我国矿井水治理领域的发展概况及发展趋势
思瀚产业研究院 中煤环保    2024-07-16

1、矿井水治理领域发展概况

矿井水通常是指煤炭开采过程中渗入井下采掘空间的水，其成分主要受地质构造、水文地质类型条件、地区环境条件等因素的影响。矿井水的外排、渗漏会造成严重的污染和水资源浪费。一方面，矿井水中含有大量的粉尘、煤尘以及煤矿生产中产生的盐类、悬浮物、石油类等有害物质，矿井水未经处理直接排放会引起严重的土壤板结与植被退化。

此外，西部煤矿区普遍存在的高矿化度矿矿井水外排，会造成土壤盐渍化和植被枯萎。另一方面，煤炭开采会在煤层的上覆岩层中形成较多裂缝，当裂缝穿过含水层时，含水层中的水随着裂缝而漏失，形成下降漏斗，导致地下水流失，造成大量水资源浪费。我国煤炭资源丰富，煤炭开采常伴随着大量矿井水的产生。

根据平安证券研报数据，每开采 1吨煤约产生 2 吨矿井水，2022 年，我国原煤产量为 45.6 亿吨，初步估算 2022 年我国矿井水产生量约为 91.2 亿吨。因此，将矿井水作为重要的非常规水资源进行科学处理和合理利用，不仅可以减少矿井水无序排放造成的污染、节约地下水资源，还可以缓解我国矿区煤炭开发和下游产业发展所面临的水资源短缺问题。

矿井水处理技术根据水质类型的不同，可分为高悬浮物矿井水处理技术、高矿化度矿井水处理技术、含特殊组分矿井水处理技术等，不同技术原理应用场景与应用效果不同。高悬浮物矿井水的处理包括常规沉淀处理技术、超磁分离技术、重介速沉处理技术和煤矿地下水库净化技术等，主要应用于矿井水的预处理工艺段。

高矿化度矿井水处理包括预处理、脱盐浓缩和蒸发结晶等工艺流程；预处理工艺阶段通常采用混凝沉淀和软化工艺，去除矿井水中的悬浮物和钙、镁离子，避免结垢；脱盐浓缩工艺通过常见的反渗透、纳滤等技术，降低矿井水中超标的溶解性固体总量，使其达到回用要求；蒸发结晶工艺则通过将高盐水进行水盐分离，最终实现零排放。

含特殊组分矿井水处理技术主要包括化学沉淀、吸附、膜分离等，用以去除矿井水中含有的氟、铁、锰以及少量的重金属等。近年来，矿井水处理与利用问题得到了国家高度重视。2013 年，国家发改委、国家能源局出台《矿井水利用发展规划》，提出要以提高矿井水利用率为目标，提高技术装备水平，降低处理成本，促进矿井水净化处理工程建设，推动矿井水利用产业化发展；

2015 年，国务院发布《水污染防治行动计划》（水十条），明确指出要推进矿井水综合利用，煤炭矿区的补充用水、周边地区生产和生态用水应优先使用矿井水；

2017 年，《节水型社会建设“十三五”规划》提出应大力发展非常规水资源开发利用，将矿井水纳入国家水资源统一配置；同年，《扩大水资源税改革试点实施办法》在试点地区将矿井水纳入了征收范围；

2020 年，《煤炭法》修订征求意见稿中增加了鼓励矿井水利用的专门条款，同年，生态环境部等部门联合发布《关于进一步加强煤炭资源开发环境影响评价管理的通知》，提出矿井水应优先用于项目建设及生产，并鼓励多途径利用多余矿井水；可以利用的矿井水未得到合理、充分利用的，不得开采及使用其他地表水和地下水水源作为生产水源，并不得擅自外排。

2022 年，生态环境部发布《现代煤化工建设项目环境影响评价文件审批原则》，强调具备条件的地区优先使用再生水、矿井水作为生产用水。国家持续出台的相关政策促进了矿井水治理领域的发展。

2、矿井水治理领域市场规模

我国能源结构具有以煤为主、多样化发展的特点，煤炭在我国能源结构中具有核心地位。根据中国煤炭工业协会《煤炭行业发展年报》，2016-2022 年，我国原煤产量保持持续增长，其中，2022年原煤产量同比增长 10.50%；十年来，我国年产 120 万吨以上的大型煤矿由 850 处发展到 1,200 处以上，年产千万吨级的煤矿由 33 处发展到 79 处，我国煤炭产业将保持产量稳定增长、产业集中度逐步提高的趋势。随着原煤产量逐年增加、煤矿企业规模化水平提高和矿区生态文明建设持续推进，矿井水治理领域将迎来更大的增量空间。

根据国家统计局数据，2018-2022 年，我国能源消费总量保持持续增长，煤炭消费量占能源消费总量的绝对比重稳定在 55%以上的较高水平，结合国家能源消费结构变化趋势及国内资源禀赋结构，预计未来我国煤炭能源依然处于重要地位，煤炭消费量仍将保持高位稳定增长，上游煤炭产量和矿井水治理的市场空间和经济效益将得到有效保证。

根据 2022 年煤炭行业发展年度报告，煤炭开采产生的矿井水综合利用率为 79.30%，由于矿井水总量规模较大，我国矿井水资源仍有较大部分没有得到科学处理和合理利用，矿井水处理市场仍具有较大增长空间。

3、矿井水治理领域发展趋势

矿井水处理利用技术的发展与国家政策、煤炭行业的发展等紧密相关。国家政策对矿井水处理水质标准的提高，对矿井水处理技术提出了更高的要求。长期以来，行业主要采用 GB20426-2006《煤炭工业污染物排放标准》作为矿井水处理标准，该标准经过十几年的发展，存在指标项目偏少和标准限值偏低的问题。

随着《水污染防治行动计划》（“水十条”）的深入开展和新的煤矿环境影响评价制度的执行，外排矿井水含盐质量浓度要达到 1,000mg/L 以下，且近年来，山西、陕西、内蒙古等省份的煤炭主产区开始要求将矿井水外排标准根据受纳水体环境功能区划规定提高到GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准及以上，矿井水治理工作面临着更高的标准和要求。此外，高矿化度、高氟矿井水处理正成为行业面临的主要问题。

近年来，随着我国西部煤炭开采规模和开采深度的逐年增加，矿井水中的矿化度和氟化物含量有明显升高，给煤炭行业绿色开发带来新的技术难题。成熟高效的高矿化度、高氟矿井水处理解决方案成为目前矿井水处理的主要发展趋势。

以国家能源集团为例，下辖宁煤集团所在的宁东矿区矿井水矿化度在 3,000-12,000mg/L 之间，属于高矿化矿井水；西部 2 亿吨级超大型矿区神东矿区，随着开采深度的增加，矿井水中的矿化度和氟化物含量有明显升高，常规矿井水处理工艺已无法满足处理需求，相关关键技术与工艺路线亟待研究。

针对高矿化度矿井水处理及零排放需求，其发展趋势首先是解决处理流程长、投资运行成本高和副产结晶盐消纳处置难等难题，相关技术将在提效降能工艺流程、开发高效除硬技术、提高浓缩倍率、封存结晶盐到井下废弃采空区实现源头减量处理等关键方面进行研发投入；

针对含氟等特殊组分的矿井水处理需求，其发展趋势首先是解决精准化和标准化的技术方案与成套装备，相关技术将在开发特殊污染组分的高效定向去除技术和通用性的技术方案与成套装备方面实现技术突破。

井下处理同样是行业技术发展的重要方向。相比传统井上处理，大部分矿井水井下处理后直接井下利用，无需升井，减少地面征地费用、减少矿井水升井费用，更重要的是实现矿井水储存、处理一体化。

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