关于制定矿井水综合利用技术标准的思考

摘　要：矿井水综合利用是解决矿区水资源短缺的重要措施，是保护矿区生态、防治水污染的重要途径。

制定矿井水利用技术标准、引导和规范矿井水处理回用是健全矿井水综合利用体系的重要内容之一。

通过调研国内外矿井水标准现状，分析现阶段我国矿井水标准中存在的问题，总结了矿井水综合利用技术标准制定过程中应重点关注的相关内容，以期对我国矿井水的规范化利用提供参考。

关键词：矿井水，标准，处理技术，综合利用DOI编码：10.3969/j.issn.1674-5698.2021.01.013
Discussion on Developing Technical Standards for
Comprehensive Utilization of Mine Water
CAO Qing-yi CHEN Si-yao LIANG Chao-ming WANG Zhi-ying
ZHANG Li-ping YAN Rui-wen YANG Liu*
（College of Geoscience and Surveying Engineering, China University of Mining and Technology, Beijing）
Abstract: The comprehensive utilization of mine water is an important measure to solve the shortage of water resources in the mining area, and an important way to protect the ecology of the mining area and prevent water pollution. Developing technical standards for the utilization of mine water, guidance and regulation of mine water treatment and reuse is one of the important contents of a comprehensive mine water utilization system. In this paper, the current situation of domestic and foreign mine water standards has been investigated; the existing problems in Chinese mine water standards have been analyzed; the relevant content that should be paid attention to during the formulation of comprehensive mine water technical standards has been summarized. This can provide a reference for the standardized utilization of mine water in China.
Keywords: mine water, standard, treatment technology, comprehensive utilization
关于制定矿井水综合利用技术标准的思考
曹庆一 陈思瑶 梁朝铭 王志颖 章丽萍 颜瑞雯 杨 柳*
（中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院）
基金项目：本文受国家重点研发计划项目（项目编号：2017YFF0206703）资助。

作者简介：杨柳，教授，博士生导师，主要从事水资源管理与水污染控制等研究。

我国矿井水年排放量大，涉及煤炭，黑色金属（铁矿、锰矿等），有色金属（铜矿、铅矿、锌矿、铝矿等）等许多行业。

目前我国关于矿井水的排放流量尚缺乏统计口径和准确数据，但据估算仅煤矿井下
排放水量可达45亿m 3
/a之多，但利用效率偏低，仅为43.8%[1]。

矿井水综合利用是解决矿区水资源短缺的重要措施，是保护矿区生态、防治水污染的重要途径。

为优化水资源供应结构，促进非常规水资
源化利用，近年来我国大力推进矿井水综合利用。

如2006年国家发改委组织编制《矿井水利用专项规划》，2015年国务院印发《水污染防治行动计划》，2016年国家能源局印发《煤炭工业发展“十三五”规划》。

这些文件均明确提出大力发展非常规水资源利用，推进矿井水综合利用，以提高矿井水的利用效率和利用水平。

目前，我国在矿井水综合利用的标准制定方面已经取得了很大进展，但为了更好地指导矿井水的高效安全利用，进一步制定和完善矿井水综合利用技术标准仍是十分必要的，这对于健全矿井水综合利用体系具有显著意义。

本文通过调研国内外矿井水标准现状，分析现阶段我国矿井水标准中存在的问题，总结了矿井水综合利用技术标准制定过程中应重点关注的相关内容，以期对我国矿井水的规范化利用提供参考。

1 国内外矿井水标准现状
1.1 国外矿井水标准
国外关于矿井水综合利用的相关标准主要集中在矿井水分类和矿井水处理技术两方面[2]。

关于矿井水的分类，国际防酸网络（INAP）制定的全球酸性岩石排水指南（GARD）中将矿井水其分为酸性矿井水、中性矿井水和碱性矿井水（见表1），GARD中还涉及对硫化物矿物氧化产生的排水的预测，预防和管理，有效地解决了硫化物矿物氧化引起的金属浸出问题。

英国国家河流管理局（NRA）编制的环境影响评估（EIA）建立了6种不同的化学、生态和视觉因素，并设立了高、中、低、无4个等级来对矿井水进行分类（见表2），以此评估矿井水排放对地表水的影响。

澳大利亚矿产协会（MCA）制定的矿产行业水资源核算框架（WAF）根据水质及矿井生产设计用水取水的处理要求，并基于pH、TDS和有害或有毒成分等化学参数，将矿井水分为高、中、低3种品质（见表3），并以此来判断矿井水是否达到人类使用所需标准；美国地质勘探局（USGS）的采矿和加工废水准则中，依据矿井所采矿物类型对矿井水类型进行划分，如煤、铁、石油、天然气等矿物，并制定相关排放标准。

除此之外，部分国家也制定了一系列相关的矿井水分类标准，如依据矿山类型对矿井水类型进行划分、依据矿井水排放后的用途对矿井水类型划分等。

表1 GARD矿井水分类标准[3]
分类类别说明参数范围
酸性岩石排
水/酸性和金
属矿山排水
酸性pH值
中等至较高金属含量
高浓度硫酸盐
pH﹤6
中性矿井
排水
接近中性至碱性pH值
低至中等金属含量
低至中等浓度硫酸盐
pH>6
硫化物<1000mg/L
总溶解固体（TDS）
<1000mg/L
碱性矿井
排水
中性至碱性pH值
低金属含量（仅中等铁）
中等浓度硫酸盐、镁
和钙
pH>6
硫化物>1000mg/L
总溶解固体（TDS）
>1000mg/L
表3 WAF矿井水分类[5]
分类类别说明参数范围
高品质
矿井水
达到饮用水
标准
pH=6-8.5，TDS<1000mg/L
沉淀后无浑浊，无农药/除草剂或
有害成分的痕迹
大肠菌群<100 cfu/100mL
中品质
矿井水
个别成分需要
适当改善
pH=4-10，TDS=1000-5000mg/L
大肠菌群>1000 cfu/100mL
低品质
矿井水
处理后达到最
低水质要求
pH<6 或 pH>10，TDS>5000mg/L
表2 英国矿井水对地表水影响分类[4]
参数
（按重要性等级降序排列）
对地表水的影响
高中低无
影响面积（m2）
A1：>10000
A2：2500-10000
A1：1000-2500
A1：10-1000
<100
影响长度（km）>0.50.01-0.50<0.010基岩类型岩石/石头/砾石基岩/巨砾/岩石人工渠道/砂土/淤泥-铁沉积量（目视）高中低无总铁含量（mg/L）>3.0 2.0-3.0<2.00 pH，DO（%），总铝含量（mg/L）符合3项*符合2项符合1项不符合*三项的限值为：pH<7；DO<70%；总铝含量>1.0mg/L
在矿井水处理上，美国、日本、德国等一些发达国家已制定了严格的法律法规，以推动矿井水处理技术的发展及矿井水的综合利用，如德国以立法的形式规定矿井水必须进行处理；美国制定了详尽的矿山排水水质标准；日本对煤矿矿井水的利用已形成完整的法律体系，并采取了相应的技术对策。

同时，面对严格的法律法规以及国家矿井水综合利用处理技术需求，诸多国家也经过不断的研究探索，形成了切实可行的矿井水处理先进技术与工艺，如芬兰的煤矿供城区饮用水工程,开创了煤矿采煤和采水并举的格局，实现矿井水饮用的商业化发展；俄罗斯采用溶气气浮法处理井上矿井水的悬浮物，可使水中产生大量气泡并带走悬浮物质，采用电絮凝法，在电物理与电化学的共同作用下处理井下矿井水悬浮物；日本采用反渗透法对高矿化度矿井水进行脱盐淡化处理，可实现脱盐率大于90%；美国在人工湿地的最底部铺上碎石灰石，在上面覆盖有利于植物生长的肥料和有机质并种植香蒲等水生植物，可有效的实现酸性矿井水的处理，在北美欧洲得到广泛应用；澳大利亚的新型磁性离子交换树脂，可有效去除有机物矿井水中的天然有机物，对于含毒害物的矿井水有较好的处理效果；此外，美国国家环境保护局提出的可渗透反应墙法、用于处理含铁酸性矿井水的生物化学方法等方法也在国外取得了广泛的应用。

1.2 国内矿井水标准
2015年，原中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会联合发布了GB/T 19223-2015《煤矿矿井水分类》和GB/ T 31392-2015《煤矿矿井水利用技术导则》，规定了煤矿矿井水的术语和定义、分类参数、技术分类和应用分类以及技术要求。

2019年，国家市场监督管理总局和中国国家标准化管理委员会联合发布了GB/T 37758-2019《高矿化度矿井水处理与回用技术导则》和GB/T 37764-2019《酸性矿井水处理与回用技术导则》，规定了高矿化度矿井水和酸性矿井水处理与回用的术语和定义、总则、处理技术要求、回用技术要求、监测要求。

此外，国家能源局还发布了关于水处理技术的行业标准：NB/T 10052-2018《煤矿矿井水净化处理超磁分离工艺 操作指南》和NB/T 51026-2014《煤矿矿井水深度处理 反渗透工艺技术要求》。

总体而言，对于矿井水的综合利用，国内外均做出了大量的研究，并形成了一系法律法规、标准和方法。

然而，由于不同国家或地区的矿井开采环境不同，所形成的矿井水成分差异也相对较大，不同国家或地区政策的不同也使得其对矿井水的分类标准、排放标准、回收利用途径也不尽相同。

因此，基于我国矿井水综合利用现状，制定一套完整、适用性高的矿井水综合利用技术要求，对矿井水的安全排放及资源化综合利用具有重要意义。

2 我国现有矿井水标准中存在的不足
目前，我国针对矿井水的综合利用已经制定和发布了一些标准，但总体来看这些标准对于矿山生产企业的矿井水回用指导仍存在不足之处，有待进一步完善。

首先，目前的矿井水标准以“导则”为主（见表4），对不同情况下应当参考的标准做了梳理，如GB/T31392标准中规定，“用于生活饮用水的煤矿矿井水应满足GB 5749的要求”、“用于农业灌溉用水的煤矿矿井水应满足GB 20922的要求”、“用于城市杂用水的煤矿矿井水应满足GB/T 18920的要求”。

但是这些不同水用途标准中所规定的合格水质，其检测指标项目是不对等的，指标数量也是不同的。

而且，矿井水环境与地表水环境是不同的，就矿井水环境而言，现有标准所覆盖的指标是否全面、是否存在用水安全风险应进一步分析，不能简单的引导参考现有标准。

因此对矿井水的原水水质和处理后的出水水质进行检测时，到底应该检测哪些指标需要进一步明确。

其次，现有矿井水利用标准的适用范围更侧重于煤矿，这些标准能否应用于金属矿，或者适用于哪些金属矿，也是值得进一步明确的。

另外，目前矿井水的处理净化技术已较为成熟，矿井水利用具备技术基础。

但不同矿山生产企业对于水处理技术的选择是多样化的，处理效果也具有差异。

所以，为了扩展矿井水回用标准的适用范围、优化水处理流程、完善矿井水回用于不同途径时的参考指标，进一步完善矿井水的综合利用技术要求是值得考虑的。

3 总结与建议
矿井水综合利用有利于优化地区水资源结构，提高生态环境效益，实现矿井水的近零排放目标，提升我国非常规水资源的利用效率和利用水平。

通过分析我国矿井水利用标准现状并结合实际情况，本文提出了以下建议。

（1）标准适用范围。

我国的矿井水利用标准更侧重于煤矿矿井水。

但广义上的矿井水不仅包括煤矿矿井水，还包括金属矿和非属矿矿井水。

因此在制定矿井水综合利用要求标准时可以考虑扩展标准的适用范围。

（2）水处理技术推荐。

目前矿井水的处理净化技术已较为成熟，且针对同一种水质类型的处理方法具有多种实施方案。

因此在标准制定过程中，应系统总结矿井水处理技术，规范矿井水处理流程，提出处理效果良好、性价比较高的技术处理方案和流程。

（3）明确水质检测指标和限值。

矿井水经过处理后可作为工业用水、生活用水、杂用水、景观环境用水和农田灌溉用水等用途。

不同回用途径下，其水质要求具有一定差异。

因此，标准中应明确矿井水的原水水质和出水水质的检测指标和限值。

（4）管理与监测。

矿井水经处理后，应预留水质取样点，并加装水量计量装置以及水质指标在线监测装置。

针对不同水回用途径，水质指标监测的频率和内容应当明确。

此外，应开展监测跟踪，及时发现并解决矿井水处理利用过程中存在的问题。

表4 中国主要矿井水相关标准对比
名称适用范围原水水质
分析项目
处理工艺
流程推荐
回用水质要求管理与监测要求
煤矿矿井水分类（GB/T 19223-
2015）
煤矿矿井水无无无无
煤矿矿井水利用技术导则（GB/T
31392-2015）煤矿矿井水无无
引用参考其他现
行标准
无
高矿化度矿井水处理与回用技术导则（GB/T 37758-2019）矿山企业高矿
化度矿井水
净化处理设计（11
项）；深度处理设计
（31项）
有
引用参考其他现
行标准
规定了监测要求
酸性矿井水处理与回用技术导则（GB/T 37764-2019）矿山企业酸性
矿井水
17项有
规定了31项回用
水质分析项目
规定了污染物监测
要求和回用管理
煤矿矿井水净化处理超磁分离工艺
操作指南（NB/T 10052-2018）
煤矿矿井水-有无-
煤矿矿井水深度处理 反渗透工艺技术要求（NB/T 51026-2014）煤矿矿井水36项有无
规定了运行与维护
内容
曹庆一,任文颖,陈思瑶,杨柳. 煤矿矿井水处理技术与利用现状[J]. 能源与环保, 2020,42(03):100-104.
Opitz J, Timms WA. Mine water discharge quality – a review of classification frameworks[C]. IMWA 2016 – Mining Meets Water – Conflicts and Solutions. 2016.
International Network for Acid Prevention. Global Acid Rock Drainage Guide (GARD Guide)[Z]. 2009. .
MCA. Water Accounting Framework for the minerals industry – User Guide Version 1.3[Z]. 2014.
Jarvis AP, Younger PL Broadening the scope of mine water environmental impact assessment: A UK perspective[J]. Environmental Impact Assessment Review. 2000, 20(1), 85-96.
参考文献[1]
[2]
[3][4]
[5]。