锡矿山采选冶废水综合回用工程方案大师专家之作参考.doc

锡矿山锡矿山 锑业有限责任公司锑业有限责任公司 采矿选矿废水综合治理及回用采矿选矿废水综合治理及回用 工程建设方案工程建设方案 环境工程有限公司环境工程有限公司 二二 年年 月月 目 录 1废水排放现状分析及项目建设内容与规模废水排放现状分析及项目建设内容与规模 4 1 1废水排放现状分析 4 1 2建设内容 9 1 3建设规模 9 2场址选择与建设条件场址选择与建设条件 11 2 1厂址选择 11 2 2建设条件 12 3工程建设方案工程建设方案 14 3 1工程建设方案总体设想 14 3 2采选废水工艺方案设计 16 3 3冶炼废水处理方案设计 25 3 4总图设计 30 3 5建筑设计 33 3 6结构设计 34 3 7电气设计 35 3 8通讯设计 38 3 9自动控制及仪表设计 38 4投资估算与资金筹措投资估算与资金筹措 40 4 1投资估算 40 4 2资金筹措 42 5经济效益评价经济效益评价 44 6社会评价社会评价 46 6 1项目对社会的影响分析 46 6 2项目所在地互适性分析 46 6 3社会风险分析 46 6 4社会评价结论 47 1废水排放现状分析及项目建设内容与规模 1 1废水排放现状分析 1 1 1采选废水排放现状 1 1 1 1 井下水来源及水量 锡矿山 锑业有限公司的矿区范围 以七里江往南 7 勘探线为界分南 北 两区 北为北矿 主要开采点是童家院矿床 南为南矿 主要开采点为飞水岩 矿床 锡矿山的矿床总体位于受东西隔水边界封闭的半边背斜水文构造单元中 中部受七界分水岭影响 形成南 北两个次级的独立含水构造单元 单元内各 含水层间有较厚的隔水层阻隔 一般无水力联系 与矿床充水有影响的含水层多受硅化影响 破碎带发育未受硅化的灰岩的 岩蚀裂隙较发育 溶洞发育浅部中等 深部较弱 溶洞规模较小 富水性弱至 中等 矿山主要断层带含水性弱 导水性差 更次级小规模断层有一定含水及 导水性 老窿水大部分被疏干 矿井充水来源主要为围岩中的硅化灰岩破碎带和灰岩岩溶裂隙水 占矿井 涌水量 80 其次是更次级小断层及裂隙水 更次为老窿水等 矿井涌水量变 化与大气降雨变化呈正相关系 且十分显著 地表水对矿井充水因河床已铺垫 及截流对矿井充水影响小 由于地下水补给区范围小 影响矿井充水的含水层虽属岩溶裂隙和裂隙水 但岩溶发育总体较弱 局部中等 矿山水文地质类型属裂隙和岩溶裂隙充水矿床 水文地质条件属中等类型 目前 矿山已开采到比较大深度 井下涌水已基本稳定 特别是南矿区已 开采至 70m 标高 23 中段 受地表水的影响更小 南矿正常涌水量为 5000m3 d 丰水期最大涌水量为 7000m3 d 在 15 中段及 9 中段设有主水仓 中 段水仓容积在 1000 2000m3 矿井水从各中段水仓抽排至主水仓后 大部分抽 排至 378m 标高水池作为选矿 矿井井下工业用水 少部分由南斜巷抽排至地 表玄山河 涟溪 北矿开采至 440m 标高 5 中段 正常涌水量为 3000m3 d 丰水期最大涌 水量为 6000m3 d 矿井水经沉淀后大部分用作井下用水 选矿用水 及冶炼厂 用水 剩余部分原由杉山里放水巷 标高 439 13m 自流排出 矿山向深部延 伸后 目前井下水需要抽排至衫山里放水巷排出 1 1 1 2 选矿厂给排水现状 锡矿山共有南北两个选厂 经过对选矿厂生产设备和工艺流程进行多次革新 挖潜和技术改造 目前 已形成有南选厂 1200 吨 日 北选厂 600 吨 日的生产能力 公司的主矿产为锑 没有其它共 伴生矿产 选矿方法有 手选 浮选 北选厂还有重选工艺 北选厂的供水由北矿区井下水供给 根据多年生产统计表明 由于有重选 工序 生产 1 吨选矿耗水量约 10 吨 其中 选矿工艺内部循环水量约 9 吨 需 要补充新水约 1 吨 北选厂的用水量为 600 吨 日 选矿产生的尾砂为 250 吨 日 经分级处理 粗颗粒尾砂用于井下填充 填充尾砂量 170 吨 日 井下充填砂浆 含水率 65 消耗水量 150 吨 日 剩余 80 吨 日尾砂排入龙王池尾砂库 带走 水量 450 吨 日 公司实施充填改造系统 改造后充填砂浆含水率降至 35 北采矿 选矿厂给排水现状图见图 3 1 图 3 1 北采矿 选矿厂给排水现状图 从图 3 1 可以看出 正常情况下 北采选厂外排至涟溪河水量为 1550m3 d 丰水期最大外排水量达 4550m3 d 南选厂的供水由南矿区井下水供给 根据多年的生产统计 生产 1 吨选矿 耗水量 4 吨 选矿工艺内部循环水量 2 5 吨 需要补充新水 1 5 吨 南选厂的用 水量 1800 吨 日 选矿产生的尾砂经分级处理 粗颗粒尾砂用于井下填充 每 年充填量 14 万 m3 填充需要尾砂量 9 万吨 平均每天填充尾砂量 300 吨 按 300 日 年计算 经 公司对井下充填系统进行自主改造后 填充料含水率由 65 降至 35 减少了耗水量 每天耗水量 200 吨 与尾砂一起泵送至龙王池尾砂库的废水量 1600m3 d 南采矿 选矿厂给排水现状图见图 3 2 图 3 2 南采矿 选矿厂给排水现状图 从图 3 2 可以看出 正常情况下 南采选厂外排至涟溪河水量为 3200m3 d 丰水期最大外排水量 5200m3 d 结合图 3 1 和图 3 2 可以看出 从南北两采选厂排至涟溪河的废水 正常 情况下为 4750m3 d 丰水季节为 9750m3 d 排放至龙王池尾砂库的废水 2050m3 d 1 1 2龙王池尾砂库排水现状 1 1 2 1 龙王池尾砂库概况 龙王池尾砂库由长沙有色冶金设计研究院设计 于 1983 年建成投入使用 位于矿区西南侧臭皮溪 尾砂库有效面积 7 1 万 m2 设计有效库容 96 万 m3 坝面标高为 293m 截止 2007 年堆积尾砂达 48 万 m3 库内水面标高达 290m 2007 2009 年 公司对龙王池尾砂库进行二期建设 主要内容为 溢洪塔加高 溢洪涵洞加固 坝体加高并完善了撇洪系统 建成后坝面标高达 304m 库容达 150 万立方米 增加服务年限 10 年 尾库坝为下游坝 垂高 37m 坝面宽 10m 基坝为干垒毛石透水坝 子坝为废石 废渣堆积坝 有四层反滤层防渗 坝体坡面均设块石干砌护坡 坝体等级按 级坝工程建筑 按设计 该库最终面积 16 56 万 m2 最终库容可达 375 28 万 m3 龙王池尾砂库已安全运行 20 多年 坝体稳定 从未因地质等原因发生事故 1 1 2 2 龙王池尾砂库排水现状 龙王池尾矿库经多年改造 特别是完善了库区周边的撇洪系统后 基本消 除了山体雨水进入尾砂库的现象 现在 进入尾砂库的水包括两部分 南北选厂随尾砂一起排入库区的废水 1 库区有效面积内的雨水 2 其中 两个选厂排入的废水为 2050m3 d 废水在尾砂库过滤 澄清后 采用窗式中心排水井 排水涵洞的方式排出 经消力池排放到臭皮溪 臭皮溪流经 300m 后汇入涟溪河 1 1 3冶炼废水排放现状 锡矿山原有南北两个精锑冶炼厂 采用锑精矿鼓风炉挥发熔炼 反射炉还 原熔炼和精炼等生产工艺 产能 10kt a 由于原冶炼工艺相对落后 且南炼厂存在严重的安全隐患 于 2009 年 公司进行了重大技改 关闭南炼厂 锑冶炼全部集中到北炼厂 对北炼厂进行技术改造后 淘汰了落后的直井焙烧炉工艺 采用鼓风炉富 氧挥发熔炼 鼓风炉前床和反射炉加热 煤气化供热替代手工烧煤技术 实现 了锑冶炼设备的大型化 精锑产能扩大为 20kt a 经技改后 每年可节约标煤 1684t 多回收锑金属 226t 二氧化硫减排 3882t 二氧化碳减排 10212691 68Nm3 北炼厂由于采用火法炼锑工艺 生产工艺中用水很少 基本不产生废水 主要用水工序为煤气站的软化水 用水量为 200m3 d 鼓风炉冲渣冷却用水的用水量 50 m3 h 流入冲渣池沉淀 冷却后再回用 用于冲渣 车间内及道路冲洗用水的用水量 40m3 d 冶炼车间的新鲜用水量 900m3 d 全部由北采矿井下水提供 由于冲渣蒸 发损失及渗漏等原因 每天废水排放量为 200m3 d 废水经过冶炼厂总排口排出 1 1 4锡矿山矿区排水存在的主要问题 通过对矿区井下水 选厂及冶炼厂 尾砂库排水的现状调查可知 矿区排 水存在较为严重的问题 对周边环境 特别是涟溪河和资江的水环境造成了较 严重影响 主要表现在以下几个方面 a 南采选厂多余废水直接排至涟溪河 排放水质中的悬浮物和金属锑超标 对涟溪河环境造成了较大影响 正常情况下 南采选厂外排至涟溪河水量为 3200m3 d 丰水期最大外排水量则达到 5200m3 d 排放水质见表 3 1 表 3 1 南矿放水巷排放水质情况表 监 测 日 期 监测项目 2009 6 92009 7 212009 8 12 平均值执行标准值超标情况 流量 吨 日 207922891875 PH 值6 06 56 56 36 9 悬浮物 mg l 149 75151 0592 71300100超 标 锑 mg l 9 468 5711 409 810 5超 标 砷 mg l 0 120 100 290 170 5 b 北采选厂多余废水直接排至涟溪河 排放水质中的悬浮物和金属锑超标 对涟溪河环境造成了较大影响 正常情况下 北采选厂外排至涟溪河水量为 1550m3 d 丰水期最大外排水量则达到 4550m3 d 排放水质见表 3 2 表 3 2 北矿八中段水质情况表 监测日期 监测项目 2008 6 172008 8 192008 11 9 平均值执行标准值超标情况 流量 吨 日 PH 值7 06 56 56 76 9 悬浮物 mg l 2682419 17277 561126100超 标 锑 mg l 3 363 944 313 870 5超 标 砷 mg l 0 510 400 290 40 5 c 龙王池尾砂库排放水质超标 对涟溪河环境造成了较大影响 特别是 暴雨季节 库区内汇水面积较大 水量激增 尾砂沉淀过滤效果变差 出水水 质变得更差 排放水质见表 3 3 表 3 3 龙王池尾砂库出水水质情况表 监测日期 监测项目 2008 3 182008 7 222008 11 5 平均值执行标准值超标情况 流量 吨 日 PH 值6 06 06 56 36 9 悬浮物 mg l 43 3857 5044 9048 6100超 标 锑 mg l 4 552 952 853 450 5超 标 砷 mg l 0 0210 0620 0600 0480 5 从上述监测数据表明 南北矿区井下水的水质的悬浮物和锑超标比较严重 而 Ph 值和砷含量则满足排放要求 龙王池尾砂库排水的水质除锑含量超标外 其余指标均满足排放要求 这 主要是由于尾砂库的澄清 过滤等作用 对于悬浮物有较好的去除作用 也对 重金属砷 锑等有一定的去除效果 d 北矿井下水排放需要从八中段水仓 标高 357m 提升至五中段水仓 447m 排放 能耗较大 北矿井下水量为 1550m3 d 丰水季节为 4550m3 d 根据测算 每天耗电 2000kw h 丰水季节耗电 3700kw h e 冶炼厂废水虽然用水量不多 但未能实现零排放的目标 由于冶炼厂建 设年代久远 地面海拔较高 达到 625m 自然条件恶劣 交通运输量大 道 路上洒落的炉渣和锑粉等较多 初期雨水中含有一定的悬浮物和重金属锑 砷 未能有效处理 直接排放至涟溪河 对涟溪河环境也造成了一定影响 综上所述 锡矿山包括南北采选厂 冶炼厂和龙王池尾砂库的废水排放都 存在较大问题 需要对其进行彻底治理才能消除对环境的影响 1 2建设内容 本工程建设内容包括 a 在南矿南斜巷处建设 1 个废水提升泵站 将废水提升至尾砂库 b 在北矿井下建设 1 条隧道 将八中段废水从飞水岩处排出 再用管道输 送至尾砂库 c 在尾砂库坝下建设 1 个废水处理站 对废水进行集中深度处理 d 在冶炼厂建设 1 个废水处理站 对冶炼厂废水进行集中处理 1 3建设规模 a 尾砂库废水处理站的规模为 7000m3 d 丰水期规模为 14000m3 d b 冶炼废水站处理废水 包括炼厂排水及初期雨水 根据厂区实际情况 每天雨水处理量为 100m3 h 满足要求 确定其废水处理规模 300 m3 d c 采选废水及冶炼废水进 出水水质情况 1 采选废水处理站进 出水水质 表 3 1 废水处理站进水水质 指标水 质 PH 值6 7 悬浮物 mg l 40 70 锑 mg l 3 10 砷 mg l 0 1 0 5 表 3 2 废水处理站出水水质 指标水 质 PH 值6 7 悬浮物 mg l 30 锑 mg l 0 5 砷 mg l 0 1 2 冶炼废水处理站进 出水水质 表 3 3 冶炼废水处理站进水水质 指标水 质 PH 值6 7 悬浮物 mg l 100 200 锑 mg l 3 10 砷 mg l 0 1 0 5 表 3 4 冶炼废水处理站出水水质 指标水 质 PH 值6 7 悬浮物 mg l 30 锑 mg l 0 5 砷 mg l 0 1 2场址选择与建设条件 2 1厂址选择 2 1 1选择原则 废水处理场址的选择应遵循以下原则 a 采选废水综合治理 场址应位于废水集中地附近 b 地势较低 尽可能利用地形高差 重力排水 避免或减少废水提升 c 位于城镇夏季主导风向的下风侧 d 工程地质条件良好 考虑当地的水文 地理 地质条件 避免特殊工程 e 尽量少拆迁 少占地 根据环境评价要求 与城市规划居住 公共设施 保持一定的卫生防护距离 f 考虑远期发展扩建的可能性 g 符合防洪标准的有关规定 h 便于处理后尾水的排放 污泥运输 i 冶炼废水处理应靠近集中排水点 便于回用 回用管道距离短 j 有方便的交通 运输和水电条件 2 1 2选址 根据上述原则 并结合废水处理实施方案和锡矿山的实际情况 选定龙王 池尾砂库坝下场地作为采选废水处理站用地 南矿放水巷排口设置井下废水提 升泵站 冶炼厂车间西面一块空地作为冶炼废水处理用地 该选址具有以下优点 在尾砂库坝下 能充分利用尾砂库的澄清功能 降低废水处理浓度和难 度 地势低 废水能完全自流 处理后尾水排放可利用现有渠道 周边无其他建设及人群聚居 环境影响较小 交通方便 有外部道路连接 土方工程量较小 给水 供电可以从矿区已建成的给水管及变电站引入 2 2建设条件 2 2 1自然条件 a 地形 地貌地质 冷水江市地处雪峰山东麓 地势东北高 中部低 呈不对称马鞍形 市区 地势平坦 岩溶地貌发育 锡矿山所在区域属溶蚀构造低山垄脊谷地地貌 山地主要分布于区内中部 总体呈北东西南向展布 成长垣垄脊状 由南向北逐渐抬升 山顶多为不规则 近似椭圆的浑园状 山脊横向成弧状 主要由锡矿山组砂面岩及硅化岩组成 谷地基本以平行山地走势延伸 集中分布于东 西部 主要由锡矿山组马 牯脑段 佘田桥组及石炭系下统岩关阶灰岩组成 东部见有溶洞 溶斗 区域内沟谷发育 其中以玄山河及臭皮溪切割较深 沟谷形态为 V 型谷 纵坡降主要为 1 3 区内最高点位于东北部岳高岭山顶 海拔 823 2m 最低点位于南部光大湾 玄山河出口处 海拔标高 220m 山坡一般坡度 20 25 局部有陡崖分布 b 气候 气象 拟建工程所在区域属中亚热带季风湿润气候区 四季分明 具有气候温和 无霜期长 雨日多 降水充沛 光热丰富等特点 多年来平均气温 16 7 极端最高温度 39 4 极端最低温度 7 该地区降雨较多 主要集中在四 五 六 七月份 秋初冬末一般缺雨干 旱 年平均降水量 1414 3mm 平均相对湿度 78 无霜期 269 天 该区域年主导风向为 N 风 出现频率 14 3 全年 NNE 和 NE 风频率较高 分别为 9 8 和 9 0 年平均风速 2 1m s 最大风速 17m s 静风频率 8 1 c 水文地质资料 距湖南省水文总站渣洋滩水文站 1976 1992 年统计数据 项目所在区域资 江段水文资料如下 平均水位 168 08 169 86m 最高水位 170 80 179 91 m 最低水位 160 80 168 70m 平均流量 285 477m3 s 最大流量 2730 6460 m3 s 最大流速 0 92 1 82m s 最小流速 0 24m s 2 2 2交通条件 锡矿山 锑业有限责任公司位于罗霄山脉中段 东经 111 28 11 北纬 27 44 51 以锑采 选 炼为主 集锌冶炼 化工位一体的大型联合企业 矿 区面积 22 5 平方公里 往南距冷水江市中心 13 公里 距湘黔线冷水江东冷铁 铁路专用线 15 公里 湘黔线跨资水而西 顺资水下益阳入洞庭 沿涟水而泊湘潭 锡矿山与冷水江市现有公路相连 新化 涟源 娄底 邵阳 衡阳 湘潭 广州等地均有汽车直达 交通方便 采选废水处理站位于龙王池尾砂库坝下 现有道路可直通此地 冶炼废水 处理设施选址在北炼厂 可利用厂区现有运输道路运输 2 2 3供水 供电条件 a 供水 项目新用水量较少 采选废水处理站选址在龙王池尾砂库坝下 距离南矿 区较近 其供水设施需要从南矿区引入一根给水管 冶炼废水处理位于北炼厂内 可从厂区就近引入水源 b 供电 废水处理工程根据用电负荷集中分布位置分三个负荷中心 即南矿井下水 提升泵站 采选废水处理站 冶炼废水处理站 南矿井下提升泵站总装机容量为 111kw 由原南矿低压配电间提供 80KVA 容量的低压电源 冶炼废水处理总装机容量为 25kw 由鼓风炉低压变配电间提供 20KVA 容 量低压电源 采选废水处理站总装机容量 172kw 建在锡矿山龙王池尾矿库坝下 离周 边低压电源距离远 由新建砷碱渣处理厂高压配电间提供两回路 10KV 高压电 源 2 2 4其他有利条件 a 上述项目用地均为锡矿山自留用地 在建设程序上简单易行 b 建设场地周边均无其他设施 施工条件便利 c 建设场地均没有地下水的影响 施工难度较低 3工程建设方案 3 1工程建设方案总体设想 3 1 1处理原则 本工程建设处理原则为 a 针对矿区现有废水污染情况进行彻底 集中处理 优先考虑生产内部回 用 外排废水必须做到达标排放 b 充分利用尾砂库尾砂的截留过滤功能 降低废水处理的浓度和难度 降 低工程造价 c 废水处理采用流程简单 处理效果稳定 运行费用低的成熟先进工艺 废水处理占地省 交通方便 外部条件便利 d 充分利用北采选厂地势高的条件 争取井下废水自流排放 减少废水提 升 节能降耗 e 冶炼厂废水包括初期雨水进行回用处理 基本实现零排放 彻底消除对 环境的影响 3 1 2治理技术路线的确定 遵循上述处理原则 并结合锡矿山的现状情况 确定本工程的治理思路如 下 a 将南采选厂外排涟溪河废水输送至龙王池尾砂库进行沉淀过滤处理后再 进行深度处理 南采选厂外排水从南斜巷排至涟溪河 正常水量为 3200m3 d 丰水期最大 外排水量则达到 5200m3 d 南斜巷地坪标高为 265m 龙王池尾砂库现有坝面高程为 304m 南斜巷 排水口距离龙王池尾砂库约 1 8km 管线敷设距离 在南斜巷排水口建设一个 废水提升泵站 将废水提升输送至龙王池尾砂库 b 将北采选厂外排涟溪河废水输送至龙王池尾砂库进行沉淀过滤处理后再 进行深度处理 北矿井下水水量为 1550m3 d 丰水季节为 4550m3 d 需要从八中段水仓 标高 357m 提升至五中段水仓 447m 排放 能耗较大 从标高来看 废水完全可从八中段水仓自流进入龙王池尾砂库 304m 根据矿山地形 从北矿井下八中段水仓处挖掘隧道 距离 3km 可通南矿区飞水 岩出口处 飞水岩出口处地面标高 344m 设计在北矿井下挖掘隧道先通至飞 水岩处出口 再用管道敷设至龙王池尾砂库 从前述分析可知 南北采选厂排至龙王池尾砂库的废水总量为 4750m3 d 丰水季节为 9750m3 d 而龙王池尾砂库的库容达到 150 万 m3 排入废水量不足 库容 1 可以看出 将采矿废水排入尾砂库几乎对尾砂库的安全没有影响 在 工程中可以实施 c 在龙王池尾砂库坝下对尾砂库外排水进行深度处理 达标外排 进入尾砂库的采选废水经澄清过滤后 水质得到明显改善 特别是悬浮物 大为减少 但仍不能满足直接排放的要求 需要进行深度处理 尾砂库坝下有一块狭长的田地 面积为 6000m2 地平标高 240m 250m 为 公司建设用地 可作为污水处理站用地 且有村道与 之相连 交通便利 1 采选废水处理站进水水质 表 5 1 废水处理站进水水质 指标水 质 PH 值6 7 悬浮物 mg l 40 70 锑 mg l 3 10 砷 mg l 0 1 0 5 2 采选废水处理站出水水质 表 5 2 废水处理站出水水质 指标水 质 PH 值6 7 悬浮物 mg l 30 锑 mg l 0 5 砷 mg l 0 1 d 对冶炼厂废水进行集中处理 冲渣废水全部回用 初期雨水及地面冲洗 水进行深度处理 处理后全部补充于厂区用水 实现零排放 冶炼厂鼓风炉冲渣水用量 50m3 h 流入冲渣池沉淀 冷却后回用于冲渣 由于蒸发损耗 每小时需补充冷却水 10m3 车间内及道路冲洗用水量 40m3 d 设计将地面及设备冲洗水和初期雨水全部收集储存起来 先经简单沉淀处 理 一部分补充鼓风炉冲渣冷却用水 其余部分也进行除锑深度处理 处理完 毕后储存起来 回用于车间内地面及设备冲洗等用水 1 冶炼废水处理站进水水质 表 5 3 冶炼废水处理站进水水质 指标水 质 PH 值6 7 悬浮物 mg l 100 200 锑 mg l 3 10 砷 mg l 0 1 0 5 2 冶炼废水处理站出水水质 表 5 4 冶炼废水处理站出水水质 指标水 质 PH 值6 7 悬浮物 mg l 30 锑 mg l 0 5 砷 mg l 0 1 3 2采选废水工艺方案设计 3 2 1采选废水处理范围 锡矿山采选废水包括南北矿区的井下水 南北选厂的尾砂水 以及尾砂库 的外排水 设计将南北矿区的井下水和南北选厂的尾砂水都输送至龙王池尾砂 库 经尾砂库过滤 澄清后 在尾砂库坝下建设一个废水处理站 对外排废水 进行集中深度处理 达标后部分回用 多余部分外排 废水收集方案为南矿井下水从南斜巷排放口提升至尾砂库 北矿废水经隧 道流出飞水岩 再流至尾砂库 南北选厂的尾砂均采用现有方式输送至尾砂库 3 2 2采选废水处理规模 采选废水处理包括三部分 即 南北矿区的井下水 南北选厂的尾砂水以 及尾砂库的外排水 其中 南北矿区的井下水 南北选厂的尾砂水都先进入尾砂库 以尾砂库 溢流水的形式排入废水处理站 由于下雨时尾砂库的排水较差 废水处理站适 当考虑一部分雨水的处理量 以减轻对环境的影响 3 2 3汇入尾砂库的废水量 南采选厂外排井下水 3200m3 d 丰水期最大外排水量 5200m3 d 选厂排放 的尾砂水 1600m3 d 北采选厂外排井下水 1550m3 d 丰水期最大外排水量 4550m3 d 选厂排放 的尾砂水 450m3 d 合计汇入尾砂库的废水量 6800m3 d 丰水期最大水量 11800m3 d 3 2 4排出尾砂库的废水量 尾砂库现有库区面积 7 1 万 m2 尾砂库的废水有一定的蒸发损耗等因素 沉积的尾砂也含有一定量的水分 根据经验数据 蒸发损耗和尾砂蓄水量约占进水量 10 从尾砂库排出的 废水量 6120m3 d 丰水期最大水量 10620m3 d 由于下雨时尾砂库的排水较差 废水处理站适当考虑一部分雨水的处理量 以减轻对环境的影响 确定废水处理站的规模 7000m3 d 丰水期最大水量 10620m3 d 3 2 5设计进 出水水质 3 2 5 1 设计进水水质 目前南北矿井下水及选厂排水经尾砂库净化后的水质情况见表 5 5 表 5 5 排放水质综合情况表 监测项目南矿放水巷平均值北矿八中段平均值尾砂库排水平均值 流量 T d 320015502050 PH 值 6 36 76 3 悬浮物 mg l 300112648 6 锑 mg l 9 813 873 45 砷 mg l 0 170 40 048 从表 5 5 可以看出 南矿和北矿井下水悬浮物达 300 1126mg L 理论上南北选厂排放的尾砂水中悬浮物浓度应高于井水下的浓度 从上表可以看出 尾砂水经尾砂澄清后悬浮物浓度只有 48 6mg L 说明尾 砂库对悬浮物的去除效果非常明显 同时可以看出 尾砂库对金属锑的去除效果不明显 综合南北矿井下水和尾砂库外排水水质 确定废水处理站进水水质如表 5 6 表 5 6 废水处理站设计进水水质 指标水 质 PH 值6 7 悬浮物 mg l 40 70 锑 mg l 3 10 砷 mg l 0 1 0 5 3 2 5 2 设计出水水质 废水采用化学沉淀处理后 各种重金属离子都将有一定程度的降低 达到 或超过 污水综合排放标准 GB8978 1996 一级排放标准 设计出水水质为 表 5 7 废水处理站设计出水水质 指标水 质 PH 值6 7 悬浮物 mg l 30 锑 mg l 0 5 砷 mg l 0 1 3 2 6废水处理工艺方案 3 2 6 1 废水处理工艺选择 从废水水质和现状分析 本项目废水性质为含重金属的无机废水 废水中 的主要超标因子为金属锑 治理方案应针对这种污染因子进行相应处理 对于废水处理方法 一般可分为物化法和生化法 以及物化 生化三大类方 法 对于无机废水因为缺乏微生物生长的营养元素 一般不宜采用生化法 本废水从水质分析来看 主要污染因子为重金属且浓度都较低 采用物化 法完全可达到处理要求 设计采用物化法进行处理 常用的物化法可分为混凝沉淀法 过滤法 气浮法 氧化还原法 离子交 换法 萃取汽提法以及膜技术等 对本项目废水而言 废水中主要含有金属锑和砷 且含量都很低 过滤法 气浮法 氧化还原法 萃取汽提法等都不适合 废水中的可溶性锑盐为锑酸盐 亚锑酸盐及硫代亚锑酸盐等 目前还没有 合适的离子交换树脂 也不宜采用离子交换法和膜分离法 对于重金属废水 最合适的处理方法就是化学沉淀法 化学沉淀法就是往废水中投加化学药剂 使其与废水中的溶解性物质发生 反应 生成难溶于水的物质 形成沉渣 从而降低水中溶解物质的含量 对重金属废水 常用的化学药剂为石灰 或氢氧化钠 和硫化物 与废水 中重金属离子反应生成氢氧化物或硫化物沉淀 从而达到去除重金属离子的目 的 锑业有限公司从 2007 年就已经对含锑废水治理开始了研究 采用复合 铁盐絮凝沉淀法处理含锑废水 进行了小试和扩大实验 除锑效率达到 90 以 上 且处理效果非常稳定 目前 公司已申请本处理方案的专利 处理过程产生的沉渣 可以直接用泵输送至尾砂库 不需要设置专用的沉 渣处理设备 可进一步降低投资和运行成本 本设计采用复合铁盐作为沉淀剂的处理工艺 3 2 6 2 废水处理工艺原理 含锑废水中的有害杂质 主要以三硫化锑 三硫化砷 三氧化锑 三氧化 砷 锑酸盐 亚锑酸盐 硫代亚锑酸盐及单质锑存在 在一定的 PH 值下 加 入硫酸亚铁 在氧气作用下 硫酸亚铁水解生成氢氧化铁 上述含锑 含砷物 质被氢氧化铁吸附而一起沉淀 2SbS33 3FeSO4 Sb2S3 3FeS 3SO42 2SbO33 3FeSO4 Sb2O3 3FeO 3SO42 4FeSO4 10H2O O2 4H2SO4 4Fe OH 3 亚砷酸盐 砷酸盐 亚锑酸盐 锑酸盐还与Fe OH 3作用 生成难溶的亚 砷酸铁和亚锑酸铁 Fe OH 3 AsO33 FeAsO3 3OH Fe OH 3 SbO33 FeSbO3 3OH Fe OH 3 AsO45 FeAsO4 3OH Fe OH 3 SbO45 FeSbO4 3OH 锑盐和砷盐还能生成碱式硫酸盐As2O3 2SO3 xH2O Sb2O3 2SO3 xH2O 这些盐很难溶于水 与Fe OH 3一起沉淀 经上述方法 可同时脱除锑 砷及其他重金属 确保处理后的清液达标排 放 随着反应的进行 由于有硫酸的生成 废水 PH 值将逐步下降 反应中应 投加一定量的石灰乳 控制反应 PH 值维持在 6 5 7 5 之间 3 2 7处理工艺流程 根据上述原理 本项目废水处理流程为 南北矿采 选废水 龙王池尾砂库 消力池 硫酸亚铁 混凝反应池 空气 沉渣 沉淀池 沉渣池 泵 泵 选厂车间 回用水池 尾砂库 外 排 处理工艺流程说明 将南北矿区采 选废水汇集到龙王池尾砂库初步澄清 废水从尾砂库现有 排水口排出 由于尾砂库排水孔较高 在废水处理站需要设置消力池 消力池 出水引入混凝反应池 在混凝反应池内加入适量硫酸亚铁 鼓入适量空气氧化 通过一系列复杂的水解 絮凝和化学反应 废水中的有害杂质锑 砷等形成沉 淀物在沉淀池中进行分离 上清液排入回用水池 一部分回用于南选厂车间 多余部分外排 沉淀池产生的沉渣经吸泥机收集至沉渣池 再经渣泵输送返回至尾砂库 废水处理站所有构筑物混凝沉淀池 沉淀池等设 2 组 废水量较少时只运 行 1 组 另 1 组备用或用于事故风险水池 避免废水直接排放造成环境污染 3 2 8工艺参数设计 3 2 8 1 南矿井下水提升泵站 南采选厂外排水从南斜巷排至涟溪河 正常水量 3200m3 d 丰水期最大外 排水量 5200m3 d 南斜巷地坪标高 265m 龙王池尾砂库现有坝面高程为 260m 270m 南斜巷排水口距离龙王池尾砂库 1 8km 管线敷设距离 在 南斜巷排水口建设一个废水提升泵站 将废水提升输送至龙王池尾砂库 主要设计参数 设计流量 217m3 h 停留时间 1h 池体尺寸 8 0 8 0 4 0m 钢筋混凝土结构 有效水深 3 5m 配套设备 流量 140m3 h 扬程 40m 功率 37kw3 台 2 用 1 备 水量较少时开 1 台 DN250 钢管 内衬胶 外刷沥青防腐 长度 1800m 最大流速 1 2m s 最 小流速 0 74m s 液位计 1 台 控制柜 1 台 由南选厂车间变压器供电 距离 500m 3 2 8 2 北矿井下水输送 北矿井下水水量 1550m3 d 丰水季节 4550m3 d 需要从八中段水仓 标高 357m 提升至五中段水仓 447m 排放 能耗较大 从标高看 废水可从八中段水仓自流入龙王池尾砂库 260m 270m 根据矿山地形 从北矿井下八中段水仓处挖掘隧道 距离 3km 可通往南矿 区飞水岩出口处 飞水岩出口处地面标高为 344m 设计在北矿井下挖掘隧道至飞水岩处出口 再用管道敷设至龙王池尾砂库 主要设计参数 隧道 2 5 1 5m 长度约 3km 坡度取 0 005 在隧道内敷设 DN300 内衬胶钢管 隧道出口处设置 3 0 3 0 1 5m 混凝土 检查井 用于连接管道 设置 DN300 内衬胶钢管 顺着地势敷设至龙王池尾砂 库 钢管外刷沥青防腐 长度约 5500m 坡度 0 003 正常情况下 充满度 0 43 流速 0 6m s 丰水季节充满度 0 9 流速 0 79m s 3 2 8 3 废水处理站工艺参数及设备选型 a 消力池 由于尾砂库排水口标高 268m 废水处理站地坪 245m 需要设置消力池 消除沿排水渠泻下来废水的动能 主要设计参数如下 设计流量 583m3 h 池体尺寸 6 0 B 12 0 L 1 8m H 池底标高 250m b 混凝反应池 混凝反应池设 2 组 单组设计流量 292m3 h 每组 3 格 第一格投加石灰 乳 用于调整 PH 值 第二 三格投加硫酸亚铁 池内设置 PH 在线仪 用于控制反应的 PH 值 设置框式搅拌机 用于混合和混凝搅拌反应 池底设置穿孔曝气管 主要设计参数如下 单组设计流量 292m3 h 反应时间 1 0h 单体池体尺寸 5 0 15 0 4 5m 分为 2 组 每组 3 格 有效水深 4 0m 单组配套设备 框式搅拌机 2 台 单台功率 4 0 1 5 0 75kW 池底设置 DN80 穿孔曝气管 1 套 PH 在线仪 1 套 c 沉淀池 沉淀池采用平流式沉淀池 分 2 组 单组设计流量 292m3 h 设置 2 套桁架式吸泥机用于排出池底沉渣 沉淀池出水自流进入回用水池 主要设计参数如下 单组设计流量 292m3 h 表面负荷 1 5m3 m2 h 沉淀时间 2 5h 单组池体尺寸 42 0 5 0 4 0m 分为 2 格 有效水深 3 5m 出水堰负荷 2 0L s m 单组配套设备 桁架式吸泥机 1 台 跨距 5 3m 功率 1 1 0 75kW 不锈钢出水堰板 2 套 d 沉渣池 沉渣池用于贮存沉淀池排出的沉渣 再用泵输送至尾砂库 主要设计参数如下 沉渣量 60m3 d 沉渣含水率 98 池体尺寸 4 0 4 0 3 5m 有效水深 3 0m 配套设备 潜水搅拌机 1 台 功率 2 2kW 污泥泵 2 台 流量 30m3 h 扬程 50m 功率 11 0kw e 回用水池 回用水池用于储存废水处理站处理后清水 部分回用至选厂车间 多余排 放 主要设计参数 设计流量 292m3 h 停留时间 2h 池体尺寸 10 0 20 0 3 5m 有效水深 3 0m 配套设备 回用水泵 2 台 流量 100m3 h 扬程 60m 功率 37kw f 综合车间 综合车间用于储存 配置 投加石灰乳 硫酸亚铁等药剂以及鼓风机房等 尺 寸 15 0 9 0 4 5m 地上式框架结构 设备配置 石灰乳溶解及投加装置 2 套 硫酸亚铁溶解及投加装置 2 套 罗茨鼓风机 3 台 功率 7 5kw g 配电房 配电房用于设置高低压配电室 控制室等 尺 寸 10 0 6 0 4 5m 地上式框架结构 k 排放口 为了便于公司内部管理及环保部分的日常监管 废水站排放口设置 1 套重 金属在线检测仪 实时监测排放水水质 3 2 9构 建 筑物及主要设备表 本废水处理项目为新建项目 主要构 建 筑物见表 5 8 主要设备见表 5 9 表 5 8 采选废水处理站主要构 建 筑物一览表 序号名 称尺 寸数 量备 注 一南矿提升泵站 1 废水池 8 0 8 0 4 0m1 地上式 钢砼 二北矿废水排放 1 隧 道 2 5 1 5m 约 3km 2 混凝土检查井 3 0 3 0 1 5m1 地上式 钢砼 三废水处理站 1 消力池 6 0 12 0 1 8m1 架空地上式 钢砼 2 混凝反应池 5 0 15 0 4 5m2 地上式 钢砼 3 沉淀池 42 0 5 0 4 0m2 地上式 钢砼 4 沉渣池 4 0 4 0 3 5m1 地上式 钢砼 5 回用水池 10 0 20 0 3 5m1 地上式 钢砼 6 综合车间 15 0 9 0 4 5m1 地上式 框架 7 配电房 10 0 6 0 4 5m1 地上式 框架 表 5 9 采选废水处理站主要工艺设备及管材一览表 序号名 称技术规格及参数数 量备 注 一南矿提升泵站 1 提升泵 流量 140m3 h 扬程 40m 功率 37kw 3 台 2 钢管DN250 内衬胶 外刷沥青防腐 1800m 二北矿废水排放 1 钢管DN300 内衬胶 外刷沥青防腐 8500m 三废水处理站 1 穿孔曝气管DN80 upvc 给水管2 套 40m 2 框式搅拌机功率 4 0 1 5 0 75kW2 台 3 桁架式吸泥机跨距 5 3m 功率 2 2kW2 台 4 不锈钢出水堰长度 10m 高度 4004 套 5 潜水搅拌机功率 2 2kW1 台 6 污泥泵 流量 30m3 h 扬程 50m 功率 11kw 2 台 7 回用水泵 流量 100m3 h 扬程 60m 功率 37kw 2 台 8 回用水管 DN1503km 钢管防腐 9 罗茨鼓风机功率 7 5kw3 台 10 石灰乳溶解及投加装置投加量 0 10m3 h2 套 11 硫酸亚铁溶解及投加装置投加量 0 5m3 h2 套 3 3冶炼废水处理方案设计 3 3 1冶炼废水处理范围 锡矿山冶炼废水包括冶炼厂鼓风炉冲渣废水和车间冲洗水及厂区初期雨水 其中 冲渣水 50m3 h 冲渣流入冲渣池沉淀 冷却后回循环冲渣 车间内及道路冲洗用水 用水量 40m3 d 由于运输量大 道路必可避免洒落原料和灰尘等 初期雨水需要处理 3 3 2冶炼废水处理规模 冲渣水单独进行处理 处理量 50m3 h 由于水温较高 达 60 以上 蒸发损耗量大 每小时需补充冷却水 10m3 补充水量从冶炼废水处理站废水收集池补充 北炼厂每天消耗用水约 900m3 d 车间内及道路冲洗用水 用水量为 40m3 d 由于补充冲渣水及损漏 每天排水量 200m3 d 北炼厂厂区面积 18000m2 有效汇水面积 10000m2 由于缺少冷水江市的气象资料 参照邻近城市邵阳暴雨量 1 小时最大降 雨量 69 2mm 给水排水设计手册 第二版 第一册 考虑收集前半个小时雨水量 雨水量 10000 69 2 1000 2 346m3 设置 1 个 500m3雨水收集池 将初期雨水储存 然后与厂区排水一并处理 冶炼废水站处理水包括北炼厂排水及初期雨水 根据厂区实际情况 每天雨水处理量 100m3 d 可满足要求 确定废水处理规模 300 m3 d 3 3 3设计进 出水水质 3 3 3 1 设计进水水质 废水中的污染物主要来源于设备及地面冲洗以及初期雨水 由于缺乏实测数据 参考其他相关经验数据并结合北炼厂实际情况 确定废水处理站设计进水水质如表 5 10 表 5 10 冶炼废水处理站设计进水水质 指标水 质 PH 值6 7 悬浮物 mg l 100 200 锑 mg l 3 10 砷 mg l 0 1 0 5 3 3 3 2 设计出水水质 废水采用化学沉淀处理后 各种重金属离子都将有一定程度的降低 达到 或超过 污水综合排放标准 GB8978 1996 一级排放标准 设计出水水质为 表 5 11 冶炼废水处理站出水水质 指标水 质 PH 值6 7 悬浮物 mg l 30 锑 mg l 0 5 砷 mg l 0 1 3 3 4废水处理工艺方案 冶炼厂排放的废水和采选厂废水相比较 主要也是金属锑和悬浮物超标 除了悬浮物浓度较高外 其他指标相差不多 冶炼废水可用采选废水相同处理方法 即用硫酸亚铁做沉淀剂的处理工艺 废水处理流程为 冲洗等废水 初期雨水 调节池 雨水收集池 泵 泵 硫酸亚铁 混凝反应池 空 气 沉渣 沉淀池 沉渣池 泵 回用水池 鼓风炉渣池 泵 回用至车间及冲渣冷却水池 处理流程说明 将冲洗等废水通过厂区管网收集到调节池 再用泵提升到混凝沉淀池 废 水在混凝反应池内加入适量硫酸亚铁 鼓入适量空气氧化 通过一系列复杂的 水解 絮凝和化学反应 废水中的有害杂质锑 砷等形成沉淀物在沉淀池中进 行分离 上清液排入回用水池 回用于冶炼车间及冲渣冷却水池 初期雨水收集进入雨水收集池 用泵输送至混凝沉淀池与冶炼废水一并处 理 每天处理量 100m3 d 沉淀池产生的沉渣排至沉渣池 经渣泵输送至鼓风炉渣池与炉渣一并处理 雨水收集池池底的沉泥定期人工清理 3 3 5工艺参数设计 a 调节池 用于收集 调节冶炼废水 主要设计参数如下 设计流量 8 3m3 h 停留时间 4h 池体尺寸 3 0 4 0 3 5m 配套设备 污水泵 2 台 流量 10m3 h 扬程 8m 功率 0 75kw 液位计 1 套 b 雨水收集池 用于收集 贮存初期雨水 主要设计参数如下 设计流量 前半小时最大雨量 346m3 设计池容 500m3 池体尺寸 13 0 4 0m 有效水深 3 8m 配套设备 污水泵 2 台 流量 10m3 h 扬程 8m 功率 0 75kw 液位计 1 套 c 混凝反应池 混凝反应池设置 2 组 单组设计流量 6 25m3 h 每组 8 格 第一格投加石 灰乳 用于调整 PH 值 第二 三格投加硫酸亚铁 池内设置 PH 在线仪 用于 控制反应的 PH 值 设置搅拌机 用于混合和混凝搅拌反应 池底设置穿孔曝气管 主要设计参数如下 单组设计流量 6 25m3 h 反应时间 1 0h 单体池体尺寸 1 0 3 0 2 5m 分 3 格 有效水深 2 0m 单组配套设备 搅拌机 2 台 单台功率 1 5kW 池底设置 DN50 穿孔曝气管 1 套 PH 在线仪 1 套 d 沉淀池 沉淀池采用竖流式沉淀池 设计流量 12 5m3 h 沉淀池出水自流进入回用水池 排泥采用重力式排泥管排泥 主要设计参数如下 设计流量 12 5m3 h 表面负荷 1 5m3 m2 h 沉淀时间 2 5h 池体尺寸 3 5 4 0m 配套设备 不锈钢出水堰板 1 套 e 沉渣池 沉渣池用于储存沉淀池排出的沉渣 再用泵输送至炉渣池 主要设计参数如下 沉渣量 3m3 d 沉渣含水率 98 池体尺寸 1 5 1 5 2 5m 有效水深 2 0m 配套设备 污泥泵 2 台 流量 10m3 h 扬程 10m 功率 0 75kw f 回用水池 回用水池用于储存废水处理站处理后的清水 部分回用至冶炼车间 部分 至冲渣冷却水池 主要设计参数 设计流量 12 5m3 h 停留时间 2h 池体尺寸 4 0 3 0 2 5m 有效水深 2 0m 配套设备 回用水泵 2 台 流量 15m3 h 扬程 10m 功率 1 1kw 液位计 1 套 g 综合车间 综合车间用于储存 配置 投加石灰乳 硫酸亚铁等和鼓风机房 控制室 等 尺 寸 9 0 6 0 4 5m 地上式框架结构 设备配置 石灰乳溶解及投加装置 2 套 硫酸亚铁溶解及投加装置 2 套 罗茨鼓风机 2 台 功率 1 1kw h 排放口 为便于公司内部管理及环保部分日常监管 废水站排放口设置 1 套重金属 在线检测仪 实时监测排放水水质 3 3 6构 建 筑物及主要设备表 本废水处理项目为新建项目 主要构 建 筑物见表 5 12 主要设备见表 5 13 表 5 12 冶炼废水处理站主要构 建 筑物一览表 序号名 称尺 寸数 量备 注 1 调节池 3 0 4 0 3 5m1 地下式 钢砼 2 雨水收集池 13 0 4 0m1 地下式 钢砼 3 混凝反应池 1 0 3 0 2 5m2 地上式 钢砼 4 沉淀池 3 5 4 0m1 地上式 钢砼 5 沉渣池 1 5 1 5 2 5m1 地上式 钢砼 6 回用水池 4 0 3 0 2 5m1 地上式 钢砼 7 综合车间 9 0 6 0 4 5m1 地上式 框架 表 5 13 冶炼废水处理站主要工艺设备及管材一览表 序号名 称技术规格及参数数 量备 注 1 污水泵 流量 10m3 h 扬程 8m 功率 0 75kw 4 台 2 搅拌机功率 1 5kW2 台 3 穿孔曝气管 DN50 1 套 10m 4 不锈钢出水堰长度 10m 高度 4004 套 5 污泥泵 流量 10m3 h 扬程 10m 功率 0 75kw 2 台 6 回用水泵 流量 15m3 h 扬程 10m 功率 1 1kw 2 台 7 罗茨鼓风机功率 1 1kw2 台 8 石灰乳溶解及投加装置投加量 0 1m3 h2 套 9 硫酸亚铁溶解及投加装置投加量 0 1m3 h2 套 3 4总图设计 3 4 1平面布置 a 采选废水处理站 根据锡矿山矿区的规划 采选废水处理站位于龙王池尾砂库坝下 总占地 面积为 5000m2 现状地坪标高为 240m