生物脫氮對環(huán)境條件敏感，容易受溫度變化影響。絕大多數(shù)微生物正常生長溫度為20~35℃，低溫會影響微生物細胞內(nèi)酶的活性，在一定溫度范圍內(nèi)，溫度每降低10℃，微生物活性將降低1倍，從而降低了對污水的處理效果。工藝投入運行后，由于四季的交替和所處的地理位置影響，若不加以人工調(diào)控，溫度很難保持適宜。而溫度調(diào)控則會耗費大量的能源。

1. 低溫對硝化反硝化的影響

溫度是影響細菌生長和代謝的重要環(huán)境條件。絕大多數(shù)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(nèi)某些酶的活性而影響微生物的生長和代謝速率，進而影響污泥產(chǎn)率、污染物的去除效率和速率；溫度還會影響污染物降解途徑、中間產(chǎn)物的形成以及各種物質(zhì)在溶液中的溶解度，以及有可能影響到產(chǎn)氣量和成分等。

低溫減弱了微生物體內(nèi)細胞質(zhì)的流動性，進而影響了物質(zhì)傳輸?shù)却x過程，并且普遍認為低溫將會導致活性污泥的吸附性能和沉降性能下降，以及使微生物群落發(fā)生變化。低溫對微生物活性的控制，不同于高溫帶來的毀滅性影響，其控制作用通常是可恢復的。

①硝化細菌

生物硝化反應可以在4~45℃的溫度范圍內(nèi)進行。氨氧化細菌（AOB）適宜生長溫度為25~30℃，亞硝酸氧化細菌（NOB）的適宜生長溫度為25~30℃。

溫度不但影響硝化菌的生長，而且影響硝化菌的活性。有研究表明，硝化細菌適宜的生長溫度為25~30℃，當溫度小于15℃時硝化速率明顯下降，硝化細菌的活性也大幅度降低，當溫度低于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，尤其是溫度沖擊的影響更加明顯。

由于冬季氣溫較低而未能實現(xiàn)硝化工藝穩(wěn)定運行的案例較為常見。

溫度從12.5℃升至40℃，氨氧化速率增加，但當溫度下降至6℃時，硝化菌活性很低。

②反硝化細菌

反硝化細菌生長的適宜溫度為25~35℃，而我國冬季氣溫通常低于20℃，低溫成為冬季微生物反硝化脫氮的限制性因素。目前關(guān)于反硝化細菌的研究主要集中于對硝酸鹽去除能力的提高，對低溫限制下低濃度硝酸鹽水體中反硝化作用的研究仍然較少。

有研究表明,反硝化速率呈現(xiàn)季節(jié)性變化。

在3℃下反應器的反硝化速率僅為15℃下的55%。

2.冬季生物脫氮不達標解決方案

①加熱

現(xiàn)行的解決辦法有限，在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)泡保溫板保溫，外砌磚圍護（爐渣、膨脹珍珠巖等填充）結(jié)構(gòu)，池頂加蓋等保溫措施；

2.鼓風機一側(cè)設(shè)空氣預熱室，將冬季-10～-20℃的冷空氣預熱到5～8℃；空氣管道設(shè)置管廊，便于保溫處理等。

3.適當加熱污泥，包括回流污泥；

4.用熱蒸汽給進入曝氣池的污水加熱。

現(xiàn)行的這些辦法都將會增加污水處理的運行成本。

②提高泥齡/MLSS

提高泥齡的表現(xiàn)是MLSS的提高，冬季微生物增殖緩慢，做為自養(yǎng)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在一定的范圍內(nèi)（顏胖子：目的是保證硝化細菌為優(yōu)勢菌種），并且適當提高污泥濃度MLSS，在細菌代謝能力下降的前提下，可以使總量的污泥代謝能力能保持穩(wěn)定。

③生物固定化

經(jīng)固定化處理后，微生物的抗逆性能提高，能耐受外界環(huán)境的變化，從而保持了較高的活性。此外，微生物經(jīng)包埋固定后持留能力得以增強，可望實現(xiàn)反應器的快速啟動和高效穩(wěn)定運行。

通過固定化可以削弱溫度變化對硝化作用的影響。技術(shù)員研究了固定化硝化菌在不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(yǎng)的含耐冷菌的硝化污泥，用于處理常溫和低溫生活污水。結(jié)果表明，經(jīng)過固定化處理的硝化菌群即使在低溫條件下，也表現(xiàn)出了較高的硝化效率（＞80%）。

也有學者開展了固定化反硝化細菌脫氮的研究，結(jié)果表明，經(jīng)過固定化處理，提高了反硝化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技術(shù)手段，然而也會使微生物活性有所降低，且固定化后，傳質(zhì)阻力會增大，氧的傳質(zhì)阻礙尤為明顯，固定化更能在厭氧條件下發(fā)揮其優(yōu)勢。此外，其成本也有待技術(shù)經(jīng)濟評估。

④馴化

馴化就是人為的在某一特定環(huán)境條件長期處理某一微生物群體，同時不斷將它們進行移種傳代，以達到累積和選擇合適的自發(fā)突變體的一種古老育種方法。微生物的馴化是脫氮工藝運用到低溫環(huán)境中的重要措施，使微生物體內(nèi)的酶和細胞膜的脂類組成能夠適應低溫環(huán)境，并能在低溫條件下發(fā)揮作用。

大量研究表明，通過適當?shù)鸟Z化策略，經(jīng)歷一定的馴化時間，低溫脫氮工藝可以實現(xiàn)穩(wěn)定運行。

部分學者認為，如果將AOB的運行溫度從30℃直接降至5℃，會導致其失活。逐步降低運行溫度，AOB可調(diào)整細胞膜中的脂肪酸類型使其在低溫條件下不易凍結(jié)。