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酸性矿井水(acid mine drainage,简称AMD)产生于高硫煤矿及金属矿的开采过程,当硫化矿物接触化学氧化剂和氧化亚铁硫杆菌时,.会发生一系列的化学反应,就形成了AMD。AMD的特点是含有高浓度的硫酸根离子和铁离子,pH值很低,容易浸出矿物中的有毒重金属元素(如Pb、Cu、Cd、Zn、Cr等),造成重金属污染,给地下水资源、采矿业以及矿区的生态环境构成严重威胁。本文采用固定化硫酸盐还原菌(Sulphate Reducing Bacteria,简称SRB)及Fe-C还原生物强化技.术,结合可渗透反应床((Permeable reactive barrier,简称PRB)结构设计,研究原位治理酸性矿井水重金属离子,实现井下酸性矿井水的原位治理。从而对高硫煤矿井安全绿色生产、保护地下水资源及矿区生态环境有重要意义。首先,为研究可渗透反应床固定化硫酸盐还原菌对酸性矿井水中多种重金属离子的原位修复效果,利用厌氧生物反应器考察了硫酸盐还原菌对重金属的耐受性,及驯化后的硫酸盐还原菌对实验室模拟酸性矿井水中重金属离子的处理效果。结果表明,驯化后的硫酸盐还原菌混合菌群可有效去除酸性矿井水中多种重金属离子,其中Cu2+、Pb2+、Zn2+去除率均可达到90.4%以上,Cd2+的去除率也能达到75.67%以上。在此基础上,将驯化后的SRB保存作为实验菌。其次,为了探索硫酸盐还原菌处理重金属离子的最佳工艺条件,实验采用响应曲面法,以Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+、Fe2+平均去除率为响应值,运用Box-Behnken(BB)设计研究了各自变量及其交互作用对水中重金属离子去除效果的影响。以二次多项式回归方程预测模型为基础,得到硫酸盐还原菌处理重金属离子的最佳工艺条件为：pH=7.1,T=34.8℃,t=5天,初始浓度越低时去除率越高。在最优条件下,Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+、Fe2+去除率分别达到98.81%、93.1%、96.62%、92.73%、93.41%。同时,运用Box-Behnken(BB)设计和响应曲面法研究四个因素：pH (2.0-4.0),温度(30-40℃),铁碳比(1/2-3/2) and铁碳量(2-4g)及其交互作用对微电解法去除Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+的影响。全部29组实验建立了一个二次多项式回归方程预测模型。根据模型得出,铁碳微电解法处理重金属离子的最佳工艺条件为：pH=3.08, T=38.75°C,铁碳比6：5,铁碳量39.7g/L。在最优条件下,Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+去除率分别达到82.23%,89.48%,69.30%,75.07%。在上述实验的基础上,采用响应曲面法,利用Box-Benhnken的中心组合设计,研究了在不同pH值、温度、时间、以及铁菌比对Fe-C/SRB体系处理酸性矿井废水重金属离子的影响,得出Fe-C/SRB体系处理酸性矿井废水重金属离子的最适工艺条件。结果表明,响应曲面法可以有效的优化SRB/Fe-C系统去除重金属的工艺条件。方差分析显示R2=0.9993,非常接近1,说明实验结果与二次回归方程预测模型非常符合。实验所得最佳条件为pH7、30℃铁菌比3：10、7d。在此条件下Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+的去除率分别为99.53%、99.58%、98.30%、98.97%,较单一系统,去除效果有显著提高。最后,考察了利用实验室模拟可渗透反应床(Permeable reactive barrier,PRB)处理酸性重金属废水的效果。试验数据显示,系统稳定的前两周,各重金属离子基本去除。14d后Zn2+、Cd2+去除率开始下降,而Cu2+、Zn2+的去除率36d后才开始缓慢下降。同时,Fe-C体系提高了模拟酸性矿井水的pH值,从进水的pH3左右迅速提高到pH7左右,出水达到7到8之间。