兗濟滕礦區礦井水資源化利用評價

隋建紅,姜明麗

(山東省煤田地質規劃勘察研究院，山東 泰安 271000)

兗濟滕礦區位于山東省西南部的濟寧市、棗莊市境內，包括兗州、濟寧、滕州3個礦區，煤炭生產能力占全省60%以上，已成為山東省重要的煤炭生產基地。每年礦井涌水量近6000萬m3，平均綜合利用率不到50%。礦井水水源以煤層頂底板砂巖水為主，除懸浮物、溶解性總固體含量稍高外[1]，大多數礦井水經過簡單處理后即可重復利用，是相當可觀的水資源。因此，該文在調查礦井排水現狀水質的基礎上，對礦井水質量進行了評價，并提出了礦井水資源化利用途徑。

1 礦井水來源與水質特征

1.1 礦井水來源

礦井水的水質主要取決于開采煤層充水含水層的性質。兗濟滕3礦區均為月門溝群的太原組和山西組煤田，其中，多數礦井開采山西組煤層，山西組煤層厚度大，開采過程中礦井水主要來自頂底板砂巖水、侏羅紀砂礫巖水及上覆松散層砂礫層水的下滲補給，部分來自薄層灰巖。開采太原組薄煤層時，其礦井涌水量主要為太原組石灰巖(十下)水、奧陶紀石灰巖水。滕北部分礦井以開采12煤為主，其礦井涌水量的主要水源為太原組薄層石灰巖水及侏羅紀砂礫巖水，補給水源為第四紀砂礫層水。

1.2 礦井水水質特征

各含水層的地下水組成、礦化度、各種離子含量以及水化學類型變化較大，不僅不同含水層之間有所區別，即使同一含水層隨著其所處地段的地質、水文地質、地球化學環境的不同，所形成的化學成分亦有所區別。一般淺部地下水補、徑、排條件較好,含水層水化學類型一般以重碳酸型為主,礦化度較低；向深部逐漸變為硫酸型水，礦化度變高；對于不同含水層，一般上部含水層以重碳酸型為主，向下逐漸變為硫酸型水。

2 礦井水的水質評價

兗濟滕礦區多數礦井位于南水北調一般保護區內，因此，該文采用山東省南水北調沿線水污染物綜合排放標準[2]及修改單[3]，進行礦井水質量評價。

根據礦井水質特點，選擇pH，SS，COD，BOD5，氨氮、氟化物、銅、鋅等8種因子，采用單因子指數法對礦井水進行評價，評價結果見表1。由表1可見，除滕州礦區部分煤礦的SS及COD超標外，其他指標均在允許范圍內，亦即兗濟滕三礦區的礦井水水質，基本符合山東省南水北調沿線水污染物綜合排放標準。

3 礦井水資源化利用水質評價

若對礦井水進行資源化利用，就必須按不同用途對礦井水水質進行評價。

表1 礦井水排放水質評價(mg/L)

該文根據所采取的101件礦井水水樣及礦井水質特點，分別采用農業灌溉、漁業、城市雜用水水質標準，對區內近40對生產礦井的礦井水進行了評價，以利于用戶根據需求及水質特點，選擇合理的處理方式，更加經濟地實現礦井水資源化。

3.1 農田灌溉用水水質評價

采用農田灌溉水質標準[4]對礦井水進行農灌用水水質評價，根據礦井水水質特點，選擇CODcr，BOD5，SS，pH，全鹽量、氯化物、氟化物、砷、銅、鉛、鋅等11項評價因子，其中CODcr，BOD5，SS執行水質要求高的水作灌溉標準評價，全鹽量執行非鹽堿土地區標準(表2)。經評價，作為農灌用水時礦井水中主要超標組分為全鹽量，經檢測全鹽量為380.9～5162.7mg/L,超標倍數0.07～4.16，超標率50%～67%；pH僅有東灘礦超標為8.6；SS,CODcr,BOD5,F-及砷、銅、鉛、鋅均能滿足水質要求。其中，M采用1000mg/L(非鹽堿土)標準，若采用2000mg/L(鹽堿土地區)標準，則其超標倍數和超標率均會大大降低。

表2 農業灌溉用水評價(mg/L)

3.2 漁業用水水質評價

采用漁業水質要求[5]對礦井水進行漁業用水水質評價，根據礦井水水質特點選擇pH，BOD5，SS，氟化物、砷、銅、鉛、鋅作為評價因子(表3)。經評價，pH值為7.3～8.6，僅有東灘礦超標為8.6；其他指標從所調查礦井的水質指標分析，SS、鉛、氟化物存在不同程度的超標現象，其中SS值為3.5～86mg/L，超標0.16～7.6倍，超標率高達80%；鉛含量為0.16～7.6mg/L，超標倍數為0.86，超標率達58%；氟化物含量為0.43～2.53mg/L，超標倍數為0.09～1.53，超標率達22%；其他指標基本能滿足漁業用水水質標準。

表3 漁業用水評價(mg/L)

3.3 城市雜用水水質評價

城市雜用水在城市綜合生活用水中占重要的地位，該文采用城市雜用水水質標準[6]對礦井水進行城市雜用水水質評價。根據礦井水水質特點選擇pH、溶解性總固體、BOD5、氨氮、鐵作為評價因子，執行水質要求較高的車輛沖洗標準評價(表4)。經評價，作為車輛沖洗時，礦井水中主要超標組分為溶解性總固體，經檢測溶解性總固體為444～3371mg/L,達標率為25%～67%，其中兗州、滕南礦區達標率可達60%以上，單因子指數大于1小于2的占14%～43%，單因子指數大于2的占16%～37%；其他指標均能滿足城市雜用水水質標準。如果用于建筑工地用水，則全部指標均達標。

表4 城市雜用水評價(mg/L)

4 礦井水資源化利用分析

4.1 濟寧棗莊市水資源現狀

兗濟滕礦區所處的濟寧、棗莊市水資源較為豐富，但由于時空分布極不均勻，地表水污染日趨嚴重，局部已不能作為農業灌溉用水，地下水的開采量增大，局部地段的不合理開采已引發了地質災害。

濟寧市地下水天然補給量20.36億m3/a，地下水開發利用率已達68%以上，工業與生活用水95%以上來自地下水。濟寧城區、鄒城市地下水開發利用率分別達156.5%,127.2%;已嚴重超采。長期超采已使濟寧城區地下水位多年持續下降、水質污染、地面沉降，濟寧城區1988年發現地面沉降，并以25.2mm/a沉降速度發展[7]，至2011年10月地下水超采區面積為1151.78km2。鄒縣電廠水源地地下水質硬度有逐年增大現象。

棗莊市城市、工業、農業的主要供水水源亦為地下水。工業用水主要集中于嶧城、市中區、滕州市、薛城區政府所在地及十里泉電廠、魯南化肥廠等部分大中型廠礦企業的供水水源地，以集中開采為主要特征，多取用裂隙巖溶水。長期大規模集中開采，已在十里泉、丁莊、東王莊等地段，引發了巖溶沉陷，在嶧城盆地引發了地裂縫等地質災害。

4.2 礦井水處理利用現狀

兗濟滕礦區多數礦井均有礦井水處理系統，兗州、濟寧礦區礦井水處理率分別達93.7%,94.9%;礦井水利用率分別為46.2%,75.2%;滕州礦區礦井水處理率為74%。利用率僅為24.6%。礦井水的用途僅是井下消防灑水、選煤廠洗煤補充水、黃泥灌漿用水綠化、道路及儲煤廠防塵灑水、工業廣場辦公及生活用水，使用范圍主要是局限于煤礦本身，因此礦井水的綜合利用空間很大。

5 結語

綜上，水資源緊缺已是濟寧、棗莊，乃至全省的一個共同問題。礦井水經一定的處理后，可以作為農田灌溉、漁業、城市雜用水水源，而且部分煤礦目前的礦井水處理程度，已經可以利用。實現礦井水的資源化，可大大減輕由于礦區地下水資源的過度開采而造成的礦區水環境系統的破壞，有效地緩解礦井排水與水資源保護之間的矛盾，同時，對礦井水進行凈化處理，最大程度的綜合利用，可以從根本上解決礦井水對環境的污染，改善礦區生態環境，減少對水資源開發的投入，因此，礦井水的資源化具有良好的環境效益、經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1] 馮啟言，王華，李向東，等.華東地區礦井水的水質特征與資源化技術[J].中國礦業大學學報，2004，33(2)：193-196.

[2] DB37/599-2006，山東省南水北調沿線水污染物綜合排放標準[S].

[3] 魯質監標發[2011]35號，關于批準發布《山東省南水北調沿線水污染物綜合排放標準》等4項標準修改單的通知[S].

[4] GB5084-2005，農田灌溉水質標準[S].

[5] GB11607-89，漁業水質標準[S].

[6] GB/T18920-2002，城市污水再生利用-城市雜用水水質[S].

[7] 姜明麗，林樹杰，隋建紅.濟寧市區地面沉降及防冶措施研究[J].地質災害與環境保護，2004，15(4)：20-22.