使在低溫條件下，固定化硝化細菌也表現(xiàn)出較高的硝化效率（>80%）。
一些學者還開展了固定化反硝化細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手段，但也會降低微生物的活性，而且固定化后傳質阻力會增加，氧氣的傳質阻力尤為明顯。固定化在厭氧條件下更能發(fā)揮其優(yōu)勢。此外，其成本受技術經濟評估的制約。
4、馴化
馴化是將一定的微生物種群長期在一定的環(huán)境條件下進行人工處理，同時不斷地移植和傳代，以達到積累和選擇自發(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用于低溫環(huán)境的重要措施，使微生物體內的酶和細胞膜的脂質成分能夠適應低溫環(huán)境，并在低溫條件下發(fā)揮作用。

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