3.1. Благоприятная среда обитания бактерий

С тем, чтобы бактерии могли эффективно работать в анаэробном процессе им нужно создать определенные жизненные условия, которые описаны ниже.

1. Влажная среда

Метановые бактерии могут жить и размножаться, когда субстраты в достаточной мере растворены в воде (в составе минимум 50 % воды).

2. Поддержка анаэробных условий в реакторе

Жизнедеятельность метанообразующих бактерий возможна только при отсутствии кислорода в реакторе биогазовой установки, поэтому нужно следить за герметичностью реактора и отсутствием доступа в реактор кислорода.

3. Исключение попадания света

Хотя свет и не является для бактерий смертельным, он замедляет процесс. Исключить влияние света на процесс на практике можно с помощью светонепроницаемой крышки [13, с. 16].

4. Температура ферментации.

От температуры ферментации зависит скорость анаэробного разложения. Различаются приведенные ниже диапазоны температуры, благоприятные для тех или иных штаммов бактерий.

• 25 °C (психрофильные штаммы)

• 32—42 °C (мезофильные штаммы)

• 50—57 °C (термофильные штаммы)

В зависимости от субстрата более высокая температура обуславливает ускорение разложения с одновременным сокращением выдержки.

5. Соотношение содержания углерода и азота

Если соотношение C/N чрезмерно велико, то недостаток азота будет служить фактором, ограничивающим процесс метанового брожения. Если же это соотношение слишком мало, то образуется такое большое количество аммиака, что он становится токсичным для бактерий.

6. Уровень рН

В то время как гидролизирующие и кислотообразующие бактерии в кислой среде с уровнем pH 4,5-6,3 достигают оптимума своей активности, бактерии, образующие уксусную кислоту и метан могут жить только при нейтральном или слабощелочном уровне pH 6,8-8. Для одноступенчатых технологий следует выдерживать уровень pH для метанообразования (оптимум 7). Субстраты, которые быстро окисляются, приводят к резкому падению уровня pH; поэтому их следует добавлять только в ограниченном количестве и постепенно [26, с. 204].

7. Подача питательных веществ

Для роста и жизнедеятельности метановых бактерий необходимо наличие в сырье органических и минеральных питательных веществ. В дополнение к углероду и водороду, создание биоудобрений требует достаточного количество азота, серы, фосфора, калия, кальция и магния и некоторого количества микроэлементов - железа, марганца, цинка и других. Обычное органическое сырье - навоз животных содержит достаточное количество вышеупомянутых элементов.

8. Большая площадь поверхности сырья

Принципиальным является, что чем мельче субстрат, тем лучше. Чем больше площадь взаимодействия для бактерий и чем более волокнистый субстрат, тем легче и быстрее бактериям разлагать субстрат.

9. Равномерная подача субстрата

С целью недопущения перекармливания бактерий, лучше всего равномерно подавать субстрат в ферментатор через короткие интервалы времени.

10. Регулярное перемешивание

Для эффективной работы биогазовой установки и поддерживания стабильности процесса сбраживания сырья внутри реактора, необходимо периодическое перемешивание.

11. Замедляющие вещества

Некоторые вещества повреждают оболочку клеток или структуру бактерий (стиральные порошки и т.д.), другие вещества разрушают энзимы обмена веществ клетки (тяжелые металлы и т.д.). Антибиотики, химиотерапевтические и дезинфицирующие средства могут сдерживать процесс брожения и привести к его полной остановке, особенно при их высокой концентрации [13, с. 17].