赵石畔矿井建设水环境影响与防治措施探析

刘 涛

(榆林市横山区水利工程建设服务中心，陕西 榆林 719000)

赵石畔矿井及选煤厂项目位于陕西省榆林市横山区雷龙湾乡永忠村[1]，矿井生产的富余矿井水需外排，需对其带来的水环境影响进行分析。

1 工程概况

赵石畔矿井及选煤厂建设规模矿井 6.0 Mt/a，配套选煤厂 6.0 Mt/a，设计服务年限 94.3 a。矿井及选煤厂工业场地位于赵石畔井田中部，与赵石畔煤电一体化项目雷龙湾电厂联合布置，矿井及选煤厂工程占地 30 hm2，场地内布置有主立井、 副立井、回风立井、选煤厂及辅助生产设施等。

2 地表水环境现状分析

芦河河段—芦河支流园则沟汇入口上游500 m至芦河入无定河河口，总长约 22 km，水环境功能为横山工业、农业渔业用水区，水质目标为《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)[2]中Ⅲ类。

2.1 地表水环境现状调查

根据现场调查和资料收集，赵石畔煤矿地表水评价河段周边仅有魏墙煤矿建成投运。魏墙煤矿紧邻本项目东侧，矿井水处理达标后，排至芦河内约 800 m3/d。

此外，横山区污水处理厂位于横山区李界沟村以西，排污口设于横山区北部芦河河道右岸。横山区污水处理厂于 2011年 8月1日正式建成投入运行，2014年完成提标改造，日处理规模5000 m3，目前污水处理量约 4700 m3/d，采用 A2/C卡鲁塞尔氧化沟+曝气生物滤池处理工艺，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)[3]中的一级A排放标准。

项目地表水评价范围内，除魏墙煤矿、横山区污水处理厂及芦河上游两岸农村居民生活污水排入芦河外，目前尚无其他工业企业污水排入。

2.2 地表水环境质量分析

2.2.1 受纳水体水环境质量及其变化趋势

本次收集到芦河榆林市监测断面(芦河入无定河)监测数据资料，综合考虑项目排水污染物特征以及芦河控制断面水质指标占标率情况，选取化学需氧量、高锰酸盐指数、氨氮、石油类4项占标率较大的指标进行芦河2018—2021年水质变化趋势分析。据监测数据显示，2017年该断面水质存在化学需氧量和氨氮指标超过标准GB 3838—2002中Ⅲ类水质的情况。随着榆林市不断加大对无定河及芦河流域的污染治理，2018—2021年，芦河的水质呈逐步改善的趋势；同时，芦河入无定河断面的2021年水质监测数据满足标准GB 3838—2002中的Ⅲ类标准限值，水质达到水域功能的水质目标。

2.2.2 补充监测

根据煤矿水污染物进入芦河位置、芦河水文情势，评价河段长度等，本次监测在芦河设置4个地表水监测断面。监测及调查断面布置见表1。

表1 地表水监测断面情况一览表

监测内容共19项。监测时间为2019年 5月 20—22日，连续监测 3 d。取样及分析方法按照《地表水和污水监测技术规范》(HJ/T 91—2002) 中相关规定及要求执行。监测结果芦河河段的4个监测断面在监测期内所有监测项目指标均满足标准GB 3838—2002中 Ⅲ 类水质要求。

3 建设期水环境影响分析与防治措施

3.1 影响因素

建设期地表水环境影响因素为施工人员生活污水、建筑施工废水、井筒施工淋水。施工人员生活污水中主要污染物为 COD、BOD、石油类、氨氮等，建筑施工废水和井筒施工淋水污染物主要为 SS，建设期污废水产生量较小。

3.2 水环境影响及防治措施

矿井的建设施工高峰期间施工人员人数预计可达到 600～800人，每人每天生活污水排放量以 90 L 计，估算生活污水排放量为 72 m3/d 左右，主要污染物是 SS和 COD， 在施工场地设 1台可移动式一体化污水处理装置，集中处理生活污水，处理后水质达到杂用水标准后用于施工场地洒水降尘和绿化，不外排；此外，赵石畔煤矿属于煤电一体化项目，与雷龙湾电厂共建工业场地，目前电厂一期已建成运行，生活污水处理站投运规模为25 m3/h，项目施工期废水可接入污水处理站处理后回用。

建筑施工废水包括砂石冲洗水、混凝土养护水、场地冲洗水，以及机械设备运转的冷却水和洗涤水、混凝土罐车及输送系统冲洗废水等；井筒施工排水主要是井壁淋水和井下施工用水，建设期污废水产生量较小。本项目建井期井筒开凿采用冻结法施工，从源头减少了施工井筒淋水；在施工场地周围设置截污沟，并在场地内设置临时废水沉淀池，施工废水和少量矿井涌水集中经沉淀后回用于施工或场地降尘洒水。同时，要求建设单位应前置矿井水及生活污水处理站建设时序，同时施工时加强与电厂衔接，施工废水不能全部用于施工时可送至电厂工业处理系统处理后利用，保证施工产生的生活污水及矿井水全部能够得到有效处理。其中矿井水处理站应在井筒打入含水层前建设完成。

采取上述措施后，施工期对地表水体质量影响较小，而且是短期的。

4 运行期地表水环境影响与措施

4.1 污废水的产生环节和排放量

矿井井下排水产生量 12 628 m3/d(含灌浆析出水)，经“混凝+沉淀+过滤+消毒”常规处理工艺处理后，937 m3/d 用于井下防灭火灌浆用水，剩余常规处理后的矿井水经“超滤+反渗透”工段深度处理后，用作矿井地面生产用水、绿化用水、井下消防洒水、选煤厂除尘器用水及电厂生产补充水，部分(采暖季 819.1 m3/d，非采暖季 226.8 m3/d)用管道输送至芦河用作生态补充水；矿井水深度处理工段产生的浓排水经“高压反渗透浓缩+ 蒸发+结晶”处理，回收浓水中水，实现浓盐水不外排，回收的反渗透产水回用于矿井生产用水。

生活污水来自浴室、洗衣房、食堂、单身宿舍等生活污水及部分生产废水。生活污水产生量为采暖季 1816 m3/d(非采暖季 1769.5 m3/d，含电厂、生活区)，经“A/O 生物接触氧化”处理后全部回用于绿化洒水、选煤厂补充水。选煤厂煤泥水实现闭路循环，不外排。

4.2 废水排放情况及影响分析

根据《陕西省榆林市横山区赵石畔井田水文地质补充勘探报告》，在矿井副立井井底附近设井底水仓及泵房，有效仓容为 8900 m3；同时矿井水处理站预处理规模按 36 000 m3/d 设计，调节预沉池容量 24 000 m3，可作为事故调节水池；矿井水深度处理的设备处理能力大于 18 000 m3/d，且按照 3用 1备建设，满足事故处理要求。

赵石畔煤矿正常生产时，生活污水经生化处理后全部回用，不外排；井下排水除自身回用及电厂生产补充水，多余部分(采暖季 819.1 m3/d，非采暖季 226.8 m3/d)用管道输送至芦河支流园则沟杜羊圈水库大坝下游，汇入芦河后的混合断面 COD浓度 14.9 mg/L；处理后的矿井水全部排至芦河， 混合断面 COD浓度 13.8 mg/L，项目处理后矿井水引至芦河后，混合断面水质较河流背景浓度均有所降低，混合后浓度满足标准GB 3838—2002中的Ⅲ类水质标准要求，用作芦河生态水。

4.3 污废水处理措施

4.3.1 井下排水处理措施

在工业场地建设一座处理规模 36 000 m3/h的矿井水处理站，矿井水常规处理工艺为“混凝+沉淀+过滤+消毒”；为满足不同工段用水和外部用水单位水质要求，部分(除井下灌浆补水外)矿井水经超滤+反渗透脱盐，其中超滤处理设备能力为4×195 m3/h，反渗透处理设备能力为 4×210 m3/h，脱盐后浓水经浓缩、蒸发结晶处理，出水 TDS一般低于 500 mg/L。

矿井水经分质处理，部分(采暖期 11 808.9 m3/d，非采暖期 12 401.2 m3/d)回用本工程用水环节及电厂生产补充水等，反渗透出水部分(采暖季819.1 m3/d，非采暖季 226.8 m3/d)经管道输送至芦河用作生态补充水；反渗透浓水再经蒸发结晶处理，回收浓水中水，实现浓盐水不外排，出水纯水回用于矿井生产用水。

4.3.2 工业场地生产、生活污废水处理措施

在工业场地建一座生产、生活污水处理站，采用“A/O生物接触氧化”处理工艺，规模 4×25 m3/ h(其中电厂 1套、矿井 3套)，生活污水产生量为采暖季 1816 m3/d(非采暖季 1769.5 m3/d，含电厂、生活区)，处理后的生活污水全部用于矿井选煤厂补充水、 绿化洒水。

4.3.3 矿井水利用

矿井正常涌水量 12 628 m3/d(含井下灌浆析出水)，经分质处理后，30.9万m3/a 用作井下灌浆用水，369.9万 m3/a 用于矿井及选煤厂以及电厂自身生产，60.1万m3/a(TDS<500 mg/L)用管道送至芦河用作河流生态补水。

5 结 语

通过分析探讨可知，赵石畔煤矿在生产中均采取了污水处理措施，尽可能减小污水产生。矿井水经“混凝+沉淀+过滤+消毒”常规工艺处理后，用于矿井生产和雷龙湾电厂利用，多余经处 理水质指标优于标准GB 3838—2002中的Ⅲ类水质指标限值后，经管道送至芦河支流园则沟杜羊圈水库大坝下游，最终汇入芦河水域。赵石畔煤矿生活污水经处理后全部回用于园区绿化和生产，以及雷龙湾电厂，不外排，所以矿井建设不会对区域水环境造成破坏。