Temperatura
La temperatura té un paper crucial en el procés de cultiu biològic. Actualment, tot i que aquest projecte de tractament d'aigües residuals encara no ha aconseguit un control precís de la temperatura del sistema biològic, el mesurament i l'anàlisi de la temperatura en cada sistema de reacció biològica i cada etapa operativa encara ofereix una guia per al procés d'aclimatació i cultiu dels fangs biològics. Proporciona una base per explicar diversos fenòmens durant el procés de cultiu biològic i ajuda la direcció i els operadors a fer judicis correctes i oportuns sobre el funcionament i la gestió del sistema.
La temperatura afecta significativament el nivell d'activitat dels microorganismes en els fangs activats (inclosos processos anaeròbics, facultatius i aeròbics), i també influeix en factors com l'oxigen dissolt i la velocitat d'aireació, així com la velocitat de les reaccions biològiques.
Diferents tipus de microorganismes creixen dins de diferents intervals de temperatura, aproximadament entre 5 graus i 80 graus. Dins d'aquest rang de temperatures, es poden dividir en temperatura de creixement mínima, temperatura de creixement màxima i temperatura de creixement òptima. Segons el rang de temperatura al qual s'adapten els microorganismes, es poden classificar en tres categories: mesòfils, termòfils i quirfílics.
Els microorganismes mesòfils creixen a temperatures que oscil·len entre els 20 graus i els 45 graus, els microorganismes psicròfils creixen per sota dels 20 graus i els microorganismes termòfils creixen per sobre dels 45 graus. En el tractament biològic aeròbic d'aigües residuals, predominen els bacteris mesòfils, amb una temperatura òptima de creixement i reproducció de 20 a 37 graus. Quan la temperatura supera la temperatura màxima de creixement, les proteïnes dels microorganismes es desnaturalitzen ràpidament i els seus sistemes enzimàtics es destrueixen, provocant una pèrdua d'activitat; en casos greus, els microorganismes poden morir. Les baixes temperatures redueixen l'activitat metabòlica dels microorganismes, provocant un estat de creixement i cessament de la reproducció, tot i que encara conserven la seva vitalitat.
En el tractament biològic anaeròbic, el rang de temperatura òptim per als metanògens mesòfils és d'entre 20 i 40 graus, mentre que per als bacteris termòfils és de 50 a 60 graus. El tractament biològic anaeròbic utilitza habitualment temperatures de 33 a 38 graus i de 50 a 57 graus.
Valor pH
Els diferents microorganismes tenen diferents intervals de tolerància al pH. Per exemple, els bacteris, els actinomicets, les algues i els protozous tenen un rang de tolerància al pH de 4 a 10. La majoria de bacteris prosperen en ambients neutres a lleugerament alcalins (pH 6,5–7,5); Els bacteris oxidants de sofre-prefereixen ambients àcids, amb un pH òptim de 3, però també poden viure en ambients amb un pH d'1,5; els llevats i els floridures requereixen ambients àcids o lleugerament àcids, amb un pH òptim de 3,0 a 6,0 i poden adaptar-se a un rang de pH d'1,5 a 10. Mantenir el rang de pH òptim és crucial en els processos de tractament biològic d'aigües residuals.
Per exemple, quan s'utilitza el procés de fangs activats per tractar aigües residuals, si el pH del licor barrejat al dipòsit d'aireació arriba a 9,0, els protozous canviaran d'actiu a lent, les substàncies enganxoses dels flocs bacterians es desintegraran, l'estructura del fang activat es danyarà i l'eficiència del tractament disminuirà significativament. Si el pH de l'influent cau sobtadament, el licor barrejat al dipòsit d'aireació es torna àcid, l'estructura del fang activat també canviarà i una gran quantitat de fang flotant apareixerà al tanc de sedimentació secundari. Els sistemes biològics ben-conreats i madurs tenen una forta resistència a les càrregues de xoc. No obstant això, les fluctuacions significatives del pH poden afectar l'eficiència del reactor i fins i tot causar toxicitat microbiana, donant lloc a una fallada del reactor. Això es deu al fet que els canvis de pH poden alterar la càrrega cel·lular, afectant l'absorció de nutrients i l'activitat enzimàtica en el metabolisme microbià.
Per tant, en el tractament d'aigües residuals mitjançant sistemes biològics, és fonamental proporcionar als microorganismes un rang de pH òptim per garantir un funcionament òptim.
Demanda química d'oxigen (DQO)
Les proves de COD compleixen estrictament els estàndards nacionals per a l'anàlisi de la qualitat de les aigües residuals. DQO és la quantitat d'oxigen que es consumeix quan els oxidants químics oxiden els contaminants orgànics de l'aigua, expressada en mg/L. Un DQO més alt indica nivells més alts de contaminants orgànics a l'aigua. Els oxidants més utilitzats inclouen el dicromat de potassi i el permanganat de potassi. Quan s'utilitza permanganat de potassi com a oxidant, el valor mesurat s'anomena CODMn o simplement OC. Quan s'utilitza dicromat de potassi com a oxidant, el valor mesurat s'anomena CODCr o simplement COD. Si la composició de la matèria orgànica de les aigües residuals és relativament estable, hi ha una certa relació proporcional entre la demanda química d'oxigen (DQO) i la demanda bioquímica d'oxigen (DBO). En termes generals, la diferència entre la DQO del dicromat de potassi i la DBO de la primera-etapa es pot representar aproximadament com la matèria orgànica que no es pot descompondre per microorganismes aeròbics.
Les proves i anàlisis de COD són una part important de la posada en marxa i l'operació del tractament d'aigües residuals. D'una banda, ajuda a entendre les condicions d'afluent i efluent de cada unitat de tractament en el flux del procés, assegurant un afluent estable i evitant grans fluctuacions i impactes del sistema. D'altra banda, en observar els canvis de DQO en l'afluent i l'efluent abans i després de cada unitat de tractament, ajuda a entendre l'efecte del tractament i l'eficiència de la unitat. Les seves funcions importants es poden resumir en els tres punts següents:
1. Proporcionar concentracions detallades d'afluents i efluents, permetent al personal de gestió ajustar les condicions de funcionament en conseqüència en funció dels canvis de concentració, garantint el funcionament normal i estable del sistema de tractament d'aigües residuals;
2. Com a indicador tècnic important, que reflecteix l'estat de funcionament i l'eficiència del tractament de cada unitat de tractament;
3. Proporcionar una base per a l'anàlisi, el judici i l'explicació raonable de diversos fenòmens i anomalies que es produeixen a tot el sistema.