微生物の生育環境
廃水生物処理の主体は微生物であり、満足のいく処理効果を得るためには、微生物の大量繁殖を可能にする良好な環境条件を作り出すだけである。微生物の増殖に影響を与える主な条件は、栄養、温度、pH 値、溶存酸素、有毒物質です。
1.栄養
栄養は微生物の増殖の物質的基盤であり、生命活動に必要なエネルギーと物質は栄養から得られます。
2.温度
さまざまな種類の微生物がさまざまな温度で成長し、さまざまな微生物の全体的な温度範囲は 0 ~ 80 です。適応の温度範囲によると、微生物は3つのカテゴリーに分けることができます：低温（心気症）、中温および高温（心気症）。
低温微生物の増殖温度は20℃以下、中温微生物の増殖温度は20～45℃、高温微生物の増殖温度は45℃以上です。好気性生物処理は主に中温で行われ、最適微生物の発育温度は20～37度。
嫌気処理では、中温微生物の最適生育温度は25～40℃、高温微生物の最適生育温度は50～60℃であった。そのため、嫌気性微生物処理では通常、33～38度と52～57度の2つの温度区分が用いられ、それぞれ中温消化（発酵）と高温消化（発酵）と呼ばれます。
科学技術の発展に伴い、嫌気性反応は20〜25℃の室温で実施できるようになり、運用コストが大幅に削減されました。
適温域では、生化学反応の速度は10倍ごとに1～2倍になるため、適温が高いほど生物処理効果が高くなります。下水の温度を人為的に変化させると処理コストが高くなるため、好気性生物処理は通常、自然温度、つまり室温で行われます。
好気性生物処理の効果は、気候の影響をあまり受けません。嫌気性生物処理は温度の影響を大きく受け、高温を維持する必要がありますが、運転コストを考えると常温操作（20～25℃）を心がけてください。
生下水の温度が高い場合は、中温発酵（33～38）または高温発酵（52～57）を行う。発酵プロセス（高濃度の有機性下水および汚泥の消化）中に生成される廃熱またはバイオガスが十分にある場合、廃熱またはバイオガスの熱エネルギーを使用して、中温および高温の発酵を実現できます。
3.pH値
酵素は両性電解質の一種です。pH値の変化は、酵素のイオン化形態に影響を与え、次に酵素の触媒性能に影響を与えます。したがって、pH 値は酵素の活性に影響を与える重要な要因の 1 つです。異なる酵素系を持つ異なる微生物は、異なる pH 適応範囲を持っています。細菌、放線菌、藻類、および原生動物は、4 ～ 10 の pH 適応範囲を持っています。
酵母とカビの至適pHは3.0～6.0です。ほとんどのバクテリアは、pH =6.5~8.5の中性およびアルカリ性環境に適しています。好気性生物処理の至適pHは6.5～8.5、嫌気性生物処理の至適pHは6.7～7.4（至適pHは6.7～7.2）です。
生物学的処理中に最適な pH 範囲を維持することが重要です。そうしないと、微生物酵素の活性が低下または失われ、微生物の成長が遅くなったり死んだりして、治療の失敗につながります。
流入水の急激な pH 値の変化は、生物処理に大きな影響を与える可能性があり、この影響は元に戻すことができません。そのため、pH を安定に保つことが非常に重要です。
4.溶存酸素
好気性微生物の代謝プロセスは、分子状酸素を受容体として取り、いくつかの物質の合成に関与します。好気性微生物は分子状酸素がないと増殖・繁殖できないため、好気性生物処理を行う際には、一定濃度の溶存酸素（する ）を維持する必要があります。
酸素供給が不十分で、溶存酸素が少ない微生物（微量好気性チオゲン菌）の増殖に適しており、通性微生物が増殖します。それらの有機物の分解は完全ではなく、処理効果が低下し、低溶存酸素状態の糸状菌が優勢に増殖し、汚泥が膨潤します。
高濃度の溶存酸素は、エネルギーを浪費するだけでなく、栄養素の相対的な不足による細胞の酸化と死を引き起こします。好気性生物処理では、溶存酸素を2～3mg/L（二次沈殿池の排水は0.5～1mg/L）の範囲に制御することが良好な処理効果を得るために適切です。
嫌気性微生物は、好気条件下で H2O2 を生成しますが、H2O2 を分解する酵素を持たず、H2O2 によって殺されます。したがって、嫌気性バイオリアクターには分子状酸素があってはなりません。SO42 -、NO3 -、PO43 -、Fe3 +などの他の酸化状態物質も嫌気性生物処理に悪影響を与えるため、それらの濃度を管理する必要があります。
5. 毒物
微生物に対して阻害作用と毒性を持つ化学物質を毒物と呼びます。細胞の構造に損傷を与え、酵素を変性させ、不活性にする可能性があります。たとえば、重金属は酵素の-SHグループと結合したり、タンパク質と結合してそれらを変性または沈殿させることができます. 有毒物質は、低濃度では微生物に無害で、一定レベル以上では有毒です。
特定の有毒物質は、低濃度で微生物の栄養源になることがあります。有毒物質の毒性は、pH 値、温度、その他の有毒物質の存在などの要因によって影響を受けます。毒性はさまざまな条件下で大きく異なり、微生物が異なれば同じ毒に対する耐性も異なります。具体的な状況は、実験に従って決定する必要があります。
生物学的廃水処理の過程では、有害物質の濃度を厳密に管理する必要がありますが、有害物質濃度の許容範囲について統一された基準はありません。表 1 のデータは参考用です。
