目前，國內(nèi)外通用的污水處理技術(shù)主要是采用生物法，此方法具有處理*、有機物降解率高、二次污染小、能耗低和運行管理方便等優(yōu)點。但也存在微生物對環(huán)境的適應有要求，特別是水溫受自然環(huán)境影響的問題較難解決。國內(nèi)外大量的理論與試驗研究表明，正常水處理條件利用的是中溫菌，在15～35℃之間有較好的活性，當水溫低于8℃或高于35℃時，微生物反應的速度明顯降低。實際運行中，水溫高于35℃的情況較少，低水溫比較常見。當水溫低于8℃時，中溫菌活性降低或死亡，但在北方地區(qū)保持水溫不低于8℃則是很困難的事，耗能和保溫都存在問題。所以，如何保證北方地區(qū)污水處理廠冬季正常運行是一個急需解決的重要問題之一。
溫度是一個重要的生態(tài)因子，是影響微生物生長與存活的最重要因素之一，對生物個體的生長、繁殖、新陳代謝及生物種群分布和種群數(shù)量起著決定作用。此外，溫度對活性污泥的絮凝沉降性能、曝氣池充氧效率以及水的粘度都有較大影響。
1、微生物增殖
溫度是影響微生物生長的一個重要因子。溫度太低，可使原生質(zhì)膜處于凝固狀態(tài)，不能正常地進行營養(yǎng)物質(zhì)的運輸或形成質(zhì)子梯度，因而生長不能進行。
溫度對微生物生長的影響具體表現(xiàn)在：
(1)影響酶活性。溫度變化影響酶促反應速率，最終影響細胞合成。
(2)影響細胞膜的流動性。溫度高，流動性大，有利于物質(zhì)的運輸；溫度低，流動性降低，不利于物質(zhì)運輸。因此溫度變化能影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分泌。
(3)影響物質(zhì)的溶解度。微生物總體上生長溫度范圍較廣，但對每一種微生物來講只能在一定的溫度范圍內(nèi)生長。
每種微生物都有3個基本溫度：zui低生長溫度，低于這種溫度微生物不再生長繁殖；zui適生長溫度，在此溫度時生長速率zui快；zui高生長溫度，在此溫度以上微生物生長停止，出現(xiàn)死亡。微生物有各自的zui適溫度，一般是在20~70℃左右。個別微生物可在200~300℃的高溫下生活。
2、微生物代謝
由于低溫引起微生物酶促反應速度下降，必將導致活性污泥活性降低，使得生物處理反應速率下降。
溫度對酶促反應速度的影響
盡管已證明嗜冷性微生物在低溫下具有較高的污染物降解能力，并且已分離到幾種耐低溫酵母菌，但是由于嗜冷性微生物種類較少，且污水中的生物量也少，易在活性污泥中流失，所以其污染物去除能力沒有很好的發(fā)揮出來。
又由于污水處理中的微生物大多數(shù)是適溫微生物，適溫微生物的zui低生長溫度為10℃，低于10℃時，起主要降解作用的中溫菌已經(jīng)失去了降解有機物的能力，而冷適微生物由于世代時間較長，并且受自身生理特性和各種生態(tài)因子的抑制作用，在數(shù)量上不能達到一定的程度，在量與質(zhì)上并未形成優(yōu)勢群體，從而導致了生物處理效果的降低。因此，低溫條件下市政污水廠活性污泥中微生物種群數(shù)量少、活性低、分解有機物能力弱、處理效率低、出水水質(zhì)差。
3、污泥吸附作用
水溫在5℃以下時，溫度對活性污泥初期吸附作用影響較大，水溫愈低愈明顯。0℃時初期吸附作用不明顯，5℃的吸附曲線初期吸附作用較高，隨著溫度的升高，初期吸附效果變好。這是因為冷適微生物所分泌的細胞外聚合物變少以及酶催化作用的減少降低了生化反應速度，低溫時微生物本身代謝功能也逐漸減弱，吸附在活性污泥表面上的有機物，不能很快被降解，未降解的有機物在活性污泥吸附表面上有所積累，在一定程度上改變了被多糖類粘液層包覆的吸附表面的性質(zhì)，污泥的表面活性恢復的較慢，從而降低了活性污泥的吸附作用。
如果延長生物反應時間，溫度對于cod 去除率的影響將逐漸減少。這可以認為總吸附表面積不會因水溫降低而減少，這就保證了低溫吸附去除作用繼續(xù)存在。
4、污泥的沉降
低溫條件下活性污泥的沉速較小，常溫條件下活性污泥的沉降性能明顯好于低溫條件下活性污泥的沉降性能。主要原因如下，常溫條件下的中溫菌分泌的胞外聚合物較多，使污泥的絮體結(jié)構(gòu)密實、大小適中，容易形成大塊絮狀體沉淀下來，因此具有良好的沉降性能。
而低溫條件下能夠代謝外源物質(zhì)的中溫菌的數(shù)量少，活性低。冷適應微生物的數(shù)量雖然有所上升但和常溫條件下的中溫菌相比數(shù)量較少，活性也較低。所以低溫條件下微生物菌群的分泌能力低，胞外聚合物的數(shù)量大為減少，微生物間的相互作用變?nèi)?，從而導致活性污泥顆粒細碎，不易形成大顆粒絮狀體，常常是細小的泥粒等速共沉，沉速較小，溫度越低這種現(xiàn)象越明顯。從水質(zhì)特點上分析，低溫環(huán)境下，水的粘滯性增高，固體顆粒沉降阻力增大，降低了泥水分離效果，沉淀后的上清液仍有細小的懸浮顆粒隨出水帶走。
5、污泥的膨脹
有關(guān)研究表明在寒冷地區(qū)城市污水廠，除低氧、低負荷外，溫度也確是影響污泥膨脹的重要因素。專家通過對膨脹污泥的顯微觀察和生化分析認為微絲菌屬的小胸蟲在低溫條件下會引起污泥膨脹。此細菌適合的生長環(huán)境是低溫、低負荷，在這種環(huán)境下它的絲特別長，具有疏水性特點。低溫導致絲狀菌的過度生長是寒冷地區(qū)冬季和春季污泥膨脹的主要原因。
6、污泥的脫水
對于低溫運行的活性污泥，顆粒密度是影響污泥比阻的主要因素，而對于常溫活性污泥，顆粒大小才是影響污泥比阻的主要因素。同時，低溫下絲狀菌的大量出現(xiàn)導致了污泥絮體疏松、密度減小，進一步導致污泥比阻和沉降指數(shù)增大。與常溫運行活性污泥相比，低溫運行活性污泥所攜帶的負電荷少而具有更高的親水性；低溫活性污泥的胞外分泌物中含有更多的粘性物質(zhì)，使污泥的壓縮性降低而難于沉降。