水量平衡法在尾矿库废水排放量计算中的应用_王敬.pdf

水量平衡法在尾矿库废水排放量计算中的应用(1.四川省国环环境工程咨询有限公司，四川 成都 610000；2.四川劳研科技有限公司，四川 攀枝花 617000)摘要:尾矿库废水排放量的计算和确定在尾矿库建设项目地表水环境影响评价工作中至关重要。本文采用水量平衡计算方程计算尾矿库中水的盈亏量，根据尾矿库调洪库容，确定尾矿库废水排放量。该方法的运用，为尾矿库建设项目地表水环境影响评价提供了一定的借鉴。关键词:尾矿库；废水排放量；水量平衡法中图分类号:TV122 文献标志码:A 文章编号：1674-263X(2023)01-0159-04Abstract:The calculation and determination of wastewater discharge from tailings ponds is very important in the environmental impact assessment of surface water of tailings ponds.In this paper,the water balance calculation equation is used to calculate the surplus and deficit of water in tailings ponds.According to the flood regulation capacity of a tailings pond,the wastewater discharge volume of the tailings pond is determined.The application of this method provides certain reference for the environmental impact assessment of surface water of tailings ponds.Key words:tailings ponds;wastewater discharged volume;water balance methodApplication of Water Balance Method in Calculation of Wastewater Discharged from Tailings PondsWANG Jing1,WANG Nan2(1.Sichuan Province Guohuan Environmental Engineering Consulting Co.,Ltd,Chengdu 610000，China;2.Sichuan Laoyan Technology Co.,Ltd,Panzhihua 617000,China)尾矿库是筑坝拦截谷口或围地构成的，用以堆存金属或非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿或其他工业废渣的场所。在尾矿库建设项目地表水环境影响评价工作中应根据尾矿库废水的排放量、排放方式等1，确定地表水评价等级，根据评价等级开展尾矿库地表水影响评价工作。因此，确定尾矿库废水排放量，对尾矿库地表水环境影响评价至关重要。1水量平衡计算法尾矿库水量平衡计算方法采用一个水文年作为水平衡计算时间单位，采用一个月作为径流调节时间单位。水量平衡计算方程如下2：（Ww+Wj）（Wy+Ws+Wk+Wh）W式中：Ww尾矿浆带入水量；Wj尾矿库区降雨径流量；Wy尾矿库水面蒸发水量；Ws尾矿库库区渗漏水量；Wk沉积尾矿空隙中的截留水量；Wh尾矿库回水量；W尾矿库中水的盈余量。计算时，根据设计资料确定尾矿库回水量，采用上述水量平衡方程逐月计算出 W，然后根据尾矿库的调节库容确定尾矿库废水排放量。2工程实例2.1 某尾矿库概况某湿排铁矿尾矿库为山谷型尾矿库，尾矿库占地面积 70.05hm2，总库容 2 939.1 万 m3，有效库收稿日期：2022-12-28 作者简介：王 敬（1987），女，工程师，研究方向：环境影响评价。Vol.36 No.1202303第 36 卷 第 1 期202303HEILONGJIANG HUANJING TONGBAO黑 龙 江 环 境 通 报王 敬1，王 楠2160第 36 卷月份平均气温/平均降雨量/mm平均相对湿度/%平均蒸发量/mm日照时数/h平均风速/（m/s）111.64.962131.12 2622.3215.15.149194.32 2412.9319.610.241311.52 6143.3422.916.744331.52 5363.0524.967.054306.02 3942.4625.2223.070206.11 6521.9724.8252.579161.41 5371.5824.3206.779161.01 7681.4922.0199.681124.11 3411.61019.495.678122.71 6641.71115.225.776102.71 8131.61211.45.87294.31 9721.6全年19.71 112.8652 246.723 9732.1表 1 区域多年平均气象资料一览表容 2 566.8 万 m3，坝高为 178m，初期坝坝顶标高 1 618m，尾矿库等级为二等库。该尾矿库配套有尾矿输送管道及回水管道。尾矿浆采用管道输送至尾矿库堆存，设计小时最大输送矿浆量：1 123m3/h，矿浆浓度平均 26%。正常情况下，尾矿库库区澄清水、坝下渗滤水均输送至选厂。尾矿库采用上游法筑坝，共分为19级堆积子坝，标高分别为：1 618m、1 626m、1 634m、1 642m、1 650m、1 658m、1 666m、1 674m、1 682m、1 690m、1 698m、1 706m、1 714m、1 722m、1 730m、1 735m、1 740m、1 745m、1 750m、1 752m。尾矿库采用天然基础层作为防渗衬层，不设人工防渗层3。2.2 区域地形、地貌尾矿库所在地区属中山区河谷剥蚀地貌，尾矿库位于一“V”字型冲沟内，冲沟由西南至东北走向，冲沟左右侧均为斜坡。2.3 区域降雨量、蒸发量尾矿库所在区域多年平均气象资料各月平均降雨量、蒸发量统计数据见表 1。根据资料分析，本区暴雨一般发生在 6 月至 10月下旬，年最大一日暴雨多发生在 6 9 月，多阵性暴雨，笼罩面积不大，历时较短，强度大，一次暴雨一般为 1 3d。2.4 尾矿库废水排放量计算2.4.1尾矿浆带入水量Ww设计小时最大输送尾矿浆量：1 123m3/h，矿浆浓度平均 26%，每天 24 h 连续排放尾矿。尾 矿 浆 带 入 水 量 Ww=尾 矿 浆 量 含 水 率24h 每月天数2.4.2尾矿库库区降雨径流量Wj、尾矿库水面蒸发水量Wy尾矿库采用上游法筑坝，随着堆积坝高度不断增加，汇水面积不断变化。该尾矿库 1 730m 以下采用坝肩截洪沟排洪，1 730m 以上采用明确+沉砂池+平洞排洪。故本次按照初期坝 1 618m 标高，1 730m 标高和 1 752m 标高作为典型平台分阶段进行计算。堆至 1 618m 标高时，尾矿库上游汇水面积为 3.26km2，库区汇水面积 0.17km2（库内水面面积0.09km2），总汇水面积 3.43km2；堆至 1 730m 标高时，尾矿库上游汇水面积为 3.19km2，库区汇水面积 0.22km2（库内水面面积 0.11km2），总汇水面积3.41km2；堆至 1752m 标高时，尾矿库上游汇水面积为 3.1km2，库区汇水面积 0.28 km2（库内水面面积0.14km2），总汇水面积 3.38 km2。该尾矿库上游土地类型为工矿用地，考虑为非铺砌路面，径流系数取 0.304。尾矿库各月降雨径流量计算公式：Wj=降水量 汇水面积 径流系数。尾矿库各月水面蒸发水量计算公式：Wy=蒸发量 库内水面面积。2.4.3 尾矿库库区渗漏水量Ws尾矿库区域水文地质属于一般，库区渗漏水量计算公式2如下：WS=FHSB/365式中：WS尾矿库该月渗透损失水量（m3/月）；F尾矿库水面面积（m2）；B各月天数；HS尾矿库年渗透水层高度（m），按尾矿设施设计规范（GB50863-2013）中表 9.0.2 选取，年渗透损失水层厚度为 12m，本次取 2。2.4.4 沉积尾矿空隙中的截留水量Wk沉积尾矿空隙中的截留水量计算公式2如下：Wk=（1/d-1/g）W式中：Wk沉积尾矿空隙中的截留水量（m3/d）；d尾矿的平均堆积容重（t/m3），尾矿堆积容重黑 龙 江 环 境 通 报161第 1 期王 敬，等：水量平衡法在尾矿库废水排放量计算中的应用 表 3 多年平均降雨情况下，1730m 标高尾矿库水量平衡月份来水量 W1W1=Ww+Wj损失水量及回水量 W2W2=Wy+Ws+Wk+Wh1+Wh2尾矿库内盈余水W=W1 W2WwWjWyWsWkWh盈亏情况1618 278.45 767.314 42118 684.958 658.2753 672-221 390.42558 446.46 002.721 37316 876.752 981.6680 736-207 518.23618 278.412 005.434 26518 684.958 658.2753 672-234 996.34598 334.419 655.936 46518 082.256 766729 360-222 682.95618 278.478 85933 66018 684.958 658.2753 672-167 537.76598 334.4262 47122 67118 082.256 766729 360+33 926.27618 278.4297 192.517 75418 684.958 658.2753 672+66 701.88618 278.4243 285.917 71018 684.958 658.2753 672+12 839.29598 334.4234 929.213 65118 082.256 766729 360+15 404.410618 278.4112 521.213 49718 684.958 658.2753 672-113 712.511598 334.430 248.911 29718 082.256 766729 360-186 921.912618 278.46 826.610 37318 684.958 658.2753 672-216 283.1合计7 279 732.81 309 765.6247 137219 999.8690 6538 873 880-1 442 171.4旱季4 846 507.2271 887.0175 351.0146 465.6459 804.65 907 816-1 571 043雨季（69月）2 433 225.61 037 878.671 786.073 534.2230 848.42 966 064+128 871.6注：“”表示库内无盈水产生，处于亏水状态；“+”则表示库内有盈水产生。m3取值 1.58t/m3；g尾矿比重，取值 2.8；W排入尾矿库的尾矿量（t/d）。根据上式，该尾矿库沉积尾矿空隙中的截留水量为 1 892.2m3/d。2.4.5 尾矿库回水量Wh尾矿库设计回水量为 1 013.0m3/h，尾矿库 24 h运行，每天最大回水量 24 312m3。2.5 计算结果与分析在多年平均降雨情况下，尾矿库 1 618m 标高水量平衡见表 2。根据上表可知，在多年平均降雨情况下，尾矿库堆至 1618m 标高时，雨季（69 月）7 月尾矿库盈余水量最大，为 66 004.5m3，雨季总盈余水量为 129 721.2m3。尾矿库 1 618m 标高设计调洪库容13.38 万 m3，调洪库容大于总盈余水量，雨季盈余水可存于调洪库区，在旱季可以全部输送至选厂回用不外排。在多年平均降雨情况下，1 730m 标高尾矿库水量平衡见表 3。根据上表可知，在多年平均降雨情况下，尾矿库堆至 1 730m 标高时，雨季（6 9 月）7 月尾矿库盈余水量最大，为 66 701.8m3，雨季总盈余水量为 128 871.6m3。尾矿库 1 730m 标高设计调洪库容55.39 万 m3，调洪库容大于总盈余水量，雨季盈余水可存于调洪库区，在旱季可以全部输送至选厂回用不外排。表 2 多年平均降雨情况下，尾矿库 1618m 标高水量平衡月份来水量 W1W1=Ww+Wj损失水量及回水量 W2W2=Wy+Ws+Wk+Wh1+Wh2尾矿库内盈余水W=W1 W2WwWjWyWsWkWh盈亏情况1618 278.45 625.211 79915 287.758 658.2753 672-215 513.32558 446.45 854.817 48713 808.252 981.6680 736-200 711.63618 278.411 709.628 03515 287.758 658.2753 672-225 664.94598 334.419 171.629 83514 794.556 766729 360-213 249.55618 278.476 91627 54015 287.758 658.2753 672-159 963.56598 334.4256 00418 54914 794.556 766729 360+34 868.97618 278.4289 87014 52615 287.758 658.2753 672+66 004.58618 278.4237 291.614 49015 287.758 658.2753 672+13 462.19598 334.4229 140.811 16914 794.556 766729 360+15 385.710618 278.4109 748.811 04315 287.758 658.2753 672-110 633.711598 334.429 503.69 24314 794.556 766729 360-182 325.512618 278.46 658.48 48715 287.758 658.2753 672-211 168.1合计7 279 732.81 277 494.4202 203180 000.1690 6538 873 880-1 389 508.9旱季4 846 507.2265 188.0143 469.0119 835.7459 804.65 907 816-1 519 230.1雨季（69月）2 433 225.61 012 306.458 734.060 164.4230 848.42 966 064+129 721.2注：“”表示库内无盈水产生，处于亏水状态；“+”则表示库内有盈水产生。m3162第 36 卷 表 4 多年平均降雨情况下，1752m 标高尾矿库水量平衡月份来水量 W1W1=Ww+Wj损失水量及回水量 W2W2=Wy+Ws+Wk+Wh1+Wh2尾矿库内盈余水W=W1 W2WwWjWyWsWkWh盈亏情况1618 278.45 92918 35423 780.858 658.2753 672-230 257.62558 446.46 17127 20221 479.552 981.6680 736-217 781.73618 278.412 34243 61023 780.858 658.2753 672-249 100.64598 334.420 20746 41023 013.756 766729 360-237 008.35618 278.481 07042 84023 780.858 658.2753 672-179 602.66598 334.4269 83028 85423 013.756 766729 360+30 170.77618 278.4305 52522 59623 780.858 658.2753 672+65 096.48618 278.4250 10722 54023 780.858 658.2753 672+9 734.49598 334.4241 51617 37423 013.756 766729 360+13 336.710618 278.4115 67617 17823 780.858 658.2753 672-119 334.611598 334.431 09714 37823 013.756 766729 360-194 086.312618 278.47 01813 20223 780.858 658.2753 672-224 016.6合计7 279 732.81 346 488314 538279 999.9690 6538 873 880-1 532 850.1旱季4 846 507.2279 510223 174186 410.9459 804.65 907 816-1 651 188.3雨季（69月）2 433 225.61 066 97891 36493 589230 848.42 966 064+118 338.2注：“”表示库内无盈水产生，处于亏水状态；“+”则表示库内有盈水产生。m3在多年平均降雨情况下，1 752m 标高尾矿库水量平衡见表 4。根据上表可知，在多年平均降雨情况下，尾矿库堆至 1 752m 标高时，雨季（69 月）7 月尾矿库盈余水量最大，为 65 096.4m3，雨季总盈余水量为 118 338.2m3。尾矿库 1 752m 标高设计调洪库容58.93 万 m3，调洪库容大于总盈余水量，雨季盈余水可存于调洪库区，在旱季可以全部输送至选厂回用不外排。根据对照分析尾矿库 1 618m、1 730m、1 752m标高库内水平衡情况，随着尾矿库堆积坝逐渐增高，库内降雨径流量略微增大，蒸发水量和渗透损失水量随着库区水面面积的增加而增大，原因是尾矿库内尾矿的堆积量逐渐增加，导致损失的水量增加。根据计算结果可知，该尾矿库随着堆积坝逐渐增高，库内盈余水量减少，最大盈余水量均出现在雨季 7月，根据区域气象资料可知，当地 7 月平均降雨量最大，尾矿库盈余水量与降雨量有直接关系。该尾矿库各标高总盈余水量均小于调洪库容，且旱季亏水量均大于雨季盈余水量，盈余水量能实现全部回用，保证尾矿库废水不外排。在旱季，尾矿库回水量小于选矿生产用水量，尾矿库库内澄清水能够全部回用；当地雨季为 69月，一般出现连续降雨的时段较少，正常情况下，降雨期间，适当增加尾矿库回水量，尾矿库库内澄清水能够全部回用，不外排。同时尾矿库设计有调洪库容，可确保暴雨期间，库内雨水与尾矿水的混合物不外排污染外环境。但在出现特大暴雨等事故情况下，当库区内洪水量超过选矿厂回用水，且超过调洪库容时，尾矿库内洪水不能全部回用，将会有雨水夹带尾矿水通过库内排洪设施外排。综上，该尾矿库正常情况下，库内废水不外排。根据环境影响评价技术导则 地表水环境（HJ2.3-2018），该尾矿库建设项目地表水环境影响评价工作等级为三级 B。3结论尾矿库属于选矿厂配套设施，选矿厂为亏水作业，正常情况下，尾矿库内的水是能够全部输送至选厂回用。但在降雨期间，尾矿库内水除了尾矿带入水外，还包括库区降雨径流，且这两部分水无法分离。降雨期间，尾矿库内水能否全部回用，主要取决于降雨量及降雨历时等因素。本文采用水量平衡法计算尾矿库逐月盈亏水量，通过与调洪库容比较，分析尾矿库废水排放量。通过对尾矿库废水排放量的计算，可以确定尾矿库地表水环境影响评价等级，本文提供的方法和步骤对实际环境影响评价工作具有参考意义。参考文献：1环境影响评价技术导则 地表水环境 S.HJ2.3-2018.22011 年尾矿手册 M.北京：冶金出版社，2011:705-706.3一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准 S.GB18599-2020.4室外排水设计规范 S.GB50014-2006.黑 龙 江 环 境 通 报