温度
温度は生物学的培養プロセスにおいて重要な役割を果たします。現時点では、この廃水処理プロジェクトでは生物系の正確な温度制御はまだ達成されていませんが、各生物反応系および各操作段階の温度の測定と分析は、生物汚泥の順応と培養プロセスの指針を提供しています。これは、生物培養プロセス中のさまざまな現象を説明するための基礎を提供し、管理者とオペレーターがシステムの運用と管理に関して正確かつタイムリーな判断を下すのに役立ちます。
温度は、活性汚泥中の微生物の活性レベル（嫌気性、通性、好気性プロセスを含む）に大きく影響し、溶存酸素や通気速度、生物学的反応速度などの要因にも影響します。
異なる種類の微生物は、約 5 度から 80 度の異なる温度範囲で生育します。この温度範囲内で、最低生育温度、最高生育温度、最適生育温度に分けることができます。微生物が適応する温度範囲に基づいて、微生物は中温性、好熱性、好熱性の 3 つのカテゴリーに分類できます。
中温性微生物は 20 度から 45 度の範囲の温度で生育し、低温性微生物は 20 度未満で生育し、好熱性微生物は 45 度を超える温度で生育します。好気性の生物学的廃水処理では、中温菌が優勢であり、最適な増殖および繁殖温度は 20 度から 37 度です。温度が最高増殖温度を超えると、微生物のタンパク質が急速に変性し、酵素系が破壊されて活性が失われます。重篤な場合には、微生物が死ぬこともあります。低温は微生物の代謝活動を低下させ、微生物はまだ生命力を保っていますが、成長と繁殖が停止した状態に陥ります。
嫌気性生物処理における最適温度範囲は、中温性メタン生成菌の場合は 20 度から 40 度であり、好熱性細菌の場合は 50 度から 60 度です。嫌気性生物処理では、通常 33 度～38 度および 50 度～57 度の温度が使用されます。
pH値
微生物が異なれば、pH 許容範囲も異なります。たとえば、細菌、放線菌、藻類、原生動物の pH 許容範囲は 4 ～ 10 です。ほとんどの細菌は中性から弱アルカリ性の環境 (pH 6.5 ～ 7.5) で繁殖します。硫黄-酸化細菌は、最適pH 3の酸性環境を好みますが、pH 1.5の環境でも生息できます。酵母とカビは酸性または弱酸性の環境を必要とし、最適 pH は 3.0 ～ 6.0 ですが、pH 1.5 ～ 10 の範囲に適応できます。生物学的廃水処理プロセスでは、最適な pH 範囲を維持することが重要です。
例えば、活性汚泥法による排水処理の場合、曝気槽内の混合液のpHが9.0に達すると、原生動物が活動性から活動性の低下に変化し、バクテリアフロック内の粘着性物質が崩壊し、活性汚泥の構造が破壊され、処理効率が大幅に低下します。流入水のpHが急激に低下すると、曝気槽内の混合液が酸性となり、活性汚泥の構造も変化し、二次沈殿池に大量の浮遊汚泥が発生します。よく培養され成熟した生物学的システムは、衝撃負荷に対して強い耐性を備えています。-ただし、pH の大幅な変動は反応器の効率に影響を与え、さらには微生物毒性を引き起こし、反応器の故障につながる可能性があります。これは、pH の変化により細胞の電荷が変化し、微生物の代謝における栄養素の吸収や酵素活性に影響を与える可能性があるためです。
したがって、生物学的システムを使用した廃水処理では、最適な動作を保証するために微生物に最適な pH 範囲を提供することが重要です。
化学的酸素要求量 (COD)
COD テストは、廃水水質分析の国家基準に厳密に従っています。 COD は、化学酸化剤が水中の有機汚染物質を酸化するときに消費される酸素の量で、mg/L で表されます。 COD が高いほど、水中の有機汚染物質のレベルが高いことを示します。一般的に使用される酸化剤には、重クロム酸カリウムや過マンガン酸カリウムなどがあります。酸化剤として過マンガン酸カリウムを使用した場合の測定値はCODMnまたは単にOCと呼ばれます。酸化剤として重クロム酸カリウムを使用した場合の測定値はCODCrまたは単にCODと呼ばれます。廃水中の有機物の組成が比較的安定している場合、化学的酸素要求量 (COD) と生物化学的酸素要求量 (BOD) の間には一定の比例関係があります。一般に、重クロム酸カリウムの COD と第一段階 BOD の差は、好気性微生物が分解できない有機物の量でおおよそ表すことができます。
COD のテストと分析は、廃水処理の試運転と運用の重要な部分です。一方で、プロセスフロー内の各処理ユニットの流入水と流出水の状態を把握するのに役立ち、安定した流入水を確保し、大きな変動やシステムへの影響を防ぎます。一方、各処理装置の前後で流入水と排水中の COD の変化を観察することにより、装置の処理効果や効率を把握することができます。その重要な機能は次の 3 つの点に要約できます。
1. 詳細な流入水と流出水の濃度を提供し、管理担当者が濃度の変化に基づいて動作条件を適切に調整できるようにし、廃水処理システムの正常かつ安定した動作を確保します。
2. 各処理装置の稼働状況と処理効率を反映する重要な技術指標として；
3. システム全体で発生するさまざまな現象や異常を分析、判断し、合理的に説明するための根拠を提供します。