随着我国城市化率的不断提高，中小型点源污染的控制是提高水环境质量和解决水资源短缺问题的关键。但寒冷地区生活污水生物处理长期以来存在着微生物活性低，生化处理效果差，出水达标困难等问题，而在实际工程中一般采用保温或升温、增加污泥回流量、降低污泥负荷、增加水力停留时间等方法来提高并保证污水的出水水质。然而这些措施将使得工程投资、设备运行维护等方面费用大大提高，这无疑不利于我国当前的基本国情。正是基于以上问题，本课题就低温生活污水的处理进行了探索性研究，研究结果表明：从微生物角度出发，通过人工提高低温耐冷菌在活性污泥中所占比例，可有效的提高低温环境条件下生物处理的效果。因此低温时强化低温耐冷菌在活性污泥中的数量是提高低温污水处理效率的根本途径。 本研究通过分离低温高效耐冷菌、设计适合我国北方寒冷地区的复合生物反应器并测定其运行效果，从而证明了该课题内容的可行性。低温耐冷菌在低温环境条件下具备中温菌无法比拟的优势。为了避免菌液投加过程中所出现的菌体流失现象，本研究直接采用固定化耐冷菌载体投加技术。通过硬性聚氨酯泡沫与软性聚氨酯泡沫烧杯试验的对比研究，发现软性聚氨酯泡沫效果较好，适合作为本实验生物载体并测定载体投加量为30％，菌量为湿重1g时，COD平均去除率为76.13％。试验中，系统稳定运行时测定了各项参数的影响并分析了COD和TP的去除机理，结果表明：在中低温条件下，污水最佳水力停留时间为10h，所能承受的最适进水负荷为0.25～0.30kgCOD/(kgMLSS·d)之间，出水水质达到一级B排放标准。 同时对分离出来的耐冷菌进行生理生化鉴定并探讨复合生物反应器中微生物生态学机理，分别从个体生态条件、种群组成和分布、群落演替规律等方面研究了复合生物反应器的微生物生态学特征。研究发现，复合生物反应器生态系统微生物种群多样、群落演替特征明显，而顶级群落复杂的营养结构不仅为系统提供了强大的自我平衡调节能力，还改变了系统的能量输出方式，是复合生物反应器具有稳定、高效处理效能的基础。运用生态位理论分析了活性污泥中和填料表面优势种群的种间关系，反应器中各优势菌群之间生态关系复杂，相互作用，是整个系统保持高效处理效能的根本条件。 综上所述，采用固定化方法将固定化耐冷菌生物载体颗粒投加到反应器中处理低温生活污水取得了良好的效果。固定化技术可有效减少耐冷菌菌体的流失，使污水处理系统可以长期维持耐冷菌菌体的浓度，从而使低温污水处理效率大大提高。反应装置的开发增加了低温耐冷菌的工程可应用性，为低温耐冷菌工程应用提供了思路和方法。