富家坞酸性水库清污分流工程的完善与改造

周四根

（江西铜业集团公司德兴铜矿， 江西 德兴市 334224）

1 概 述

针对富家坞矿区地处南方多雨区，雨季降雨量大而且集中，以及雨水流经废石即转变为酸性水的特点，公司采用清污分流措施，将清水和污水分离，清水直接排入大坞河，避免受污染，污水则进入酸性水库进行处理。富家坞酸性水库位于大茅山东、西尾矿库下游，上游汇水面积4.55km2，为减少雨水进入酸性水库内，东侧设有长约2.8km的公路，西侧设有截洪沟，西侧截洪沟长约2.26km，由于现场地形条件的限制，汇集的雨水除少量经东侧道路自流排出，绝大部分集中进入西侧截洪沟自流排出。

酸性水库最低水位104m，最高水位为117m，最高洪水位为120m，总库容约300万m3，有效库容约200万m3。主要用于汇集富家坞排土场产生的酸性水及采区内的酸性水，为防止酸性水外排，通过泵站把该库内酸性水扬送至百泰硫化铜厂，提取硫化铜后自流至一线天酸性水处理厂，处理达标后排放。

2 富家坞酸性水库清污分流完善及改造的必要性

根据现场测量及相关设计资料可知，现有截洪沟自流坡度约8.8‰，过流断面约1.1m×1.1m，经核算，截洪沟的过流能力约3.53m3／s，采用20年一遇的设计频率，计算出洪峰流量约24m3／s，由此可知，截洪沟的过流能力不能满足15年一遇的洪水，因此，为减少汇集雨水进入酸性水库，需对西侧截沟加以完善。同时，为减轻西侧截洪沟的过流压力，将大茅山东尾矿库靠东侧山凹处雨水汇集引至酸性水库东侧截洪沟。

在所有截洪措施有效的情况下，进入酸性水库的汇水面积约为3.8km2（含东门泵站汇水面积1.8 km2），则年入酸性水总量约800万m3。根据泵站现有输送能力，全年满负荷运行也输送不完年产酸性水量，一旦雨水进入酸性水库，极有可能造成酸性水外溢事故，因此，必须有效截流两个尾矿库汇集的雨水，尽量减少雨水进入酸性水库。

3 水量计算

3.1 酸性水量计算

3.1.1 主要计算参数的选取

（1）设计频率按20年一遇（5%）年降雨量2700 mm计取；

（2）地表径流系数旱季为0.6，雨季和暴雨时均为0.7，地表径流系数综合考虑取0.65；

（3）最终生产规模酸性水库汇水面积3.8km2。3.1.2 水量计算

（1）地下水量。地下水主要来自浅部的风化带裂隙含水层和深部的构造裂隙含水层，地下水量为3000m3／d。

（2）降雨地面汇水量。年降雨地面汇水量采用下列公式计算：

式中：Q——径流量，万 m3／y；

α——径流系数；

F——汇水面积，km2；

H——降雨量，mm／d。

将前述参数代入，计算出Q＝667万m3／y。

（3）总水量。最终生产规模总水量（包括地下水和地表汇水）为：Q＝777万m3／y。

3.2 截洪沟洪峰流量计算

洪峰流量计算用于截水沟的断面设计，采用20年一遇的设计频率。采用下式计算：

式中：Q——洪峰流量，m3／s；

ψ——地貌系数，取ψ＝0.1；

h——迳流深度，mm；

Z——植被等的拦蓄深度，mm；

F——汇水面积，km2。

计算中采用的暴雨分区为第5分区，土壤类别为Ⅲ类，查表得径流深度为27mm（重现期15a）、30 mm（重现期25a），本设计径流深度取28mm。截水沟汇水面积以天然山坡为主，且长有灌木丛，拦蓄深度取10mm，则有：

Q＝0.1（28－10）3／2（4.55－0.37）4／5＝24m3／s

3.3 现有截洪沟过流能力计算

式中：Q——流量，m3／s；

ω——过水断面面积，m2；

C——谢才系数：C＝（1／n）R1／6；

n——粗糙率；

R——水力半径，m，R＝ω／X；

X——湿周，m；

i——纵坡坡度。

把已经确定的参数代入公式计算，得出现有截洪沟过流能力为：Q＝3.53m3／s。

3.4 从截洪沟出口处至泵房处已现浇砼路面外侧增加路挡过流能力计算

把已经确定的参数代入计算公式中，考虑安全高度200mm时过流能力为Q＝19.35m3／s，不考虑安全高度时过流能力为Q＝24.64m3／s。

4 工艺设计

4.1 酸性水库西侧截洪沟完善及改造

根据现场实际情况，将西侧截洪沟分段进行完善。

（1）从截洪沟出口处至泵房处已现浇砼路面段外侧增加路挡，高度为1m，长度为420m。

（2）从泵房往库尾段现浇宽3m的路面及高1 m的路挡，形成水陆两用公路，长度为850m。

（3）从形成的水陆两用公路至大茅山东尾矿库坝面段现浇宽1m的路面及高1m的路挡，长度为800m。

（4）截洪沟局部加盖盖板。

（5）截洪沟内侧沟壁均加高1m。

4.2 大茅山东尾矿库雨水分流措施

为减轻西侧截洪沟的过流压力，将大茅山东尾矿库靠东侧山凹处雨水汇集引至酸性水库东侧截洪沟。主要工程内容为：新筑长40m、高2.5m的拦水土坝，铺设Φ800mm水泥管长150m；开挖、现浇宽1m、深1m的水沟，长200m，并加盖盖板。

5 结 论

该酸性水库主要用于汇集富家坞排土场产生的酸性水及采区内的酸性水，为防止酸性水外排，通过泵站把该库内酸性水扬送至百泰硫化铜厂，提取硫化铜后自流至一线天酸性水处理厂，处理达标后排放。酸性水库的可靠运行是一个重要的环保保障，酸性水库上部截洪沟的修建，有效减少了上部清水进入酸性水库，保证了酸性水库的库容量在雨水过多的情况下不会外溢，以免造成严重的污染事故；同时减少了输送管路的架设，节约了泵排的成本，使现有的泵排系统在雨季能够满足排洪的需求，既节约了酸性水的处理成本，也给环境保护提供了更有力的保证。

［1］ 李本高，等.工业水处理技术［M］.北京：中国石化出版社，2010.

［2］ 王晓华.水文学［M］.武汉：华中科技大学出版社，2006.

［3］ 张鸣远.流体力学［M］.北京：高等教育出版社，2010.

［4］ 刘创华.新时期工业污水处理的再利用探讨［J］.绿色科技，2012，10（2）：141－142.

［5］ 曹金霞.污水处理工程方案设计计算［J］.科技创新导报，2012，12（3）：105.

［6］ 岳少龙.污水处理自动化控制探讨［J］.科技资讯，2012，12（1）：97.

［7］ 孙倩茹.污水处理技术在塔河油田的研究及应用［J］.2012，31（1）：84－86.