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生物脫氮處理的效果已經降低，甚至達不到標準。如何在低溫環境下保持生物脫氮的有效穩定運行是當前脫氮研究的熱點和難點。
一、低溫污水生物脫氮研究進展
為了確保廢水處理設施在低溫條件下的穩定運行，采取了一些措施，例如改進建筑物的熱絕緣，延長停水時間，減少污泥負荷。然而，這些儀器將大大增加廢水處理設施的設備和操作費用，從而造成沉重的負擔。
從哲學的角度來看，生物脫氮過程的微生物是一種微生物，其宏觀表達是一種操作方法。因此，手工根本解決了這個問題。
1.1低溫微生物強化
微生物參與生物脫氮，提高低溫功能微生物的活性和增加生物量的根本問題是低溫微生物的濃縮。
低溫微生物的濃縮包括通過人工過濾、濃縮和馴化獲得耐寒的單細菌或微生物混合物的種群，研究它們的脫氮特性，生產在目標環境中以某種形式的生物制劑，改善功能性微生物的活性和生物量，并終確保低溫廢水凈化系統的正常和穩定運行本發明的目的在于防止微生物的大規模侵蝕，并逐漸成為工程應用中的一個重要工具。異構性硝酸鹽抗菌（AEN）和氧硝酸鹽抗菌（AEN）越來越多地被考慮在內。

1.1.1低溫微生物
根據大生長溫度和大生長溫度，低溫微生物可以分成熱敏和耐寒的細菌。低于0℃且適宜的生長溫度低于15℃且不能在20℃以上生長的微生物可以在低溫下通過其自身的特異的再生機制生長。
適應低溫環境的冷適應性調節，特別是通過改變膜中脂質的組成、對冷沖擊應激反應、調節低溫酶、調節DNA轉錄和翻譯以及SY對低溫蛋白進行摻雜。與冷凍細菌相比，冷凍性細菌的容量可以在低溫下從環境溫度中分離出來，其生態分布比細菌的分布更廣泛。制冷劑，因此更適合于廢水的生物化學處理。
1.1.2耐冷菌強化研究
耐冷菌因在低溫下具有良好的生長與代謝性能而成為低溫微生物強化的重要參與者。正常情況下耐冷菌在系統中數量較少，需要研究人員進行人工分離、篩選與鑒定，并將其投加系統形成耐冷菌強化或對微生物進行低溫馴化使其適應低溫環境。當前國內研究主要集中在耐冷菌篩選馴化與特性研究以及耐冷菌固定化投加等方面。
1.1.3氨氧化微生物研究
氨氧化微生物包括氨氧化細菌（AOB）和氨氧化考古細菌（AOA），它們在濕地凈化水和氮循環中起著重要作用。在人造濕地中氧化氨微生物的分解和豐富，以及它們的群落利用分子儀器的演變。AOC對溫度變化更敏感，氨去除率的變化與溫度變化密切相關。
1.2低溫脫氮工藝優化
低溫脫氮方法的優化包括兩個主要元件，即參數優化和基于異營養氧氮化物厭氧脫氮理論的傳統脫氮方法的創新。自我維持的UE，例如通過延長污泥年齡，減少污泥負荷或調整厭氧或厭氧工藝來提高工藝的低溫脫氮效應。
結合新的生物脫氮理論的方法，包括基于短期硝化理論的沙龍方法、基于厭氧氧化理論的anamox方法和相關的自營養脫氮理論本發明涉及短期硝化和厭氧氧化，如基于亞硝酸鹽的自營養工藝和碳工藝的自營養硝化。
①基于自養好氧硝化- 異養缺氧反硝化理論的傳統脫氮工藝優化當前我國污水處理廠多采用基于自養好氧硝化- 異養缺氧反硝化理論的常規脫氮工藝。
根據郭靜波對東北三省13 個重點城市的32 座典型城市污水處理廠進行調查總結，東北地區污水處理廠采用的工藝以A/O 工藝和SBR 工藝( 含CAST 等變種工藝) 為主，分別占36% 和25%，其次是生物膜工藝( 15%) 和自然生物處理工藝( 9%)。
②短程硝化反硝化理論低溫脫氮研究短程硝化反硝化工藝因縮短了反應歷程，在硝化段可減少高達25%的氧氣消耗量，在反硝化段可減少40%的碳源需求，大幅降低運行費用，其中SHARON 工藝是該理論的代表之一。
收費設備地埋式污水處理設備然而，低溫條件下氨氧化細菌( AOB) 生長速率低于亞硝酸鹽氧化細菌( NOB) ，系統無法完成對NOB 的自然淘汰，并導致亞硝酸鹽無法積累，使得該工藝受到嚴重抑制，低溫條件下如何運行短程硝化反硝化工藝成為研究熱點。根據沉淀器置于氧化溝的不同部位，一體化氧化溝可分為3類:溝內式、側溝式和中心島式。溝內式一體化氧化溝將固液分離器設置于氧化溝主溝內，其主要優點是較為節省占地，但由于主溝水流要從固液分離器的底部組件通過，流態復雜，不利于固液分離與污泥回流，主要應用型式有BMTS式、BOAT式、C型溝內式、D型溝內式、管式和多斗式等。
側溝式一體化氧化溝將固液分離器設置在氧化溝的邊墻上或外側，由于減少了水頭損失和主溝紊動對分離器的影響，其水力條件和水流流態都比溝內式一體化氧化溝*，使得氧化溝整體效率更高，主要型式有邊墻和中心隔墻式、豎向循環式、側渠式和斜板式等。
中心島式一體化氧化溝是將固液分離器設置在氧化溝的中心島處，由于消除了分離器對主溝中流態的影響，減少了水頭損失，故節省了曝氣設備的能量，同時充分利用了氧化溝中心島部分的空間，故減少了占地。

2011年連續工作合建式氧化溝的出現使氧化溝技術向前邁進了一大步，與傳統的氧化溝技術相比，該工藝具有以下主要特點:①工藝流程短，構筑物和設備少，污泥自動回流，管理簡便;②占地少、造價低、建造快，設備事故率低;③污泥回流及時，減少了污泥膨脹的可能。但是目前一體化氧化溝在實際中的應用有一定的不穩定性，在運行和啟動方面有不少問題還需要解決。在國內，一體化氧化溝技術仍處于試驗和完善階段。
微曝氧化溝
是利用微孔曝氣器具有氧利用率高的特點，采用深水微孔曝氣，與水下推流相結合，使污泥與原水充分混合，避免了傳統機械曝氣氧化溝供氧效率低、污泥容易沉積等缺點。它是在氧化溝池底分塊鋪設微孔曝氣器通過鼓風曝氣進行供氧的，將充氧設備和水流推動設備分開設置。
由于氣泡經曝氣頭釋放后經歷從池底至水面的全過程，池越深其在水中的停留時間越長，從而大大提高了供氧能力和氧利用率，使曝氣能耗顯著降低，與傳統氧化溝工藝相比，綜合能耗降低30%，運行費用節約20%。該氧化溝在德國等歐美發達國家使用較多，國內也在逐步推廣和使用之中。