基于机器学习的地下水水质预测研究

基于实测的地下水水质数据（pH、总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物、Fe、Mn 7种）和气象数据（平均气温、最低气温、最高气温、平均最低气温、平均最高气温、20:00—20:00降水量、日降水量≥0.1 mm的时间、最大日降水量8种）,分别使用BP神经网络、随机森林（RF）和支持向量机（SVM）构建了地下水水质参数的机器学习预测模型．对于每一种水质参数,分别使用不同的机器学习算法基于不同滞后期的数据进行模拟,将结果与实测水质进行对比,选择精度最高的机器学习模型及其对应的滞后期作为该水质参数的最优模型和最佳滞后期．结果表明,不同机器学习方法和滞后期的选择对预测精度影响很大,BP神经网络对pH（R2=0.225,RMSE为2.411）、总硬度（R2=0.503,RMSE为47.973 mg·L?1）、氯化物（R2=0.994,RMSE为0.544 mg·L?1）和Fe（R2=0.302,RMSE为7.772 mg·L?1）的预测精度最高,RF对硫酸盐（R2=0.908,RMSE为3.788 mg·L?1）和Mn（R2=0.522,RMSE为0.429 mg·L?1）的预测精度最高,BP神经网络、RF和SVM对溶解性总固体的预测性能均较好（R2=0.994~0.996,RMSE为674.660~950.470 mg·L?1）．此外,硫酸盐和Mn预测模型对应的最佳滞后期为0个月,溶解性总固体和氯化物预测模型对应的最佳滞后期为1个月,pH、总硬度和Fe预测模型对应的最佳滞后期为2个月．      

给水管网内铁离子的释放

通过实验室构建的实验管网,模拟了实际给水管网的水力、水质条件,对各项水质指标进行了监测和相关性分析．结果表明余氯、浊度、pH值与总铁含量相关性较高．改变水力、水质条件,根据不同条件下实验管网中总铁含量的变化情况,分析了浊度、余氯、pH值、流速与铁释放现象的相互影响机理,提出了控制铁释放的方法．监测实际给水管网的水质,量化水中总铁含量与余氯、浊度和pH值之间的关系,分别建立了基于Excel的多元线性回归模型和基于Matlab的BP人工神经网络模型,对水中总铁含量进行了预测．     

永登县永安村、宁朔村生活饮用水卫生现状调查

目的：了解永登县永安村、宁朔村饮水卫生现状，为该县卫生改水提供科学依据。方法：在永登县永安村、宁朔村随机采集水样。检验方法依据国家卫生部颁布的“中华人民共和国生活饮用水卫生标准检验方法(GB5750-85)”进行；卫生评价按照“农村实施《生活饮用水卫生标准》准则”进行分级评价。捡测结果用统计软件进行分析。结果：深井水检测指标中以总硬度超标最为严重。为66．7％。其次为硫酸盐、氯化物、溶解性总固体。浅井水检测指标中仍以总硬度超标最为严重，为95．65％，其次为溶解性总固体、硫酸盐、氯化物。经统计学检验均有统计学意义。细菌总数及大肠菌群比较结果有明显差异。结论：深井水水质优于浅井水，在可能的情况下应选用深井水进行卫生改水。     

煤矸石制备高分子无机混凝剂工艺与原理

介绍了用煤矸石制备几种无机混凝剂的工艺原理,分析了用煤矸石制备聚合硫酸硅酸铁铝的原理和最佳工艺条件.对聚合硫酸硅酸铁铝制备过程中的酸浸时间,硫酸亚铁催化氧化反应pH值、温度,制备活性聚合硅酸的聚合时间以及n(Fe+Al)/n(Si)摩尔比这些参数进行了分析.控制好煤矸石制备聚合硫酸硅酸铁铝工艺参数是制备聚合硫酸硅酸铁铝的关键.     

处理低浊度闽江原水的混凝剂选择试验

对低浊度的闽江原水进行了混凝剂的选择试验 .采用的混凝剂有固体硫酸铝、液体聚合氯化铝、固体聚合氯化铝和固体聚合氯化铝铁 .研究结果表明 :采用固体聚合氯化铝铁进行闽江原水处理 ,其矾花密实、沉淀快 ,混凝效果好 ,制水成本最低 ,对原水的pH值影响最小 .     

电导率与溶解性总固体相关关系探讨

通过对2014—2016年某水厂泵房水电导率和溶解性总固体的相关性分析,建立了二者的一元线性回归方程:y=0.517,3x+45.253,其相关系数R=0.766 4。经过相关系数的显著性检验与方差分析,得出检验所得F值远大于临界值,因此二者具有十分显著的相关性。故溶解性总固体可由电导率通过一元线性回归方程计算得出。该方法的建立有利于快捷简便的检测水样中的溶解性总固体。     

煤矸石试样的X-衍射图谱分析及试验研究

模拟不同酸碱性环境配制溶液对煤矸石进行浸泡试验,测定浸泡液的pH值,对浸泡后试样进行XRD图谱分析,通过直剪试验检测浸泡后试样的强度变化.研究结果表明,浸泡液的pH值主要受煤矸石试样的产地、浸泡时间、固液比、配制溶液酸碱度的影响,并随着时间而变化,浸泡1d时其值变化最大.中性溶液浸泡后东胜煤矸石(Dongsheng Coal Gangue,D-CG)、薛家湾煤矸石(Xuejiawan Coal Gangue,X-CG)和集料(Aggregate,AGG)试样浸泡液的pH值随固液比的减小而增加,而乌海煤矸石(Wuhai Coal Gangue,W-CG)浸泡液的pH值随固液比的降低而增加;酸性溶液浸泡后W-CG和X-CG浸泡液的pH值随固液比的降低而增加,而D-CG和AGG浸泡液的pH值随固液比降低而减少;碱性溶液浸泡后各试样浸泡液的pH值都随固液比的降低而增加,而W-CG浸泡液的pH值随固液比的降低而增幅较强.中性、酸性和碱性溶液浸泡后D-CG和AGG试样α-石英、高岭石和钙长石晶体溶出;X-CG试样溶出α-石英晶体,高岭石和钙长石晶体结构解体而消失;W-CG试样高岭石晶体结构受到破坏而解体,α-石英和钙长石晶体溶出.经过浸泡D-CG溶出α-石英晶体,试样与黏性土形成混合料制件和强度试验过程中由于石英的活性促使试件抗剪强度增大;而X-CG和W-CG中的α-石英、高岭石和钙长石晶体结构解体,使试件的抗剪强度降低,因此D-CG抗酸碱腐蚀性能比X-CG和W-CG高.     

高硬度高硫酸盐地下水深度处理试验研究

针对中国西南地区岩溶地下水资源非常丰富、开发利用程度低且水资源供需矛盾又日益突出的现状,采用药剂预处理与膜技术相结合的方法探索了岩溶地下水资源化利用途径。结果表明,Na2CO3和Ca(OH)2预处理+纳滤深度处理是处理高硬度高硫酸盐地下水行之有效的方法,在Na2CO3、Ca(OH)2投加量分别为780、125mg·L-1且操作压力为0.8MPa时,出水硬度、硫酸盐含量、溶解性总固体含量分别为40、36、193mg·L-1,pH值为7.45,产水率为70.59%。处理后的地下水水质达到《饮用净水水质标准》(CJ94-2005)要求,且能够满足生产实际需要。
     

排土场淋溶水污染区地下水监测点模糊模式识别

应用模糊模式识别方法对阜新新邱露天煤矿排土场附近(于家沟),地下水污染区的水质监测点分类优选问题进行了研究,对研究区内的12眼水井分别采样,进行水质分析,识别出总硬度、硫酸盐、氯化物、溶解性总固体等主要污染因子;进而采用模糊模式识别方法,对区内的12个监测点进行了优化.计算结果表明可从于家沟地下水污染区的12个监测点中选取具有代表性的3、7、11号监测点进行监测,节省了人力、物力及资源.     

COD与Fe0对硫酸盐还原菌还原作用的影响

采用间歇实验方法，分别在不同底物浓度下，分析了影响硫酸盐还原的机理，并考察了加入Fe^0对反应体系的强化作用．结果表明，底物浓度不足会减缓反应速度并降低最终反应结果，但对其反应延迟期没有影响．Fe^0对酶活性有调节作用，可以减小底物浓度变化对反应速度的影响，提高对底物的利用率．体系最终pH值随c（COD）／c（SO4^2-）增大逐渐提高，当c（COD）／c（SO4^2-）达到一定值后，最终pH值基本维持恒定．在相同底物浓度下，单质铁强化体系的最终pH值略高于空白体系．空白和单质铁强化两种体系的适宜c（COD）／c（SO4^2-）分别在5．1～6．9和3．9—5．1之间．在相同处理能力下，单质铁强化体系所需底物浓度是空白体系的75％．     

利用GIS与数理统计分析晋江市浅层地下水化学特征及成因

测试晋江市浅层地下水的pH值、矿化度、总硬度、总碱度、电导率等相关指标,利用GIS结合数理统计的描述性统计、相关性分析、因子分析等工具分析该区浅层地下水化学特征及成因.分析结果表明:该区浅层地下水中矿化度、总硬度、总碱度、电导率、Na++K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-的变异系数较大,导致局部地段水质可能较差,其中矿化度、Na++K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-绝对含量较大,是随环境因素变化的敏感因子.区域水化学类型以Cl-·HCO3-—K++Na+·Ca2+型为主.水化学成因主要受各种岩盐矿物的溶滤、阳离子交替吸附作用以及过度开采地下水导致海水入侵影响,其中溶滤和阳离子交替吸附、海水入侵贡献率最大,其次受工农业生产、生活污水排放等人类活动的影响.     

矿区废弃物不同工艺处理对淋溶水的影响

采用柱状模拟试验研究煤矸石和粉煤灰不同工艺处理对淋溶水的影响,结果表明:煤矸石淋滤液酸性极强,污染性较大,对照GB3838-2002《地表水环境质量标准》的要求超标严重。添加粉煤灰在一定程度上能够减轻淋滤水的pH值,SO42-,PO43-,Fe污染,煤矸石和粉煤灰均匀混合以及上下分层工艺能够有效地降低煤矸石对周围水环境的污染,为治理矿区酸性水提供了理论依据。     

兰坪低品位氧化锌矿NH_3-(NH_4)_2SO_4体系浸出

研究NH3-(NH4)2SO4体系pH、总氨浓度、液固比、温度、矿物粒径、搅拌速度等因素对兰坪低品位氧化锌矿中锌及主要杂质元素浸出行为的影响,并在较低pH和总氨浓度条件下,采用二段逆流浸出工艺对该矿进行处理。实验结果表明:pH、总氨浓度、液固比是影响锌及杂质浸出的主要因素,浸出液中硅、铁、镉、铅等杂质离子的含量都较低。在浸出剂总氨浓度为3 mol/L,pH为9.60,液固比为4,反应时间为4 h的条件下,通过二段逆流浸出工艺处理,锌的浸出率>90%,浸出液pH<9.0,能很好地满足萃取工序的处理要求。     

离子色谱法测定PM2.5中水溶性无机阴离子

利用戴安ICS-900离子色谱仪对PM2.5中水溶性无机阴离子F-、Cl-、NO2-、NO3-和SO42-进行了分离测定.5种离子的线性相关系数r〉0.996,6次测试的相对标准偏差小于3.34%,F-、Cl-、NO2-、NO3-和SO42-的检测限分别为0.003 8、0.006 1、0.003 8、0.025 4和0.061 1 mg·L-1.该方法操作简单、准确、快速,适用于同时测定PM2.5中的水溶性无机阴离子.     

不同造夹措施对通辽市盐碱土改良的研究

本研究采用土盆模拟大田土壤,设置有机物料夹层,同时配施石膏,通过淋洗对盐碱土改良进行了系统研究,测定了土壤的有机质、碱解N、速效P、速效K,八大离子（阳离子Na^＋、K^＋、Ca2^＋和Mg^2＋;阴离子Cl^-、SO4^2-、CO3^2-和HCO3^-）、总盐及pH值,研究了不同处理对盐碱土的改良效果．研究结果表明,不同物料的使用降低了盐碱土中一价阳离子（Na^＋、K^＋）含量,增加了土壤中二价阳离子（Ca^2＋、Mg^2＋）含量,土壤总碱度、总盐量和pH值普遍降低,从而改善了盐碱土的理化性质．比较各处理对盐碱土的改良效果,其中处理③最好,总碱度降低84．95％,总盐量降低84．96％,DH值降低21．46％．     

生物阴极微生物燃料电池预处理酸性重金属矿井废水

采用以污泥+葡萄糖为有机底物,硫酸根离子为电子受体、碳毡吸附固定化硫酸盐还原菌为生物阴极、碳布为阳极的双室微生物燃料电池,处理模拟酸性重金属矿井废水.构建不同的外接电阻(分别为100Ω、1000Ω)MFC系统和开路常规生化处理对比,废水初始pH=4,Zn2+、Cu2+、Cd2+、Pb2+、总Fe初始质量浓度均为20mg/L.结果表明,MFC外接电阻100Ω时,对Zn2+、Cu2+、Cd2+、Pb2+、总Fe的去除率分别达到99.45%、99.68%、99.65%、98.34%、98.99%;COD、SO2-4的最大降解速率分别为83.4和23.9mg·L-1·d-1,比开路常规生化处理分别提高了15%和181%;同时pH有效提升至中性.表明了微生物燃料电池的对于传统生物法处理酸性矿井废水有预调节作用.     

郑州市PM2.5和PM10中水溶性无机离子的污染特征

于2009年10月至2010年8月间采集郑州市大气颗粒物PM2.5与PM10样品,对其质量浓度及水溶性离子进行分析研究.结果表明：PM2.5在秋、冬、春、夏四季的质量浓度的平均值分别为134.9、121.6、77.9和102.0μg/m^3,PM10在秋、冬、春、夏四季的质量浓度的平均值分别为193.2、184.0、140.9和140.5μg/m^3,日均值超标率分别达77.8%和59%.PM2.5和PM10质量浓度呈现很好的相关性,春季粗粒子在PM10中的比例相对较高,而秋、冬和夏季细粒子是PM10的主要组成部分.主要的水溶性离子是SO4^2-、NO3^-和NH4^＋,大部分以（NH4）2SO4和NH4NO3形式存在;NO3^-和SO4^2-质量比小于1,说明采样期间郑州市大气以固定排放源污染为主.     

固体酸催化剂在醇解聚对苯二甲酸乙二醇酯反应中的催化性能

采用浸渍法制备了SO4^2-／ZnO和S^4^2-／TiO2固体酸催化剂,用XRD、SEM等对催化剂的晶型结构和表面形貌进行了表征,并考察了它们降解聚对苯二甲酸二乙二醇酯制备对苯二甲酸二乙二醇酯的催化性能．实验结果表明,焙烧温度对SO4^2-／ZnO的催化活性影响不大,而对SO4^2-／TiO2的催化活性影响明显,随焙烧温度的升高,其催化活性出现先上升后下降的趋势反应时间、反应温度、催化剂浓度等工艺条件对两种催化剂活性的影响趋势是一致的.     

SO_4~(2-)改性锆交联蒙脱土的表面酸中心及催化活性

研制SO42-改性的锆交联蒙脱土(SO42-/Zr-CLM)固体酸催化剂,采用IR、Py-TPD和Py-IR等方法研究其表面酸中心的结构特征,并以柠檬酸和正丁醇的酯化反应为探针反应,研究其表面酸中心与催化活性的关系.实验结果表明:SO42-/Zr-CLM表面同时具有Bronsted(B)酸和Lewis(L)酸,L酸为弱酸中心,B酸为强酸中心;B酸中心是主要催化活性中心;催化剂经过500℃焙烧后,B酸的酸量显著增加,这可能是由于Zr与SO42-形成了螯合状配位结构,有利于形成更多的B酸中心并且提高其酸强度.     

Bioleaching of vanadium from barren stone coal and its effect on the transition of vanadium speciation and mineral phase

This study determined the optimal conditions required to obtain maximum vanadium extraction and examined the transition of mineral phases and vanadium speciation during the bioleaching process. Parameters including the initial pH value, initial Fe2+ concentration, solid load, and inoculum quantity were examined. The results revealed that 48.92wt% of the vanadium was extracted through bioleaching under optimal conditions. Comparatively, the chemical leaching yield (H₂SO₄, pH 2.0) showed a slower and milder increase in vanadium yield. The vanadium bioleaching yield was 35.11wt% greater than the chemical leaching yield. The Community Bureau of Reference (BCR) sequential extraction results revealed that 88.62wt% of vanadium existed in the residual fraction. The bacteria substantially changed the distribution of the vanadium speciation during the leaching process, and the residual fraction decreased to 48.44wt%. The X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared (FTIR) results provided evidence that the crystal lattice structure of muscovite was destroyed by the bacteria.