淄博市礦坑水利用現(xiàn)狀分析

范寧，宋梅，徐效濤，田曉萌，王軍政

(1.淄博市水文局，山東 淄博255000;2.淄博市水利建筑安裝公司，山東淄博255020;3.濰坊市水文局，山東濰坊261031;4.淄博是引黃供水管理局，山東 淄博255000;5.青島萊西市產(chǎn)芝水庫，山東青島266623)

1 礦坑水利用途徑及處理技術(shù)

1.1 礦坑水利用途徑

上世紀(jì)七十年代隨著礦山大規(guī)模開采，排水量日益增加，初期人們將礦坑水就地用于灌溉，隨著工業(yè)發(fā)展，礦坑水開始用于電廠冷卻水及其它用水，并開始研究綜合利用的問題，將礦坑水供給工、農(nóng)業(yè)或居民飲用等。在這方面焦作、平頂山礦務(wù)局等礦山公司開展的較早。

如果把排水與供水很好結(jié)合，不但可以降低排水費用和采礦成本，還可以解決因水大而不能開采的礦藏?！芭殴┙Y(jié)合”主要是根據(jù)礦山的排水量和水質(zhì)來考慮供水的目的和凈化處理的方法和設(shè)施，實現(xiàn)礦坑水再利用。

1.2 礦坑水處理技術(shù)

淄博市各類礦坑水大部分不能用作生活飲用水，煤礦、鋁土礦礦坑水以SO42-、總硬度、溶解度總固體為主要超標(biāo)組分，鐵礦礦坑水主要超標(biāo)組分除上述三組分外，還包括Cl-、NO3-兩項。礦坑水水質(zhì)的典型特點是高硫酸鹽，并由高硫酸鹽帶來了高硬度、高礦化度，其它離子含量除少部分礦山外，一般均低于地下水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。因此，礦坑水處理的關(guān)鍵在于降低硫酸鹽的含量，其次，軟化降低Ca、Mg，如能在降低硫酸鹽的同時也降低硬度則更為理想。

1)礦坑水常用處理方法

(1)蒸餾法:該方法處理需大量能量，因此處理成本較高，適用于極度缺水地區(qū)。

(2)沖淡法:該方法可以處理大量的礦坑水，但增加供水僅為3.7% ～8.9%，水質(zhì)較原淡水變差，達到利用的極限值。淄博地區(qū)雖然優(yōu)質(zhì)水供水緊張，但存在巨大的節(jié)水空間和重復(fù)利用空間，因此該方法不適用于本案。

(3)反滲透、電滲析:該方法在原理上適合礦坑水處理，礦坑水低懸浮物、低COD的水質(zhì)特點也適宜該類方法處理。該類方法在處理速率上要達到日處理5萬m3以上礦坑水，其建設(shè)規(guī)模、建設(shè)成本都是相當(dāng)巨大的，幾乎不可能。另外其運行和管理成本相對較高。該類方法適宜于特殊用水處理或極度缺水地區(qū)水的淡化處理，適用于少量水的處理利用。

(4)離子交換樹脂:離子交換樹脂技術(shù)，其處理工藝成熟，處理成本約1.5元/噸左右，在現(xiàn)有水價水資源緊張程度下均有利用價值。缺點是建設(shè)成本高，應(yīng)用于大規(guī)模礦坑水處理，一次性投資大。

(5)石灰軟化法:礦坑水中硬度大部分來自于硫酸鹽硬度，碳酸鹽硬度較低，因此使用該法雖然可去除部分碳酸鹽硬度，但仍無法大幅度降低礦坑水硬度，得到軟化的目的，因此該方法不適用于礦坑水處理。

(6)石灰、蘇打軟化法:礦坑水中硬度大于堿度，適用于該方法軟化，但軟化后含鹽量減少較低，硫酸鹽未減少。處理后礦坑水的使用可用于冷卻、鍋爐用水等工業(yè)用水領(lǐng)域。

(7)SAVMIN法:該技術(shù)可有效地除去礦山廢水中的重金屬，使其含量大大低于飲用水標(biāo)準(zhǔn)的要求，該技術(shù)是解決礦山廢水問題和生產(chǎn)飲用水的一種有生命力的技術(shù)，但是目前只處于實驗室階段。

(8)生物法處理硫酸鹽法:生物法去除硫酸鹽從理論上講是最優(yōu)的處理方法，但該方法目前國內(nèi)僅處在實驗室階段，無成功運行的處理工藝。加大生物法處理高硫酸鹽礦坑水的研究，盡快應(yīng)用于生產(chǎn)中，不僅可以減少廢水的排放，同時增加大量的水資源。

2)淄博市礦坑水處理方法

可用于淄博市礦坑水的處理方法有:反滲透法、電滲析法、離子交換樹脂法、石灰、蘇打軟化法、生物法處理硫酸鹽法。反滲透法、電滲析法處理成本過高，適用于少量水的處理利用。生物法處理硫酸鹽法及SAVMIN法還不成熟，尚未推廣應(yīng)用。石灰、蘇打軟化法可用于礦坑水軟化，但軟化后含鹽量減少不多，硫酸鹽未減少。離子交換樹脂法適合應(yīng)用于大規(guī)模礦坑水處理，處理后礦坑水可用于冷卻、鍋爐用水等工業(yè)用水領(lǐng)域。

2 淄博市礦坑水利用現(xiàn)狀

2.1 礦山排水及礦坑積水量

經(jīng)調(diào)查，目前煤礦開采排水總量2 658萬m3，已封閉礦坑的積水量為6 053萬m3。鐵礦開采排水量為936萬m3，其中排水量大于100萬m3鐵礦主要集中在金嶺鐵礦區(qū)，分別為山東金嶺鐵礦辛莊、侯莊及召口三個礦區(qū)、淄博乾元鐵礦有限公司、淄博鐵源實業(yè)總公司鐵源一礦，以上五個礦區(qū)排水量約870萬m3，鐵礦閉坑企業(yè)共3家，分別為萊鋼王峪礦區(qū)、金嶺鐵礦鐵山礦區(qū)和黑旺鐵礦，其中黑旺鐵礦目前礦坑積水量在3 000萬m3左右。鋁土礦(含粘土礦)開采排水量為132萬m3，其中王村鋁土礦排水量最大為73萬m3。鋁土礦閉坑礦山3座有礦坑水積存，礦坑水積存量共約150萬m3，其中洪山鋁土礦礦坑積水量為28.8萬m3左右，王村鋁土礦小口山礦坑積水量100萬m3，山東八三碳素廠粘土礦礦坑積水量20萬m3。

綜上所述，淄博市48座排水礦山礦坑排水總量為3 726萬m3，其中煤礦排水占71%、鐵礦排水占25%、鋁土礦排水占4%。淄博市19家閉坑積水礦山礦坑積水總量9 203萬m3，其中煤礦積水量6 053萬m3，占積水總量的66%;鐵礦積水量3 000萬m3，占積水總量的33%。

2.2 礦坑水開發(fā)利用現(xiàn)狀

目前淄博市各類礦山排水主要去向有:⑴用于礦區(qū)生活、生產(chǎn)用水;⑵用于自備電廠、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)生產(chǎn);⑶用于農(nóng)田灌溉和養(yǎng)殖;⑷就近排入河道。閉坑礦山的礦坑積水尚未利用，各類礦坑水利用情況具體如下:

全市煤礦礦坑排水總量2 658萬m3，現(xiàn)狀利用量為821萬m3，利用率30.9%，其中淄川區(qū)、張店區(qū)利用量較大。

全市鐵礦礦坑排水量936萬m3，現(xiàn)狀利用量705萬m3，利用率75.3%，主要作為礦山生產(chǎn)、選礦、冷卻、電廠及灌溉用水，剩余礦坑水就近排入河道。

全市鋁土礦(粘土礦)排水量132萬m3，利用量85萬m3，利用率約64.4%，主要是周村區(qū)的鋁土礦排水。

經(jīng)統(tǒng)計，全市各類礦山礦坑水排水總量3 726萬m3，現(xiàn)狀利用量1 611萬m3，利用率為43.2%。

3 淄博市礦坑水可利用量分析

3.1 煤礦礦坑水可利用量分析

淄博市煤礦生產(chǎn)排水量2 658萬m3，均為劣質(zhì)礦坑水，現(xiàn)狀利用量821萬m3，主要用于井下生產(chǎn)降塵、自備電廠冷卻用水和農(nóng)田灌溉，少量用于洗浴、綠化及漁業(yè)養(yǎng)殖等。按照礦山服務(wù)年限，考慮集中利用的原則，規(guī)劃對嶺子煤礦、灃水煤礦等礦坑排水進行統(tǒng)一規(guī)劃利用，可利用量1 205萬m3。

3.2 鐵礦礦坑水可利用量分析

全市鐵礦排水量936萬m3，現(xiàn)狀利用量705萬m3，主要用于礦山生產(chǎn)、選礦、冷卻、電廠及灌溉用水，其余就近排入河道，本次規(guī)劃鐵礦排水可利用量為140萬m3。

3.3 鋁土礦礦坑水可利用量分析

鋁土礦(粘土礦)排水量132萬m3，主要分布周村區(qū)、淄川區(qū)，其所排礦坑水被用于井下生產(chǎn)及農(nóng)田灌溉，現(xiàn)狀利用量85萬m3，外排水量較大為楊古粘土礦47.3萬m3，規(guī)劃可利用量為47 萬 m3。

綜上所述，在現(xiàn)狀利用的基礎(chǔ)上，淄博市礦坑水可利用潛力為1 392萬m3，其中煤礦1 205萬m3、鐵礦140萬m3、鋁土礦47萬m3。

4 礦坑水開發(fā)利用方案

礦坑水資源是區(qū)域水資源的一部分，礦坑水因其水質(zhì)較差，不能直接利用，如果處理后加以利用，將對改善水環(huán)境，促進水資源的可持續(xù)利用起到積極的作用。礦坑水的利用應(yīng)遵循以下原則:(1)充分利用準(zhǔn)則;(2)就近利用原則。首先要滿足自身回用，余量用于所在區(qū)域的用水;(3)集中處理，統(tǒng)一調(diào)度原則。

因閉坑礦山積水量較大，水質(zhì)較差，水處理工藝復(fù)雜，成本較高，且其開發(fā)利用后對地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生的影響難以預(yù)測，這部分礦坑積水本次暫不進行規(guī)劃。

4.1 中心城區(qū)

1)張店、坤升、宇峰礦坑水利用方案

目前三礦的礦坑水主要用于生產(chǎn)降塵、綠化及建筑施工，外排水量63萬m3。計劃結(jié)合“清水潤城”工程的漫泗河綜合整治工程，通過修建人工濕地，將其凈化，作為中心城區(qū)河道景觀補水。

2)灃水、張趙礦坑水利用方案

灃水、張趙兩礦外排水量222萬m3，目前主要用于生產(chǎn)降塵、農(nóng)田灌溉，余水分別排入澇淄河、豬龍河。根據(jù)淄博市“清水潤城”實施方案，規(guī)劃將其沉淀氧化脫色后，作為中心城區(qū)澇淄河景觀補水。

4.2 淄川區(qū)

1)嶺子、濱嶺礦坑水利用方案

嶺子、濱嶺煤礦現(xiàn)狀外排水量324萬m3，水量較大，水化學(xué)類型為SO4·HCO3-Na·Ca型，礦坑水中無機鹽成分較接近城市生活雜用水標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)簡單處理后可用于農(nóng)田灌溉。嶺子煤礦礦坑水為高濁度礦坑水，可進行先期除濁處理后，將其與濱嶺煤礦礦坑水，利用電滲析工藝除鹽后可將其用于工業(yè)用水、城市雜用水等方面。首先向嶺子電廠、山水集團供水，用作冷卻水，其次向礦區(qū)周邊及下游農(nóng)田灌溉供水，規(guī)劃可供水量240萬m3。

2)光正、舜天礦坑水利用方案

光正、舜天礦坑現(xiàn)外排水量1 172萬m3，水量大且比較穩(wěn)定，但礦坑水SO42-含量高、硬度高、礦化度高、濁度高，處理難度較大。因此從開源減排的角度出發(fā)，在光正煤礦建設(shè)礦坑水深度處理工程，利用離子交換樹脂法和石灰蘇打軟化法處理后的礦坑水，用于礦山周邊西河、昆侖、龍泉及城南等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的工業(yè)、農(nóng)田灌溉，規(guī)劃可利用量680萬m3。

4.3 臨淄區(qū)

臨淄區(qū)礦坑水主要為金嶺鐵礦區(qū)礦坑排水，主要有高陽鐵礦、金鼎鐵礦、金嶺召口鐵礦，現(xiàn)狀外排水量171萬m3，可用于周圍鄉(xiāng)鎮(zhèn)的工業(yè)用水及農(nóng)田灌溉，規(guī)劃可利用量110萬m3。

4.4 周村區(qū)

周村區(qū)鋁土礦現(xiàn)外排水量47萬m3，具備一定的開發(fā)利用條件，對缺水的周村具有一定的供水意義。目前附近王村鎮(zhèn)工業(yè)經(jīng)濟快速發(fā)展，前后建成王村熱電廠、王村寶山工業(yè)園等，因此，可將此礦坑水就近供給王村鎮(zhèn)，規(guī)劃可利用量47萬m3。

4.5 沂源縣

目前，萊鋼上河和華聯(lián)鐵礦兩礦現(xiàn)狀外排水量60萬m3，水質(zhì)相對較好，但所處位置偏遠，因此可作為農(nóng)業(yè)灌溉水源開發(fā)利用，規(guī)劃可利用量30萬m3。