矿井水净化处理设备

据《科技导报》2009年月2月报道，一项超导磁体应用技术研究表明，采用超导高梯度磁分离技术可用于造纸、化工、医药工业废水的净化分离。与传统的超导磁分离技术只能分离矿物、煤、高岭土中磁性杂质不同，该技术通过预先加入改性的磁种子颗粒材料，从而分离工业废水中无磁性的有机、无机污染物，实现工业污水的达标排放。该技术是由此中国科学院理化技术研究所李来风研究员领导的研究小组通过与东北大学和沈阳水务集团有限公司水业技术研发中心合作共同完成，研究报告刊登于《科技导报》杂志2009年第3期，题为"超导磁分离及在造纸厂污水净化中的应用研究"，此研究得到国家科技部十一五863计划和中科院海外杰出学者基金资助。目前，工业废水处理方法主要有化学法和生物化学法。然而，实用的化学法和生物化学法存在投资大、运行成本高、反应时间长、占地面积大、效率低、能耗高等问题。对于小型造纸厂废水处理，这些问题更加突出，厂家因建立污水处理设施投资过高，大多采取直排，给环境造成危害。因此开展新型、高效、低成本超导磁分离工业废水处理技术的研究对我国节能减排具有重要意义。采用超导磁体分离矿石、煤、高岭土等固体物质中磁性杂质在国内外已得到广泛应用，但用于废水分离净化尚少涉及。主要原因是对于废水中的有机、无机污染物，由于这些污染物本身没有磁性，靠磁场产生的磁吸引力无法分离。2005年日本大阪大学Nshijima研究组最早开始超导磁分离污水处理研究，并建立了示范装置，用于分离造纸厂污水，分离后污水COD(化学需氧值)可由起始的110mg/L，降到25mg/L，去除率近80％。他们采用的是预先在污水中添加Fe3O4"磁种子"颗粒和聚氯化铝絮凝剂，絮凝剂将污水中有害物质和Fe3O4磁性颗粒一起絮凝，这样通过超导磁体吸引分离。尽管分离效果很好，但由于还需加入有机絮凝剂，没有完全摆脱因有机絮凝剂的加入带来的二次污染，此外超导磁体冷却采用的是液氦浸泡冷却，对于我国，氦资源贫乏，这将导致大规模应用推广的限制。中科院理化所的工作克服了以上难题，在磁种子材料和超导磁体冷却技术上取得创新进展。采用等离子有机覆膜技术在Fe3O4磁性颗粒表面生长带活性基团的有机薄膜，这层纳米厚度的薄膜可以有效地捕捉污水中的有机物、无机离子，代替了有机絮凝剂的加入，而且由于有机膜与Fe3O4有很强的结合力，使得这种新型复合"磁种子"材料可以重复使用，较单纯的Fe3O4磁种子材料有明显优势，采用这种"磁种子"材料对造纸厂废水处理实验表明经磁分离处理的集水池废水COD值由起始的1780mg/L降到147mg/L，去除率超过90％％，净化效果良好。另一个技术创新点是采用制冷机直接冷却超导磁体，从而摆脱超导磁体采用昂贵液氦的束缚，这样将使得超导磁分离污水处理系统可以方便地用于缺少液氦的地区，特别适合于规模小、分散的中小企业。是未来极具潜在应用价值的技术。

随着我国经济的发展和能源结构的调整，煤炭仍然是我国主要的能源来源之一。但是，煤炭生产和消费过程中所产生的污染问题也越来越受到关注。其中，煤矿污水排放问题是其中之一。图片来源于网络，如有侵权请联系删除煤矿污水中含有大量的有害物质，会对环境、生态和人体健康造成严重的影响。因此，治理煤矿污水排放问题是一个备受关注的议题。今天给大家推荐的文章，是关于研究人员在矿井水质的检测的中，建立光谱反演模型，以助力高光谱技术在水污染监测中的应用。该方法的出现对于解决煤矿废水治理问题具有重要的意义。矿井水中的煤炭污染主要来自煤矸石的富集和浸出、洗煤废水、煤矿渗水灾害等，主要表现为水中煤浓度过高，这种矿井水用于农田灌溉时会使土壤累积形成“黑土”，从而导致土壤硬化，进而导致植被退化、作物枯萎、产量下降等。矿井水渗入地下水或下水道直接进入河流，一方面，其导致水资源浪费和河流污染，另一方面，因为矿井水中有很多煤粉，岩粉和细菌，长期排放也会严重影响当地居民的饮用水健康。在土壤中，煤源碳不同于植物源有机碳，其元素组成缺乏植物和土壤微生物所需的氮、磷、钾等矿质营养物质，它稳定性较强，不仅使生物体的分解和利用变得极其困难，而且还干扰土壤有机碳的识别。并且矿井水中的煤浓度是矿井排水的主要指标，煤浓度的准确测定对矿井水的净化和二次利用具有重要意义。图片来源于网络，如有侵权请联系删除然而目前，凝结沉淀+过滤工艺被广泛用于去除矿井水中的煤，其在处理过程中加入大量活性剂、絮凝剂等化学物质，由于对化学试剂的数量并没有严格的控因此，如果不能准确测量矿井水中的煤浓度，在处理过程中仍会形成二次污染。随着高光谱技术的快速发展，其低成本、高效的优点使其成为水污染监测的重要手段，对叶绿素、重金属离子和水中可溶性有机物等光学活性物质浓度的遥感反演研究相对成熟，对这些指标参数建立了许多反演模型，但在矿井水质参数的反演过程中，水中煤浓度的反演模型尚未得到研究。基于此，在本研究中，为了实现矿井水中煤浓度的准确测量，来自河南理工大学测绘与土地信息工程学院的一组研究团队，首先制备了不同煤浓度的样品（0mg/L-1000mg/L），并利用ASD Fieldspec 3便携式地物光谱仪测量不同煤浓度矿水的可见-近红外光谱数据，再使用CARS算法（竞争自适应重加权采样）提取敏感波段，最后利用卷积神经网络方法（CNN）建立矿水煤浓度光谱反演模型（CKCNN模型），并采用k倍交叉验证对模型进行优化，以预测矿井水中的煤浓度，控制化学试剂的量，减少二次污染的影响，实现煤浓度的反演。并同时使用均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）和相关系数（R）等评估指标评价模型。样品煤浓度【结果】不同煤浓度水平下的光谱曲线由CARS选择的敏感波段反演模型精度评价六种模型的反演结果【结论】本研究以焦煤集团中马煤矿的煤样为研究对象，利用便携式地物光谱仪ASD FieldSpec3测量了不同煤浓度的矿井水样可见-近红外的光谱数据，研究了矿井水中煤浓度的光谱特性，基于CKCNN煤浓度估算模型（模型反演精度为R2=0.9994，RMSE=6.1401，RPD=41.9692），反演矿井水中煤浓度，得出以下结论：● 水样的光谱反射率集中在可见光波段，而在近红外波段几乎为0；光谱反射率随煤浓度的增加而减小；在500~550nm和760nm左右分别形成了一个反射峰和一个吸收谷，并随着煤浓度的增加而逐渐减弱。● 与SPA+BF、CARS+BF、SPA+CNN、All Band +CNN、CARS+CNN五种建模方法相比，CKCNN浓度估计模型的反演效果最好，反演误差为0.17mg/L，反演结果符合GB11901-1989中实验室测量的要求；基于高光谱数据的CKCNN模型可作为预测矿井水中煤浓度的方法。总之，研究结果表明，在可见光-近红外波段的高光谱遥感可以快速探测到矿井水中的煤浓度，CKCNN模型为测定矿井水中的煤浓度提供了一种新的方法，在推进矿井水中煤浓度对可见-近红外光谱的影响研究方面具有重要意义。

你听过DIY水设备吗? DIY是英文Do It Yourself的缩写，中文意思是“自己动手”。因此，DIY水设备就是“自制纯净水设备”。　　大年三十，北京市和平西街天丰利商场门口，冷风中，已经在这里10天的小王还在演示这种设备：用两个玻璃烧杯分别从两个塑料桶中取出半杯水，然后在水中插入一个导电的仪器，一分钟后，一个烧杯中的水出现了浑浊，水面还漂浮着一层绿色异物。　　“有铁锈的就是我们平常饮用的自来水，没有变化的就是经过我们设备净化过的水。”小王吆喝着：“只要你把这些外观像冰箱一样的设备买回家，足不出户，即可DIY出自己期待的矿泉水。”　　“给自来水‘设局’，煞有介事地通过所谓的现场实验，得出‘自来水本身就是不干净的饮用水’结论，这是目前一些家用净水设备生产商促销惯用的手段。”中国膜工业协会秘书处工作人员董毅这样批评道。他介绍，受航天工业水循环利用启发诞生的家用净水设备行业，近几年确实得到了一定的发展，如今已经形成了一定的产业链，产生了像美的、浙江沁园等一些规模化企业。它的核心技术不外乎活性炭吸附和膜分离两种。2008年浙江沁园还有一项这方面的技术获得了国家科技进步奖。如今应用最多的膜分离技术又分为超滤、纳滤和反渗透技术，像技术水平较高的反渗透设备，家庭用的价格应该在3000元~6000元之间。　　但对于这样的专业技术，一般的消费者并不知情。比如反渗透技术就像筛子一样，能把水中所有的杂质和矿物质，不管好坏全部除去。还有，对于一些厂家宣传的木鱼石保健、麦饭石矿化功能矿泉水设备，董毅说，其实就是在水处理机中事先加入一些矿物质。　　“因此，在这样的情况下，商家利用人们日益追求健康生活的心理， 通过夸大自来水二次污染物危害程度，来达到促销家用净水设备的目的。而真实的情况是，自来水是有标准的，是安全的。”清华大学饮用水安全研究所一位专家介绍，我国卫生部颁布的《生活饮用水卫生标准》，规定了饮用水卫生与安全的4大类指标，即微生物学指标、水的感官性状和一般化学指标、毒理学指标、放射性指标。对饮用水中的病原体、致病微生物数及消毒用水中余氯含量，对包括砷、硒、汞在内的15项化学物质指标以及一些放射性物质，甚至对影响水的外观、色、味的一些元素都规定了最高允许限值。如对硫酸盐的限值，规定每升不超过250毫克。　　但由于管道陈旧生锈、蓄水池常年不消毒、工业废水中的化学污染等客观因素，饮用水在输配水和贮存过程中确实又容易受到二次污染，于是，一些商家就宣称开发了具有多种功能的家庭用净化水质设备，并利用健康讲座、现场演示、免费试用等手段，销售这些设备，并推销“DIY”概念。　　因为健康讲座的诱惑，家住北京市朝阳区安华里的程大妈购买了某品牌家用净水设备。商家介绍，打开这种设备的不同开关，代表了不同水质的净化水，有的适合洗脸，有的适合饮用。但还没使用半年，产品就出现了质量问题，再去找商家已杳无音信，1000元的设备成了一堆垃圾。　　据了解，有些厂商生产的净水设备却没有净化装置，只相当于一个加热器 还有些厂商生产的滤芯原料劣质，设备外壳使用的塑料很不环保，在水处理过程中容易造成二次污染。更有甚者，一些厂家的产品本身就是三无产品。　　中国家用电器协会一位专家认为，造成目前市场上这些产品良莠不齐的主要原因，一方面是由于这个产业起步时间较短，规模以上的品牌企业较少，加之缺乏相关的国家标准 另一方面是因为这些设备“加工的自来水产品”相对来说比较安全，不容易出事，因此，多元的消费市场还是给予了他们一定的生存空间。　　“但不容易出事并不意味着没事。”这位专家坦言，如果任凭营销员“忽悠”， 干扰市场，混淆消费者“视听”，不及时规范这个产业，给自来水“正名”，那么，家用净水设备市场就很难得到健康发展。　　“其实，辨别这些设备的多功能真实性并不难，只需要一些常识性的知识就足够了。” 董毅建议，净化家用净水设备市场，一要靠政府有效监管，二要靠行业规范，三要靠消费者自身明鉴，比如，三方形成合力，加大对饮用水标准的宣传 利用龙头企业的技术优势，制定相关的标准等来真正提高家用净水设备。