城市固体废物生物处理方法及其可行性

3.4pH对卫生填埋场生物降解的影响
pH值和湿度一样是影响甲烷气体产生的又一重要因素。pH值过高或过低都会抑制微生物的生长繁殖。在产酸阶段，pH值可降到5.0～6.0，随着有机物不断地降解，积累的羧酸被消耗转化为甲烷气体，pH值升高可达8.5～9.0或更高。当pH＝7时，微生物的活性最大。因此，在实际工程中，根据垃圾特性和降解阶段可添加适当的缓冲剂调节。1995年，Styles，STA.Yuen，T.A.Mahon等人研究表明渗滤液循环时，如果没有添加缓冲剂（如石灰），酸性环境就会抑制甲烷菌的繁殖，减缓降解速度，当pH值为6.8～7.4时为最佳产气阶段［8］。
4生物反应堆中各污染物质的迁移转化
对于渗滤液中有机物的转化情况我们可以用TOC、COD和BOD5来衡量，当有机物开始转化时，三者都在减小，但是BOD5减小速度较快，很快接近于零；而COD和TOC减小地较慢，主要以腐殖质、棕黄酸等不可生物降解的有机物形式存在。对于重金属影响其迁移转化的主要因素有吸附作用、沉淀作用、络合作用和氧化还原作用。
4.1吸附和解吸附作用
吸附作用包括表面吸附和离子交换。二价阳离子容易被带负电的物质如胶体、方解石、粘土矿物、活性炭、有机物和铁、锰、铝、硅的氧化物吸附使得重金属离子在渗滤液中的浓度减小；但是，随着场内环境（如温度，pH值等）的变化，就会发生解吸附作用，部分被吸附的金属离子被释放出来，其浓度又升高。
4.2络合作用
这种作用是金属离子和非金属离子以共价键结合，增加了金属离子化合物的溶解度。垃圾场中腐殖酸的存在对重金属的迁移和转化有重要影响，很多研究表明：重金属腐殖酸络合物的形成可阻止金属作为碳酸盐、氢氧化物和硫化物的沉淀，而加速了重金属的迁移。一般来说，在垃圾场中多数金属离子以废物降解过程中产生的腐殖质类有机物作为络合剂进行络合。
4.3沉淀作用
硫离子和碳酸根离子都能和Cd，Ni，Zn，Cu，Pb等重金属生成沉淀，磷酸根离子和氢氧根离子也能和部分重金属生成沉淀，而一般氢氧化物沉淀是在中性或碱性条件下生成，最典型的是在产甲烷阶段，渗滤液中重金属离子的浓度最低，就是这个原因。硫酸盐分解时与重金属离子生成硫化物沉淀。我们知道硫化物沉淀的溶解度非常小，浓度很小的硫离子都可以和重金属生成沉淀（除Cr外，虽然Cr可以和硫离子生成沉淀，但它更容易和OH-生成沉淀）。因此，我们可以用硫化物沉淀的多少用来衡量重金属的多少。如果渗滤液中碳酸根离子的浓度很高，碳酸盐的溶解度比硫化物的溶解度大得多。
4.4氧化-还原环境对污染物质迁移转化的影响
垃圾场中的有机废物在厌氧环境下完全被降解后，不再消耗氧气了，随着氧气的不断扩散垃圾场变为好氧状态，而此时，在厌氧还原环境下生成的难溶重金属沉淀物在氧化环境中又发生了相应的变化。因此，在生物化学反应过程中，氧化-还原环境对重金属的迁移和转化的影响在固体废物处理中必须考虑。
在厌氧还原环境中，硫酸盐被还原生成难溶的硫化物沉淀，所以重金属离子的浓度就降低了；而在氧化环境下，重金属的浓度升高，主要原因有以下几点：（1）这些重金属硫化物就被氧化为溶解度较高的硫酸盐，导致金属离子的浓度升高，如PbS和PbSO4的PK值分别为27.3和7.73［11］；（2）与还原环境中的腐殖酸相比，氧化环境中的腐殖酸的络合能力更强；（3）在氧化环境中，硫化物被氧化时产生硫酸，使pH降低会使部分碳酸盐等沉淀溶解增加重金属溶解度；（4）另一个使pH降低的因素就是在好氧环境下象木质纤维素之类的物质比在厌氧环境下更容易降解，产生的CO2导致pH值的降低，从而使金属离子的溶解度升高；（5）还有垃圾的阳离子交换容量和废物在氧化分解过程中的变化情况，以及渗滤液中腐殖质的氧化情况。如，我们知道羧酸是一种络合剂，在腐殖质被氧化时，羧酸官能团就增加了，最后，生成氢氧化铁和其它氢氧化物，这些化合物又成为其它金属离子的络合剂。
由于氧化还原作用的影响，老年垃圾场渗滤液中的重金属的浓度往往可以比年轻和成年垃圾场渗滤液中的重金属的浓度高，因此我们要对垃圾场的渗滤液更要妥善管理和处理，对其防渗系统更加注意监测，以防渗滤液泄漏对地下水造成严重污染。为了研究氧化还原环境的变化对渗滤液组分的影响，Martensson等在1999年通过实验表明在好氧环境下，pH由8.52降为8.18，Cd，Ca，Cr，和Zn的浓度升高了，Al，Fe，和Mo的浓度却降低了［8］。
4.5氧化还原电位（Eh）对重金属离子浓度的影响
当Eh升高时，金属的溶解度就会升高，而有些金属的溶解度则会降低，如Charlatchka和Cambier在研究被金属污染的土壤时指出，铅、锌和锰的浓度随Eh值的升高而降低，把土壤和卫生填埋场进行类比，垃圾场的生物化学反应更为复杂［11］。