目前水体中的氮素污染已经成为我国环境保护面临的一个重要问题。高效经济稳定的脱氮处理技术及其基础应用研究非常重要。相对于理化法,生物脱氮具有更高的经济效益,是目前应用最广的技术。温度对反硝化的影响非常大,我国北方地区冬季气候寒冷,造成该地区冬季污水处理厂脱氮处理效果不理想。本研究以实验室已存的三株耐冷反硝化菌LTD-03,LTD-05,LTD-16为研究对象,根据三株菌的脱氮特性,研制耐低温反硝化菌剂,考察菌剂的生长特性及低温脱氮特性。将菌剂用于生活污水的脱氮处理,探讨处理时的环境条件及处理效果。考察三株耐冷反硝化菌的脱氮特性发现,三株菌的硝氮和总氮去除率LTD-03<LTD-16<LTD-05;三株菌的亚硝氮积累量LTD-03<LTD-16<LTD-05。根据三株菌的这一特性,通过三株菌的混合,研制复合菌剂,复合菌剂比例为(LTD-03):(LTD-05):(LTD-16)=2:1:3时,能够在获得最大硝酸盐氮降解速率的同时积累最少的亚硝酸盐氮,将此复合菌剂标记为菌剂CM。考察CM的生长特性,菌剂CM生长的最佳C/N为20:1;虽然随着温度的升高,菌剂CM生长越旺盛,但是初始OD600≈0.40时,接种60h后,OD600≈1.21,菌剂的平均生长速率达到0.52d-1,菌剂在10℃也能生长良好。CM生长的最佳p H=8,p H=6仅为p H=8时生长速率的1/10;最佳装液量为400m L,是装液量为100m L时生长速率的1.69倍。菌剂CM的脱氮特性研究表明,在低温5~15℃的范围内,CM能够良好地进行反硝化,虽然脱氮能力随着温度的升高而变强,但是在10℃时接种菌剂CM60h后硝氮去除率可达89.80%;初始硝氮浓度为200mg/L时的硝酸盐降解速率是50mg/L时的2.26倍;氨氮浓度超过20mg/L会严重抑制菌剂的脱氮能力;菌剂脱氮最佳p H为8,相对于p H为6时硝氮提高了63.91%;最佳C/N为20:1,相对于C/N为5:1硝氮去除率提高了32.47%。菌剂CM在10℃条件下处理生活污水的研究表明,脱氮过程中外加碳源是非常有必要的,添加碳源后硝氮去除率是未添加碳源时的4.11倍。生活污水中原有微生物不会对菌剂CM的脱氮能力造成影响。最佳接种量为3%,比接种量为1%时硝氮去除率提高了40.52%。菌剂CM脱氮的最佳p H为8,相对于p H为6时硝氮去除率提高了73.15%。菌剂CM与活性污泥联用能在3h内快速去除生活污水中的硝态氮,去除率达到100%,相对于未添加菌剂时硝氮去除率提高了23.50%,这种效果有利于脱氮系统在10℃条件下的启动。我国北方污水处理厂冬季平均水温一般在10℃左右,菌剂CM能够在10℃条件下快速稳定地去除生活污水中的硝态氮,具有良好的应用前景。项目研究为生活污水的脱氮处理提供了一种新的方法,对我国水污染治理及日益严重的水资源短缺有着重要的意义。