龍都尾礦庫回水利用項目對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 項目的背景和必要性

1.1 項目的背景

2022 年3 月7 日，生態(tài)環(huán)境部印發(fā)了《關(guān)于進一步加強重金屬污染防控的意見》（環(huán)固體〔2022〕17 號）[1]以下簡稱《防控意見》），以進一步強化重金屬污染物排放控制，有效防控涉重金屬環(huán)境風險。2016 年11 月24 日，國務(wù)院下發(fā)了《“十三五生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃”》（以下簡稱《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。而我國首個“十二五”國家規(guī)劃——《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》也明確提出，要加強江河流域、區(qū)域重金屬污染的綜合治理。

1.2 項目建設(shè)的必要性

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

龍都尾礦庫設(shè)計庫容1.2 億m3，1997 年7月建成尾礦庫投入使用，設(shè)計使用年限50 年，截止2022 年10 月入庫尾礦7 400 萬m3，剩余庫容4 600 萬m3，每年約946 萬m3的廢水通過龍都尾礦庫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。尾礦庫回水用于生產(chǎn)使用后，達到了增加循環(huán)水量、減少重金屬排放的效果，同時也可減少從戛灑江的取水量，可解決戛灑江斷流對礦區(qū)生產(chǎn)的影響，也對保護當?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m3/a，回水成本費用為0.82 元/m3；現(xiàn)礦區(qū)用水總量為1 907 萬m3/a，取水成本為1.62 元/m3，按此計算，每年可節(jié)省取水成本436.83 萬元。

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

2 項目的實施原則和主要目標

2.1 實施原則

以重金屬污染物的減量和減排為目標，堅持玉溪大紅山礦業(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]，以全面貫徹落實國務(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，落實新平縣2022年重金屬污染綜合防治行動計劃為主線，把節(jié)能減排貫穿始終，狠抓各項工作任務(wù)的落實，突出重點，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、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2.2 主要目標

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

玉溪大紅山礦業(yè)有限公司龍都尾礦庫澄清后的尾礦水進行處理再回用，作為礦區(qū)生產(chǎn)用水，回水量約為8 551 m3/d，每年減少307 萬噸涉及重金屬的工業(yè)廢水排放量。生產(chǎn)過程中排至龍都尾礦庫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 項目建設(shè)內(nèi)容

3.1 項目基本情況

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，對外交通方便（如圖1）。

圖1 龍都尾礦庫地理位置圖

項目所在區(qū)域?qū)僦衼啛釒Ъ撅L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，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，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 %。

風向以西及南西西風為主，最大風速可達14～18 m/s。礦區(qū)由于受當?shù)厣叫慰刂疲晕黠L為多，每年3至5月為風季，偶有樹枝、樹干吹折現(xiàn)象。

3.1.2 污染源及源強分析

由于龍都尾礦庫是玉溪大紅山礦業(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，且尾礦庫距離銅礦、鐵礦的管線較遠，一直未對庫內(nèi)尾水進行回用，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)能及污染物排放強度如表2、表3 所示。

表2 龍都尾礦庫排入尾礦水情況統(tǒng)計表

表3 龍都尾礦庫排入尾礦水重金屬污染物含量統(tǒng)計表

3.1.3 項目主要建設(shè)內(nèi)容及主要工程

項目工藝流程如下：

尾礦庫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)施將水揚送至尾礦回水處理站，對回水進行處理后再供給各用水點。

3.1.3.1 水源及水量

龍都尾礦庫尾水，隨尾礦進入尾礦庫水量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、鐵兩礦按入庫量分攤）。

3.1.3.2 第一段加壓輸送（浮船取水）

浮船設(shè)在尾礦庫4 號排洪井附近，取水標高約610 m。浮船尺寸為10 m×6 m×2 m，設(shè)D600-60×3 型多級離心泵，三臺（兩用一備），Q=680 m3/h，H=180 m；配電機功率為N=450 kW（電壓等級6 000 V）；尾礦回水由該水泵通過DN450、管長為L ＝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)營費用，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 多級離心泵三臺（兩用一備），Q ＝620 m3/h，H ＝240 m，電機功率為N=560 kW（電壓等級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水進入預(yù)處理站內(nèi)4 500 m3的預(yù)沉調(diào)節(jié)池，經(jīng)3 臺提升泵（2 用1 備，Q=620 m3/h，H=25-35 m），提升至3座4 500 m3機械加速澄清池，雨季尾礦廢水濁度高時加入混凝劑（配套4 臺計量加藥泵，3 用1 備），使澄清后的出水達到生產(chǎn)回用水標準，自流入回水高位清水池，經(jīng)計量后分別自流供給鐵礦、銅礦生產(chǎn)用水。機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 萬元；回水成本費用為0.82 元/t。

3.2 項目工藝技術(shù)

3.2.1 尾礦回水量

龍都尾礦庫是大紅山鐵礦和大紅山銅礦共建的尾礦庫，其回水量是以各礦山尾礦入庫量來分配計算的，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方案，取水方式：浮船取水；浮船設(shè)在尾礦庫4 號排洪井附近，取水標高約610 m。

取用的尾礦回水都進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)計總回水量為：Q ＝25 000 m3/d。

3.2.3 尾礦回水

由尾礦庫回水加壓泵站至尾礦回水高位水池的尾礦回水管線，共長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)），還要沿原來的尾礦輸送隧道敷設(shè)，隧道共長3 000 m，（隧道斷面尺寸2.5 m×2.15 m）。

輸水管長8 000 m（加壓段），在加壓泵站內(nèi)設(shè)置流量為620 m3/h、揚程為240 m、功率為560 kW 的水泵三臺（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LX3t 電動單梁懸掛式起重機。

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

尾礦庫回水為大紅銅鐵兩礦的共同水源。需要新建構(gòu)筑物5 項，總建構(gòu)筑面積4 260 m2，總建構(gòu)筑體積19 644 m3。項目土建專業(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 項目效益分析

4.1 環(huán)境效益分析

龍都尾礦庫為玉溪大紅山礦業(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，設(shè)計庫容1.2 億立方米，1997年7 月建成尾礦庫投入使用，設(shè)計使用年限50 年，截至2022 年10 月入庫尾礦7 400 萬m3，剩余庫容4 600 萬m3，每年約946 萬噸的銅鐵礦采選廢水通過龍都尾礦庫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。尾礦庫回水用于生產(chǎn)使用后，回用水量約546 萬噸，排入戛灑江廢水縮減至400 萬噸，實現(xiàn)了增加循環(huán)水量、減少重金屬排放的效果，同時通過減少從戛灑江的取水量，從而降低了戛灑江斷流對礦區(qū)生產(chǎn)的影響，對保護當?shù)厮h(huán)境質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

通過實施本項目，對減輕戛灑江重金屬污染負荷，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)正式進入運行階段后，回水進入生產(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 社會效益

4.2.1 提高資源利用率

龍都尾礦回水工程的實施是大紅山鐵、銅兩礦作為國有大型企業(yè)嚴格貫徹上級的各項政策、對企業(yè)負責、對當?shù)鼐用褙撠煹木唧w體現(xiàn)，也是企業(yè)社會責任感地重要體現(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回水利用項目”作為龍都尾礦庫內(nèi)的一個環(huán)保項目，按照國家對環(huán)保的要求的多回用、少外排的基本原則，把龍都尾礦庫沉清后的尾礦水進行處理再回用，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周邊環(huán)境的影響，有利于社會穩(wěn)定

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

4.3 經(jīng)濟效益

4.3.1 節(jié)約資金

根據(jù)項目回水量約為16 547 m3/d，每年可減少外排工業(yè)廢水約546 萬m3。根據(jù)水資源使用費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)費用約436.83 萬元。

4.3.2 節(jié)約節(jié)能

能源是我國現(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)計工作的主要原則和長期任務(wù)。本項目遵循國民經(jīng)濟建設(shè)要實現(xiàn)經(jīng)濟增長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)營機制：在尾礦庫回水管線設(shè)計中選用隧道回水方案，降低了管道的輸送距離和輸送揚程，減少了水泵裝機功率1 375 kW，每年降低電耗561 萬度，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)備空載運行時間，降低能耗。

5 結(jié)語

（1）項目實施后，經(jīng)處理排向戛灑江的尾礦水由946 萬m3/a 縮減至546 萬m3/a，每年可減少546 萬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 萬噸廢水，根據(jù)水資源使用費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)費用約436.83 萬元。

（3）在資源節(jié)約方面，龍都尾礦庫回水利用項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，二是通過對水資源的回收利用，降低了戛灑江對礦區(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。