地热开发利用过程中的环境保护措施

王庆元

摘 要：我国蕴藏着丰富的地热资源，开发利用远景十分广阔，合理开发与利用地热资源，对于缓解我国能源紧张形势，改善能源结构，具有重要意义，充分发挥地下热能资源应有的作用是一件利国利民的好事。然而地热资源开发过程中对环境的污染也是不容小视的问题。为了合理开发利用和保护地热水资源，应采取相应的保护措施，保障其持续利用。

关键词：地热水；地质环境问题；环境污染问题；保护措施

1、地热开发利用的现状

地热资源开发利用规模化、产业化水平不高，企业生产布局、产品结构和利用方式不合理，重开发轻管理现象普遍存在，影响了地热开发整体经济效益的提高。部分地热企业生产工艺流程落后，技术力量薄弱，经营粗放，竞争无序，盲目追求高额利润，不按规定开采地热资源，不采取综合利用措施，资源利用率低，浪费了有限的资源，如采取直供、直排供暖方式的地热井，其热能利用率仅为20%-30%，严重浪费了地热资源。部分地区地热井过于集中，超强度开采地热资源，造成地热水位持续下降，影响地热田稳定开采和长期利用，而且易引发地面沉降、地下水热污染和化学污染等许多环境问题。

2、地热水利用产生的主要环境问题

山东省地热资源十分丰富，且含有大量有益组分；但大部分含盐量过高，尤其是鲁北鲁西新生代坳陷区新生界热储所产出的热水，任意排放容易造成环境污染。其中部分地热水的主要化学成分，其矿化度均远远地超过了1g/L，东营部分地段东营组热水矿化度可以高达50g/L以上。地热水资源开发利用中存在的一些问题有待于研究解决，以实现地热水资源的可持续开发利用。

2.1对地质环境的影响

裂隙及岩溶热储热水的开发，当其埋藏较深时，就不会出现地面塌陷或地面沉降问题；但是对于新生界孔隙热储或孔隙一裂隙热储就不同，实践证明长期、大规模开发孔隙水，必然会引起地面沉降。因此对于大面积分布、巨厚的热储来说，其热水的持续、规模开采，必须防止地面沉降前提下进行。

2.2大气污染

地热水在排放过程中，H2S和CO2气体会排放到大气中，从而影响周围的环境。H2S气体对人体危害较大，浓度低时能使人恶心、呕吐和头痛，浓度高时可引起人的肺水肿、神经刺激症状及呼吸停止。较高H2S含量一般发生在高温地热田中、温泉浴室及井口周围。CO2有一定的窒息作用，最主要的是其对气候的温室效应。

2.3热污染

就目前而言，大部分的地热井开发利用程度较低，多以单一利用为主，没有形成梯级的多次利用，尾水的温度仍然较高。特别是利用地热供暖后的尾水，如果没有采取地热回灌或是相应的处理措施，尾水的温度甚至仍能达到40℃。这些尾水排放后将会促使局部空气和水体的温度升高，改变生态平衡，影响附近生物的生长。热污染的主要危害在于：一是使水中缺氧，水体更易发生富营养化，水生生物大量繁殖。二是随着水体温度的升高，会影响水生生物的正常生活、发育、繁殖，改变局部地区的生态环境。三是水温的升高会使水分子热运动加剧，使水面上的大气受热膨胀而上升，加强了水汽在垂直面上的对流运动，从而导致液体蒸发加快，使陆地上失水增多，这对缺水地区尤其不利。

2.4水体污染

地热水的水质是影响环境的主要因素，由于温度对溶滤作用的影响，地热水中氟化物、硫化物、氯化物、矿化度远比一般地下水高。未加处理的地熱尾水直接排放会污染地表水或浅层地下水。我国地热水对地表水的污染在南北方的表现有一定的差别。南方雨水多，河水流量大，有限的地热水排入河水后，经河水稀释后，对河水影响不明显；北方降水和地表水少，受污染程度高。此外，过量开采地热水造成地下水水位大幅度下降，会造成浅部污染源从地下水位降落漏斗区直接进入深层基岩水体，沿海地区还可能引起海水入侵。

2.5对土壤和农作物的影响

地热水的矿化度一般比较高，渗入土壤后大量的盐类容易造成土壤板结和盐碱化，影响作物的生长。另外地热水含有一些有害成分和污染物，其中最重要的是氟。使用后的高氟地热水（地热尾水）长期排放，会引起附近地区土壤或农田污染。

3、地热开发利用过程中的环境保护措施

为了合理开发利用和保护地热水资源，保障其持续利用，可以采取如下相应的保护措施：

3.1对地下热水资源进行勘查评估与管理

国家应制定相应法律、法规，把地热资源作为矿产资源进行严格管理，科学规划、合理开采，才能实现地热资源的可持续利用，才能确保开采活动不带来负面环境影响。

3.2加强地下热水动态和地面沉降监测

建立完善的地下热水动态监测网络系统。对地热井的流量、水位、水温及水质进行每旬监测一次，并对往期监测数据进行比对分析，及时了解本区域地热资源的动态情况。

3.3对于热污染，控制和解决的方法较多

最好的方法是尽量采用梯级多次利用热资源来提高地热水的利用率，同时降低排放尾水的温度。如地热梯级利用技术，该技术是将高温的地热水分多级利用，地热水经板换换热后的二次测温度能够满足供暖需求时可直接供暖，不满足需求时用水源热泵提升后再供暖。也可以通过回灌的方法，但需对尾水进行处理，使之符合回灌水的水质要求，不造成二次污染。

3.4采用人工回灌技术

此技术目前被认为是各个国家普遍应用经济有效的处理方法。地热尾水回灌，不仅可以人为地加快地下热水的补给速度或增加补给水量，而且还能保持热储流体的压力稳定，地热井的水量稳定，消除地热尾水对环境的影响，可延长地热资源的开发利用寿命，实现可持续利用。

3.5在地热尾水排放前进行处理

随着地热资源开发的越来越多，每年有大量地热尾水需要排放，因此尾水处理显得尤为必要。在地热尾水排放以前，应根据其尾水的水质情况，采用经济有效的地热废水处理工艺，净化废水，达到相应的废水排放标准，防止水体污染。

结论

地热是来自地球内部的一种自然能源，具有水资源和矿产资源双重属性，它是一种可再生资源，应用广泛、易于开发、费用低廉，可应用于工业、农业与人民生活等多个领域。地热资源的开发对充分利用清洁能源、缓解当今世界能源紧张问题、发展循环经济有重要意义。