重点放在水资源源头保护、生产全过程节水和高效低耗利用矿井水等几个方面
□ 张春晖 臧红印
黄河是中华文明的源头，是中国人民的母亲河，也是我国北方重要的经济带和生态屏障。我国卓有成效地开展了“26+2”城市联防联控打赢蓝天保卫战、长江大保护工作。习近平总书记一直很关心黄河流域的生态保护和高质量发展，曾多次对黄河流域生态环境和经济发展情况进行调研考察。2019年，对黄河流域的生态环境保护工作作出重要指示。继而，黄河大保护工作拉开序幕。
黄河流域中上游是我国煤炭产业集中区。我国14亿吨级大型煤炭基地，有7个分布在黄河流域中上游；9个千万千瓦大型煤电基地，有6个分布在黄河流域中上游。2015年12月《现代煤化工建设项目环境准入条件（试行）》发布以来，生态环境部共批复14个现代煤化工项目。其中，10个项目位于黄河流域中上游。因此，加大黄河流域中上游煤炭产业环保力度（大治理）、促进煤炭产业与环境保护的协调发展，是实现黄河流域大保护、大发展的前提条件。
煤炭产业环境保护的重要性和工作重点
煤炭是我国主要的能源材料（2019年占比约70%）。目前，我国的煤炭产能主要集中在黄河流域中上游。据2019年中国能源统计年鉴显示，2017年黄河流域中上游煤炭产量约28亿吨，占全国煤炭产量的78%。要保障国家能源安全，必须开发黄河流域的煤炭，但煤炭开发必然导致生态环境破坏，如何实现煤炭开采与矿区生态环境协调发展是必须破解的重大科学问题。笔者认为在今后一段时间内，黄河流域中上游环境保护的工作重点要放在水资源源头保护、生产全过程节水和高效低耗利用矿井水等几个方面。
首先，要在源头上对水资源进行充分保护。黄河流域中上游大都处于干旱半干旱地区，生态环境脆弱。同时，水资源是支撑煤炭资源开发和生态环境协调发展的基础资源。水资源短缺是当前黄河流域经济发展和生态环境保护之间最为突出的矛盾。煤矿是富存地下沉积岩类的矿产资源，含煤层、含水层、隔水层共生。因此，煤矿开采不可避免对地下水含水层造成破坏，并会产生矿井水。大体上，每采掘1吨煤炭，约产生2吨矿井水。按照煤炭年产量28亿吨计算，开发所消耗的水资源超过56亿吨。大规模煤炭开采导致矿区地下水位大范围、大幅度疏降。另外，黄河流域中上游年蒸发量约是降雨量的6倍，以上都会加速当地荒漠化进程。采取措施保护当地水资源，是黄河流域中上游实现和谐发展的最基本条件。
在源头保护上，可根据不同区域的环境与生态现状进行规划与实施。例如，黄河上游青海地区生态环境脆弱，煤炭资源少且赋存条件差，建议国家在保障企业转型发展条件下，让煤企逐渐退出，以生态恢复为主。在黄河中游煤炭资源富集区开采强度大，可采取“保水采煤”技术，在防治采场突水、保障安全的前提下，从源头上对水资源进行有意识的保护，使煤炭开采对矿区水文环境的扰动量小于区域水文环境容量。
其次，在煤炭开采的全过程（采前—采中—采后—稳定期），做好节水和保护地下水工作，做到煤—水协调开发。
再次，要做好矿井水的处理与资源化高效利用工作。目前，矿井水处理利用技术趋于成熟，完全可满足煤矿规模化发展需要。但在黄河流域中上游，很多煤矿由于矿井水处理设施投资和运行费用高、回用水量有限等问题，仍无法实现矿井水的充分回用。鉴于环保行政主管部门对煤炭生产企业矿井水排水实现零排放或达到国家地表水质量标准三类标准外排要求，大多数煤炭企业经处理后的矿井水除部分回用外，大部分矿井水经深度处理达到地表水三类标准后外排至地表外环境。目前，黄河中上游大型煤炭企业，外排矿井水基本上可以达到地表三类质量标准，但绝大部分矿井水排水中硫酸根离子和氟离子超标。针对这么大水量的排出，如何去除水中硫酸根离子和氟离子，目前尚没有高效、经济的处理方法，这也是矿井水科研工作者必须尽快努力解决的课题。
煤电、煤化工产业环境保护的重要性和工作重点
除了上游煤炭产业开发，黄河流域中上游还是下游工业利用的集中地，尤以煤电和煤化工产业为主，鄂尔多斯、晋北、晋中、晋东、陕北、宁东等几大煤电基地均坐落于黄河流域中上游。对于现代煤化工产业，现有100%的煤制油、85%的煤制烯烃、50%的甲醇制烯烃项目，均位于黄河流域中上游。煤电和煤化工产业用水量巨大，目前黄河流域现代煤化工行业用水总量约5.3亿立方米/年。尤其宁夏、陕西、内蒙古地区用水量偏高，占黄河工业用水的比例达9%~18%；煤电产业用水量更大，约占黄河工业用水总量的25%。因此，如何统筹黄河流域中上游有限的水资源并做到煤电、煤化工产业全过程节水运行，对保护黄河流域水资源至关重要。除此以外，还要加大力气开辟新的水源。相比过去全部取用黄河水，现已有部分煤电和煤化工项目改用配套经处理后的煤矿矿井水，可大大降低黄河取水需求。例如中煤集团下属榆林煤化工拟投资10亿元，对煤炭开采产生的矿井水经处理后，回用作为下游煤化工产业用水水源。不过对于煤电、煤化工企业自身所产工业废水，还需要加大处理和回用力度，从而提高煤电、煤化工企业自身废水回用率。
当前，对于煤电和煤化工废水的处理，主要问题集中在“零排放”工艺深度处理阶段。因废水中含盐量高，煤电和煤化工废水深度处理阶段普遍采用反渗透或纳滤膜处理。膜处理过程中产生的浓盐水目前以蒸发浓缩工艺为主，但蒸发浓缩工艺运行成本较高，需警惕企业偷排造成的环境风险。另外，蒸发浓缩产生的盐类以硫酸钠和氯化钠为主，由于现有分盐工艺很难使硫酸钠和氯化钠达到一级工业品纯度要求，因此，蒸发浓缩分盐产生的硫酸钠和氯化钠产品一般被界定为危废，成为固态二次污染。因此，对于煤电和煤化工企业所产废水，如何提升废水蒸发浓缩技术水平，使所产盐类副产品能够物尽其用，是广大科研工作者和企业今后亟须解决的难题。笔者建议国家有关部门加大研发资金投入，集中优势力量攻克煤电和煤化工所产浓盐水深度处理难题。同时，对于无法二次利用且被界定为危废的工业杂盐，建议当地政府统筹建设刚性危废填埋场，对上述工业杂盐进行填埋无害化处置。