Lämpötila
Lämpötilalla on ratkaiseva rooli biologisessa viljelyprosessissa. Tällä hetkellä, vaikka tässä jätevedenkäsittelyprojektissa ei ole vielä saavutettu biologisen järjestelmän tarkkaa lämpötilan säätöä, lämpötilan mittaus ja analysointi kussakin biologisessa reaktiojärjestelmässä ja jokaisessa käyttövaiheessa antaa edelleen opastusta biologisen lietteen akklimatisaatio- ja viljelyprosessiin. Se tarjoaa pohjan biologisen viljelyprosessin eri ilmiöiden selittämiselle ja auttaa johtoa ja toimijoita tekemään oikeat ja oikea-aikaiset arviot järjestelmän toiminnasta ja hallinnasta.
Lämpötila vaikuttaa merkittävästi aktiivilietteen mikro-organismien aktiivisuustasoon (mukaan lukien anaerobiset, fakultatiiviset ja aerobiset prosessit), ja se vaikuttaa myös tekijöihin, kuten liuenneen hapen ja ilmastusnopeuteen, sekä biologisten reaktioiden nopeuteen.
Erityyppiset mikro-organismit kasvavat eri lämpötila-alueilla, noin 5 - 80 astetta. Tällä lämpötila-alueella ne voidaan jakaa vähimmäiskasvulämpötilaan, enimmäiskasvulämpötilaan ja optimaaliseen kasvulämpötilaan. Mikro-organismien sopeutumislämpötila-alueen perusteella ne voidaan luokitella kolmeen luokkaan: mesofiiliset, termofiiliset ja kirfiiliset.
Mesofiiliset mikro-organismit kasvavat lämpötiloissa 20 - 45 astetta, psykofiiliset mikro-organismit kasvavat alle 20 asteessa ja termofiiliset mikro-organismit kasvavat yli 45 asteen lämpötiloissa. Aerobisessa biologisessa jätevedenkäsittelyssä mesofiiliset bakteerit ovat hallitsevia, ja niiden optimaalinen kasvu- ja lisääntymislämpötila on 20-37 astetta. Kun lämpötila ylittää enimmäiskasvulämpötilan, mikro-organismien proteiinit denaturoituvat nopeasti ja niiden entsyymijärjestelmät tuhoutuvat, mikä johtaa aktiivisuuden menettämiseen; vaikeissa tapauksissa mikro-organismit voivat kuolla. Alhaiset lämpötilat vähentävät mikro-organismien aineenvaihduntaa, mikä johtaa kasvun ja lisääntymisen pysähtymiseen, vaikka ne säilyttävät edelleen elinvoimansa.
Anaerobisessa biologisessa käsittelyssä mesofiilisten metanogeenien optimaalinen lämpötila-alue on 20 - 40 astetta, kun taas termofiilisille bakteereille se on 50 - 60 astetta. Anaerobisessa biologisessa käsittelyssä käytetään yleensä lämpötiloja 33-38 astetta ja 50-57 astetta.
pH-arvo
Eri mikro-organismeilla on erilaiset pH-toleranssialueet. Esimerkiksi bakteerien, aktinomykeettien, levien ja alkueläinten pH-toleranssi on 4–10. Useimmat bakteerit viihtyvät neutraalissa tai lievästi emäksisessä ympäristössä (pH 6,5–7,5); rikkiä{5}}hapettavat bakteerit suosivat happamia ympäristöjä, joiden optimaalinen pH on 3, mutta voivat elää myös ympäristöissä, joiden pH on 1,5; hiivat ja homeet vaativat happamia tai lievästi happamia ympäristöjä, joiden optimaalinen pH on 3,0–6,0, ja voivat sopeutua pH-alueelle 1,5–10. Optimaalisen pH-alueen ylläpitäminen on ratkaisevan tärkeää biologisissa jätevedenkäsittelyprosesseissa.
Esimerkiksi jäteveden käsittelyyn aktiivilieteprosessia käytettäessä, jos ilmastussäiliössä olevan sekalipeän pH saavuttaa 9,0, alkueläimet muuttuvat aktiivisesta hitaiksi, bakteerihiutaleissa olevat tahmeat aineet hajoavat, aktiivilieterakenne vaurioituu ja käsittelyn tehokkuus laskee merkittävästi. Jos sisään tuleva pH äkillisesti putoaa, ilmastussäiliössä oleva sekalipeä happamoituu, myös aktiivilieterakenne muuttuu ja sekundaariseen sedimentointisäiliöön ilmaantuu suuri määrä kelluvaa lietettä. Hyvin-viljellyt ja kypsät biologiset järjestelmät kestävät vahvasti iskukuormituksia. Merkittävät pH-vaihtelut voivat kuitenkin vaikuttaa reaktorin tehokkuuteen ja jopa aiheuttaa mikrobitoksisuutta, mikä johtaa reaktorin vikaantumiseen. Tämä johtuu siitä, että pH-muutokset voivat muuttaa solun varausta, mikä vaikuttaa ravinteiden imeytymiseen ja entsyymiaktiivisuuteen mikrobien aineenvaihdunnassa.
Siksi jäteveden käsittelyssä biologisia järjestelmiä käyttäen on ratkaisevan tärkeää tarjota mikro-organismeille optimaalinen pH-alue optimaalisen toiminnan varmistamiseksi.
Kemiallinen hapentarve (COD)
COD-testaus noudattaa tiukasti kansallisia jäteveden laatuanalyysistandardeja. COD on happimäärä, joka kuluu, kun kemialliset hapettimet hapettavat vedessä olevia orgaanisia epäpuhtauksia, ilmaistuna mg/l. Korkeampi COD tarkoittaa korkeampaa orgaanisten epäpuhtauksien määrää vedessä. Yleisesti käytettyjä hapettimia ovat kaliumdikromaatti ja kaliumpermanganaatti. Kun hapettimena käytetään kaliumpermanganaattia, mitattua arvoa kutsutaan CODMn:ksi tai yksinkertaisesti OC:ksi. Kun hapettimena käytetään kaliumdikromaattia, mitattua arvoa kutsutaan CODCr:ksi tai yksinkertaisesti COD:ksi. Jos jäteveden orgaanisen aineen koostumus on suhteellisen vakaa, kemiallisen hapenkulutuksen (COD) ja biokemiallisen hapenkulutuksen (BOD) välillä on tietty suhteellinen suhde. Yleisesti ottaen ero kaliumdikromaatin COD:n ja ensimmäisen -vaiheen BOD:n välillä voidaan karkeasti esittää orgaaniseksi aineeksi, jota aerobiset mikro-organismit eivät pysty hajottamaan.
COD-testaus ja -analyysi on tärkeä osa jätevedenpuhdistuksen käyttöönottoa ja käyttöä. Yhtäältä se auttaa ymmärtämään prosessivirtauksen kunkin käsittelyyksikön tulo- ja jätevesiolosuhteet, mikä varmistaa vakaan sisäänvirtauksen ja estää suuria vaihteluita ja systeemivaikutuksia. Toisaalta havainnoimalla COD:n muutoksia tulo- ja jätevedessä ennen ja jälkeen kutakin käsittelyyksikköä, se auttaa ymmärtämään yksikön käsittelytehoa ja tehokkuutta. Sen tärkeät toiminnot voidaan tiivistää seuraaviin kolmeen kohtaan:
1. Yksityiskohtaisten tulo- ja jätevesipitoisuuksien tarjoaminen, jotta johtohenkilöstö voi säätää käyttöolosuhteita vastaavasti pitoisuusmuutosten perusteella, varmistaen jätevedenkäsittelyjärjestelmän normaalin ja vakaan toiminnan;
2. Tärkeänä teknisenä indikaattorina, joka kuvastaa kunkin käsittelyyksikön toimintatilaa ja käsittelytehokkuutta;
3. Luodaan perusta koko järjestelmässä esiintyvien erilaisten ilmiöiden ja poikkeavuuksien analysoinnille, arvioinnille ja järkevälle selitykselle.