龙都尾矿库回水利用项目对戛洒江流域重金属污染的防治及水资源的综合利用

卯峁

（玉溪大红山矿业有限公司）

1 项目的背景和必要性

1.1 项目的背景

2022 年3 月7 日，生态环境部印发了《关于进一步加强重金属污染防控的意见》（环固体〔2022〕17 号）[1]以下简称《防控意见》），以进一步强化重金属污染物排放控制，有效防控涉重金属环境风险。2016 年11 月24 日，国务院下发了《“十三五生态环境保护规划”》（以下简称《规划》），《规划》指出，到2020 年，主要污染物排放总量应大幅减少；城乡饮用水水源地环境安全得到有效保障，水质大幅提高，重金属污染得到有效控制。而我国首个“十二五”国家规划——《重金属污染综合防治“十二五”规划》也明确提出，要加强江河流域、区域重金属污染的综合治理。

1.2 项目建设的必要性

云南省玉溪市新平县矿产资源丰富，其中铁、铜矿石储量分别占全省探明储量的48 %和25 %，是云南省重要的铁铜原料基地。同时也是云南省重金属污染综合防治“十三五”规划省级重点区域。

龙都尾矿库设计库容1.2 亿m3，1997 年7月建成尾矿库投入使用，设计使用年限50 年，截止2022 年10 月入库尾矿7 400 万m3，剩余库容4 600 万m3，每年约946 万m3的废水通过龙都尾矿库排放红河流域元江上游戛洒江[2]，是新平县主要涉及重金属排放的污染源。尾矿库回水用于生产使用后，达到了增加循环水量、减少重金属排放的效果，同时也可减少从戛洒江的取水量，可解决戛洒江断流对矿区生产的影响，也对保护当地水环境质量和生态环境具有重要意义。

龙都尾矿回水工程回水量为546 万m3/a，回水成本费用为0.82 元/m3；现矿区用水总量为1 907 万m3/a，取水成本为1.62 元/m3，按此计算，每年可节省取水成本436.83 万元。

综上所述，该尾矿回水工程具有良好的社会、环境、经济效益，是一项利国利民工程，同时也是大红山为构建绿水青山和谐社会添砖加瓦的重要体现[3]。

2 项目的实施原则和主要目标

2.1 实施原则

以重金属污染物的减量和减排为目标，坚持玉溪大红山矿业有限公司创建“资源节约型”“环境友好型”矿山的思想[4]，以全面贯彻落实国务院批复的《重金属污染综合防治“十二五”规划》、省市“十二五”重金属污染防治规划，落实新平县2022年重金属污染综合防治行动计划为主线，把节能减排贯穿始终，狠抓各项工作任务的落实，突出重点，不断减少重金属污染物排放，为改善红河流域水环境质量[5]，构建和谐社会、实现可持续发展奠定基础。

2.2 主要目标

建成龙都尾矿库库内回水系统，铜铁两矿回用量合计为16 547 m3/d（其中大红山铁矿回水量约为8 551 m3/d），入库废水回用量达57.74 %，大红山铁矿选矿重复利用率达90 %以上。

玉溪大红山矿业有限公司龙都尾矿库澄清后的尾矿水进行处理再回用，作为矿区生产用水，回水量约为8 551 m3/d，每年减少307 万吨涉及重金属的工业废水排放量。生产过程中排至龙都尾矿库的主要污染物污染物（含重金属污染物）可削减污染物质量详见表1：

表1 龙都尾矿回水工程污染物质削减量

3 项目建设内容

3.1 项目基本情况

3.1.1 地理交通位置、自然情况

大红山铁矿位于云南省玉溪市新平彝族、傣族自治县戛洒镇、老厂乡、新化乡交汇区域。矿区地理坐标东经101°39′，北纬24°06′，在紧靠哀牢山脉东侧的戛洒江（红河、元江上游）东岸。矿区往东有公路通往新平县城（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）。从矿区经新平、玉溪至昆钢本部公路距离260 km，至戛洒生活区10.5 km，对外交通方便（如图1）。

图1 龙都尾矿库地理位置图

项目所在区域属中亚热带季风气候。夏秋炎热多雨、冬春温和干燥，地形温差显著，据多年气象资料统计，年平均气温23.5 ℃，极端最高温度40 ℃，极端最低温度1 ℃。

据2014～2021 年气象资料统计，戛洒地区年降雨量960 mm～1 300 mm，平均1 030 mm，大气降雨集中于5～10 月，多以阵雨、暴雨形式降落。年平均蒸发量1 270 mm，3～5 月最大，占全年总蒸发量的40 %。12 月份最小，仅占5 %。

风向以西及南西西风为主，最大风速可达14～18 m/s。矿区由于受当地山形控制，以西风为多，每年3至5月为风季，偶有树枝、树干吹折现象。

3.1.2 污染源及源强分析

由于龙都尾矿库是玉溪大红山矿业有限公司（昆钢大红山铁矿）和玉溪矿业公司大红山铜矿共用尾矿库，且尾矿库距离铜矿、铁矿的管线较远，一直未对库内尾水进行回用，而是直接排放红河流域元江上段的戛洒江。两家企业产能及污染物排放强度如表2、表3 所示。

表2 龙都尾矿库排入尾矿水情况统计表

表3 龙都尾矿库排入尾矿水重金属污染物含量统计表

3.1.3 项目主要建设内容及主要工程

项目工艺流程如下：

尾矿库回水取水分为两段加压，第一段是设浮船将水提升至岸边加压泵站的调节水池；第二段是由岸边加压泵站的加压设施将水扬送至尾矿回水处理站，对回水进行处理后再供给各用水点。

3.1.3.1 水源及水量

龙都尾矿库尾水，随尾矿进入尾矿库水量28 657 m3/d，可回用水量16 546 m3/d，其中大红山铁矿可回用水量8 551 m3/d（铜、铁两矿按入库量分摊）。

3.1.3.2 第一段加压输送（浮船取水）

浮船设在尾矿库4 号排洪井附近，取水标高约610 m。浮船尺寸为10 m×6 m×2 m，设D600-60×3 型多级离心泵，三台（两用一备），Q=680 m3/h，H=180 m；配电机功率为N=450 kW（电压等级6 000 V）；尾矿回水由该水泵通过DN450、管长为L ＝1 948 m 的螺旋缝钢管，将水送至设在高程为760 m 的尾矿回水加压泵站吸水池调节池内。

3.1.3.3 第二段加压输送

从龙都尾矿库至矿山需翻越海拔1 100 m 的蒿子底大梁子，为降低输水经营费用，尾矿回水管道采用穿越原有尾矿输送隧道线路方案。

3.1.4.4 尾矿回水加压泵

D600-60×4 多级离心泵三台（两用一备），Q ＝620 m3/h，H ＝240 m，电机功率为N=560 kW（电压等级6 000 V）。

3.1.3.4 尾矿回水处理站

尾矿回水预处理站设置于大平掌铜铁尾矿结合池附近，高程约为865 m（900 m），（加压泵站管道输送来水进入预处理站内4 500 m3的预沉调节池，经3 台提升泵（2 用1 备，Q=620 m3/h，H=25-35 m），提升至3座4 500 m3机械加速澄清池，雨季尾矿废水浊度高时加入混凝剂（配套4 台计量加药泵，3 用1 备），使澄清后的出水达到生产回用水标准，自流入回水高位清水池，经计量后分别自流供给铁矿、铜矿生产用水。机械加速搅拌澄清池的排污水经排水沟排入就近的尾矿废水排水沟内。）处理站内配套相应的水质分析化验室、供配电室及值班室等设施。

3.1.4.5 投资及成本

投资6 399.58 万元；回水成本费用为0.82 元/t。

3.2 项目工艺技术

3.2.1 尾矿回水量

龙都尾矿库是大红山铁矿和大红山铜矿共建的尾矿库，其回水量是以各矿山尾矿入库量来分配计算的，总回水量为：16 546 m3/d；

3.2.2 尾矿取水

尾矿回水设施按照取水方式，为库内浮船取水方式；按照回水管线设置方式分为隧道管线及地面管线两个方案，取水方式：浮船取水；浮船设在尾矿库4 号排洪井附近，取水标高约610 m。

取用的尾矿回水都进入尾矿回水加压泵站吸水调节池内，尾矿回水加压泵站及吸水调节池的建设为一次性建成，泵站的设置高程位765 m。设计总回水量为：Q ＝25 000 m3/d。

3.2.3 尾矿回水

由尾矿库回水加压泵站至尾矿回水高位水池的尾矿回水管线，共长8 000 m，该尾矿回水管线除主要在地表敷设外（沿原尾矿输送自流沟敷设），还要沿原来的尾矿输送隧道敷设，隧道共长3 000 m，（隧道断面尺寸2.5 m×2.15 m）。

输水管长8 000 m（加压段），在加压泵站内设置流量为620 m3/h、扬程为240 m、功率为560 kW 的水泵三台（二用一备）；尾矿回水调节池中的水由设置在站内的加压泵，扬送至设在靠近矿区一侧、高程在865 m 处的尾矿回水高位水池。站内设一台LX3t 电动单梁悬挂式起重机。

3.2.4 尾矿回水处理站

尾矿回水高位水池设置于大平掌铜铁尾矿结合池附近，设置高程为865 m。

3.3 共用辅助设施

尾矿库回水为大红铜铁两矿的共同水源。需要新建构筑物5 项，总建构筑面积4 260 m2，总建构筑体积19 644 m3。项目土建专业所涉及的建（构）筑物主要有：取水浮船、加压泵站、加压泵站吸水池、回水处理站、35 kV 变电所。

4 项目效益分析

4.1 环境效益分析

龙都尾矿库为玉溪大红山矿业有限公司（昆钢大红山铁矿）和玉溪矿业公司大红山铜矿共建、共用、共管的尾矿库，设计库容1.2 亿立方米，1997年7 月建成尾矿库投入使用，设计使用年限50 年，截至2022 年10 月入库尾矿7 400 万m3，剩余库容4 600 万m3，每年约946 万吨的铜铁矿采选废水通过龙都尾矿库排放红河流域元江上游戛洒江，是新平县主要涉及重金属排放的污染源。尾矿库回水用于生产使用后，回用水量约546 万吨，排入戛洒江废水缩减至400 万吨，实现了增加循环水量、减少重金属排放的效果，同时通过减少从戛洒江的取水量，从而降低了戛洒江断流对矿区生产的影响，对保护当地水环境质量和生态环境具有重要意义。

通过实施本项目，对减轻戛洒江重金属污染负荷，改善戛洒江生态环境有非常重要的意义。每年可减少400 万吨涉及重金属的工业废水排放量，削减污染物75 %以上，可削减化学需氧量60.49 吨、汞60.49 克、镉4 032.60 克、铅80.65 千克、总铜81.65 千克、锌322.61 千克、砷46.17 千克。回水系统正式进入运行阶段后，回水进入生产水循环系统，在减少外排的基础上，也避免了污染物在回水系统内部的沉积[7]。

4.2 社会效益

4.2.1 提高资源利用率

龙都尾矿回水工程的实施是大红山铁、铜两矿作为国有大型企业严格贯彻上级的各项政策、对企业负责、对当地居民负责的具体体现，也是企业社会责任感地重要体现。

“玉溪大红山矿业有限公司重金属污染防治龙都尾矿库回水利用项目”作为龙都尾矿库内的一个环保项目，按照国家对环保的要求的多回用、少外排的基本原则，把龙都尾矿库沉清后的尾矿水进行处理再回用，作为矿区生产用水，回水量约为16 547 m3/d，在保护环境、保证生产的基础上，也提升了水资源的利用率[8]。

4.2.2 降低重金属污染物对周边环境的影响，有利于社会稳定

项目作为云南省重金属污染综合防治规划项目之一，每年可减少外排工业废水约546 万m3，很大程度地降低了废水对周边环境及村民日常生活及生产的影响[9]。

4.3 经济效益

4.3.1 节约资金

根据项目回水量约为16 547 m3/d，每年可减少外排工业废水约546 万m3。根据水资源使用费征收办法及云南省水资源使用相关管理规定，每年可减少因使用江边新鲜水而产生的相关费用约436.83 万元。

4.3.2 节约节能

能源是我国现代化建设的物质基础，节约能源，合理利用能源是设计工作的主要原则和长期任务。本项目遵循国民经济建设要实现经济增长方式从粗放型向集约型转变，形成有利于节约资源、降低消耗、增加效益的企业经营机制：在尾矿库回水管线设计中选用隧道回水方案，降低了管道的输送距离和输送扬程，减少了水泵装机功率1 375 kW，每年降低电耗561 万度，极大的降低了能源的消耗；采用合理线路敷设，减少电阻发热能耗；设备间采用合理的控制连锁，减少设备空载运行时间，降低能耗。

5 结语

（1）项目实施后，经处理排向戛洒江的尾矿水由946 万m3/a 缩减至546 万m3/a，每年可减少546 万吨涉及重金属的工业废水排放量，其中可削减化学需氧量60.49吨、汞60.49克、镉4 032.60克、铅80.65千克、总铜81.65 千克、锌322.61 千克、砷46.17 千克。

（2）回水系统的每年可回收利用546 万吨废水，根据水资源使用费征收办法及云南省水资源使用相关管理规定，每年可减少因使用江边新鲜水而节约相关费用约436.83 万元。

（3）在资源节约方面，龙都尾矿库回水利用项目一是降低了用水成本，为大红山矿业公司降本增效、人事效率提升提供了支撑，二是通过对水资源的回收利用，降低了戛洒江对矿区的供水压力，有效提升了水资源的合理利用程度；污染防治方面，随着尾矿水的再回收利用，大大降低了重金属污染物进入戛洒江流域的排放总量，降低了戛洒江流域水环境污染压力。