龍都尾礦庫(kù)回水利用項(xiàng)目對(duì)戛灑江流域重金屬污染的防治及水資源的綜合利用

卯峁

（玉溪大紅山礦業(yè)有限公司）

1 項(xiàng)目的背景和必要性

1.1 項(xiàng)目的背景

2022 年3 月7 日，生態(tài)環(huán)境部印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)重金屬污染防控的意見》（環(huán)固體〔2022〕17 號(hào)）[1]以下簡(jiǎn)稱《防控意見》），以進(jìn)一步強(qiáng)化重金屬污染物排放控制，有效防控涉重金屬環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。2016 年11 月24 日，國(guó)務(wù)院下發(fā)了《“十三五生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃”》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》），《規(guī)劃》指出，到2020 年，主要污染物排放總量應(yīng)大幅減少；城鄉(xiāng)飲用水水源地環(huán)境安全得到有效保障，水質(zhì)大幅提高，重金屬污染得到有效控制。而我國(guó)首個(gè)“十二五”國(guó)家規(guī)劃——《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》也明確提出，要加強(qiáng)江河流域、區(qū)域重金屬污染的綜合治理。

1.2 項(xiàng)目建設(shè)的必要性

云南省玉溪市新平縣礦產(chǎn)資源豐富，其中鐵、銅礦石儲(chǔ)量分別占全省探明儲(chǔ)量的48 %和25 %，是云南省重要的鐵銅原料基地。同時(shí)也是云南省重金屬污染綜合防治“十三五”規(guī)劃省級(jí)重點(diǎn)區(qū)域。

龍都尾礦庫(kù)設(shè)計(jì)庫(kù)容1.2 億m3，1997 年7月建成尾礦庫(kù)投入使用，設(shè)計(jì)使用年限50 年，截止2022 年10 月入庫(kù)尾礦7 400 萬(wàn)m3，剩余庫(kù)容4 600 萬(wàn)m3，每年約946 萬(wàn)m3的廢水通過(guò)龍都尾礦庫(kù)排放紅河流域元江上游戛灑江[2]，是新平縣主要涉及重金屬排放的污染源。尾礦庫(kù)回水用于生產(chǎn)使用后，達(dá)到了增加循環(huán)水量、減少重金屬排放的效果，同時(shí)也可減少?gòu)年⒔娜∷?，可解決戛灑江斷流對(duì)礦區(qū)生產(chǎn)的影響，也對(duì)保護(hù)當(dāng)?shù)厮h(huán)境質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

龍都尾礦回水工程回水量為546 萬(wàn)m3/a，回水成本費(fèi)用為0.82 元/m3；現(xiàn)礦區(qū)用水總量為1 907 萬(wàn)m3/a，取水成本為1.62 元/m3，按此計(jì)算，每年可節(jié)省取水成本436.83 萬(wàn)元。

綜上所述，該尾礦回水工程具有良好的社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益，是一項(xiàng)利國(guó)利民工程，同時(shí)也是大紅山為構(gòu)建綠水青山和諧社會(huì)添磚加瓦的重要體現(xiàn)[3]。

2 項(xiàng)目的實(shí)施原則和主要目標(biāo)

2.1 實(shí)施原則

以重金屬污染物的減量和減排為目標(biāo)，堅(jiān)持玉溪大紅山礦業(yè)有限公司創(chuàng)建“資源節(jié)約型”“環(huán)境友好型”礦山的思想[4]，以全面貫徹落實(shí)國(guó)務(wù)院批復(fù)的《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》、省市“十二五”重金屬污染防治規(guī)劃，落實(shí)新平縣2022年重金屬污染綜合防治行動(dòng)計(jì)劃為主線，把節(jié)能減排貫穿始終，狠抓各項(xiàng)工作任務(wù)的落實(shí)，突出重點(diǎn)，不斷減少重金屬污染物排放，為改善紅河流域水環(huán)境質(zhì)量[5]，構(gòu)建和諧社會(huì)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2.2 主要目標(biāo)

建成龍都尾礦庫(kù)庫(kù)內(nèi)回水系統(tǒng)，銅鐵兩礦回用量合計(jì)為16 547 m3/d（其中大紅山鐵礦回水量約為8 551 m3/d），入庫(kù)廢水回用量達(dá)57.74 %，大紅山鐵礦選礦重復(fù)利用率達(dá)90 %以上。

玉溪大紅山礦業(yè)有限公司龍都尾礦庫(kù)澄清后的尾礦水進(jìn)行處理再回用，作為礦區(qū)生產(chǎn)用水，回水量約為8 551 m3/d，每年減少307 萬(wàn)噸涉及重金屬的工業(yè)廢水排放量。生產(chǎn)過(guò)程中排至龍都尾礦庫(kù)的主要污染物污染物（含重金屬污染物）可削減污染物質(zhì)量詳見表1：

表1 龍都尾礦回水工程污染物質(zhì)削減量

3 項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容

3.1 項(xiàng)目基本情況

3.1.1 地理交通位置、自然情況

大紅山鐵礦位于云南省玉溪市新平彝族、傣族自治縣戛灑鎮(zhèn)、老廠鄉(xiāng)、新化鄉(xiāng)交匯區(qū)域。礦區(qū)地理坐標(biāo)東經(jīng)101°39′，北緯24°06′，在緊靠哀牢山脈東側(cè)的戛灑江（紅河、元江上游）東岸。礦區(qū)往東有公路通往新平縣城（81 km）、玉溪市（165 km），昆明市（271 km），往西有公路至楚雄市（178 km）、昆明市（344 km）。從礦區(qū)經(jīng)新平、玉溪至昆鋼本部公路距離260 km，至戛灑生活區(qū)10.5 km，對(duì)外交通方便（如圖1）。

圖1 龍都尾礦庫(kù)地理位置圖

項(xiàng)目所在區(qū)域?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候。夏秋炎熱多雨、冬春溫和干燥，地形溫差顯著，據(jù)多年氣象資料統(tǒng)計(jì)，年平均氣溫23.5 ℃，極端最高溫度40 ℃，極端最低溫度1 ℃。

據(jù)2014～2021 年氣象資料統(tǒng)計(jì)，戛灑地區(qū)年降雨量960 mm～1 300 mm，平均1 030 mm，大氣降雨集中于5～10 月，多以陣雨、暴雨形式降落。年平均蒸發(fā)量1 270 mm，3～5 月最大，占全年總蒸發(fā)量的40 %。12 月份最小，僅占5 %。

風(fēng)向以西及南西西風(fēng)為主，最大風(fēng)速可達(dá)14～18 m/s。礦區(qū)由于受當(dāng)?shù)厣叫慰刂?，以西風(fēng)為多，每年3至5月為風(fēng)季，偶有樹枝、樹干吹折現(xiàn)象。

3.1.2 污染源及源強(qiáng)分析

由于龍都尾礦庫(kù)是玉溪大紅山礦業(yè)有限公司（昆鋼大紅山鐵礦）和玉溪礦業(yè)公司大紅山銅礦共用尾礦庫(kù)，且尾礦庫(kù)距離銅礦、鐵礦的管線較遠(yuǎn)，一直未對(duì)庫(kù)內(nèi)尾水進(jìn)行回用，而是直接排放紅河流域元江上段的戛灑江。兩家企業(yè)產(chǎn)能及污染物排放強(qiáng)度如表2、表3 所示。

表2 龍都尾礦庫(kù)排入尾礦水情況統(tǒng)計(jì)表

表3 龍都尾礦庫(kù)排入尾礦水重金屬污染物含量統(tǒng)計(jì)表

3.1.3 項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容及主要工程

項(xiàng)目工藝流程如下：

尾礦庫(kù)回水取水分為兩段加壓，第一段是設(shè)浮船將水提升至岸邊加壓泵站的調(diào)節(jié)水池；第二段是由岸邊加壓泵站的加壓設(shè)施將水揚(yáng)送至尾礦回水處理站，對(duì)回水進(jìn)行處理后再供給各用水點(diǎn)。

3.1.3.1 水源及水量

龍都尾礦庫(kù)尾水，隨尾礦進(jìn)入尾礦庫(kù)水量28 657 m3/d，可回用水量16 546 m3/d，其中大紅山鐵礦可回用水量8 551 m3/d（銅、鐵兩礦按入庫(kù)量分?jǐn)偅?/p>

3.1.3.2 第一段加壓輸送（浮船取水）

浮船設(shè)在尾礦庫(kù)4 號(hào)排洪井附近，取水標(biāo)高約610 m。浮船尺寸為10 m×6 m×2 m，設(shè)D600-60×3 型多級(jí)離心泵，三臺(tái)（兩用一備），Q=680 m3/h，H=180 m；配電機(jī)功率為N=450 kW（電壓等級(jí)6 000 V）；尾礦回水由該水泵通過(guò)DN450、管長(zhǎng)為L(zhǎng) ＝1 948 m 的螺旋縫鋼管，將水送至設(shè)在高程為760 m 的尾礦回水加壓泵站吸水池調(diào)節(jié)池內(nèi)。

3.1.3.3 第二段加壓輸送

從龍都尾礦庫(kù)至礦山需翻越海拔1 100 m 的蒿子底大梁子，為降低輸水經(jīng)營(yíng)費(fèi)用，尾礦回水管道采用穿越原有尾礦輸送隧道線路方案。

3.1.4.4 尾礦回水加壓泵

D600-60×4 多級(jí)離心泵三臺(tái)（兩用一備），Q ＝620 m3/h，H ＝240 m，電機(jī)功率為N=560 kW（電壓等級(jí)6 000 V）。

3.1.3.4 尾礦回水處理站

尾礦回水預(yù)處理站設(shè)置于大平掌銅鐵尾礦結(jié)合池附近，高程約為865 m（900 m），（加壓泵站管道輸送來(lái)水進(jìn)入預(yù)處理站內(nèi)4 500 m3的預(yù)沉調(diào)節(jié)池，經(jīng)3 臺(tái)提升泵（2 用1 備，Q=620 m3/h，H=25-35 m），提升至3座4 500 m3機(jī)械加速澄清池，雨季尾礦廢水濁度高時(shí)加入混凝劑（配套4 臺(tái)計(jì)量加藥泵，3 用1 備），使澄清后的出水達(dá)到生產(chǎn)回用水標(biāo)準(zhǔn)，自流入回水高位清水池，經(jīng)計(jì)量后分別自流供給鐵礦、銅礦生產(chǎn)用水。機(jī)械加速攪拌澄清池的排污水經(jīng)排水溝排入就近的尾礦廢水排水溝內(nèi)。）處理站內(nèi)配套相應(yīng)的水質(zhì)分析化驗(yàn)室、供配電室及值班室等設(shè)施。

3.1.4.5 投資及成本

投資6 399.58 萬(wàn)元；回水成本費(fèi)用為0.82 元/t。

3.2 項(xiàng)目工藝技術(shù)

3.2.1 尾礦回水量

龍都尾礦庫(kù)是大紅山鐵礦和大紅山銅礦共建的尾礦庫(kù)，其回水量是以各礦山尾礦入庫(kù)量來(lái)分配計(jì)算的，總回水量為：16 546 m3/d；

3.2.2 尾礦取水

尾礦回水設(shè)施按照取水方式，為庫(kù)內(nèi)浮船取水方式；按照回水管線設(shè)置方式分為隧道管線及地面管線兩個(gè)方案，取水方式：浮船取水；浮船設(shè)在尾礦庫(kù)4 號(hào)排洪井附近，取水標(biāo)高約610 m。

取用的尾礦回水都進(jìn)入尾礦回水加壓泵站吸水調(diào)節(jié)池內(nèi)，尾礦回水加壓泵站及吸水調(diào)節(jié)池的建設(shè)為一次性建成，泵站的設(shè)置高程位765 m。設(shè)計(jì)總回水量為：Q ＝25 000 m3/d。

3.2.3 尾礦回水

由尾礦庫(kù)回水加壓泵站至尾礦回水高位水池的尾礦回水管線，共長(zhǎng)8 000 m，該尾礦回水管線除主要在地表敷設(shè)外（沿原尾礦輸送自流溝敷設(shè)），還要沿原來(lái)的尾礦輸送隧道敷設(shè)，隧道共長(zhǎng)3 000 m，（隧道斷面尺寸2.5 m×2.15 m）。

輸水管長(zhǎng)8 000 m（加壓段），在加壓泵站內(nèi)設(shè)置流量為620 m3/h、揚(yáng)程為240 m、功率為560 kW 的水泵三臺(tái)（二用一備）；尾礦回水調(diào)節(jié)池中的水由設(shè)置在站內(nèi)的加壓泵，揚(yáng)送至設(shè)在靠近礦區(qū)一側(cè)、高程在865 m 處的尾礦回水高位水池。站內(nèi)設(shè)一臺(tái)LX3t 電動(dòng)單梁懸掛式起重機(jī)。

3.2.4 尾礦回水處理站

尾礦回水高位水池設(shè)置于大平掌銅鐵尾礦結(jié)合池附近，設(shè)置高程為865 m。

3.3 共用輔助設(shè)施

尾礦庫(kù)回水為大紅銅鐵兩礦的共同水源。需要新建構(gòu)筑物5 項(xiàng)，總建構(gòu)筑面積4 260 m2，總建構(gòu)筑體積19 644 m3。項(xiàng)目土建專業(yè)所涉及的建（構(gòu)）筑物主要有：取水浮船、加壓泵站、加壓泵站吸水池、回水處理站、35 kV 變電所。

4 項(xiàng)目效益分析

4.1 環(huán)境效益分析

龍都尾礦庫(kù)為玉溪大紅山礦業(yè)有限公司（昆鋼大紅山鐵礦）和玉溪礦業(yè)公司大紅山銅礦共建、共用、共管的尾礦庫(kù)，設(shè)計(jì)庫(kù)容1.2 億立方米，1997年7 月建成尾礦庫(kù)投入使用，設(shè)計(jì)使用年限50 年，截至2022 年10 月入庫(kù)尾礦7 400 萬(wàn)m3，剩余庫(kù)容4 600 萬(wàn)m3，每年約946 萬(wàn)噸的銅鐵礦采選廢水通過(guò)龍都尾礦庫(kù)排放紅河流域元江上游戛灑江，是新平縣主要涉及重金屬排放的污染源。尾礦庫(kù)回水用于生產(chǎn)使用后，回用水量約546 萬(wàn)噸，排入戛灑江廢水縮減至400 萬(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)了增加循環(huán)水量、減少重金屬排放的效果，同時(shí)通過(guò)減少?gòu)年⒔娜∷浚瑥亩档土岁⒔瓟嗔鲗?duì)礦區(qū)生產(chǎn)的影響，對(duì)保護(hù)當(dāng)?shù)厮h(huán)境質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

通過(guò)實(shí)施本項(xiàng)目，對(duì)減輕戛灑江重金屬污染負(fù)荷，改善戛灑江生態(tài)環(huán)境有非常重要的意義。每年可減少400 萬(wàn)噸涉及重金屬的工業(yè)廢水排放量，削減污染物75 %以上，可削減化學(xué)需氧量60.49 噸、汞60.49 克、鎘4 032.60 克、鉛80.65 千克、總銅81.65 千克、鋅322.61 千克、砷46.17 千克?；厮到y(tǒng)正式進(jìn)入運(yùn)行階段后，回水進(jìn)入生產(chǎn)水循環(huán)系統(tǒng)，在減少外排的基礎(chǔ)上，也避免了污染物在回水系統(tǒng)內(nèi)部的沉積[7]。

4.2 社會(huì)效益

4.2.1 提高資源利用率

龍都尾礦回水工程的實(shí)施是大紅山鐵、銅兩礦作為國(guó)有大型企業(yè)嚴(yán)格貫徹上級(jí)的各項(xiàng)政策、對(duì)企業(yè)負(fù)責(zé)、對(duì)當(dāng)?shù)鼐用褙?fù)責(zé)的具體體現(xiàn)，也是企業(yè)社會(huì)責(zé)任感地重要體現(xiàn)。

“玉溪大紅山礦業(yè)有限公司重金屬污染防治龍都尾礦庫(kù)回水利用項(xiàng)目”作為龍都尾礦庫(kù)內(nèi)的一個(gè)環(huán)保項(xiàng)目，按照國(guó)家對(duì)環(huán)保的要求的多回用、少外排的基本原則，把龍都尾礦庫(kù)沉清后的尾礦水進(jìn)行處理再回用，作為礦區(qū)生產(chǎn)用水，回水量約為16 547 m3/d，在保護(hù)環(huán)境、保證生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，也提升了水資源的利用率[8]。

4.2.2 降低重金屬污染物對(duì)周邊環(huán)境的影響，有利于社會(huì)穩(wěn)定

項(xiàng)目作為云南省重金屬污染綜合防治規(guī)劃項(xiàng)目之一，每年可減少外排工業(yè)廢水約546 萬(wàn)m3，很大程度地降低了廢水對(duì)周邊環(huán)境及村民日常生活及生產(chǎn)的影響[9]。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益

4.3.1 節(jié)約資金

根據(jù)項(xiàng)目回水量約為16 547 m3/d，每年可減少外排工業(yè)廢水約546 萬(wàn)m3。根據(jù)水資源使用費(fèi)征收辦法及云南省水資源使用相關(guān)管理規(guī)定，每年可減少因使用江邊新鮮水而產(chǎn)生的相關(guān)費(fèi)用約436.83 萬(wàn)元。

4.3.2 節(jié)約節(jié)能

能源是我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，節(jié)約能源，合理利用能源是設(shè)計(jì)工作的主要原則和長(zhǎng)期任務(wù)。本項(xiàng)目遵循國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式從粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，形成有利于節(jié)約資源、降低消耗、增加效益的企業(yè)經(jīng)營(yíng)機(jī)制：在尾礦庫(kù)回水管線設(shè)計(jì)中選用隧道回水方案，降低了管道的輸送距離和輸送揚(yáng)程，減少了水泵裝機(jī)功率1 375 kW，每年降低電耗561 萬(wàn)度，極大的降低了能源的消耗；采用合理線路敷設(shè)，減少電阻發(fā)熱能耗；設(shè)備間采用合理的控制連鎖，減少設(shè)備空載運(yùn)行時(shí)間，降低能耗。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）項(xiàng)目實(shí)施后，經(jīng)處理排向戛灑江的尾礦水由946 萬(wàn)m3/a 縮減至546 萬(wàn)m3/a，每年可減少546 萬(wàn)噸涉及重金屬的工業(yè)廢水排放量，其中可削減化學(xué)需氧量60.49噸、汞60.49克、鎘4 032.60克、鉛80.65千克、總銅81.65 千克、鋅322.61 千克、砷46.17 千克。

（2）回水系統(tǒng)的每年可回收利用546 萬(wàn)噸廢水，根據(jù)水資源使用費(fèi)征收辦法及云南省水資源使用相關(guān)管理規(guī)定，每年可減少因使用江邊新鮮水而節(jié)約相關(guān)費(fèi)用約436.83 萬(wàn)元。

（3）在資源節(jié)約方面，龍都尾礦庫(kù)回水利用項(xiàng)目一是降低了用水成本，為大紅山礦業(yè)公司降本增效、人事效率提升提供了支撐，二是通過(guò)對(duì)水資源的回收利用，降低了戛灑江對(duì)礦區(qū)的供水壓力，有效提升了水資源的合理利用程度；污染防治方面，隨著尾礦水的再回收利用，大大降低了重金屬污染物進(jìn)入戛灑江流域的排放總量，降低了戛灑江流域水環(huán)境污染壓力。