Temperatura
L'intervallo di temperatura ottimale per la normale attività fisiologica dei microrganismi aerobici dei fanghi attivi è di 15-30 gradi. Generalmente, temperature dell'acqua inferiori a 10 gradi o superiori a 35 gradi influiscono negativamente sulla funzione dei fanghi attivi aerobici. A temperature superiori a 40 gradi o inferiori a 5 gradi, l'attività può addirittura cessare completamente.
Entro un certo intervallo, se da un lato l’aumento della temperatura è sfavorevole al trasferimento dell’ossigeno nell’acqua, dall’altro può accelerare la velocità delle reazioni biochimiche e della proliferazione microbica. Tuttavia, un improvviso aumento della temperatura che supera un certo limite causerà danni irreversibili. Al contrario, una diminuzione della temperatura ha un impatto minore sui microrganismi e generalmente non provoca danni irreversibili.
Se la temperatura dell'acqua diminuisce lentamente, i microrganismi presenti nei fanghi attivi possono adattarsi gradualmente a questo cambiamento. Adottando misure come la riduzione del carico, l'aumento della concentrazione di ossigeno disciolto e il prolungamento del tempo di aerazione, è comunque possibile ottenere buoni risultati di trattamento.
Pertanto, nell'effettivo funzionamento della produzione, i cambiamenti improvvisi della temperatura dell'acqua, soprattutto gli aumenti improvvisi, dovrebbero essere presi sul serio. Per evitare che le acque reflue industriali eccessivamente calde influenzino negativamente il trattamento biologico aerobico, è necessario implementare un trattamento di raffreddamento.
Valore del pH
Il valore ottimale del pH per i microrganismi dei fanghi attivi è compreso tra 6,5 e 8,5. Quando il valore del pH scende al di sotto di 4,5, i protozoi nei fanghi attivi scompariranno completamente, l'attività della maggior parte dei microrganismi verrà inibita, i funghi diventeranno la specie dominante, i fiocchi di fango attivo verranno distrutti e si verificherà facilmente un rigonfiamento dei fanghi.
Quando il valore del pH è superiore a 9, il tasso metabolico dei microrganismi sarà notevolmente influenzato negativamente, i fiocchi batterici si disintegreranno e si verificherà anche un rigonfiamento dei fanghi. Quando il valore del pH delle acque reflue è superiore a 10 o inferiore a 5, il valore del pH deve essere neutralizzato e regolato prima di entrare nel serbatoio di aerazione, assicurandosi che il valore del pH delle acque reflue in ingresso nel serbatoio di aerazione sia almeno compreso tra 6 e 9.
Il liquido misto a fanghi attivi stesso ha un certo effetto tampone sulle variazioni di pH poiché l'attività metabolica dei microrganismi aerobici può alterare il valore del pH del loro ambiente di attività. Ad esempio, i microrganismi aerobici utilizzano composti azotati, producendo acidi attraverso la denitrificazione, abbassando così il pH dell'ambiente; al contrario, producono acidi alcalini attraverso la decarbossilazione, che può aumentare il pH.
Pertanto, dopo un lungo periodo di acclimatazione, il processo a fanghi attivi può trattare anche acque reflue con un certo grado di acidità o alcalinità. Inoltre, l'alcalinità delle acque reflue stesse ha un certo effetto inibitorio sulla diminuzione del pH.
Tuttavia, un improvviso cambiamento nel pH delle acque reflue, come quando le acque reflue alcaline entrano in un sistema a fanghi attivi adattato ad un ambiente acido, sconvolgerà i microrganismi e potrebbe persino interrompere il normale funzionamento dell’intero sistema.
Pertanto, la necessità di neutralizzare le acque reflue acide o alcaline dipende dalle circostanze specifiche. Se la variazione del pH delle acque reflue che entrano nel sistema a fanghi attivi è piccola, soprattutto se sono solo leggermente acide o leggermente alcaline, la neutralizzazione spesso non è necessaria. Tuttavia, se la variazione del pH è significativa, è necessario eseguire preventivamente la neutralizzazione per regolare il pH su neutro.
COD e BOD5
Indipendentemente dal processo a fanghi attivi utilizzato, il carico organico che un serbatoio di aerazione può sopportare è limitato. Il superamento di questo limite comprometterà l'efficienza operativa del serbatoio. Per i serbatoi di aerazione in funzione, il valore massimo di BOD5 influente è fisso. Tuttavia, a causa del lungo ciclo di analisi per BOD5, la produzione è generalmente guidata dai risultati dell'analisi COD.
Se il carico organico nell'affluente del serbatoio di aerazione supera lo standard, dovrebbero essere adottate misure immediate, come ridurre la portata dell'affluente, aumentare la portata del ritorno dei fanghi e migliorare l'efficienza dell'aerazione, per evitare di incidere sull'intero sistema di trattamento biologico secondario e garantire la qualità dell'effluente.
Se il valore del COD dell'affluente è basso, è necessario adottare misure immediate, come aumentare la portata dell'affluente, ridurre la portata del ritorno dei fanghi, ridurre il numero di ventilatori in funzione e abbassare la velocità dell'aeratore di superficie, per ridurre l'efficienza di aerazione ed evitare inutili sprechi energetici.
Azoto ammoniacale e fosfato
Teoricamente, il fabbisogno di azoto e fosforo dei microrganismi dovrebbe essere calcolato secondo il rapporto BOD5:N:P di 100:5:1. Tuttavia, negli attuali sistemi di trattamento dei fanghi attivi, i rapporti BOD5/azoto e fosforo nell'affluente al serbatoio di aerazione sono spesso inferiori a questo valore, ma il sistema funziona ancora normalmente.
Il contenuto di azoto e fosforo varia notevolmente a seconda del tipo di acque reflue industriali da trattare. Alcune acque reflue hanno un contenuto di azoto e fosforo molto elevato e, senza defosforizzazione e denitrificazione, il contenuto di azoto e fosforo nell'effluente del serbatoio di sedimentazione secondaria supererà gli standard. Al contrario, per le acque reflue con un contenuto di azoto e fosforo molto basso, se una certa quantità di azoto e fosforo non viene reintegrata in tempo, la funzione dei microrganismi sarà limitata e sarà difficile garantire il rispetto degli standard per COD e BOD5 dell'effluente della vasca di sedimentazione secondaria.
Quando si trattano acque reflue industriali con un contenuto molto basso di azoto e fosforo, per un serbatoio di aerazione operativo, un contenuto di azoto ammoniacale e fosfato di circa 10 mg/l e fosfato, rispettivamente, nell'affluente al serbatoio di aerazione è sufficiente a soddisfare i requisiti di azoto e fosforo dei microrganismi del liquore misto. Se i livelli di azoto ammoniacale e fosfato nell'affluente del serbatoio di aerazione rimangono al di sotto dei valori sopra menzionati per un periodo prolungato, i dosaggi di azoto e fosforo devono essere aumentati tempestivamente.
Sostanze tossiche
Per specifiche acque reflue industriali, i tipi di sostanze tossiche rimangono generalmente costanti, ma le loro concentrazioni e i volumi di scarico sono difficili da mantenere. Oltre alle misure di trattamento primario come l'omogeneizzazione, è necessario monitorare e controllare la concentrazione di sostanze tossiche nell'affluente del serbatoio di aerazione.
Dopo l'acclimatazione dei fanghi attivi, il limite massimo per le sostanze tossiche nell'affluente che interessa il sistema di trattamento biologico dovrebbe essere determinato in base alla tolleranza del liquor misto alle sostanze tossiche nell'affluente e all'esperienza operativa.
Se la concentrazione di sostanze tossiche nell'affluente del serbatoio di aerazione supera il limite per un periodo prolungato, dovrebbero essere adottate misure come la riduzione della portata dell'affluente, l'aumento della portata di ritorno dei fanghi e il miglioramento dell'efficienza dell'aerazione per prevenire effetti avversi del trattamento dovuti all'avvelenamento microbico del liquido miscelato.