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司家营矿区水资源循环利用实践
2020-06-23
为充分利用司家营矿区已有水资源、尽可能降低外部水源的使用量,以期保证全矿区水 资源的动态整合管理,实现降本增效,针对水资源供需情况、水质现状、回水循环利用技术等问题进行 了水资源供需平衡分析。 通过对矿区内相应水资源平衡的计算与预测,采区内蓄积的水资源在一定 时期内基本满足生产、辅助、办公区和职工生活等方面用水需求,同时提出了相应的利用措施。
Serial No. 612 April 2020 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 612期 2020 年 4 月第 4 期 司家营矿区水资源循环利用实践 王ꢀ 瑜ꢀ 王月军 河北钢铁集团司家营研山铁矿有限公司) ( ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 为充分利用司家营矿区已有水资源、尽可能降低外部水源的使用量,以期保证全矿区水 资源的动态整合管理,实现降本增效,针对水资源供需情况、水质现状、回水循环利用技术等问题进行 了水资源供需平衡分析。 通过对矿区内相应水资源平衡的计算与预测,采区内蓄积的水资源在一定 时期内基本满足生产、辅助、办公区和职工生活等方面用水需求,同时提出了相应的利用措施。 关键词ꢀ 水资源ꢀ 水质评价ꢀ 回水循环利用ꢀ 供需平衡 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2020. 04. 068 ꢀ ꢀ 河北省滦州市司家营露天铁矿是一个开采历史 1. 2. 2ꢀ 新ꢀ 河 新河为人工开挖的输水灌渠,在滦县岩山脚下设 悠久的超大型矿山。 由于矿区大部分地处滦河冲积 平原,东部又有滦河横亘南北,向南流入渤海湾,土层 中含有透水性强的沙卵石层,含水量丰富。 依据《全 国水资源综合规划工作大纲( 细则)》、《 水法》、《 水 污染防治法》、《水土保持法》等有关水资源保护的法 律法规,矿区开发严格遵循了回水循环利用技术,实 现了矿区生态环境保护和矿区经济发展两大系统内 部用水的集中调度、统一管理、合理分配,保障了矿区 水源安全与企业发展相匹配。 闸引滦河水入渠,纵贯本区东部边缘,流量受人为控 3 制,设计通水能力 140 m / s,1963—2003 年平均流量 3 3 31 m / s,近 5 a 流量变化区间为 0. 24 ~ 155. 05 m / s。 在司家营村北河桥断面处,中水期水面宽约 45 m、水 深 2. 5 m、流速 0. 2 m/ s,低水期水面宽约 20 m、水深 1. 0 m、流速 0. 2 m/ s。 据长期观测年水位变幅为 1. 33 m。 1. 2. 3ꢀ 狗尿河 1 ꢀ 矿区水文地质概况 狗尿河发源于滦县以南菱角山一带,在滦县老阵 营南注入新河,原为行洪河流,现在响嘡镇以南有选 矿和生活废水排入,流量较小,水深 0. 2 ~ 0. 5 m,雨 1 . 1ꢀ 矿区气候气象条件 矿区属暖温带半湿润大陆性季风气候,四季分 3 明,春季干燥多风,夏季闷热多雨,秋季昼暖夜寒,冬 季寒冷少雪。 多年平均降雨量为 668 mm,年内时空 分布不均,冬春降雨偏少,夏秋降雨集中,降水集中在 后流量达 6. 25 m / s。 1 . 3ꢀ 矿区内含水层概述 矿区含水层可分为第四系更新统中细砂层微承 6 —9 月,暴雨多在 7—8 月,占全年降水量的 65% ;多 [1] 压孔隙含水层;长城系石英砂岩、白云岩裂隙承压含 [ 1] 年平均蒸发量为 1 648. 3 mm 。 水层;太古界变粒岩风化裂隙潜水-承压弱含水层 。 1 . 2ꢀ 地表水系 震旦系石英砂岩为矿区内主要含水层。 含水层 中地下水具有明显的垂直分带性。 下部带受构造作 用的影响,节理裂隙发育,为一强富水带。 据测算,各 梯段石英砂岩涌水量分别占地下水涌水量的 57. 2% 矿区内地表水主要来自滦河、新河、狗尿河,均属 [ 1] 。 于滦河水系 1 . 2. 1ꢀ 滦ꢀ 河 滦河源远流长,水量丰沛,位于矿区东侧约 1 km ~ 69. 3% 。 石英砂岩东西两侧均有隔水边界,二边界 处。 据滦县水文站 1984—2003 年的资料,滦河多年 至 S6 线一带相交,地下水除大气降水补给外,主要靠 北部地下径流补给,其补给条件较差。 3 平均实测径流量 70. 62 m / s,年平均水位 22. 92 m, 汛期最高水位 27. 85 m、最低水位 22. 20 m,最大径流 2 2 2 ꢀ 水资源供需预测 . 1ꢀ 需水预测 3 3 量 187. 40 m / s、最小径流量 10. 52 m / s,最近 10 a 径流量呈快速减少趋势。 . 1. 1ꢀ 生活用水量 给水标准:职工生活用水 30 L/ (人·班),淋浴 2 用水 60 L/ (人·班),绿化用水 2 L/ (m ·次),浇洒 ꢀ ꢀ 王ꢀ 瑜(1982—),女,工程师,硕士,063000 河北省唐山市滦县响 2 道 路 用 水 1. 5 L/ ( m · 次 ), 食 堂 用 水 25 嘡镇。 2 60 ꢀ ꢀ 王ꢀ 瑜ꢀ 王月军:司家营矿区水资源循环利用实践ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2020 年 4 月第 4 期 3 L/ (人·次),未预见用水量按给水标准的 10% 计。 修、化验废水 48. 54 m / h,设计选用 2 台 WSZ-F 型地 埋式生活污水处理设备处理后用于绿化及道路洒水。 另外,炸 药 混 装 地 面 站 冲 洗 设 备 及 地 坪 污 水 0. 5 3 3 最大用水量 40 m / h,日平均用水量 620 m 、最高 750 3 m ,水压为 0. 3 ~ 0. 4 MPa。 3 2 . 1. 2ꢀ 生产用水量 m / h,因其量少,拟采用水车运至选厂污水处理站, 3 生产总用水量 17 522. 75 m / h。 其中:新水用水 一并处理利用。 3 量为 815. 01 m / h,水压为 0. 5 ~ 0. 6 MPa。 循环水用 当Ⅲ采场地下开采至ꢁ180 m 时,由于利用矿井 水及露天矿坑水量增加,新水用量进一步减少。 届时 3 水量为 16 707. 74 m / h,水压为 0. 5 ~ 0. 6 MPa。 3 2 . 1. 3ꢀ 消防用水量 新水用量削减至 43. 54 m / h, 利用矿坑 涌 水 533 3 3 室外消防水量根据《建筑设计防火规范》,区域 m / h,循环用水及重复用水 10 005. 79 m / h,全矿循 环水利用率 99. 57% 。 内最大(高) 一座建筑物为选矿厂主厂房,室外消防 水量为 20 L/ s,同一时间内火灾次数为 1 次,火灾延 续时间为 2 h。 3ꢀ 水资源质量评价 2005 年秦皇岛冶金设计研究总院《唐钢滦县司 家营铁矿一期采选工程环境影响报告书》指出,采用 《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅴ类标准, 水质评价范围包含以下三方面:①采场排水,水资源 主要污染因子为 SS,经过沉淀后,可用于生产。 ②生 产废水,生产用水来自沉淀后的采坑涌水、Ⅲ采场井 下水,其次为地下水。 其中部分为氧化矿浮选生产工 艺废水,含少量浮选药剂,浮选药剂有 NaOH、淀粉、 CaO、RA515(主要成分是脂肪酸),废水中主要污染 因子 pH、SS、COD、石油类,氧化矿选矿时水体呈现铁 红色。 该废水经澄清池絮凝浓缩,溢流水直接回用于 选矿,底流经浓缩池进一步浓缩,与磁选尾矿一起用 管道送至尾矿库,澄清水返回选矿厂循环使用。 ③生 活污水,主要污染物为 SS、COD、BOD5 和氨氮。 经化 粪池 进 选 厂 WSZ-F/ 50 型 地 埋 式 中 水 处 理 设 备 (COD、BOD5、SS、氨氮对应的降解效率分别为 80% 、 90% 、85% 、70% ),处理、消毒后水质可达到《城市污 水再生利用工业用水水质》 (GB / T 19923—2005) 标 消防用水量储存在标高 108 m 的高位水池中,满 足厂区低压消防要求。 各构筑物内按规范要求配置 灭火器。 2 2 . 2ꢀ 供水预测 . 2. 1ꢀ 供水水源 根据矿山生产、生活用水要求,以充分利用矿井 水、尽可能减少新水用量为原则,采用分质供水的方 式。 并按国家环境工程评估中心组织的环评报告书 评审意见,重新核实用排水量。 生产水源:矿井水及露天采场涌水为生产供水水 源。 据水文地质勘查报告,生产前期(地下开采ꢁ60 3 m 时)井下涌水量 82 m / d,露天采场可利用水量(考 虑到供水的安全可靠性,露天采场供水量仅考虑裂隙 3 水和第四系潜水,不包括大气降水) 为 198 m / d,总 3 供水量为 280 m / d;矿山开采ꢁ180 m 时,水量增大, 3 井下涌水量 110 m / d,露天采场可利用水量为 423 3 3 m / d,总供水量为 533 m / d。 矿井水及露天采场涌 [ 2] 水均全部利用。 准,全部回用于生产等 。 新水水源:在滦河西岸新建 2 座非完整大口井, 取浅层地下水作为生产、生活和消防新水水源。 设计 4ꢀ 水资源循环利用方案 4. 1ꢀ 基本思路 3 井径 6 m、井深 18 m,单井出水量为 7 200 m / d,可满 水资源循环利用系统以满足生产、辅助、办公区 和职工生活区等方面用水需求为目的,形成小工程、 大群体、“蓄、引、提” 并重,多方位联合取、供的水资 源循环利用系统。 该系统由生产新水给水系统、循环 足生产初期最大新水用量要求。 每座大口井内设 3 50QRJ 型潜水深井泵 2 台,1 台工作,1 台备用。 水 源井与泵房合建。 . 2. 2ꢀ 供水量 本工 程 前 期 ( 地 下 开 采 ꢁ 60 m 时 ) 总 用 水 [ 3] 2 水给水系统、生活给水系统组成 4. 2ꢀ 生产新水给水系统 。 3 3 量 10 049. 33 m / h,其中新水 296. 54 m / h,利用矿坑 生产新水给水系统是生产新水的水源,包括滦河 水源供水系统、Ⅲ采场井下水供水系统和露天采场坑 内水供水系统等 3 部分。 3 3 涌水 280 m / h,循环用水及重复用水 9 752. 79 m / h, 全矿 循 环 水 利 用 率 97. 05% , 其 中 选 矿 工 艺 用 水 3 量 7 061. 67 m / h,选矿环水利用率 100% 。 4. 2. 1ꢀ 滦河水源供水系统 露天采场内截流的裂隙水和第四系水全部回用, 仅在雨季有部分坑内水就近排入新河;热电站设备循 环冷却水排水、锅炉化学水制备及定期排污水用于输 煤系统冲洗及煤场抑尘、干灰调湿;生活污水及机汽 生产新水经水源井泵房、水源加压泵站提升后, 由 2 条规格 DN400 球墨铸铁管输送至厂区北侧标高 3 +108 m 的 2 座 1 000 m 生产高位水池,再由高位水 池自流至选矿厂,提供生产及消防用水。 供水能力约 2 61 总第 612 期 现代矿业 2020 年 4 月第 4 期 3 5 20 m / h。 给水泵,定压供水,在水泵出水管上设紫外线消毒装 置对出水进行消毒,厂区设支状管网,管道采用球墨 给水铸铁管。 4 . 2. 2ꢀ Ⅲ采场井下水供水系统 Ⅲ 采场井下水目前已接入高位水池,高位水池标 高+60. 0 m,设计利用高差用钢管将水引入循环水系 4. 5ꢀ 污水综合治理与利用 3 统吸水井,供水能力约 300 m / h。 高位水池位于选 矿区将所有水源规划为清、污分流,采用中断污 水处理技术及污水零排放技术,在水污染治理中提高 水的利用率,设置化学水处理间和事故池各 1 座:① 化学水处理间是根据水质资料、《火力发电机组及蒸 汽动力设备水汽质量》 (GB / T 12145—1999)、《工业 用水软化、除盐设计规范》(GBJ 125—89),采用反渗 透—混床除盐工艺,工作间尺寸为 27 m×15 m×7. 5 厂北侧标高+108 m 处,水池容积按储存 2 h 的新水 用量及一次消防用水量,共 2 座,单池有效容积 1 000 3 m 。 4 . 2. 3ꢀ 露天采场坑内水供水系统 随着露天坑的形成,涌水量不断增大,此部分水 由移动泵站提升至位于选厂东南侧的沉淀池,供水能 3 3 力约 300 m / h(在ꢁ157 m 排水水平时)。 m,内设化学水处理设备 1 套,处理能力为 30 m / h。 4 . 3ꢀ 循环水给水系统 ②事故池,为满足环保废水不排放的要求,在厂区总 3 循环水给水系统正常总供水能力约 16 878. 75 砂泵站南侧设全厂事故池,池容 10 000 m 。 生产不 3 m / h。 循环水给水系统主要由以下 4 部分组成: 平衡和事故停产时的溢流水、尾矿放空的矿浆均可暂 排入该事故池,待生产恢复正常后再将事故池中的水 返回系统使用,实现了矿区水资源利用的闭路循环。 ( 1)选矿流程中的尾矿经 2 座尾矿浓缩池沉淀 处理,溢流水自流进入循环水泵站吸水池中,经泵加 压供选矿厂循环使用。 5ꢀ 结论与建议 ( 2)尾矿浓缩池底流尾矿浆泵送至凹陇山尾矿 (1)露天采场水文地质条件复杂,东临滦河,且 边坡含水层涌水量较大,进行水资源综合利用,有利 于加强矿山防治水工作,缓解矿山防排水压力及矿山 排废压力。 库储存,澄清水经尾矿库回水泵站加压后由一条卷焊 钢管送至选矿厂循环水泵站吸水池中,经泵加压供选 矿厂循环使用。 ( 3)选矿工艺中,强磁选前和浮选前浓缩池溢流 (2)开展露天采场边坡含水层涌水、大气降水的 蓄水与井下外排水及选矿废水的综合循环利用,既有 利于实现矿山的降本增效,又有利于水资源保护,可 取得良好的经济效益、社会效益和生态效益。 (3)建议进一步开展露天矿山开采过程中的水 文地质研究工作,为矿山防排水及水资源利用工作提 供直接依据。 水排入循环水泵站吸水池内,供循环使用。 对于生产 初期,因氧化矿品位低、含泥量高,造成强磁选前和浮 选前浓缩池溢流水含泥量高,直接影响生产的情况, 选用 1 座高效浓缩池,对强磁选前和浮选前浓缩池溢 流水进行絮凝沉淀,进一步澄清,以降低浓缩池溢流 水悬浮物含量,满足生产用水水质标准,溢流水进循 环水系统吸水井,经泵加压供选矿厂循环使用。 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 ( 4)循环水泵站设在选矿厂主厂房附近,循环水 [ [ 1]ꢀ 河北省地质局. 河北省滦县司家营铁矿北区地质勘探报告[R]. 石家庄:河北省地质局,1978. 给水系统供水干管为 2 条卷焊钢管,由东侧分别接入 主厂房选别作业跨和磨矿作业跨,主厂房内循环水给 水管道按选矿工序设置支干管,每条支干管均安装流 量计。 2]ꢀ 秦皇岛冶金设计研究总院. 唐钢滦县司家营铁矿一期采选工程 环境影响报告书[R]. 秦皇岛:秦皇岛冶金设计研究总院,2005. [3]ꢀ 中冶京诚( 秦皇岛) 工程技术有限公司. 唐钢滦县司家营铁矿 一、二期采选工程(1 500 万 t/ a)初步设计[R]. 秦皇岛:中冶京 诚(秦皇岛)工程技术有限公司,2008. 4 . 4ꢀ 生活给水系统 在厂区内西侧设生活水源井 1 眼,全厂生活、办 ( 收稿日期 2020-02-21) 公用水由生活水源井保证。水源井泵房内设变频生活 ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ ( 8):1558-1563. ꢀ ꢀ (上接第 241 页) [ [ 16]ꢀ 魏ꢀ 凯. 8 种常见树种对 Cu、Zn、Pb、Cd 复合污染耐性的筛选 研究[D]. 郑州:河南农业大学,2016. [ [ [ 13]ꢀ 董会平,闰晨曦. 甘肃天水市苹果园土壤重金属分布规律的研 究[J]. 安徽农业科学,2011(8):4657-4659. 17]ꢀ 徐ꢀ 慧,张银龙. 重金属污染废弃地修复植物种类的筛选与评 价[J]. 污染防治技术,2009(1):44-48. 14]ꢀ 刘大林,邱伟伟,马晶晶,等. 不同苜蓿品种种子萌发时期的耐 盐性比较[J]. 草业科学,2009(9):163-169. 15]ꢀ 秦ꢀ 丽,祖艳群,李ꢀ 元,等. 会泽铅锌矿渣堆周边 7 种野生植 物重金属含量及积累特征研究[J]. 农业环境科学学报,2013 (收稿日期 2020-03-09) 2 62
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