目前，國內(nèi)外廣泛采用的污水處理技術(shù)是活性污泥法。此方法有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，如處理效果好、有機(jī)物降解率高、二次污染較少、能源消耗低和運(yùn)營管理簡單等。然而，該方法亦需要微生物適應(yīng)環(huán)境，尤其在水溫受自然環(huán)境因素影響的情況下，其運(yùn)營存在一定難度。冬季污水處理廠的運(yùn)營面臨著水溫低、污泥活性較差等問題，使得活性污泥的處理難度增加，不利于污水處理工作的進(jìn)行。因此，如何確保污水處理廠在冬季正常運(yùn)行，是一個(gè)急需解決的重大問題。
1、寒冷的冬季溫度對(duì)于活性污泥的運(yùn)作產(chǎn)生了一些影響。
溫度是生態(tài)系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵因素，對(duì)微生物的生長和生存至關(guān)重要，也是影響生物個(gè)體的生長、繁殖、新陳代謝以及生物種群分布和數(shù)量的決定性因素之一。此外，溫度還會(huì)大大影響活性污泥的絮凝沉降性能、曝氣池的充氧效率以及水的粘度。
微生物增殖
溫度是影響微生物生長的一個(gè)關(guān)鍵因素。如果溫度過低，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜凝固，導(dǎo)致無法有效地進(jìn)行營養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸和形成質(zhì)子梯度，從而影響微生物的生長。

細(xì)菌的生長速率與溫度之間的關(guān)聯(lián)
溫度對(duì)微生物的生長有著明顯的影響，主要反映在以下幾個(gè)方面：
(1) 溫度的變化會(huì)對(duì)酶的活性產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響酶催化反應(yīng)的速率，最終影響細(xì)胞合成過程。
(2)影響細(xì)胞膜的流動(dòng)性。溫度升高時(shí)，細(xì)胞膜的流動(dòng)性增強(qiáng)，有助于物質(zhì)的傳輸；溫度下降時(shí)，細(xì)胞膜的流動(dòng)性減弱，不利于物質(zhì)的傳輸。因此，溫度的變化會(huì)影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝產(chǎn)物的釋放。
(3) 影響物質(zhì)的溶解度。雖然微生物總體的生長溫度范圍較廣，但對(duì)于每一種微生物來說，它們僅能在一定范圍內(nèi)生長。
每種微生物都有三個(gè)主要的溫度范圍：最低生長溫度是微生物無法在低于該溫度下生長和繁殖；最適生長溫度是微生物生長速率最快的溫度；最高生長溫度是微生物生長停止并且出現(xiàn)死亡的溫度。微生物各自有著最適宜的生長溫度范圍，通常在20~70℃左右。少數(shù)微生物可以在高達(dá)200~300℃的溫度下生存。
微生物代謝
低溫會(huì)導(dǎo)致微生物酶促反應(yīng)速度減緩，進(jìn)而使活性污泥活性降低，導(dǎo)致生物處理反應(yīng)速率降低。

酶催化反應(yīng)速度受溫度影響。
盡管已經(jīng)證明喜冷微生物在低溫環(huán)境下有較高的降解污染物能力，并且已經(jīng)分離出幾種耐低溫的酵母菌，但是由于喜冷微生物種類不多，而且在污水中的生物量也較少，容易在活性污泥中流失，因此它們的污染物去除能力并沒有得到充分發(fā)揮。
由于污水處理中的大多數(shù)微生物是適宜生長的微生物，而這些微生物的最低適宜生長溫度為10℃。當(dāng)溫度低于10℃時(shí)，對(duì)有機(jī)物原有降解作用很大的中溫菌已經(jīng)失去了降解的能力。與此同時(shí)，冷適微生物的繁殖時(shí)間較長，受自身生理特性和各種生態(tài)因子的抑制作用，數(shù)量無法達(dá)到一定的水平形成主導(dǎo)群體，從而導(dǎo)致了生物處理效果的降低。因此，在低溫條件下，市政污水廠中活性污泥中微生物的數(shù)量較少，活性較低，分解有機(jī)物的能力較弱，處理效率低，并使出水水質(zhì)下降。
3、污泥的吸附功能
當(dāng)水溫低于5℃時(shí)，溫度對(duì)活性污泥的初期吸附效果有顯著影響，水溫越低效果越顯著。0℃時(shí)初期吸附效果不明顯，而在5℃時(shí)吸附效果較高，隨著溫度升高，初期吸附效果變得更好。這是因?yàn)榈蜏貢?huì)導(dǎo)致適冷微生物分泌的細(xì)胞外聚合物減少，加上酶的催化作用降低了生化反應(yīng)速度，微生物本身的新陳代謝功能也會(huì)下降，這導(dǎo)致活性污泥表面上吸附的有機(jī)物無法快速降解，未降解的有機(jī)物會(huì)積累在表面，改變吸附表面的性質(zhì)。表面活性慢慢恢復(fù)，活性污泥的吸附能力會(huì)減弱。但若延長生物反應(yīng)時(shí)間，溫度對(duì)化學(xué)需氧量去除率的影響逐漸降低�？偟膩碚f，吸附表面積不會(huì)因水溫下降而減少，保證了低溫下吸附去除仍能繼續(xù)進(jìn)行。
污泥的沉降

在低溫條件下，活性污泥的沉降速度較慢。相比之下，在常溫條件下，活性污泥的沉降性能更佳。這是因?yàn)樵诔貤l件下，中溫菌能夠分泌更多的胞外聚合物，從而使污泥的絮體結(jié)構(gòu)更緊密，大小適中，容易形成大塊絮狀體并沉淀下來，因此具有更好的沉降性能。而在低溫條件下，能夠代謝外源物質(zhì)的中溫菌數(shù)量較少且活性低，而冷適應(yīng)微生物數(shù)量雖然有所上升，但相比較常溫條件下的中溫菌，數(shù)量和活性均較低。因此，在低溫條件下微生物菌群分泌能力較低，胞外聚合物的數(shù)量大為減少，微生物間的相互作用變?nèi)�，�?dǎo)致活性污泥顆粒細(xì)碎，不易形成大顆粒絮狀體，常常是細(xì)小的泥粒等速共沉，沉速較慢。此外，從水質(zhì)特點(diǎn)上考慮，低溫環(huán)境下水的粘性增加，固體顆粒沉降阻力增大，降低了泥水分離效果，導(dǎo)致沉淀后的上清液仍有細(xì)小的懸浮顆粒被帶走。

污泥的膨脹
研究表明，在寒冷地區(qū)的城市污水處理廠，除了低氧和低負(fù)荷外，溫度也是影響污泥膨脹的一個(gè)重要因素。專家通過對(duì)膨脹污泥進(jìn)行顯微觀察和生化分析發(fā)現(xiàn)，微絲菌屬的小胸蟲在低溫條件下會(huì)引起污泥膨脹。這種細(xì)菌適應(yīng)于低溫和低負(fù)荷的生長環(huán)境，其細(xì)絲在這種情況下會(huì)異常延長，并具有疏水性特征。低溫導(dǎo)致絲狀菌過度生長是寒冷地區(qū)冬季和春季污泥膨脹的主要原因。
污泥的脫水
針對(duì)處于低溫環(huán)境下運(yùn)行的活性污泥而言，顆粒密度是影響污泥比阻的關(guān)鍵因素；而在常溫下活性污泥情況下，顆粒大小才是決定污泥比阻的主要因素。同時(shí)，低溫下出現(xiàn)大量絲狀菌導(dǎo)致污泥絮體疏松、密度減小，從而進(jìn)一步增加了污泥比阻和沉降指數(shù)。與常溫條件下的活性污泥相比，低溫下的活性污泥攜帶的負(fù)電荷較少，但具有更高的親水性；低溫下的活性污泥胞外分泌物中含有更多粘性物質(zhì)，使得污泥的可壓縮性降低，難以沉降。
污水處理設(shè)備