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，生態環境部印發了《關于進一步加強重金屬污染防控的意見》（環固體〔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境風險。2016 年11 月24 日，國務院下發了《“十三五生態環境保護規劃”》（以下簡稱《規劃》），《規劃》指出，到2020 年，主要污染物排放總量應大幅減少；城鄉飲用水水源地環境安全得到有效保障，水質大幅提高，重金屬污染得到有效控制。而我國首個“十二五”國家規劃——《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》也明確提出，要加強江河流域、區域重金屬污染的綜合治理。

1.2 項目建設的必要性

云南省玉溪市新平縣礦產資源豐富，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”規劃省級重點區域。

龍都尾礦庫設計庫容1.2 億m3，1997 年7月建成尾礦庫投入使用，設計使用年限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使用后，達到了增加循環水量、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生產的影響，也對保護當地水環境質量和生態環境具有重要意義。

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；現礦區用水總量為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、環境、經濟效益，是一項利國利民工程，同時也是大紅山為構建綠水青山和諧社會添磚加瓦的重要體現[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有限公司創建“資源節約型”“環境友好型”礦山的思想[4]，以全面貫徹落實國務院批復的《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》、省市“十二五”重金屬污染防治規劃，落實新平縣2022年重金屬污染綜合防治行動計劃為主線，把節能減排貫穿始終，狠抓各項工作任務的落實，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境質量[5]，構建和諧社會、實現可持續發展奠定基礎。

2.2 主要目標

建成龍都尾礦庫庫內回水系統，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利用率達90 %以上。

玉溪大紅山礦業有限公司龍都尾礦庫澄清后的尾礦水進行處理再回用，作為礦區生產用水，回水量約為8 551 m3/d，每年減少307 萬噸涉及重金屬的工業廢水排放量。生產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）可削減污染物質量詳見表1：

表1 龍都尾礦回水工程污染物質削減量

3 項目建設內容

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、老廠鄉、新化鄉交匯區域。礦區地理坐標東經101°39′，北緯24°06′，在緊靠哀牢山脈東側的戛灑江（紅河、元江上游）東岸。礦區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）。從礦區經新平、玉溪至昆鋼本部公路距離260 km，至戛灑生活區10.5 km，對外交通方便（如圖1）。

圖1 龍都尾礦庫地理位置圖

項目所在區域屬中亞熱帶季風氣候。夏秋炎熱多雨、冬春溫和干燥，地形溫差顯著，據多年氣象資料統計，年平均氣溫23.5 ℃，極端最高溫度40 ℃，極端最低溫度1 ℃。

據2014～2021 年氣象資料統計，戛灑地區年降雨量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。年平均蒸發量1 270 mm，3～5 月最大，占全年總蒸發量的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。礦區由于受當地山形控制，以西風為多，每年3至5月為風季，偶有樹枝、樹干吹折現象。

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有限公司（昆鋼大紅山鐵礦）和玉溪礦業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。兩家企業產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計表

表3 龍都尾礦庫排入尾礦水重金屬污染物含量統計表

3.1.3 項目主要建設內容及主要工程

項目工藝流程如下：

尾礦庫回水取水分為兩段加壓，第一段是設浮船將水提升至岸邊加壓泵站的調節水池；第二段是由岸邊加壓泵站的加壓設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，將水送至設在高程為760 m 的尾礦回水加壓泵站吸水池調節池內。

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

尾礦回水預處理站設置于大平掌銅鐵尾礦結合池附近，高程約為865 m（900 m），（加壓泵站管道輸送來水進入預處理站內4 500 m3的預沉調節池，經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回用水標準，自流入回水高位清水池，經計量后分別自流供給鐵礦、銅礦生產用水。機械加速攪拌澄清池的排污水經排水溝排入就近的尾礦廢水排水溝內。）處理站內配套相應的水質分析化驗室、供配電室及值班室等設施。

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

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

尾礦回水設施按照取水方式，為庫內浮船取水方式；按照回水管線設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節池內，尾礦回水加壓泵站及吸水調節池的建設為一次性建成，泵站的設置高程位765 m。設計總回水量為：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外（沿原尾礦輸送自流溝敷設），還要沿原來的尾礦輸送隧道敷設，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），在加壓泵站內設置流量為620 m3/h、揚程為240 m、功率為560 kW 的水泵三臺（二用一備）；尾礦回水調節池中的水由設置在站內的加壓泵，揚送至設在靠近礦區一側、高程在865 m 處的尾礦回水高位水池。站內設一臺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置于大平掌銅鐵尾礦結合池附近，設置高程為865 m。

3.3 共用輔助設施

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

龍都尾礦庫為玉溪大紅山礦業有限公司（昆鋼大紅山鐵礦）和玉溪礦業公司大紅山銅礦共建、共用、共管的尾礦庫，設計庫容1.2 億立方米，1997年7 月建成尾礦庫投入使用，設計使用年限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，實現了增加循環水量、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生產的影響，對保護當地水環境質量和生態環境具有重要意義。

通過實施本項目，對減輕戛灑江重金屬污染負荷，改善戛灑江生態環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廢水排放量，削減污染物75 %以上，可削減化學需氧量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。回水系統正式進入運行階段后，回水進入生產水循環系統，在減少外排的基礎上，也避免了污染物在回水系統內部的沉積[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嚴格貫徹上級的各項政策、對企業負責、對當地居民負責的具體體現，也是企業社會責任感地重要體現。

“玉溪大紅山礦業有限公司重金屬污染防治龍都尾礦庫回水利用項目”作為龍都尾礦庫內的一個環保項目，按照國家對環保的要求的多回用、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，作為礦區生產用水，回水量約為16 547 m3/d，在保護環境、保證生產的基礎上，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境的影響，有利于社會穩定

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

4.3 經濟效益

4.3.1 節約資金

根據項目回水量約為16 547 m3/d，每年可減少外排工業廢水約546 萬m3。根據水資源使用費征收辦法及云南省水資源使用相關管理規定，每年可減少因使用江邊新鮮水而產生的相關費用約436.83 萬元。

4.3.2 節約節能

能源是我國現代化建設的物質基礎，節約能源，合理利用能源是設計工作的主要原則和長期任務。本項目遵循國民經濟建設要實現經濟增長方式從粗放型向集約型轉變，形成有利于節約資源、降低消耗、增加效益的企業經營機制：在尾礦庫回水管線設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，減少電阻發熱能耗；設備間采用合理的控制連鎖，減少設備空載運行時間，降低能耗。

5 結語

（1）項目實施后，經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廢水排放量，其中可削減化學需氧量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）回水系統的每年可回收利用546 萬噸廢水，根據水資源使用費征收辦法及云南省水資源使用相關管理規定，每年可減少因使用江邊新鮮水而節約相關費用約436.83 萬元。

（3）在資源節約方面，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境污染壓力。