大冶銅綠山礦給排水方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)

梅 明，胡桂周，魏 陽(yáng)，郭兆云，王 默

(1.武漢工程大學(xué)環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院，湖北武漢 430074；2.大冶有色金屬有限責(zé)任公司，湖北大冶 435100)

0 引 言

大冶銅綠山礦是長(zhǎng)江中下游重要的金屬礦山之一，始建于20世紀(jì)60年代，屬大型國(guó)有采選聯(lián)合企業(yè)，其礦山生產(chǎn)過(guò)程中工業(yè)廢水長(zhǎng)期大量排放對(duì)周邊水環(huán)境造成了較為深遠(yuǎn)的影響.同時(shí)，由于區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，流域工礦企業(yè)眾多，生產(chǎn)廢水的大量集中排放，導(dǎo)致納污水體大冶湖污染嚴(yán)重[1-4].近年來(lái)，有關(guān)大冶湖污染的報(bào)道屢見(jiàn)不鮮，不同學(xué)科領(lǐng)域的學(xué)者對(duì)大冶湖流域水環(huán)境污染的現(xiàn)狀、原因等展開(kāi)了不同程度的調(diào)查和研究，調(diào)查研究認(rèn)為大冶湖流域工礦企業(yè)廢水長(zhǎng)期大量外排是造成大冶湖污染的主要原因之一，流域水污染防治必須采取有針對(duì)性的綜合治理措施，以修復(fù)和改善污染嚴(yán)重的大冶湖生態(tài)環(huán)境[1-8].銅綠山礦為該流域的大型礦山，其礦山周邊環(huán)境問(wèn)題同樣引起了廣泛的關(guān)注，有關(guān)其環(huán)境地球化學(xué)效應(yīng)的研究較多，集中于污染現(xiàn)狀調(diào)查并討論其形成的原因和機(jī)制[9-14]，但很少就其不利的環(huán)境效應(yīng)展開(kāi)深入的工程實(shí)踐研究，難以切實(shí)預(yù)防和緩解礦山長(zhǎng)期生產(chǎn)過(guò)程中導(dǎo)致的不良水環(huán)境問(wèn)題.

鑒于大冶湖流域水環(huán)境污染狀況，隨著流域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，可以預(yù)料流域?qū)⒚媾R日趨嚴(yán)重的大冶湖水環(huán)境污染問(wèn)題，工礦企業(yè)的發(fā)展也將遇到前所未有的環(huán)境瓶頸.銅綠山礦為該流域的大型礦山，無(wú)論是從社會(huì)、環(huán)境效益還是從自身的可持續(xù)發(fā)展考慮，都必須推行水資源高效利用的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式.筆者在對(duì)大港河納污條件初步調(diào)查的基礎(chǔ)上，討論造成大港河水環(huán)境污染的原因，并將深入調(diào)查和剖析銅綠山礦現(xiàn)有給排水系統(tǒng)，找出其長(zhǎng)期沿用的給排水系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題，在充分考慮納污水體污染狀況的前提下，闡述銅綠山礦生產(chǎn)廢水源頭控制的工程對(duì)策，提出有利于水環(huán)境保護(hù)的優(yōu)化方案.為確保推薦方案技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理可行，并能夠緩解和改善流域水環(huán)境，推薦方案的研制以清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念為指導(dǎo)，最大限度地提高銅綠山礦廢水重復(fù)利用率，實(shí)現(xiàn)水資源高效利用，源頭削減廢水及其有毒有害污染物的排放量，達(dá)到預(yù)防和緩解長(zhǎng)期困擾該礦的水環(huán)境污染問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)銅綠山礦建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展.

1 工程概況

銅綠山礦位于大冶城區(qū)西南約3 km，行政隸屬大冶市金湖街道辦事處管轄，礦床含銅、鐵、金、銀等多種金屬，儲(chǔ)量大、品位高、可選性好.1971年正式投產(chǎn)，產(chǎn)品方案為銅精礦和鐵精礦，銅精礦含金和銀.現(xiàn)有工程主要由采礦、選礦、尾礦庫(kù)以及公用輔助等工程組成.前期采礦以露天為主，中期露天和坑內(nèi)聯(lián)合開(kāi)采，由于淺部礦產(chǎn)資源枯竭，目前轉(zhuǎn)入對(duì)深部隱伏礦體的采掘.選廠位于礦區(qū)南向，包括破篩車(chē)間、磨浮車(chē)間、脫水車(chē)間、精礦倉(cāng)等，主要工序?yàn)槠扑?、球磨、分?jí)、浮選、磁選、脫水等.因采礦規(guī)模限制，目前選廠規(guī)模2 500 t/d，2010年礦山接替資源勘查獲得XI1礦體，預(yù)計(jì)采選規(guī)模將擴(kuò)大到4 500 t/d.除分級(jí)尾砂濃縮后作為充填料充填采空區(qū)外，其它全部經(jīng)輸砂管道排入尾礦庫(kù)，該庫(kù)東臨大港河，四面圍壩而成，長(zhǎng)1 km，寬0.7 km，壩頂標(biāo)高37.0 m，總壩高23.0 m，總面積約為0.6 km2，匯水面積約0.56 km2，總庫(kù)容約1.6×107m3，防洪標(biāo)準(zhǔn)為興水重現(xiàn)期100年，調(diào)洪高度為0.7 m，安全超高0.5 m，調(diào)洪庫(kù)容為1.5×105m3.采用管架法水力堆放尾砂漿，堆放點(diǎn)分布在尾礦庫(kù)西部，北部形成水域，東南角有泄洪鐵管兩根(?800)，東北角有溢流井，配套有回水設(shè)施，過(guò)剩尾水和匯集雨水通過(guò)排水管排入大港河.

2 納污水體條件

大港河發(fā)源于大冶市靈鄉(xiāng)鎮(zhèn)紅峰水庫(kù)，主源于靈鄉(xiāng)以南的朱謝灣，全長(zhǎng)34.5 km，積水面積571 km2，在大冶市炕頭橋南村入大冶湖.論文大港河納污條件調(diào)查范圍為銅綠山礦尾礦庫(kù)排污口區(qū)域，主要集中于大港河銅綠山鎮(zhèn)、大冶市區(qū)，匯入該河段重要湖泊有三里七湖和紅星湖.三里七湖位于河段上游，接納大冶有色金屬冶煉廠、大冶鐵礦、松山、炭山、秀山等煤礦、大冶電廠、化工廠等生產(chǎn)廢水和大冶市部分居民生活污水，在東南角由閘口匯入大港河.紅星湖位于大冶市區(qū)東南角，接納大冶市絕大多數(shù)的生活污水，在南部青龍山公園處由水閘與大港河聯(lián)通[14].賀躍、胡艷華等[14]測(cè)試了大港河調(diào)查河段水系沉積物中重金屬含量、磁化率和粒度等指標(biāo)，認(rèn)為大港河水系沉積物中重金屬富集明顯，并確認(rèn)區(qū)域礦山開(kāi)采活動(dòng)為大港河沉積物中重金屬的主要來(lái)源之一.2011年5月對(duì)大港河調(diào)查河段進(jìn)行了為期3天的連續(xù)監(jiān)測(cè)，調(diào)查根據(jù)河段水文特征，圍繞總排污口設(shè)置了3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，具體監(jiān)測(cè)斷面布置情況見(jiàn)圖1.

圖1 大港河水環(huán)境監(jiān)測(cè)斷面布置圖Fig.1 Water environment monitoring section arrangement of Dagang River

根據(jù)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位連續(xù)3天的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，按照《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則-地面水環(huán)境》(HJ/T 2.3-93)推薦的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法要求統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見(jiàn)表1.

根據(jù)表1統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，大港河背景斷面所有檢出水質(zhì)參數(shù)的單因子指數(shù)均小于1，重金屬水

質(zhì)參數(shù)均未檢出，大港河紅旗渠段水質(zhì)良好.大港河控制斷面重金屬水質(zhì)參數(shù)也均未檢出，但化學(xué)需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)、NH3-N出現(xiàn)不同程度的超標(biāo)現(xiàn)象，超標(biāo)率100%，平均值和最大值的單因子指數(shù)分別為COD(1.775，1.81)，NH3-N(4.57，4.65)，大港河大冶湖三橋段水質(zhì)較差.從該河段流經(jīng)區(qū)域分析，最大可能為接納了區(qū)域生活污水，生活污水是造成該河段COD、NH3-N污染因子超標(biāo)的直接原因，應(yīng)對(duì)區(qū)域生活污水采取干管截流集中治理措施.大港河削減斷面COD、NH3-N值依然有超標(biāo)現(xiàn)象，但相對(duì)控制斷面有所衰減，COD和NH3-N最大值的單因子指數(shù)均為1.01，超標(biāo)率分別為50%和33.3%，超標(biāo)不明顯，重金屬As檢出雖未超標(biāo)，但平均值和最大值的單因子指數(shù)分別為0.7和0.84，表現(xiàn)出的環(huán)境容量接近飽和，有超標(biāo)趨勢(shì)，且重金屬As環(huán)境危害程度大，應(yīng)對(duì)區(qū)域排入大港河含As污染因子的污染源采取綜合治理措施.

3 給排水概況

3.1 給水系統(tǒng)概況

銅綠山礦經(jīng)多年建設(shè)，形成了較完善的給水系統(tǒng)，能夠滿(mǎn)足礦山生產(chǎn)各用水單元對(duì)水質(zhì)、水量和水壓的要求.水源采用多水源供水，地面水源大港河，由水泵站直接揚(yáng)送到礦區(qū)高位新水池，地下水源坑涌水，正常涌水量4 500 m3/d，最大涌水量8 000 m3/d，坑內(nèi)水倉(cāng)匯集儲(chǔ)水后，接力提升，最終由-365 m中段水泵房揚(yáng)送到礦區(qū)沉淀池，因水質(zhì)較好，簡(jiǎn)單沉淀澄清后可滿(mǎn)足生產(chǎn)用水對(duì)水質(zhì)的要求.為提高水重復(fù)利用率，尾礦庫(kù)設(shè)有回水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了尾礦庫(kù)污水資源化.礦區(qū)主要給水處理

表1 大港河水環(huán)境質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果Table 1 Statistic analysis results of water environment quality of Dagang River

注：?jiǎn)挝唬簃g/L、pH無(wú)量綱，采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)III類(lèi)標(biāo)準(zhǔn).L為檢出限.

構(gòu)筑物(1 000 m3沉淀池)，輸配水構(gòu)筑物(2 000 m3高位調(diào)節(jié)池)和相當(dāng)規(guī)模的枝狀管網(wǎng)構(gòu)成了礦區(qū)完整的生產(chǎn)給水系統(tǒng)，能夠滿(mǎn)足礦山現(xiàn)階段各生產(chǎn)單元的用水要求.同時(shí)，礦區(qū)臨近大冶市，區(qū)位條件較好，礦區(qū)生活用水基本實(shí)現(xiàn)了市政管網(wǎng)供水.

3.2 排水系統(tǒng)概況

銅綠山礦坑內(nèi)排水采用各中段接力的排水方式，最終由-365 m中段水泵房提升后排入礦區(qū)管渠系統(tǒng)，再轉(zhuǎn)入尾砂漿輸送管道排入尾礦庫(kù).選廠精礦脫水產(chǎn)生的銅精溢流水和鐵精溢流水車(chē)間混凝沉淀處理后全部回用，能夠保證部分選礦廢水重復(fù)利用，尾水隨尾砂漿直接輸送至尾礦庫(kù).礦區(qū)生活污水尚未落實(shí)相應(yīng)的處理措施，暫時(shí)經(jīng)排水管渠收集后排入尾礦庫(kù).尾礦庫(kù)是該礦排水系統(tǒng)中類(lèi)似穩(wěn)定塘功能的中心水處理構(gòu)筑物，其接納排入的坑口廢水、選礦廢水和生活污水，形成了以尾礦庫(kù)為匯的合流制排水系統(tǒng)，尾礦庫(kù)接納的廢水經(jīng)自然凈化后部分回用、少量耗損，其余最終排

入大港河.

現(xiàn)有排水系統(tǒng)方案具體見(jiàn)圖2.

圖2 現(xiàn)有排水系統(tǒng)方案圖Fig.2 Schematic drawing of existing drainage system

3.3 水平衡測(cè)試

為掌握企業(yè)內(nèi)各用水單元對(duì)水量的要求，需根據(jù)企業(yè)給排水管網(wǎng)布設(shè)做好水平衡測(cè)試，并繪制好水平衡圖.同時(shí)，根據(jù)水平衡測(cè)試結(jié)果可以剖析企業(yè)是否具有提高水重復(fù)利用率，實(shí)現(xiàn)水資源高效利用的可能性，在此基礎(chǔ)上方能合理提出科學(xué)用水和減少排污量等改造方案.因此，筆者對(duì)銅綠山礦現(xiàn)有工程各用水單元進(jìn)行水平衡測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，繪制水量平衡圖，為后續(xù)問(wèn)題的提出和方案的改造設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)參考.

現(xiàn)有工程水平衡測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2，水平衡圖見(jiàn)圖3.

3.4 存在的問(wèn)題

根據(jù)銅綠山礦給排水系統(tǒng)調(diào)查和水平衡測(cè)試分析，現(xiàn)有給排水系統(tǒng)主要存在以下5個(gè)方面的問(wèn)題.

a. 銅綠山礦露天開(kāi)采基本結(jié)束，因前期露天開(kāi)采涌水量小，生產(chǎn)用水需要從大港河取水.由于淺部礦產(chǎn)資源枯竭，今后將以深部采礦為主，深部涌水量大，水質(zhì)好、水量穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)礦山涌水資源化，能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)用水要求，并能源頭削減排污量.礦山至今仍沿用原有大港河取水系統(tǒng)，增加了運(yùn)行管理費(fèi)用，降低了水重復(fù)利用率，增大了排污量，不利于水環(huán)境保護(hù).

b. 銅綠山礦現(xiàn)有排水制度采用以尾礦庫(kù)為匯的合流制排水方式，尾礦庫(kù)接納采礦廢水、選礦廢水和生活污水，導(dǎo)致庫(kù)內(nèi)混合污水水質(zhì)成分和性質(zhì)復(fù)雜化，污水自然凈化難度增大，在庫(kù)內(nèi)有限的自然凈化周期內(nèi)其出水水質(zhì)相對(duì)較差，難以滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝用水水質(zhì)要求，不利于尾礦庫(kù)污水資源化，水重復(fù)利用率也難以達(dá)到較高的指標(biāo)要求.

c. 尾礦庫(kù)直接接納未處理的生活污水，導(dǎo)致尾礦庫(kù)有機(jī)污染負(fù)荷增大.同時(shí)，預(yù)計(jì)該礦采選規(guī)模擴(kuò)大后廢水排入尾礦庫(kù)的量將大幅度增加，特別是深部掘進(jìn)，揭露面積增大，涌水量也將大幅度增加，均排入尾礦庫(kù)，尾礦庫(kù)的水力負(fù)荷增大，庫(kù)內(nèi)污水難以做到有效的控制出流，采用連續(xù)出流，則污水水力停留時(shí)間縮短，出水水質(zhì)難以滿(mǎn)足穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的排放要求.

d. 根據(jù)水平衡測(cè)試，礦山深部采掘涌水量大，在確保選礦廢水優(yōu)先回用的前提下，少量涌水資源化就能滿(mǎn)足礦山生產(chǎn)各用水單元對(duì)水量的要求，仍有大量富余，匯流排入尾礦庫(kù)，在尾礦庫(kù)污水回用量有限的情況下，必將導(dǎo)致尾礦庫(kù)污水過(guò)剩外排，因污水受尾水惡化，成分復(fù)雜，污染較重，攜帶排放不利于水環(huán)境保護(hù).

表2 水平衡測(cè)試結(jié)果表Table 2 Results table of water balance test

注：①坑口廢水(涌水和回水形成的混合水)混凝沉淀處理后回用總量；②水平衡測(cè)試中各用水單元輸入輸出測(cè)試結(jié)果差值計(jì)為耗損水量.

e. 尾礦庫(kù)是礦山生產(chǎn)活動(dòng)中最主要的潛在風(fēng)險(xiǎn)源之一，必須采取綜合的防范措施.銅綠山尾礦庫(kù)除接納選礦尾水，還另行接納了坑口廢水，隨著采掘深度增加，揭露面積增大，涌水量增大，同時(shí)采選規(guī)模擴(kuò)大后排入尾礦庫(kù)的廢水量也將大幅度增加，因尾礦庫(kù)容積負(fù)荷有限，接納大量的坑口廢水，安全和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)將大幅增加.

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)原則

a. 根據(jù)銅綠山礦“十二五”規(guī)劃，立足礦山建設(shè)發(fā)展全局，統(tǒng)一規(guī)劃和設(shè)計(jì)，在滿(mǎn)足礦山近期需要的同時(shí)，也能適應(yīng)今后發(fā)展的要求.

b. 綜合考慮礦山原有給排水系統(tǒng)設(shè)施條件，并妥善處理好原有給排水系統(tǒng)設(shè)施與改造方案的銜接利用關(guān)系.

圖3 現(xiàn)有工程水平衡圖(m3/d)Fig.3 Water balance figure of existing engineering(m3/d)

c. 應(yīng)力求做到設(shè)計(jì)方案技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全適用，并通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證綜合決策，確定最佳優(yōu)化設(shè)計(jì)方案.

d. 綜合平衡，提高選礦廢水重復(fù)利用率，力求實(shí)現(xiàn)廢水閉路回用，最大限度將廢水分配和消納于各級(jí)生產(chǎn)工序中，實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用.

e. 根據(jù)污水資源化要求和納污水體條件，不宜沿用合流制系統(tǒng)，宜采用分質(zhì)分流、清污分流的管渠系統(tǒng)單獨(dú)排除，滿(mǎn)足水環(huán)境保護(hù)要求.

f. 妥善處理好開(kāi)發(fā)天然水資源與涌水資源化的關(guān)系，妥善處理好污水排放與回用的關(guān)系，最終應(yīng)有利于礦山建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展.

4.2 給水系統(tǒng)方案

對(duì)礦區(qū)給水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，主要改造內(nèi)容為優(yōu)先回用精礦溢流水和尾礦庫(kù)污水，并適當(dāng)利用涌水補(bǔ)充耗損水量，可以滿(mǎn)足礦山生產(chǎn)各用水單元對(duì)水量的要求，停用但仍保留原大港河新鮮水系統(tǒng)，當(dāng)尾礦庫(kù)回水系統(tǒng)故障或涌水發(fā)生突變時(shí)，能沿用新鮮水系統(tǒng)，確保礦山生產(chǎn)用水安全.鑒于采掘行業(yè)對(duì)生產(chǎn)用水水質(zhì)要求不高的特點(diǎn)，混凝沉淀后的精礦回水和自然凈化后的尾礦庫(kù)回水均能滿(mǎn)足礦山生產(chǎn)工藝用水水質(zhì)要求.同時(shí)，選礦廢水廠內(nèi)少量混凝回用和尾礦庫(kù)自然凈化回用可以控制廢水因全部廠內(nèi)多次重復(fù)使用造成水質(zhì)惡化的情況，適當(dāng)比例的尾礦庫(kù)自然凈化回用能夠有效預(yù)防水質(zhì)惡化而影響重復(fù)使用.因此，選礦廢水“兩級(jí)”全部回用具有技術(shù)可行性.給水系統(tǒng)改造所需設(shè)施均可沿用原有，只需適當(dāng)提高尾礦庫(kù)污水回用系統(tǒng)回水能力即可.

4.3 排水系統(tǒng)方案

對(duì)礦區(qū)排水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，將以尾礦庫(kù)為匯的合流制系統(tǒng)改為分流制系統(tǒng).主要改造內(nèi)容為選礦廢水除廠內(nèi)精礦溢流水混凝后全部回用外，其余均隨尾砂排入尾礦庫(kù)，尾礦庫(kù)除接納選礦廢水外不再另行接納坑口廢水和生活污水.尾礦庫(kù)接納的選礦廢水經(jīng)自然凈化后通過(guò)尾礦庫(kù)回水設(shè)施全部回用，尾礦庫(kù)不再設(shè)置為全礦總排污口，只設(shè)置臨時(shí)泄洪排水管渠.礦區(qū)另建一套排水系統(tǒng)，該排水系統(tǒng)接納相應(yīng)處理后的過(guò)?？涌趶U水和生活污水經(jīng)總排污口排入大港河.排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后礦區(qū)可以達(dá)到“雨污分流”、“清污分流”、“分質(zhì)處理”、“一水多用”的環(huán)境保護(hù)要求，可以實(shí)現(xiàn)選礦廢水和尾礦庫(kù)污水全部回用，避免了因其它廢水排入尾礦庫(kù)導(dǎo)致尾礦庫(kù)污水不能全部回用外排的現(xiàn)象.雖然不可避免的通過(guò)其它排水管渠外排礦區(qū)其它廢水，但相應(yīng)處理后排放的坑口廢水和生活污水水質(zhì)較好，遠(yuǎn)小于尾礦庫(kù)接納礦區(qū)所有廢水混合排放造成的環(huán)境影響，環(huán)境正效益更明顯，具有顯著的環(huán)境可行性.現(xiàn)有尾礦庫(kù)建有尾礦庫(kù)污水回水系統(tǒng)，能夠滿(mǎn)足尾礦庫(kù)污水全部回用的要求，同時(shí)本改造設(shè)計(jì)只需新增一套排水管渠系統(tǒng)，在礦區(qū)現(xiàn)有排水系統(tǒng)基礎(chǔ)上優(yōu)化改造設(shè)計(jì)，易實(shí)現(xiàn)且工程建設(shè)投資費(fèi)用較低，具有一定的經(jīng)濟(jì)可行性.

排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案具體見(jiàn)圖4.

圖4 排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案Fig.4 Optimization design of drainage system

4.4 水平衡方案

根據(jù)企業(yè)水平衡測(cè)試獲知的各用水單元對(duì)水質(zhì)、水量的要求，在考慮最大限度提高企業(yè)水重復(fù)利用率，實(shí)現(xiàn)水資源高效利用和源頭削減排污量的原則下，按照論文提出的給排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，做好給排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的水平衡方案，并繪制水平衡方案圖，為優(yōu)化設(shè)計(jì)方案新增并確定水處理構(gòu)筑物規(guī)模、水泵等設(shè)備選型、管網(wǎng)改造和管渠設(shè)計(jì)等提供基礎(chǔ)參考數(shù)據(jù).

優(yōu)化水平衡方案見(jiàn)表3，水平衡方案圖見(jiàn)圖5.

5 方案效益分析

根據(jù)水平衡測(cè)試數(shù)據(jù)和優(yōu)化水平衡方案數(shù)據(jù)，匯總統(tǒng)計(jì)兩種不同方案的用水量指標(biāo)，重復(fù)利用率指標(biāo)，污水排放量及其污染物濃度、總量指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表4.由表4結(jié)果顯示，推薦設(shè)計(jì)方案新水用量減少了684 m3/d，污水排放量削減了647 m3/d，全礦水重復(fù)利用率提高了11.9%，選礦廢水重復(fù)利用率提高了13.3%，尾礦庫(kù)污水回用率提高到98.8%，實(shí)現(xiàn)了選礦廢水串聯(lián)使用，完全消納，實(shí)現(xiàn)了水資源的高效利用.雖然該表顯示的主要污染物SS、COD、NH3-N等削減量不明顯，也尚不能反映重金屬等微量污染物削減效果，但完全消納水質(zhì)成分復(fù)雜，水環(huán)境影響較大的選礦廢水，代替排放成分簡(jiǎn)單的坑口水和生活污水，環(huán)境效益明顯.

6 結(jié) 語(yǔ)

銅綠山礦長(zhǎng)期沿用以尾礦庫(kù)為匯的合流制排水系統(tǒng)，筆者通過(guò)系統(tǒng)調(diào)查認(rèn)為其不利于尾礦庫(kù)污水資源化，降低了水資源重復(fù)利用率，增大了排污量，削弱了尾礦庫(kù)自然凈化效果，加劇了尾礦庫(kù)安全和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，不利于流域水環(huán)境保護(hù).為預(yù)防和緩解大冶湖流域日益突出的水環(huán)境污染問(wèn)題，論文在對(duì)銅綠山礦現(xiàn)有給排水系統(tǒng)深入調(diào)查和水平衡測(cè)試的基礎(chǔ)上，對(duì)銅綠山礦長(zhǎng)期沿用的給排水系統(tǒng)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)膬?yōu)化調(diào)整探討，提出了技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，環(huán)境效益對(duì)比數(shù)據(jù)表明：該優(yōu)化設(shè)計(jì)方案提高了水資源的重復(fù)利用率，實(shí)現(xiàn)了水資源的高效利用，源頭削減了廢水及其有毒有害污染物的排放量，環(huán)境效益明顯，能為銅綠山礦現(xiàn)有給排水系統(tǒng)的調(diào)整改造提供科學(xué)指導(dǎo)，對(duì)實(shí)現(xiàn)銅綠山礦建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義.同時(shí)，也能為類(lèi)似工礦企業(yè)的給排水工程優(yōu)化設(shè)計(jì)或調(diào)整改造提供重要參考.

表3 優(yōu)化水平衡方案表Table 3 Scheme table of optimization water balance

注：①坑口廢水混凝沉淀處理后估算回用總量；②水平衡優(yōu)化方案中各用水單元估算耗損水量.

圖5 優(yōu)化水平衡方案圖(m3/d)Fig.5 Schematic drawing of optimization water balance(m3/d)

序號(hào)Q水量(m3/d)/利用率指標(biāo)污染物指標(biāo)方案編號(hào)F1①F2②方案編號(hào)F1F21總用水量16 59016 590污染因子C1③M1④C2⑤M22新水用量⑥1 194510pH7.84693重復(fù)利用水量12 89614 872SS2542.662435.844重復(fù)利用率77.7%89.6%COD18.731.9120.630.765循環(huán)利用水量2 2662 266NH3-N0.591.010.731.096循環(huán)利用率14%14%硫化物0.02 L0.02 L7坑口水利用量2 5001 208總銅0.004 L0.004 L8坑口水利用率47%22.7%總鋅0.05 L0.05 L9選礦廢水重復(fù)利用量<10 630⑦12 606總鎘0.009 L0.009 L10選礦廢水重復(fù)利用率<71.7%85%總鉛0.05 L0.05 L11尾礦庫(kù)廢水重復(fù)利用量5 6307 606總砷0.007 L0.007 L12尾礦庫(kù)廢水重復(fù)利用率51.5%98.8%Cr6+0.004 L0.004 L13QP排污量5 1714 524

注：①原有設(shè)計(jì)方案；②優(yōu)化設(shè)計(jì)方案；③污染物實(shí)測(cè)排放濃度(mg/L)；④污染物年排放量(t/a)；⑤采用權(quán)重法估算的濃度(mg/L)；⑥新水量未統(tǒng)計(jì)坑口水利用量；⑦尾礦庫(kù)回水為混合污水.

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