“水难题”的神东答卷
记者：刘岚 雷鸣哲 发布时间：2024年6月26日
水是生命之源、生产之要、生态之基。
大西北、黄土高原、毛乌素沙地、黄河中游多沙粗沙区……这几个标签同时出现，人们容易想到的词是“干旱”“缺水”。中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司（以下简称神东）就地处这样一个地区，是我国首个年产两亿吨煤的特大型煤炭企业，拥有千万吨级连片矿井。大规模开采煤炭极易导致地质环境破坏，水资源保护和利用面临很大的风险和挑战。
“黄河流域一年65亿立方米矿井水，如何处置与利用？”2023年3月，在全国政协十四届一次会议上，全国政协委员、中国工程院院士、中国矿业大学（北京）教授武强通过提案，表达了加强黄河流域矿井水资源化综合利用的紧迫性。“2022年，沿黄河9省（区）煤炭产量35.9亿吨，矿井涌水量约为65亿立方米，接近我国南水北调西线工程一期设计调水量80亿立方米。”武强指出，这些矿井水如果不能得到有效处置与资源化利用，不仅白白浪费宝贵的水资源、污染危害黄河流域生态环境，还会引发矿井突透水事故，带来严重的生产安全风险。
那么，开发建设近40年的神东是如何破解“水难题”、做好“水文章”的呢？请跟随笔者，一起走进神东矿区神奇的“水世界”。
面对煤炭开采和水资源保护的突出矛盾，神东坚持“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路，全方位落实“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”和“以水定绿”原则，结合矿区矿井水“三水同源、三水同缺”的现状和问题，创新应用了“三水保护”“三级处理”“三种利用”“三水管理”“四水四定四统筹”模式，在煤炭富集而水资源短缺地区，大力实施水资源保护和利用工程，满足了十万人生活、百万亩生态、千亿元产值的用水需求，走出了一条水资源可持续利用之路。
面临水资源匮乏“困局”
神东矿区地处山西、陕西、内蒙古3省（区）接壤区，位于黄河中游多沙粗沙区，原生生态脆弱，水土流失严重，气候干旱少雨，呈现“三水同源、三水同缺”的特征。
大气降水量是地表径流及地下水补给的主要来源之一，但神东矿区干旱少雨，年均降雨量360毫米，是年蒸发量的1/6；地下水资源匮乏，是全国平均水平的3.9%；主要河流为乌兰木伦河、悖牛川河和窟野河，属黄河水系，窟野河流域常年断流。
生产用途少，无上下游用水产业，仅内部生产用水；生活用水少，无法接受全部退水，水质不符合用水要求；生态用水难，生态用水水质要求高，节水灌溉标准要求高，退水手续审批难。
神东矿区所属神府东胜煤田，是国内千万吨级连片矿井，大规模开采容易破坏地质环境，水资源保护和利用难度大、困难多。采煤活动产生的塌陷裂缝，会引起水土流失；地下采空区影响水源涵养功能，会破坏地表水系；井下开采会破坏地下水系，会导致地下水资源流失。
做好空间均衡 统筹三水保护
针对矿区地下水、地表水和大气降水“三水同缺”且煤炭开采规模大的现状和问题，神东通过保水采煤、水土保持、水源涵养等措施，实现“三水同源、三水同保、三水同治、三水同用”。
一是首创地下水保水开采技术，开启水资源循环利用模式。神东矿区虽干旱缺水，神东人却不缺“从0到1”的创新精神。神东矿区首创在地下矿井建起35座地下水库，利用采区建造地下坝体形成储水空间，转移、储存岩层渗水和井下开采产生的污水，并利用矸石和长距离流动实现水的自然净化。神东作为黄河流域特大型煤炭生产基地，井下生产通过实施超大工作面整体沉降减损技术，更大程度减少多次破坏，从而减少对含水层的破坏。
二是采用地表水水源涵养技术，净化源水水质。复苏河湖生态环境，主要是采取生态补水的措施恢复河道基流。神东矿区地处黄土高原丘陵沟壑区与毛乌素沙地过渡地带，矿区开发建设之前，生活在这里的人们饱受水土流失和土地沙化之苦。近40年来，神东不断更新生态环境治理理念、创新生态环境防治模式。比如，在上湾黑炭沟区域，神东实施了谷坊坝、生态湿地等沟道整治，通过种植水源涵养林，恢复了河流沟道自然生态基流。自开发建设以来，神东通过采取水源涵养和水土保持措施，合计减少263.36万吨泥沙入河，生态治理面积达497平方千米。
三是采用大气降水水土保持技术，推动水生态修复向水生态循环转变。神东在陡坡地、沟道、沙地、塌陷地、排矸场等地采取水保措施，种植樟子松生态林，沙棘、牧草等经济林，同时安装水保监测设施，监控水保系统成效，实现区域大气降水生态循环。2019年神东矿区生态治理成效监测与评估项目成果显示，神东矿区水土流失面积由2005年的953.36平方千米降低至2018年的587.61平方千米。
神东认真贯彻《中华人民共和国黄河保护法》，严格执行取水许可制度，实行水源刚性约束制度和强制性定额管理制度，加强矿区水资源保护，开展疏干水综合利用技术研究，创新智慧水务管理系统，重点落实乌兰木伦河（神东段）生态治理规划，扎实开展河道治理保护工作，整体提升区域生态环境质量。
做好系统治理 统筹三级处理
矿井水是在采矿过程中形成的水，矿井水与相关地层岩石和矿物接触发生水岩相互作用，诱发一系列的物理、化学和生化反应，因此，水中存在一定的污染物，且pH值低，常伴有大量的亚铁离子，增加了处理难度。神东水环境协同处理系列技术包括井下采区沉淀过滤、地面处理厂除氟除盐等技术。
神东统筹井下预处理、地面预处理和地面深度处理系统，通过集中优化组合，更大程度避免矿井水的过度处理、重复处理，最终实现处理后的矿井水达到地表水Ⅲ类水质标准。
井下采区沉淀过滤系统：利用采区矸石对水体的过滤净化和自然压差输水特点，将井下所有污水注入采区，经过采区沉淀过滤，将清水收集打入供水系统，实现井下水直接复用，满足井下用水需求，从而减少矿井水外排。目前，神东生产运行的13座矿井均建设有采区过滤净化系统，每天可减少矿井水污水外排量近6万立方米。
高效沉淀过滤系统：神东矿区建矿初期每座煤矿都配套建设有预处理系统，主要处理井下收集的生产污水，通过药剂、混凝、沉淀和过滤等处理工艺，将污水中的煤泥等悬浮物质转移到污泥中，出水可满足《煤炭工业污染物排放标准》（GB 20426—2006），再回用于井下工作面生产、地面洗煤用水等。
膜法过滤结晶系统：为满足提标要求和灌溉用水水质要求，针对神东矿区矿井水中溶解性总固体、氟化物等含量偏高的特点，神东累计投资7.71亿元，按照地表水Ⅲ类水标准建设矿井水深度处理系统，建设了6套专项除氟系统和两套除盐系统；其中，除氟系统采用羟基磷灰石吸附除氟工艺，除盐系统采用三级反渗透+蒸发结晶处理工艺。
神东煤炭分公司布尔台区域矿井水提标治理项目是国内首套碳酸钠盐结晶系统应用项目，设计处理规模为每天两万立方米，出水水质优于地表水Ⅲ类水标准。“矿井水经过膜过滤和蒸发结晶系统后，水中的氯化钠、碳酸盐类物质全部转移到副产品盐中，产水水质也得到显著改善，产水再回用于生产，大幅减轻了对设备的腐蚀，副产品盐也全部进行了资源化利用，实现了废水零排放的目标。”布尔台深度处理车间工作人员介绍道。
做好节水优先 统筹三种利用
矿井水处理达标后主要通过生产复用、生活杂用、生态利用实现综合利用。神东水生态协同利用系列技术包括生产用水闭路循环、生活用水分质分级、生态用水节约集约等技术。目前，神东自有12矿矿井水全部实现了废水零排放。
一是生产复用。目前，神东井下生产、洗煤补水、黄泥灌浆、厂区消防洒水、厂区绿化等生产用水全部使用矿井水，严格推行水资源“优水优用、劣水劣用”的政策，生产复用量占矿井水产生量的46.3%；生产矿井原煤生产水耗为每吨0.058立方米，优于《清洁生产标准 煤炭采选业》（HJ 446—2008）一级清洁生产指标每吨0.1立方米（国际清洁生产先进水平）的要求。
二是生活杂用。按照分级分质、多级循环的用水原则，用于矿井生活杂用和锅炉用水环节。生活杂用耗水量占矿井水产生量的5.2%。
三是生态回用。为推进采煤沉陷区生态环境治理，神东根据沉陷区生态复垦时空分布进行分区、分级、分类利用水资源，生态用水量占矿井水产生量的48.5%。
一直以来，神东高度重视节水护水的知识普及宣传工作。通过微信平台、宣传海报、宣传画册等载体，向神东全体员工和群众进行节水知识、涉水法律法规宣传，进一步增强全社会节水、惜水、护水意识以及群众的相关法律知识和法治观念，让保护水资源的行为在矿区成为自觉。
做好两手发力 统筹三水管理
近年来，神东统筹水资源、水环境、水生态治理，将矿井水资源反哺水生态、水环境，实现了水资源节约利用、水环境全面达标、水生态稳步修复。
形成水资源机制。神东创建水资源合规体系，从合规管理、合规建设、合规运行三个方面开展水资源管理工作。在水利部黄河水利委员会的指导和支持下，神东13矿14井已全部完成取水许可相关手续的办理，全面实现依法合规取用水。
一是通过加强组织建设、制度建设、宣传活动和专项活动，确保水资源管理合规；二是通过完善三级计量设施、智慧水务管理系统、水处理及利用设施等举措，确保设施建设合规；三是通过制定用水计划、分解用水指标、实行用水定额管理等方式，不断完善统计、监测、考核三大体系，完善用水档案和水资源税管理，确保运行合规。
建立水环境制度。针对清污分流、雨污分流、均衡排水、限值入厂、合规排口、核量处理、稳定运行、三区收集、三级处理、三类循环、三种利用、科学管理等12项工作制定了管理规范，明确了管控内容和作用，确保处理后的矿井水水质稳定达标排放。
打造水生态系统。遵循人水和谐理念，以实现水资源可持续利用、保障生态系统良性循环为目标，通过修复植物水生态、地表水系生态，保障沟道河流生态基流，畅通地表植物大气水循环，促进水体自然演替，让水资源流动而不流失。
如今的神东，不仅扭转了原生环境缺水的状况，还大幅改善了矿区的水生态环境。开展生态修复前，矿区鸟类资源稀少，如今的乌兰木伦河两岸，满眼绿意、水草丰茂、水鸟翩跹。大天鹅、绿头鸭等野生鸟类的品种和数量逐年增加，摄影爱好者还曾拍到过对栖息环境和水质要求很高、被称为“鸟中大熊猫”的黑鹳，越来越多的珍稀候鸟选择在神东安家，人与自然和谐共生的美好图景处处可见。
神东在黄河流域水土流失严重、水资源匮乏的地区，创新应用水资源保护和利用4项统筹模式，是全方位贯彻“四水四定”原则、认真践行“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路的具体成果。
神东坚持山水林田湖草沙一体化保护和系统治理，立足黄河流域水资源禀赋，以水土保持、水源涵养和水资源保护作为生态要素，以井下、地面和深度三级处理为依托，实现水资源在生产、生活、生态上的节约集约利用，体现了系统保护有标准有红线、有特色有创新、可复制可推广等特点，为更多能源企业提供水资源保护利用的神东样板，为黄河流域生态保护和高质量发展贡献神东力量。
