【谷騰環保網訊】生(sheng)物脫氮(dan)對環境(jing)條(tiao)件(jian)敏感，容易受溫(wen)度(du)(du)變化影響。絕(jue)大多數微(wei)生(sheng)物正常生(sheng)長溫(wen)度(du)(du)為20~35℃，低溫(wen)會(hui)影響微(wei)生(sheng)物細胞內(nei)酶的(de)(de)活性，在一(yi)定溫(wen)度(du)(du)范圍(wei)內(nei)，溫(wen)度(du)(du)每降低10℃，微(wei)生(sheng)物活性將降低1倍，從(cong)而降低了對污水的(de)(de)處(chu)(chu)理效果(guo)。工(gong)藝投入運行后，由于四季的(de)(de)交替和所處(chu)(chu)的(de)(de)地理位(wei)置(zhi)影響，若不加以人工(gong)調控(kong)，溫(wen)度(du)(du)很難保持適宜(yi)。而溫(wen)度(du)(du)調控(kong)則會(hui)耗費大量的(de)(de)能源。

一、 低溫對脫氮工藝的影響

溫度(du)(du)是(shi)影(ying)響(xiang)細(xi)(xi)菌生長(chang)(chang)和代(dai)謝的(de)重要環境(jing)條件。絕(jue)大多數微生物(wu)(wu)正常生長(chang)(chang)溫度(du)(du)為(wei)20~35℃。溫度(du)(du)主要是(shi)通過(guo)影(ying)響(xiang)微生物(wu)(wu)細(xi)(xi)胞內某些(xie)酶的(de)活性(xing)(xing)而影(ying)響(xiang)微生物(wu)(wu)的(de)生長(chang)(chang)和代(dai)謝速率(lv)(lv)，進(jin)而影(ying)響(xiang)污(wu)泥產率(lv)(lv)、污(wu)染物(wu)(wu)的(de)去(qu)除(chu)效率(lv)(lv)和速率(lv)(lv)；溫度(du)(du)還(huan)會影(ying)響(xiang)污(wu)染物(wu)(wu)降(jiang)解(jie)途(tu)徑、中間產物(wu)(wu)的(de)形成以及各種物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)在溶液中的(de)溶解(jie)度(du)(du)，以及有可(ke)能影(ying)響(xiang)到(dao)產氣量和成分等。低溫減弱(ruo)了微生物(wu)(wu)體(ti)內細(xi)(xi)胞質(zhi)(zhi)的(de)流動性(xing)(xing)，進(jin)而影(ying)響(xiang)了物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)傳輸等代(dai)謝過(guo)程，并且普遍認為(wei)低溫將會導致活性(xing)(xing)污(wu)泥的(de)吸(xi)附性(xing)(xing)能和沉降(jiang)性(xing)(xing)能下(xia)降(jiang)，以及使微生物(wu)(wu)群落發(fa)生變化。低溫對(dui)微生物(wu)(wu)活性(xing)(xing)的(de)抑(yi)制，不同于高溫帶來的(de)毀滅性(xing)(xing)影(ying)響(xiang)，其抑(yi)制作用通常是(shi)可(ke)恢復的(de)。

硝化細菌

生(sheng)物硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)反應可以在4~45℃的溫度(du)范圍(wei)內(nei)進行。氨氧(yang)化(hua)(hua)(hua)細菌（AOB）最(zui)佳生(sheng)長溫度(du)為25~30℃，亞硝(xiao)酸氧(yang)化(hua)(hua)(hua)細菌（NOB）的最(zui)佳生(sheng)長溫度(du)為25~30℃。

溫度(du)(du)(du)不但影響硝(xiao)化菌(jun)的(de)(de)生長，而且影響硝(xiao)化菌(jun)的(de)(de)活性。有(you)研究(jiu)表(biao)(biao)明(ming)，硝(xiao)化細(xi)菌(jun)最適宜的(de)(de)生長溫度(du)(du)(du)為25~30℃，當溫度(du)(du)(du)小于15℃時硝(xiao)化速率明(ming)顯(xian)下(xia)降，硝(xiao)化細(xi)菌(jun)的(de)(de)活性也大幅度(du)(du)(du)降低(di)(di)，當溫度(du)(du)(du)低(di)(di)于5℃時，硝(xiao)化細(xi)菌(jun)的(de)(de)生命活動幾乎停止。大量的(de)(de)研究(jiu)表(biao)(biao)明(ming)，硝(xiao)化作用會受到(dao)溫度(du)(du)(du)的(de)(de)嚴重影響，尤其是溫度(du)(du)(du)沖擊的(de)(de)影響更加明(ming)顯(xian)。

由于冬(dong)季氣(qi)溫較(jiao)低(di)而(er)未能實現硝化工藝穩定運行的案例(li)較(jiao)為常見。U.Sudarno等考(kao)察了(le)溫度(du)變化對硝化作用的影(ying)響，結果(guo)表明，溫度(du)從12.5℃升至40℃，氨氧化速率增加，但當溫度(du)下降至6℃時，硝化菌活(huo)性很低(di)。

反硝化細菌

反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)細菌生長的(de)(de)最佳溫(wen)度為25~35℃，而我國冬季(ji)氣溫(wen)通(tong)常低于(yu)20℃，低溫(wen)成為冬季(ji)微生物(wu)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)脫氮的(de)(de)限制性因(yin)素。目前關于(yu)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)細菌的(de)(de)研(yan)究主要集中(zhong)(zhong)于(yu)對硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)去(qu)除能(neng)力的(de)(de)提高(gao)，對低溫(wen)限制下低濃度硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)水體中(zhong)(zhong)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)作用(yong)的(de)(de)研(yan)究仍然較少。JichengZhong等研(yan)究了太湖沉(chen)積(ji)物(wu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)作用(yong)，經過(guo)數月的(de)(de)實(shi)驗分析發現(xian)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)速率呈現(xian)季(ji)節性變(bian)化(hua)(hua)(hua)。

U.Welander等考察了低溫條件下（3~20℃）反硝(xiao)化工藝的運行性能，研(yan)究表明(ming)在3℃下反應(ying)器的反硝(xiao)化速(su)率(lv)僅為15℃下的55%。

二、冬季脫氮工藝運行的改進方法

1、加熱

現(xian)行(xing)的解決辦法(fa)非常有限，在我國部分(fen)北(bei)方城市常用(yong)的措施(shi)有：

(1) 曝(pu)氣池(chi)、二沉池(chi)等池(chi)壁采用發泡(pao)保溫板保溫，外砌(qi)磚(zhuan)圍護(hu)（爐(lu)渣(zha)、膨脹(zhang)珍珠巖等填(tian)充）結(jie)構，池(chi)頂(ding)加蓋等保溫措施；

(2) 鼓風機一側設(she)空(kong)(kong)氣(qi)預熱室(shi)，將冬季-10～-20℃的冷空(kong)(kong)氣(qi)預熱到(dao)5～8℃；空(kong)(kong)氣(qi)管(guan)道設(she)置管(guan)廊(lang)，便于保溫處理等。

(3) 適當加熱污泥，包(bao)括回流污泥；

(4) 用熱(re)蒸汽給進入曝氣池(chi)的污(wu)水加熱(re)。

現行的這些辦(ban)法都將會增加(jia)污水處理(li)的運行成本。

2、提高泥齡/MLSS

提(ti)高(gao)泥(ni)齡的最終表現(xian)是(shi)MLSS的提(ti)高(gao)，冬季微生物增殖緩慢，做為自養菌(jun)(jun)的硝化細(xi)菌(jun)(jun)增殖更為緩慢，提(ti)高(gao)泥(ni)齡可以使硝化細(xi)菌(jun)(jun)能保(bao)(bao)持(chi)在一(yi)定(ding)的范圍(wei)內(nei)（顏胖子：目的是(shi)保(bao)(bao)證(zheng)硝化細(xi)菌(jun)(jun)為優(you)勢(shi)菌(jun)(jun)種），并且適當提(ti)高(gao)污泥(ni)濃度MLSS，在細(xi)菌(jun)(jun)代謝能力下降(jiang)的前(qian)提(ti)下，可以使總量的污泥(ni)代謝能力能保(bao)(bao)持(chi)穩(wen)定(ding)。

3、生物固定化（填料）

經固定化處理后，微生物的(de)(de)抗逆(ni)性能提高，能耐受外界環境(jing)的(de)(de)變化，從(cong)而(er)保持(chi)(chi)了較高的(de)(de)活性。此外，微生物經包埋固定后持(chi)(chi)留能力得以(yi)增強，可望實現反應器的(de)(de)快速啟動(dong)和高效穩定運行(xing)。

通過(guo)固定(ding)(ding)化可以削(xue)弱(ruo)溫(wen)度變化對硝化作用(yong)的(de)影響。張(zhang)爽等(deng)研究(jiu)了固定(ding)(ding)化硝化菌(jun)(jun)在(zai)不同溫(wen)度下對氨氮的(de)去除效(xiao)能，采用(yong)聚乙烯醇-硼酸包埋法固定(ding)(ding)常溫(wen)富集培養的(de)含耐冷菌(jun)(jun)的(de)硝化污(wu)泥(ni)，用(yong)于處理常溫(wen)和低溫(wen)生活污(wu)水。結果表(biao)明(ming)，經過(guo)固定(ding)(ding)化處理的(de)硝化菌(jun)(jun)群即使在(zai)低溫(wen)條件(jian)下，也表(biao)現出了較高的(de)硝化效(xiao)率(lv)（＞80%）。

也有學者(zhe)開展(zhan)了(le)固(gu)(gu)定化(hua)反(fan)硝(xiao)化(hua)細(xi)菌(jun)脫氮的(de)研究(jiu)，結果表明，經過固(gu)(gu)定化(hua)處理，提高(gao)了(le)反(fan)硝(xiao)化(hua)細(xi)菌(jun)對(dui)溫度的(de)適應性，固(gu)(gu)定化(hua)反(fan)硝(xiao)化(hua)細(xi)菌(jun)對(dui)高(gao)濃度的(de)銨離子(zi)和低溫的(de)耐受性增加。

固(gu)定化是一種(zhong)有(you)效的技(ji)術手(shou)段(duan)，然而也會使微生物活性(xing)有(you)所降(jiang)低，且固(gu)定化后，傳質阻(zu)力(li)會增大，氧的傳質阻(zu)礙尤為明顯，固(gu)定化更能在厭氧條件下發揮其優勢。此外(wai)，其成本也有(you)待技(ji)術經濟(ji)評估。

4、馴化

馴化就是人為的在(zai)某(mou)一(yi)(yi)特定環(huan)(huan)境條(tiao)件長期處理某(mou)一(yi)(yi)微(wei)(wei)生物群體，同時不(bu)斷(duan)將它們進(jin)行移種(zhong)傳代，以達到(dao)(dao)累積和(he)選(xuan)擇(ze)合適(shi)的自發突變體的一(yi)(yi)種(zhong)古老(lao)育種(zhong)方法。微(wei)(wei)生物的馴化是脫(tuo)氮工藝運用(yong)到(dao)(dao)低(di)溫(wen)環(huan)(huan)境中的重要措施(shi)，使微(wei)(wei)生物體內的酶和(he)細胞膜(mo)的脂類(lei)組(zu)成能(neng)夠適(shi)應低(di)溫(wen)環(huan)(huan)境，并能(neng)在(zai)低(di)溫(wen)條(tiao)件下發揮作用(yong)。

大量(liang)研究(jiu)表明，通(tong)過適當(dang)的(de)馴化(hua)策略，經歷一定的(de)馴化(hua)時間，低溫脫氮工藝(yi)可以(yi)實現(xian)穩(wen)定運行。

逐步馴化

逐(zhu)(zhu)步(bu)馴(xun)化(hua)(hua)即逐(zhu)(zhu)步(bu)較緩(huan)(huan)慢地將工(gong)藝(yi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)由適宜溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)降(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)目標溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)。在(zai)馴(xun)化(hua)(hua)微(wei)生物(wu)適應(ying)(ying)當前(qian)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)下(xia)再(zai)將其溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)降(jiang)(jiang)(jiang)低，進(jin)一步(bu)馴(xun)化(hua)(hua)。尚會來等(deng)采用馴(xun)化(hua)(hua)方式，逐(zhu)(zhu)步(bu)降(jiang)(jiang)(jiang)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)，每降(jiang)(jiang)(jiang)1℃就穩(wen)(wen)定(ding)一個多月，半年后不(bu)刻意(yi)控(kong)制溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)，經歷了冬(dong)季10℃的低溫(wen)(wen)(wen)(wen)，成(cheng)功(gong)地穩(wen)(wen)定(ding)了常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)、低溫(wen)(wen)(wen)(wen)短(duan)程(cheng)硝化(hua)(hua)反硝化(hua)(hua)，亞硝化(hua)(hua)率始終(zhong)維持在(zai)78.8%以(yi)上。J.Dosta等(deng)通過該方法(fa)在(zai)18℃成(cheng)功(gong)啟動(dong)并穩(wen)(wen)定(ding)運行厭氧(yang)氨氧(yang)化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)，但將溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)降(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)15℃時，工(gong)藝(yi)系統失穩(wen)(wen)；并認為優化(hua)(hua)的操作步(bu)驟應(ying)(ying)為：先在(zai)厭氧(yang)氨氧(yang)化(hua)(hua)最適溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)下(xia)，積累(lei)足(zu)夠的厭氧(yang)氨氧(yang)化(hua)(hua)生物(wu)量(liang)，然后再(zai)緩(huan)(huan)慢馴(xun)化(hua)(hua)微(wei)生物(wu)適應(ying)(ying)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)條件。

直接馴化

直(zhi)接馴化就是將反應系統直(zhi)接置于目標溫度下(xia)(xia)進(jin)行馴化。K.Isaka等研究了在適度的(de)(de)低溫（20~22℃）下(xia)(xia)，厭(yan)(yan)氧(yang)生(sheng)(sheng)物濾池(chi)中利用厭(yan)(yan)氧(yang)氨(an)氧(yang)化實現高效的(de)(de)脫(tuo)氮。通過直(zhi)接將接種(zhong)污泥置于20~22℃的(de)(de)環境下(xia)(xia)培養，在經(jing)過446d后(hou)，NLR達到8.1kg/（m³•d）。還在6℃檢(jian)測(ce)到了微生(sheng)(sheng)物厭(yan)(yan)氧(yang)氨(an)氧(yang)化活性。NLR由22℃時(shi)的(de)(de)2.8kg/（m³•d）降(jiang)至6℃的(de)(de)0.36kg/（m³•d）。

楊朝(chao)暉等對比了兩(liang)種馴(xun)(xun)(xun)化(hua)(hua)策(ce)略下(xia)厭氧(yang)(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)工藝的(de)(de)(de)(de)啟(qi)動(dong)時間，接種以短程硝化(hua)(hua)-厭氧(yang)(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)協同作用為優勢(shi)反應的(de)(de)(de)(de)厭氧(yang)(yang)(yang)序批生物(wu)(wu)膜反應器中的(de)(de)(de)(de)生物(wu)(wu)膜（溫度為31℃），置(zhi)于16℃的(de)(de)(de)(de)生化(hua)(hua)培(pei)養(yang)箱中馴(xun)(xun)(xun)化(hua)(hua)，最快56d成功啟(qi)動(dong)了低溫厭氧(yang)(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)；接種與(yu)前(qian)者(zhe)相同的(de)(de)(de)(de)生物(wu)(wu)膜，首先置(zhi)于31℃的(de)(de)(de)(de)生化(hua)(hua)培(pei)養(yang)箱中，然(ran)后以每12d降(jiang)低3℃的(de)(de)(de)(de)速度為梯度逐步降(jiang)溫至16℃，最慢70d馴(xun)(xun)(xun)化(hua)(hua)結(jie)束(shu)，其馴(xun)(xun)(xun)化(hua)(hua)結(jie)束(shu)的(de)(de)(de)(de)標志是在16℃的(de)(de)(de)(de)環境溫度下(xia)氨(an)氮的(de)(de)(de)(de)去除效率在1周左右維持(chi)穩定。

以往(wang)的研(yan)究(jiu)(jiu)表(biao)明(ming)，微生(sheng)物對溫(wen)度的逐步降(jiang)低(di)較(jiao)(jiao)為適應，如若溫(wen)度突然降(jiang)低(di)，則易引(yin)起系統的失穩；但較(jiao)(jiao)近的研(yan)究(jiu)(jiu)表(biao)明(ming)，直接將(jiang)溫(wen)度降(jiang)至目標(biao)溫(wen)度，馴(xun)化(hua)的時間可能會更短一(yi)些。對此尚需系統的研(yan)究(jiu)(jiu)來論證，試驗現象背后(hou)的機(ji)理仍有待揭示。（參考資料：[1]馬春, 金仁(ren)村. 低(di)溫(wen)廢水(shui)生(sheng)物脫(tuo)氮(dan)工(gong)藝的研(yan)究(jiu)(jiu)進展[J]. 工(gong)業水(shui)處理, 2012, 32(6):5.）

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