垃圾填埋场的垃圾渗滤液是高浓度、多组分、易变化的有毒有害有机废水。可渗透反应墙技术(Permeable Reactive Barrier,PRB)是用于渗滤液修复的有效方法。随着PRB运行时间推移,由于活性反应介质的减少、矿物沉淀、气体、微生物生物膜形成等因素,会导致PRB运行效果的下降。 本文以广州某垃圾填埋场垃圾渗滤液为实验水样,借助设计的反应器模拟PRB对渗滤液修复过程,选用零价铁、斜发沸石、活性炭混合材料,研究PRB运行中反应材料去除渗滤液污染物反应机制、材料表面和孔隙中生成物质成分、微生物群落结构特征,并分析了上述因素对PRB运行性能的影响。 研究表明:PRB材料对COD、氨氮、硝酸盐氮、铬污染物的去除,主要是通过反应材料的吸附、孔道过滤、离子交换、氧化还原、金属矿物化学活性等作用机理实现的,通过这些作用机理引发一系列的电化学还原、共沉淀、吸附、絮凝、架桥、卷扫等过程,最终综合修复了渗滤液中的污染物。铁粉的强还原性在污染物的去除过程中起着重要作用,在污染物的去除过程中通过发生一系列的氧化还原反应,从而使污染物去除,同时铁粉反应生成的不溶性产物(磁铁矿、硫铁矿、镁铁矿、铁酸镁等)以及导致溶液中的pH上升又会引起PRB材料的堵塞,反应过程形成的产物造成了PRB材料活性下将和有效孔隙体积的下降。同时,PRB运行中微生物和气泡也是导致反应材料活性下降和孔隙堵塞的影响因素之一。 通过16S rDNA高变区测序手段,分析17个水样和材料样品微生物群落多样性,结果表明,水样样品被聚成Y、HbS2、HcS2、HeS2、HfS2、AaS2和BbS2、CcS2、DdS2、EeS2、FfS2两组。材料样品被聚成AS2、BS2、CS2和DS2、ES2、FS2两组。水样样品优势菌门为Proteobacteria、Firmicutes、Bacteroidetes和Actinobacteria,材料样品优势菌门为Firmicutes、Proteobacteria、Bacteroidetes。纲水平下,水样样品优势菌纲为Betaproteobacteria、Bacilli等6个纲,材料样品优势菌纲为Bacteroidia、Betaproteobacteria等5个纲。皮尔逊相关系数表明,COD和Cr的去除率与Clostridia数量呈较强正相关(r分别为0.941,0.615),硝酸盐氮和氨氮的去除率与Alphaproteobacteria数量呈较强正相关(r分别为0.570,0.583)。 最后结合沙湾西坑垃圾填埋场目前的地下污染现状,分析了反应材料活性下降和渗透性下降的影响因素,就减缓PRB材料堵塞和活性下降提出了相应的措施,为提高PRB系统的长期有效运行、为地下水污染与修复提供理论依据与实践方法。