Θερμοκρασία
Η θερμοκρασία παίζει καθοριστικό ρόλο στη διαδικασία βιολογικής καλλιέργειας. Επί του παρόντος, αν και αυτό το έργο επεξεργασίας λυμάτων δεν έχει ακόμη επιτύχει ακριβή έλεγχο θερμοκρασίας του βιολογικού συστήματος, η μέτρηση και η ανάλυση της θερμοκρασίας σε κάθε σύστημα βιολογικής αντίδρασης και σε κάθε στάδιο λειτουργίας εξακολουθεί να παρέχει καθοδήγηση για τη βιολογική διαδικασία εγκλιματισμού και καλλιέργειας της λάσπης. Παρέχει μια βάση για την εξήγηση διαφόρων φαινομένων κατά τη διαδικασία βιολογικής καλλιέργειας και βοηθά τη διοίκηση και τους χειριστές να κάνουν σωστές και έγκαιρες κρίσεις σχετικά με τη λειτουργία και τη διαχείριση του συστήματος.
Η θερμοκρασία επηρεάζει σημαντικά το επίπεδο δραστηριότητας των μικροοργανισμών στην ενεργοποιημένη ιλύ (συμπεριλαμβανομένων των αναερόβιων, προαιρετικών και αερόβιων διεργασιών) και επίσης επηρεάζει παράγοντες όπως το διαλυμένο οξυγόνο και ο ρυθμός αερισμού, καθώς και το ρυθμό των βιολογικών αντιδράσεων.
Διαφορετικοί τύποι μικροοργανισμών αναπτύσσονται σε διαφορετικά εύρη θερμοκρασιών, περίπου 5 έως 80 βαθμούς. Μέσα σε αυτό το εύρος θερμοκρασίας, μπορούν να χωριστούν σε ελάχιστη θερμοκρασία ανάπτυξης, μέγιστη θερμοκρασία ανάπτυξης και βέλτιστη θερμοκρασία ανάπτυξης. Με βάση το εύρος θερμοκρασίας στο οποίο προσαρμόζονται οι μικροοργανισμοί, μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις κατηγορίες: μεσόφιλους, θερμόφιλους και χειρόφιλους.
Οι μεσόφιλοι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 20 βαθμούς έως 45 βαθμούς, οι ψυχόφιλοι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται κάτω από τους 20 βαθμούς και οι θερμόφιλοι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται πάνω από 45 βαθμούς. Στην αερόβια βιολογική επεξεργασία λυμάτων, κυριαρχούν τα μεσόφιλα βακτήρια, με βέλτιστη θερμοκρασία ανάπτυξης και αναπαραγωγής από 20 βαθμούς έως 37 βαθμούς. Όταν η θερμοκρασία υπερβαίνει τη μέγιστη θερμοκρασία ανάπτυξης, οι πρωτεΐνες των μικροοργανισμών μετουσιώνονται γρήγορα και τα ενζυμικά τους συστήματα καταστρέφονται, με αποτέλεσμα την απώλεια της δραστηριότητας. Σε σοβαρές περιπτώσεις, οι μικροοργανισμοί μπορεί να πεθάνουν. Οι χαμηλές θερμοκρασίες μειώνουν τη μεταβολική δραστηριότητα των μικροοργανισμών, οδηγώντας σε κατάσταση ανάπτυξης και παύσης αναπαραγωγής, αν και διατηρούν ακόμη τη ζωτικότητά τους.
Στην αναερόβια βιολογική επεξεργασία, το βέλτιστο εύρος θερμοκρασίας για τα μεσόφιλα μεθανογόνα είναι μεταξύ 20 βαθμών και 40 βαθμών, ενώ για τα θερμόφιλα βακτήρια είναι από 50 βαθμούς έως 60 βαθμούς. Η αναερόβια βιολογική επεξεργασία χρησιμοποιεί συνήθως θερμοκρασίες από 33 βαθμούς έως 38 βαθμούς και 50 βαθμούς έως 57 βαθμούς.
Τιμή pH
Διαφορετικοί μικροοργανισμοί έχουν διαφορετικό εύρος ανοχής pH. Για παράδειγμα, τα βακτήρια, οι ακτινομύκητες, τα φύκια και τα πρωτόζωα έχουν εύρος ανοχής pH από 4 έως 10. Τα περισσότερα βακτήρια ευδοκιμούν σε ουδέτερα έως ελαφρώς αλκαλικά περιβάλλοντα (pH 6,5–7,5). Τα θείο{5}}οξειδωτικά βακτήρια προτιμούν όξινα περιβάλλοντα, με βέλτιστο pH 3, αλλά μπορούν επίσης να ζουν σε περιβάλλοντα με pH 1,5. Οι ζυμομύκητες και οι μούχλες απαιτούν όξινα ή ελαφρώς όξινα περιβάλλοντα, με βέλτιστο pH 3,0–6,0 και μπορούν να προσαρμοστούν σε εύρος pH 1,5–10. Η διατήρηση του βέλτιστου εύρους pH είναι ζωτικής σημασίας στις διαδικασίες βιολογικής επεξεργασίας λυμάτων.
Για παράδειγμα, όταν χρησιμοποιείται η διαδικασία ενεργοποιημένης ιλύος για την επεξεργασία λυμάτων, εάν το pH του μικτού υγρού στη δεξαμενή αερισμού φτάσει το 9,0, τα πρωτόζωα θα αλλάξουν από ενεργά σε υποτονικά, οι κολλώδεις ουσίες στα βακτηριακά κροκίδια θα αποσυντεθούν, η δομή της ενεργοποιημένης ιλύος θα καταστραφεί και η αποτελεσματικότητα της επεξεργασίας θα μειωθεί σημαντικά. Εάν το εισερχόμενο pH πέσει ξαφνικά, το αναμεμειγμένο υγρό στη δεξαμενή αερισμού γίνεται όξινο, η δομή της ενεργοποιημένης ιλύος θα αλλάξει επίσης και μια μεγάλη ποσότητα αιωρούμενης ιλύος θα εμφανιστεί στη δεξαμενή δευτερεύουσας καθίζησης. Καλά-καλλιεργημένα και ώριμα βιολογικά συστήματα διαθέτουν ισχυρή αντίσταση σε φορτία κραδασμών. Ωστόσο, σημαντικές διακυμάνσεις του pH μπορούν να επηρεάσουν την απόδοση του αντιδραστήρα και ακόμη και να προκαλέσουν μικροβιακή τοξικότητα, οδηγώντας σε αστοχία του αντιδραστήρα. Αυτό συμβαίνει επειδή οι αλλαγές του pH μπορούν να αλλάξουν το φορτίο των κυττάρων, επηρεάζοντας την απορρόφηση των θρεπτικών συστατικών και τη δραστηριότητα των ενζύμων στον μικροβιακό μεταβολισμό.
Ως εκ τούτου, στην επεξεργασία λυμάτων με χρήση βιολογικών συστημάτων, είναι σημαντικό να παρέχεται στους μικροοργανισμούς ένα βέλτιστο εύρος pH για να διασφαλιστεί η βέλτιστη λειτουργία.
Απαίτηση χημικού οξυγόνου (COD)
Οι δοκιμές COD τηρούν αυστηρά τα εθνικά πρότυπα για την ανάλυση της ποιότητας των λυμάτων. COD είναι η ποσότητα οξυγόνου που καταναλώνεται όταν χημικά οξειδωτικά οξειδώνουν οργανικούς ρύπους στο νερό, εκφρασμένη σε mg/L. Υψηλότερο COD υποδηλώνει υψηλότερα επίπεδα οργανικών ρύπων στο νερό. Τα κοινώς χρησιμοποιούμενα οξειδωτικά περιλαμβάνουν το διχρωμικό κάλιο και το υπερμαγγανικό κάλιο. Όταν το υπερμαγγανικό κάλιο χρησιμοποιείται ως οξειδωτικό, η μετρούμενη τιμή ονομάζεται CODMn ή απλά OC. Όταν χρησιμοποιείται διχρωμικό κάλιο ως οξειδωτικό, η μετρούμενη τιμή ονομάζεται CODCr ή απλώς COD. Εάν η σύνθεση της οργανικής ύλης στα λύματα είναι σχετικά σταθερή, υπάρχει μια ορισμένη αναλογική σχέση μεταξύ της ζήτησης χημικού οξυγόνου (COD) και της βιοχημικής ζήτησης οξυγόνου (BOD). Σε γενικές γραμμές, η διαφορά μεταξύ του COD του διχρωμικού καλίου και του BOD του πρώτου- σταδίου μπορεί να αναπαρασταθεί χονδρικά ως η οργανική ύλη που δεν μπορεί να αποσυντεθεί από αερόβιους μικροοργανισμούς.
Η δοκιμή και η ανάλυση COD είναι σημαντικό μέρος της θέσης σε λειτουργία και της λειτουργίας της επεξεργασίας λυμάτων. Από τη μία πλευρά, βοηθά στην κατανόηση των συνθηκών εισροής και εκροής κάθε μονάδας επεξεργασίας στη ροή της διεργασίας, διασφαλίζοντας σταθερή εισροή και αποτρέποντας μεγάλες διακυμάνσεις και επιπτώσεις στο σύστημα. Από την άλλη πλευρά, παρατηρώντας τις αλλαγές στο COD στην εισροή και την εκροή πριν και μετά από κάθε μονάδα επεξεργασίας, βοηθά στην κατανόηση του αποτελέσματος και της αποτελεσματικότητας της επεξεργασίας της μονάδας. Οι σημαντικές λειτουργίες του μπορούν να συνοψιστούν στα ακόλουθα τρία σημεία:
1. Παροχή λεπτομερών συγκεντρώσεων εισροών και εκροών, επιτρέποντας στο διοικητικό προσωπικό να προσαρμόζει ανάλογα τις συνθήκες λειτουργίας με βάση τις αλλαγές συγκέντρωσης, διασφαλίζοντας την κανονική και σταθερή λειτουργία του συστήματος επεξεργασίας λυμάτων.
2. Ως σημαντικός τεχνικός δείκτης, που αντικατοπτρίζει την κατάσταση λειτουργίας και την αποτελεσματικότητα επεξεργασίας κάθε μονάδας επεξεργασίας.
3. Παροχή βάσης για την ανάλυση, την κρίση και την εύλογη εξήγηση διαφόρων φαινομένων και ανωμαλιών που συμβαίνουν σε ολόκληρο το σύστημα.