冬季脱氮效果不好的改进办法！

生物(wù)脱氮对环境条件敏感，容易受温度变化影响。绝大多(duō)数微生物(wù)正常生長(cháng)温度為(wèi)20~35℃，低温会影响微生物(wù)细胞内酶的活性，在一1定温度范围内，温度每降低10℃，微生物(wù)活性将降低1倍，从而降低了对污水的处理(lǐ)效果。工艺投入运行后，由于四季的交替和所处的地理(lǐ)位置影响，若不加以人工调控，温度很(hěn)难保持适宜。而温度调控则会耗费大量的能(néng)源。

一、 低温对脱氮工艺的影响

温度是影响细菌生長(cháng)和代謝(xiè)的重要环境条件。绝大多(duō)数微生物(wù)正常生長(cháng)温度為(wèi)20~35℃。温度主要是通过影响微生物(wù)细胞内某些酶的活性而影响微生物(wù)的生長(cháng)和代謝(xiè)速率，进而影响污泥产率、污染物(wù)的去除效率和速率；温度还会影响污染物(wù)降解途径、中间产物(wù)的形成以及各种物(wù)质在溶液中的溶解度，以及有(yǒu)可(kě)能(néng)影响到产气量和成分(fēn)等。低温减弱了微生物(wù)體(tǐ)内细胞质的流动性，进而影响了物(wù)质传输等代謝(xiè)过程，并且普遍认為(wèi)低温将会导致活性污泥的吸附性能(néng)和沉降性能(néng)下降，以及使微生物(wù)群落发生变化。低温对微生物(wù)活性的抑制，不同于高温带来的毁灭性影响，其抑制作用(yòng)通常是可(kě)恢复的。

硝化细菌

生物(wù)硝化反应可(kě)以在4~45℃的温度范围内进行。氨氧化细菌（AOB）佳生長(cháng)温度為(wèi)25~30℃，亚硝酸氧化细菌（NOB）的佳生長(cháng)温度為(wèi)25~30℃。

温度不但影响硝化菌的生長(cháng)，而且影响硝化菌的活性。有(yǒu)研究表明，硝化细菌适宜的生長(cháng)温度為(wèi)25~30℃，当温度小(xiǎo)于15℃时硝化速率明显下降，硝化细菌的活性也大幅度降低，当温度低于5℃时，硝化细菌的生命活动几乎停止。大量的研究表明，硝化作用(yòng)会受到温度的严重影响，尤其是温度冲击的影响更加明显。

由于冬季气温较低而未能(néng)实现硝化工艺稳定运行的案例较為(wèi)常见。U.Sudarno等考察了温度变化对硝化作用(yòng)的影响，结果表明，温度从12.5℃升至40℃，氨氧化速率增加，但当温度下降至6℃时，硝化菌活性很(hěn)低。

反硝化细菌

反硝化细菌生長(cháng)的佳温度為(wèi)25~35℃，而我國(guó)冬季气温通常低于20℃，低温成為(wèi)冬季微生物(wù)反硝化脱氮的限制性因素。目前关于反硝化细菌的研究主要集中于对硝酸盐去除能(néng)力的提高，对低温限制下低浓度硝酸盐水體(tǐ)中反硝化作用(yòng)的研究仍然较少。JichengZhong等研究了太湖(hú)沉积物(wù)中的反硝化作用(yòng)，经过数月的实验分(fēn)析发现反硝化速率呈现季节性变化。

U.Welander等考察了低温条件下（3~20℃）反硝化工艺的运行性能(néng)，研究表明在3℃下反应器的反硝化速率仅為(wèi)15℃下的55%。

二、冬季脱氮工艺运行的改进方法

1、加热

现行的解决办法非常有(yǒu)限，在我國(guó)部分(fēn)北方城市常用(yòng)的措施有(yǒu)：

(1) 曝气池、二沉池等池壁采用(yòng)发泡保温板保温，外砌砖围护（炉渣、膨胀珍珠岩等填充）结构，池顶加盖等保温措施；

(2) 鼓风机一侧设空气预热室，将冬季-10～-20℃的冷空气预热到5～8℃；空气管道设置管廊，便于保温处理(lǐ)等。

(3) 适当加热污泥，包括回流污泥；

(4) 用(yòng)热蒸汽给进入曝气池的污水加热。

现行的这些办法都将会增加污水处理(lǐ)的运行成本。

2、提高泥龄/MLSS

提高泥龄的终表现是MLSS的提高，冬季微生物(wù)增殖缓慢，做為(wèi)自养菌的硝化细菌增殖更為(wèi)缓慢，提高泥龄可(kě)以使硝化细菌能(néng)保持在一1定的范围内（颜胖子：目的是保证硝化细菌為(wèi)优势菌种），并且适当提高污泥浓度MLSS，在细菌代謝(xiè)能(néng)力下降的前提下，可(kě)以使总量的污泥代謝(xiè)能(néng)力能(néng)保持稳定。

3、生物(wù)固定化（填料）

经固定化处理(lǐ)后，微生物(wù)的抗逆性能(néng)提高，能(néng)耐受外界环境的变化，从而保持了较高的活性。此外，微生物(wù)经包埋固定后持留能(néng)力得以增强，可(kě)望实现反应器的快速启动和高1效稳定运行。

通过固定化可(kě)以削弱温度变化对硝化作用(yòng)的影响。张爽等研究了固定化硝化菌在不同温度下对氨氮的去除效能(néng)，采用(yòng)聚乙烯醇-硼酸包埋法固定常温富集培养的含耐冷菌的硝化污泥，用(yòng)于处理(lǐ)常温和低温生活污水。结果表明，经过固定化处理(lǐ)的硝化菌群即使在低温条件下，也表现出了较高的硝化效率（＞80%）。

也有(yǒu)學(xué)者开展了固定化反硝化细菌脱氮的研究，结果表明，经过固定化处理(lǐ)，提高了反硝化细菌对温度的适应性，固定化反硝化细菌对高浓度的铵离子和低温的耐受性增加。

固定化是一种有(yǒu)效的技术手段，然而也会使微生物(wù)活性有(yǒu)所降低，且固定化后，传质阻力会增大，氧的传质阻碍尤為(wèi)明显，固定化更能(néng)在厌氧条件下发挥其优势。此外，其成本也有(yǒu)待技术经济评估。

4、驯化

驯化就是人為(wèi)的在某一特定环境条件長(cháng)期处理(lǐ)某一微生物(wù)群體(tǐ)，同时不断将它们进行移种传代，以达到累积和选择合适的自发突变體(tǐ)的一种古老育种方法。微生物(wù)的驯化是脱氮工艺运用(yòng)到低温环境中的重要措施，使微生物(wù)體(tǐ)内的酶和细胞膜的脂类组成能(néng)够适应低温环境，并能(néng)在低温条件下发挥作用(yòng)。

大量研究表明，通过适当的驯化策略，经历一1定的驯化时间，低温脱氮工艺可(kě)以实现稳定运行。

逐步驯化

逐步驯化即逐步较缓慢地将工艺温度由适宜温度降至目标温度。在驯化微生物(wù)适应当前温度下再将其温度降低，进一步驯化。尚会来等采用(yòng)驯化方式，逐步降低温度，每降1℃就稳定一个多(duō)月，半年后不刻意控制温度，经历了冬季10℃的低温，成功地稳定了常温、低温短程硝化反硝化，亚硝化率始终维持在78.8%以上。J.Dosta等通过该方法在18℃成功启动并稳定运行厌氧氨氧化工艺，但将温度降至15℃时，工艺系统失稳；并认為(wèi)优化的操作步骤应為(wèi)：先在厌氧氨氧化适温度下，积累足够的厌氧氨氧化生物(wù)量，然后再缓慢驯化微生物(wù)适应低温条件。

直接驯化

直接驯化就是将反应系统直接置于目标温度下进行驯化。K.Isaka等研究了在适度的低温（20~22℃）下，厌氧生物(wù)滤池中利用(yòng)厌氧氨氧化实现高1效的脱氮。通过直接将接种污泥置于20~22℃的环境下培养，在经过446d后，NLR达到8.1kg/（m³•d）。还在6℃检测到了微生物(wù)厌氧氨氧化活性。NLR由22℃时的2.8kg/（m³•d）降至6℃的0.36kg/（m³•d）。

对比了两种驯化策略下厌氧氨氧化工艺的启动时间，接种以短程硝化-厌氧氨氧化协同作用(yòng)為(wèi)优势反应的厌氧序批生物(wù)膜反应器中的生物(wù)膜（温度為(wèi)31℃），置于16℃的生化培养箱中驯化，快56d成功启动了低温厌氧氨氧化；接种与前者相同的生物(wù)膜，首先置于31℃的生化培养箱中，然后以每12d降低3℃的速度為(wèi)梯度逐步降温至16℃，慢70d驯化结束，其驯化结束的标志(zhì)是在16℃的环境温度下氨氮的去除效率在1周左右维持稳定。

以往的研究表明，微生物(wù)对温度的逐步降低较為(wèi)适应，如若温度突然降低，则易引起系统的失稳；但较近的研究表明，直接将温度降至目标温度，驯化的时间可(kě)能(néng)会更短一些。