淄博市矿坑水利用现状分析

2015-08-15范宁宋梅徐效涛田晓萌王军政

地下水 2015年5期

关键词：排水量矿坑铝土矿

范宁，宋梅，徐效涛，田晓萌，王军政

(1.淄博市水文局，山东淄博255000;2.淄博市水利建筑安装公司，山东淄博255020;3.潍坊市水文局，山东潍坊261031;4.淄博是引黄供水管理局，山东淄博255000;5.青岛莱西市产芝水库，山东青岛266623)

1 矿坑水利用途径及处理技术

1.1 矿坑水利用途径

上世纪七十年代随着矿山大规模开采，排水量日益增加，初期人们将矿坑水就地用于灌溉，随着工业发展，矿坑水开始用于电厂冷却水及其它用水，并开始研究综合利用的问题，将矿坑水供给工、农业或居民饮用等。在这方面焦作、平顶山矿务局等矿山公司开展的较早。

如果把排水与供水很好结合，不但可以降低排水费用和采矿成本，还可以解决因水大而不能开采的矿藏。“排供结合”主要是根据矿山的排水量和水质来考虑供水的目的和净化处理的方法和设施，实现矿坑水再利用。

1.2 矿坑水处理技术

淄博市各类矿坑水大部分不能用作生活饮用水，煤矿、铝土矿矿坑水以SO42-、总硬度、溶解度总固体为主要超标组分，铁矿矿坑水主要超标组分除上述三组分外，还包括Cl-、NO3-两项。矿坑水水质的典型特点是高硫酸盐，并由高硫酸盐带来了高硬度、高矿化度，其它离子含量除少部分矿山外，一般均低于地下水Ⅲ类水质标准。因此，矿坑水处理的关键在于降低硫酸盐的含量，其次，软化降低Ca、Mg，如能在降低硫酸盐的同时也降低硬度则更为理想。

1)矿坑水常用处理方法

(1)蒸馏法:该方法处理需大量能量，因此处理成本较高，适用于极度缺水地区。

(2)冲淡法:该方法可以处理大量的矿坑水，但增加供水仅为3.7% ～8.9%，水质较原淡水变差，达到利用的极限值。淄博地区虽然优质水供水紧张，但存在巨大的节水空间和重复利用空间，因此该方法不适用于本案。

(3)反渗透、电渗析:该方法在原理上适合矿坑水处理，矿坑水低悬浮物、低COD的水质特点也适宜该类方法处理。该类方法在处理速率上要达到日处理5万m3以上矿坑水，其建设规模、建设成本都是相当巨大的，几乎不可能。另外其运行和管理成本相对较高。该类方法适宜于特殊用水处理或极度缺水地区水的淡化处理，适用于少量水的处理利用。

(4)离子交换树脂:离子交换树脂技术，其处理工艺成熟，处理成本约1.5元/吨左右，在现有水价水资源紧张程度下均有利用价值。缺点是建设成本高，应用于大规模矿坑水处理，一次性投资大。

(5)石灰软化法:矿坑水中硬度大部分来自于硫酸盐硬度，碳酸盐硬度较低，因此使用该法虽然可去除部分碳酸盐硬度，但仍无法大幅度降低矿坑水硬度，得到软化的目的，因此该方法不适用于矿坑水处理。

(6)石灰、苏打软化法:矿坑水中硬度大于碱度，适用于该方法软化，但软化后含盐量减少较低，硫酸盐未减少。处理后矿坑水的使用可用于冷却、锅炉用水等工业用水领域。

(7)SAVMIN法:该技术可有效地除去矿山废水中的重金属，使其含量大大低于饮用水标准的要求，该技术是解决矿山废水问题和生产饮用水的一种有生命力的技术，但是目前只处于实验室阶段。

(8)生物法处理硫酸盐法:生物法去除硫酸盐从理论上讲是最优的处理方法，但该方法目前国内仅处在实验室阶段，无成功运行的处理工艺。加大生物法处理高硫酸盐矿坑水的研究，尽快应用于生产中，不仅可以减少废水的排放，同时增加大量的水资源。

2)淄博市矿坑水处理方法

可用于淄博市矿坑水的处理方法有:反渗透法、电渗析法、离子交换树脂法、石灰、苏打软化法、生物法处理硫酸盐法。反渗透法、电渗析法处理成本过高，适用于少量水的处理利用。生物法处理硫酸盐法及SAVMIN法还不成熟，尚未推广应用。石灰、苏打软化法可用于矿坑水软化，但软化后含盐量减少不多，硫酸盐未减少。离子交换树脂法适合应用于大规模矿坑水处理，处理后矿坑水可用于冷却、锅炉用水等工业用水领域。

2 淄博市矿坑水利用现状

2.1 矿山排水及矿坑积水量

经调查，目前煤矿开采排水总量2 658万m3，已封闭矿坑的积水量为6 053万m3。铁矿开采排水量为936万m3，其中排水量大于100万m3铁矿主要集中在金岭铁矿区，分别为山东金岭铁矿辛庄、侯庄及召口三个矿区、淄博乾元铁矿有限公司、淄博铁源实业总公司铁源一矿，以上五个矿区排水量约870万m3，铁矿闭坑企业共3家，分别为莱钢王峪矿区、金岭铁矿铁山矿区和黑旺铁矿，其中黑旺铁矿目前矿坑积水量在3 000万m3左右。铝土矿(含粘土矿)开采排水量为132万m3，其中王村铝土矿排水量最大为73万m3。铝土矿闭坑矿山3座有矿坑水积存，矿坑水积存量共约150万m3，其中洪山铝土矿矿坑积水量为28.8万m3左右，王村铝土矿小口山矿坑积水量100万m3，山东八三碳素厂粘土矿矿坑积水量20万m3。

综上所述，淄博市48座排水矿山矿坑排水总量为3 726万m3，其中煤矿排水占71%、铁矿排水占25%、铝土矿排水占4%。淄博市19家闭坑积水矿山矿坑积水总量9 203万m3，其中煤矿积水量6 053万m3，占积水总量的66%;铁矿积水量3 000万m3，占积水总量的33%。

2.2 矿坑水开发利用现状

目前淄博市各类矿山排水主要去向有:⑴用于矿区生活、生产用水;⑵用于自备电厂、乡镇企业生产;⑶用于农田灌溉和养殖;⑷就近排入河道。闭坑矿山的矿坑积水尚未利用，各类矿坑水利用情况具体如下:

全市煤矿矿坑排水总量2 658万m3，现状利用量为821万m3，利用率30.9%，其中淄川区、张店区利用量较大。

全市铁矿矿坑排水量936万m3，现状利用量705万m3，利用率75.3%，主要作为矿山生产、选矿、冷却、电厂及灌溉用水，剩余矿坑水就近排入河道。

全市铝土矿(粘土矿)排水量132万m3，利用量85万m3，利用率约64.4%，主要是周村区的铝土矿排水。

经统计，全市各类矿山矿坑水排水总量3 726万m3，现状利用量1 611万m3，利用率为43.2%。

3 淄博市矿坑水可利用量分析

3.1 煤矿矿坑水可利用量分析

淄博市煤矿生产排水量2 658万m3，均为劣质矿坑水，现状利用量821万m3，主要用于井下生产降尘、自备电厂冷却用水和农田灌溉，少量用于洗浴、绿化及渔业养殖等。按照矿山服务年限，考虑集中利用的原则，规划对岭子煤矿、沣水煤矿等矿坑排水进行统一规划利用，可利用量1 205万m3。

3.2 铁矿矿坑水可利用量分析

全市铁矿排水量936万m3，现状利用量705万m3，主要用于矿山生产、选矿、冷却、电厂及灌溉用水，其余就近排入河道，本次规划铁矿排水可利用量为140万m3。

3.3 铝土矿矿坑水可利用量分析

铝土矿(粘土矿)排水量132万m3，主要分布周村区、淄川区，其所排矿坑水被用于井下生产及农田灌溉，现状利用量85万m3，外排水量较大为杨古粘土矿47.3万m3，规划可利用量为47 万 m3。

综上所述，在现状利用的基础上，淄博市矿坑水可利用潜力为1 392万m3，其中煤矿1 205万m3、铁矿140万m3、铝土矿47万m3。

4 矿坑水开发利用方案

矿坑水资源是区域水资源的一部分，矿坑水因其水质较差，不能直接利用，如果处理后加以利用，将对改善水环境，促进水资源的可持续利用起到积极的作用。矿坑水的利用应遵循以下原则:(1)充分利用准则;(2)就近利用原则。首先要满足自身回用，余量用于所在区域的用水;(3)集中处理，统一调度原则。

因闭坑矿山积水量较大，水质较差，水处理工艺复杂，成本较高，且其开发利用后对地质环境产生的影响难以预测，这部分矿坑积水本次暂不进行规划。

4.1 中心城区

1)张店、坤升、宇峰矿坑水利用方案

目前三矿的矿坑水主要用于生产降尘、绿化及建筑施工，外排水量63万m3。计划结合“清水润城”工程的漫泗河综合整治工程，通过修建人工湿地，将其净化，作为中心城区河道景观补水。

2)沣水、张赵矿坑水利用方案

沣水、张赵两矿外排水量222万m3，目前主要用于生产降尘、农田灌溉，余水分别排入涝淄河、猪龙河。根据淄博市“清水润城”实施方案，规划将其沉淀氧化脱色后，作为中心城区涝淄河景观补水。

4.2 淄川区

1)岭子、滨岭矿坑水利用方案

岭子、滨岭煤矿现状外排水量324万m3，水量较大，水化学类型为SO4·HCO3-Na·Ca型，矿坑水中无机盐成分较接近城市生活杂用水标准，经简单处理后可用于农田灌溉。岭子煤矿矿坑水为高浊度矿坑水，可进行先期除浊处理后，将其与滨岭煤矿矿坑水，利用电渗析工艺除盐后可将其用于工业用水、城市杂用水等方面。首先向岭子电厂、山水集团供水，用作冷却水，其次向矿区周边及下游农田灌溉供水，规划可供水量240万m3。

2)光正、舜天矿坑水利用方案

光正、舜天矿坑现外排水量1 172万m3，水量大且比较稳定，但矿坑水SO42-含量高、硬度高、矿化度高、浊度高，处理难度较大。因此从开源减排的角度出发，在光正煤矿建设矿坑水深度处理工程，利用离子交换树脂法和石灰苏打软化法处理后的矿坑水，用于矿山周边西河、昆仑、龙泉及城南等乡镇的工业、农田灌溉，规划可利用量680万m3。