（３）反応条件
　１）温度
 　　嫌気性処理において、反応槽の温度は極めて重要な操作因子である。嫌気性細菌には、最適な温度条件が二つあり、30～35℃の中温菌と
　　　50～60℃の高温菌がある。高温菌は中温菌よりも25～50%程度速い。温度がおよそ20℃以下では、メタン発酵速度が急速に低下する。

　２）pH
 　　至適pHは、酸生成菌は5～6、メタン生成菌は6.8～7.2である。メタン生成菌はpH依存性が極めて高く、pH6以下及びpH8以上では急速
　　　に活性が低下する。

　３）栄養塩類
 　　嫌気性菌は好気性菌に比べて、増殖収率が低いので、栄養塩類の必要量も少ないが、不足している場合には、添加する。COD：N：P比と
　　　して高負荷運転（0.8kg～1.2kgCOD/kgVSS/d）では350：7：1、低負荷運転（0.5kgCOD/kgVSS/d以下）では1000：7：1とされ
　　　る。適正なN/P比では約7、C/N比は最低25とされる。

　４）阻害物質
 　　メタン生成菌にとって阻害物質の主なものはアンモニアと低級有機酸である。両者とも遊離態（電離していない非イオン体）が反応を阻害
　　　する。
 　　低級脂肪酸は嫌気性処理における生成物であり酢酸・プロピオン酸・酪酸などである。酢酸として2,000mg/L以上蓄積すると発酵が阻害
　　　される。運転指標として有機酸濃度／アルカリ度を0.3～0.4以下に保つ必要があり、0.8以上では機能障害を起こす。
 　　アンモニアは高pHまたは高温域で遊離しやすいことから、これらの環境でアンモニア阻害を受けやすい。通常の運転条件下では、NH3-N
　　　濃度は中温菌では3,500mg/L以上、高温菌では2,000mg/L以上でメタン生成に阻害が起こる。

　５）硫黄・窒素酸化物
 　　排水中に硝酸（NO3-）、亜硝酸（NO2-）、硫酸（SO42-）、亜硫酸（SO32-）などの無機酸化物塩が多量に存在すると、有機物への電
　　　子受容体となり、窒素還元菌や硫黄還元菌が有機物を酸化してアンモニア（NH3）や硫化水素（H2S）やを生成し、メタンガスの発生量
　　　が減少するとともに排水中のCOD除去率も減少する。
 　　硫化水素はメタン菌への阻害物質になるとともに、悪臭の発生や装置材料の腐食の原因となる。

（４）生物化学と物質収支
　１）生物化学とCOD
 　　二クロム酸カリウムによる酸素要求量（CODCr）の測定ではほぼ完全に有機物を分解できるので、嫌気性生物反応においては、有機物の
　　　指標としてCODCr（本ページではCODと略称する）が用いられる。有機物CnHaObのCODは、完全に化学酸化されるものとすると、次
　　　の反応式から求めることができる。

　　　　CnHaOb + (1/4)(4n+1-2b)O2→nCO2 + (a/2)H2O

 　　1molの有機物 CnHaObは、(1/4)(4n+1-2b)O2molesまたは8(4n+a-2b)gのO2に対応する。したがって、有機物の理論的CODTは、
　　　次式で示される。

　　　　CODT = 8(4n+a-2b)/(12n+a+16b)[gCOD/gCnHaOb]

 　　同様にして、タンパク質など、窒素を含む有機 CnHaObNdについては、つぎのようになる。

　　　　CnHaObNd + (n+a/4-b/2-3d/4)O2 → nCO2 + (a/2-3d/2)H2O + dNH3
　　　　CODT = 8(4n+a-2b-3d)/(12n+a+16b+14d)[gCOD/gCnHaObNd]

　２）生物化学とバイオガス発生
 　　有機物CnHaObNdが完全に生物分解性で、嫌気性生物によりすべてCH4、CO2およびNH3に変換されるものとし、汚泥生成を考慮しな
　　　いとき、理論的なバイオガスVTおよびメタンガスVCH4の発生量は、次の反応式から推定することができる。

　　　　CnHaObNd + (n-a/4-b/2+3d/4)H2O →
　　　　(n/2+a/8-b/4-3d/8)CH4 + (n/2-a/8+b/4+3d/8)CO2+dNH3
　　　　VT ={(n/2+a/8-b/4-3d/8) + (n/2-a/8+b/4+3d/8)}RT/p[L/gCnHaObNd]
　　　　VCH4 = (n/2+a/8-b/4-3d/8)/(12n+a+16b+14d)RT/p[L/gCnHaObNd]

 　　ここで、R = 気体定数[0.08206atm・L/mole/K、T = 絶対温度[K (= 273+t)、t=反応槽内の操作温度℃]、p = 大気圧[atm]。
 　　具体的なバイオガス発生量として、表１に各基質について、表２に各固形廃棄物についての測定値の事例を示す。