金屬礦山初期雨水收集與處理方式探討

周 翔

（長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

從字面意義上說，初期雨水就是降雨初期的雨水。對于金屬礦山，初期雨水一般是礦山區(qū)域內(nèi)地面一定厚度已形成地表徑流的降水。金屬礦山包括露天采場、選廠、廢石場等區(qū)域的初期雨水由于溶解了空氣中的污染性氣體，可能受到污染，雨水降落到地面后，又由于沖刷建筑屋面、廠區(qū)道路、堆場等，會攜帶大量污染物進(jìn)入排水溝渠或排水管道。由于金屬礦山大多建設(shè)在未開發(fā)或者欠開發(fā)區(qū)域，生態(tài)環(huán)境比較敏感、市政配套設(shè)施不夠完善，初期雨水若未經(jīng)處理，一般會直排到外界環(huán)境中，從而對生態(tài)環(huán)境造成污染。實(shí)際工程中，鉛、鋅等重金屬礦山初期雨水中重金屬含量常超標(biāo)；采用堆浸、萃取工藝的金礦、釩礦等礦山初期雨水中重金屬和有機(jī)物含量常超標(biāo)；離子型稀土礦山初期雨水中氨氮含量常超標(biāo)。

近年來，國家對環(huán)境保護(hù)的要求越來越高，相關(guān)環(huán)保的法律法規(guī)陸續(xù)頒布或修訂。很多地區(qū)和部門對金屬礦山的審批中增加了雨污分流、初期雨水處理及回用的內(nèi)容。為響應(yīng)國家的環(huán)保方針政策，考慮企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展，金屬礦山應(yīng)越來越重視雨污分流、初期雨水處理及利用，減少企業(yè)對周圍環(huán)境的污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境和節(jié)約水資源。

1 初期雨水收集量計(jì)算

根據(jù)《有色金屬工業(yè)環(huán)境保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50988—2014）（以下簡稱《規(guī)范》），廠區(qū)初期雨水降雨量重有色金屬冶煉、加工、再生企業(yè)可按15mm計(jì)算，輕金屬冶煉或加工企業(yè)可按10mm計(jì)算，稀土有色金屬及產(chǎn)品制備企業(yè)可按10～15mm計(jì)算。《規(guī)范》中并未明確采礦和選礦企業(yè)初期雨水量的計(jì)算方式，實(shí)際工程中，采礦或選礦工業(yè)場地初期雨水仍可考慮按10～15mm計(jì)算。《規(guī)范》指出初期雨水的匯水面積按可能產(chǎn)生污染的區(qū)域計(jì)算，實(shí)際工程中生產(chǎn)區(qū)與生活區(qū)大多分開布置，故初期雨水的匯水面積一般只計(jì)算生產(chǎn)區(qū)，不考慮生活區(qū)。若金屬礦山建設(shè)在缺水區(qū)域，可根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)情況，適當(dāng)增加雨水收集量，甚至實(shí)現(xiàn)雨水全收集，以減少企業(yè)生產(chǎn)新水用量。

根據(jù)《規(guī)范》，廢石場污水調(diào)節(jié)池有效容積應(yīng)按照重現(xiàn)期不低于20年一遇頻率降雨量設(shè)計(jì)，敏感區(qū)宜按暴雨強(qiáng)度重現(xiàn)期為50年一遇頻率產(chǎn)生的污水。但《規(guī)范》并未規(guī)定計(jì)算降雨持續(xù)時(shí)間，故廢石場初期雨水收集量計(jì)算方法仍未明確。若計(jì)算降雨的持續(xù)時(shí)間選值偏小，會導(dǎo)致污染超標(biāo)的雨水排放到水體中；若計(jì)算降雨的持續(xù)時(shí)間選值偏大，會導(dǎo)致計(jì)算所得池容過大，增大處理站設(shè)計(jì)規(guī)模，工程建設(shè)投資相應(yīng)增加。

2 初期雨水收集方式

廠區(qū)初期雨水主要有兩種方式收集：一種是雨水管道，另一種是雨水溝渠。金屬礦山工業(yè)場地一般依地形而建，地形坡度較大，采用雨水溝渠的情況較多。初期雨水池設(shè)置根據(jù)地形設(shè)置在工業(yè)場地最低處。采用雨水溝渠收集初期雨水時(shí)，溝底標(biāo)高一般比采用雨水管道的管底標(biāo)高要高，因此可以增加初期雨水池的有效水深，減少初期雨水池開挖深度，降低初期雨水池的建設(shè)成本。

實(shí)際工程中，金屬礦山的初期雨水池一般為地下式矩形鋼混結(jié)構(gòu)水池，或根據(jù)地形因地制宜設(shè)置攔水壩修建不規(guī)則水池。采用前者方式修建初期雨水池投資較大、建設(shè)成本較高，需要有較大的開挖深度；采用后者方式修建初期雨水池，有效容積受地形制約，水池底部防滲不好處理。

為區(qū)分初期雨水和后期雨水，一般考慮設(shè)置截流井。截流井的出水標(biāo)高按初期雨水池最高有效水位標(biāo)高設(shè)計(jì)。初期雨水池進(jìn)口可以設(shè)置電動閘門，當(dāng)初期雨水池達(dá)到最高有效水位時(shí)，關(guān)閉電動閘門，可以實(shí)現(xiàn)初期雨水和后期雨水完成分開。

當(dāng)廠區(qū)總匯水面積較大時(shí)，可以考慮在廠區(qū)設(shè)置多個初期雨水池分區(qū)匯集。不同程度污染區(qū)域的初期雨水也可以進(jìn)行分類收集和分別處理。

3 初期雨水處理方式

根據(jù)《規(guī)范》，收集的初期雨水宜在5d內(nèi)全部利用或處理。金屬礦山選礦工藝對水需求量大，金屬礦山初期雨水處理后一般考慮回用。初期雨水處理方式主要有單獨(dú)處理和合并處理兩種方式。

單獨(dú)處理是指初期雨水處理流程中不混合其他生產(chǎn)廢水，構(gòu)筑物設(shè)置和設(shè)備選型只考慮初期雨水水量和性質(zhì)。金屬礦山初期雨水中主要含有懸浮物、重金屬等污染物。重金屬超標(biāo)的初期雨水處理一般考慮在混凝反應(yīng)前加入重金屬捕捉劑，是初期雨水常規(guī)處理流程，如圖1所示。

圖1 重金屬超標(biāo)的初期雨水處理流程

初期雨水有機(jī)物含量超標(biāo)，在處理流程中需采取氧化工藝，如圖2所示。常用的氧化劑主要有芬頓、臭氧、雙氧水、生物試劑等。

圖2 有機(jī)物含量超標(biāo)的初期雨水處理流程

實(shí)際工程中，有些金屬礦山需要建設(shè)回水處理站或者污水處理站，初期雨水可以考慮與回水或者污水合并處理。比如鉛鋅礦選礦廠前回水和尾礦庫回水未經(jīng)處理直接回用不能滿足工藝要求，需建設(shè)回水處理站；離子型稀土礦山需要對礦山清洗期產(chǎn)生的廢水進(jìn)行處理，需要建設(shè)污水處理站；釩礦和金礦選礦工藝會產(chǎn)生大量生產(chǎn)廢水，也需要建設(shè)污水處理站。合并處理時(shí)，處理站最大處理規(guī)模需要綜合考慮初期雨水量和其他生產(chǎn)廢水量或回水量。

4 存在的問題及建議

（1）相關(guān)規(guī)范中未明確采礦和選礦企業(yè)廠區(qū)初期雨水量的計(jì)算方式，而很多環(huán)評批復(fù)中要求對廠區(qū)初期雨水進(jìn)行處理。建議相關(guān)管理部門出臺有關(guān)文件，明確需進(jìn)行初期雨水收集和處理的金屬礦山類型或情況，避免出現(xiàn)不統(tǒng)一的情形。

（2）相關(guān)規(guī)范中未明確廢石場初期雨水收集量計(jì)算方法，建議以后的規(guī)范修訂時(shí)考慮增加計(jì)算降雨持續(xù)時(shí)間的取值范圍，供設(shè)計(jì)人員參考。

（3）在實(shí)際工程中，某些金屬礦山存在將初期雨水池和事故應(yīng)急池合并修建的情況，這種情況是否合理、是否符合規(guī)范未有定論。

（4）根據(jù)《規(guī)范》，收集的初期雨水宜在5d內(nèi)全部利用或處理。初期雨水的處理規(guī)模關(guān)系到工程投資和日常管理，宜根據(jù)企業(yè)的實(shí)際用水情況和所在地區(qū)綜合考慮。