耐低溫生物脫氮機制與對策研究進展

陸浩良，田晴，朱艷彬，張健，焦彭博，林歡

（東華大學環境科學與工程學院，上海201620）

水中的氮（N）、磷（P）等營養元素的累積會引起富營養化，因此脫氮除磷是污水處理的重要任務。目前城市污水處理廠大多采用A2/O、氧化溝（oxidation ditch）或序批式活性污泥法（SBR）等生物處理工藝，雖然上述工藝能夠有效去除污水中的氮磷等元素，但如需保持較高的脫氮除磷效率，需要控制曝氣量與投加額外碳源[1]。為了降低運行成本，研究者從這兩個角度出發，提出了厭氧氨氧化（anammox）、同步硝化反硝化（SND）等工藝。然而以上所提及的生物處理法中功能菌的生存都依賴于適宜的溫度，例如硝化菌的最佳生長溫度為20～30℃。由于地理位置和季節的變化，難免有低溫環境存在，相關研究表明，長期的低溫環境非常不利于微生物的生長代謝和水中污染物的去除，低溫會導致微生物群落結構發生改變、生長速率下降、生理特性惡化等，使得出水氨氮和總氮不達標。尤其是在我國的北方地區，以東北地區為例，年均氣溫約為5℃，低水溫使得污水處理廠的出水氨氮和總氮很難達到生物處理的要求。針對上述原因，研究低溫條件下高效脫氮、掌握低溫硝化菌的脫氮性能，有利于提高污水處理廠的出水效果，具有重要的理論與現實意義。

1 低溫微生物

1.1 低溫微生物的分類

圖1 溫度對微生物生長的影響

不同種類的微生物適合不同的生長溫度，溫度對微生物生長的影響如圖1 所示[2]，通常溫度低于15℃便是低溫[3]。近年來，各國研究者對地球上各種水生和陸地寒冷環境中的低溫微生物進行了多方位的研究，低溫微生物的概念也隨著研究的深入在不斷地完善?！?br>