中国水资源开发利用现状与发展趋势

中国水资源开发利用现状与发展趋势

1我国水资源概况中国水资源总量为3800亿hm。其中地表水2.7万亿m3,地下水0.83万亿m3,由于地表水与地下水相互转换、互为补给,扣除两者重复计算量0.73万亿m3,与河川迳流不重复的地下水资源量约为0.1万亿m3。按照国际公认的标准,人均水资源低于3000m3为轻度缺水,低于2000m3为中度缺水,低于1000m3为严重缺水,低于500m3为极度缺水。中国目前有16个省(区、市)人均水资源量(不包括过境水)低于严重缺水线,有6个省、区(宁夏、河北、山东、河南、山西、江苏)人均水资源量低于500m3。中国水资源地区分布也很不平衡,长江流域及其以南地区,国土面积只占全国的36.5%,其水资源量占全国的81%;长江以北地区,国土面积占全国的63.5%,其水资源量仅占全国的19%。石人沟铁矿选矿厂为湿式作业,以水为介质分离矿石和尾矿,水的消耗量很大,大约每吨入选原矿的耗水指标达10m3,现年处理铁矿石100万t,每年耗水720万m3,若到2010年产能扩大到200万t,每年耗水将达到1440m3,现有供水系统根本无法满足生产用水需要。为此,为提高水资源的综合利用率,进行了技术改造,以提高选矿循环水利用率,取得了较好的经济效益、环境效益和社会效益。2给排水系统现状分析2.1清水泵系统运行石人沟铁矿生产、生活用水是由距矿25km以外的5个水源井取水,经两级加压泵站输送至矿区的。长期以来,正常供水三井两泵工作,一加压站两台12吋清水泵工作,经⌀500mm管输到二加压站后,由一台8吋清水泵供生活用水和消防用水,一台12吋泵通过⌀500mm管供生产用水,水量由3000m3高位水池调解。整个供水系统电机总装机容量为1220kW,最大供水能力为735万m3/a。2.2稀疏干循环系统的开采2.2.1稀疏的室外干燥系统(1)总排水能力及承担防洪的一般职能总排水能力,总排水能力为5.该泵站设在采场162勘探线28m水平的安全平台上,共安装200D43×3型排水泵6台,铺设直径500mm排水管路两条至采场外,总排水能力为1680m3/h,主要承担汛期的防洪排水。按照露天坑总汇水面积及10a一遇的暴雨量计算,采场昼夜最大汇水量为8.52万m3,当采场水位升至吸水口标高23.3m时,6台水泵同时启动,加之浮船安装的3台水泵,总排水能力为2520m3/h,可在3d内将采场水位降至正常水平,保证采场、斜井(井口标高30m)及措施井(井口标高46m)的正常生产。(2)台总排水能力及主要功能该泵站设在采场162勘探线南坑固定泵站的下部,泵坑底部标高12m,控制水位标高13.5m。该泵站共安装200D43×3型排水泵3台,总排水能力为840m3/h。其主要功能是维持采场的疏干排水,并兼做汛期的防洪排水。正常情况下,采场其他各泵站(含北坑固定泵站、7#硐排水泵站及北区斜井排水泵站)的排水均汇至浮船蓄水坑,根据水量的大小,启动和调整浮船泵的运行台数,将各部汇水沿排洪管路排出采场,始终保持露天坑水位在低水平,一方面保证采场各区域的正常生产,同时亦减免露天积水大量渗入井下,减轻井下排水压力。(3)采场消能设计该泵站位于采场北部18m水平的11勘探线,共安装200D43×3型排水泵3台,铺设直径500mm排水管路至南坑浮船蓄水坑,总排水能力为840m3/h。该泵站主要承担汛期采场北部(14线以北)的防洪排水。按照露天坑总汇水面积及10a一遇的暴雨量计算,汛期最大汇水量为5.3万m3/d,当采场水位升至吸水口标高时,3台水泵同时启动,将该区域的汇水排至浮船蓄洪坑,再通过浮船及固定泵站排出采场。经调洪演算,当采场遭遇10a一遇的暴雨时,采场北坑泵站可在3d内将采场水位降至正常水平,保证汛期安全生产要求。(4)浮船排放排水系统该泵站位于采场北端帮0m水平602勘探线处的7#硐口外,共安装200D43×3排水泵1台,4吋潜水泵一台,并铺设专用排水管路至南坑浮船蓄水坑,总排水能力为350m3/h,主要承担该区域露天坑底疏干排水工作,维持7#硐的正常生产,并减免露天坑积水渗入井下,缓解井下排水压力,非雨季该区域正常涌水量为80m3/h,雨季平均为110m3/h。2.2.2污水系统(1)部中段地下水渗流采用集中排水方式,在副井-60m车场西侧设置永久泵站和内外水仓,-60m中段地下水经主巷排水沟自流至两个水仓,上部中段在下水通过泄水孔流至外水仓,副井-180m水窝汇集井筒内渗流的地下水,通过渣浆泵强制排入-60m内水仓,最后统一由集中泵站排出地表。泵站内共安装200D43×6型排水泵6台,并沿副井井筒铺设⌀325mm排水管路3条,总排水能力1680m3/h,根据生产实测,在非雨季该区域总汇水量为600～700m3/h,雨季为700～800m3/h。(2)浮船发挥基层组织在斜井底车场西侧,设立永久排水泵站和内外水仓。措施井的地下水及斜井区域汇集的地下水,沿排水沟自流至内外水仓,通过永久泵站,排至南坑浮船蓄水坑。北区永久排水泵站共安装200D43×3型水泵5台,沿斜井铺设⌀325mm排水管路2条,出井口后合并为一条⌀500mm管路排至南坑浮船蓄水坑,总排水能力为1400m3/h,实测井下北区总涌水量为100～140m3/h。(3)平台和排放公共服务露天疏干排水系统暨采矿开采疏干排水系统,露天坑积水、露天开采排水、井下开采排水全部汇集至浮船蓄水坑,集中由南坑固定泵站、南坑浮船泵站排放至河套,日均排水量为14400～20160m3。2.3耗水系统2.3.1石人沟铁矿技改前给排水系统(见图1)2.3.2技改前全矿水量平衡表(见表1)3给排水系统的改造3.1采矿用疏干水补充采矿水3.1.1采矿疏干水利用经水质取样化验对比分析后,认为采矿疏干水的固体悬浮物及各种有害金属含量,均满足选矿生产用水水质要求,采矿疏干水完全可以代替清水用于选矿生产。3.1.2采矿水的要求采矿开采疏干排水,日均排水量为14400～20160m3,选矿日均清水补充量为9840m3,完全能够满足选矿清水补充的要求,若将采矿开采疏干水,经管路输送至选矿3000m3蓄水池进行调节,完全能够保证选矿生产的连续补充用水。3.1.3排水系统的铺设(1)露天疏干排水系统包括南坑固定泵站、南坑浮船泵站,其水来源为露天坑积水、斜井、措施井及7#硐疏干水日均涌水量为4320m3/d,经⌀500mm排洪管道输送至3000m3蓄水池供选矿生产使用,并在对接前设置阀门井,以便进行流量、流向调节控制。(2)井下排水系统,水来源为井下南区排水,因其出口为一期副井,距离选矿3000m3蓄水池较近,故将其出口管路延伸铺设至3000m3蓄水池,日均涌水量为7200m3,为避免3000m3蓄水池水满自溢,安装了水位监控装置及泄流阀门。(3)技改后水资源综合利用系统见图2。3.2完善工艺，提高环水开采效率3.2.1清水、循环水、蒸发池选矿车间是铁精粉加工车间,其工艺用水点多用水量大,用水是由清水和循环水两部分组成。清水由水源井供给,通过⌀350mm管输送至选矿车间内部,经测量流量为410m3/h;循环水是生产废水,经浓缩池沉淀后由循环水泵站供给。生产用水消耗由四部分组成:即尾矿带走(QW)、精粉含水(QJ)、泄漏蒸发(QS)、循环水溢流(QY)。(1)输送尾矿库及支护尾矿是铁精矿加工中的固体废弃物,用油隔离泵加压通过⌀200mm管输送到5km以外的尾矿库,输送介质为水。QW=W1/ρ1-W1,式中,W1为每日输送尾矿量,2000t;ρ1为尾矿浓度,25%。将数据代入上式得:QW=6000t/d。(2)精粉的含水量qjQJ=W2ρ2,式中,W2为每日生产精粉量,1100t;ρ2为精粉含水率,10%。将数据代入上式得:QJ=110t/d。(3)泄漏蒸发率qbQS=QBγ,式中,QB为每日补清水量,QB=QW+QJ+QY+QS=9840t/d;γ为泄漏蒸发率,1%。将数据代入上式得:QS损≈60t/d。(4)qb和qy计算QY=QB-(QW+QJ+QS),式中,QB为每日实际补充清水量,QB=9840t/d.将数据代入上式得:QY=3670t/d。3.2.2循环水利用率高(1)将尾矿输送浓度由25%提高到30%,经计算尾矿带水量由原来的6000m3/d降低至4667m3/d,下降幅度达到22.21%,仅此一项,循环水利用率提高6.77个百分点,耗水总量由原来的19726m3/d,降低至18393m3/d。(2)提高循环水供应量,杜绝循环水溢流,减少清水补充量。循环水量由原来的9886m3/d提高到13556m3/d,利用率由原来的50.11%提高到73.70%,清水补充量由原来的9840m3/d降低至4837m3/d,原矿耗水由6.4t/t降低至5.97t/t。(3)使用采矿疏干水代替清水补充4837m3/d。3.3灌溉及生产用水补充(1)采矿疏干水在满足选矿生产用水的前提下,剩余部分用于附近村民农田灌溉及地方企业生产用水补充。(2)生活废水经化粪池处理达标后用于附近村民浇地、浇树,基本上实现零排放。4比较武术前后的影响4.1比较退休前后的指标见表24.2经济效益分析①利用采矿疏干水替代选矿清水4837t/d,若按输送清水费用1.2元/t、水资源费0.6元/t计算,每年可产生效益317.79万元;②循环水溢流量减少3670t/d,尾矿带水量减少1333t/d,若按输送清水费用1.2元/t计算,每年可产生效益328.69万元;③通过利用采矿疏干水及改进选矿工艺,每年节约成本646.48万元。5采矿疏干水利用技术随着地区性水资源紧缺、水位不断下降及水资源费价格不断上调,冶金矿山企业用水成本加速上升,因此,通过加快技术进步,优化生产工艺流程,不断提高水资源综合利用率,实现废