铁矿厂排水系统设计释解

由于生产新水系统水量较大，管道分布范围广，适应室外消火栓全厂布置的要求，消防设施的设置对给水系统本身的布置影响不大，建议消防给水系统与生产新水系统合并。生产、消防新水系统设备及管道除满足生产要求外，还需满足全厂室内外消防水量及水压。选厂排水系统应采用分流制，生产废水、生活污水及雨水经不同的排水系统分别收集并处置，这对于充分利用水资源，实现污、废水零排放起着至关重要的作用。选厂生产废水主要为破碎筛分系统除尘及冲洗排水，这部分排水含有大量矿粉和泥沙，直接排放会对周边环境造成不利影响，应将之收集后直接返回工艺系统。选厂生活污水量比较少，但其有机物含量高，应先进行生化处理，到达回用水标准后再返回工艺系统。选厂雨水一般直接排放，根据地势情况采用道路自然排水方式或有组织管道排水方式。在缺水地区还可以考虑雨水的收集再利用系统，简单沉淀后的雨水可作为工艺系统补充水。供排水方式选厂供排水采用循环和串级供水体制，尽量使用循环水替代生产新水，提高工业水重复利用率，促进污水、废水资源化，满足污水、废水零排放的环保要求。水量平衡在选厂给排水总体设计中，水量平衡工作十分重要，它将全厂给排水系统联系起来，直观体现各系统之间的交错关系，确定给排水各系统的水量数据，作为各系统给排水构筑物设计及管路设计的依据。对于选厂的水系统而言，应在满足生产要求的前提下，实现用水和排水之间的平衡。平衡的用水方式既不会有多余的工业污废水被排放，又可以尽量降低新水的需求量。在理论上，生产新水只用于补充因蒸发、风吹、漏损等造成的循环水系统的水量损失及精矿、尾矿带走的水量，这是一种完全理想的状态。虽然在实际应用过程中可能难以实现，但应当采取各种技术措施，使实际效果尽量接近理论数据。水量平衡的首要工作就是确定全厂各种工艺用水量和排水量，结合已经确立的给排水系统及供排水方式对系统水量进行计算和调整，使每个设计单元进出水量平衡，整个给排水系统补充和消耗平衡。水量平衡图在设计的各个阶段精度和详细程度不同。在设计的方案阶段，可根据工艺用水指标进行大致的平衡工作，由于许多用水指标及水量均为估算，水量平衡数据可能有较大偏差，这是由设计基础资料的准确程度决定的。在设计的施工图阶段，许多设计参数已经确定，大多数用水设备的参数也很准确，此时进行水量平衡工作，得出的数据将对于给排水系统设计乃至实际生产运行、管理都具有指导意义。

给排水构筑物设置方式及设备配置选厂水系统构筑物主要有储水池、综合供水泵站及水处理设施等。给排水构筑物宜根据其功能和特点综合布置，能集中考虑的设施建议整合起来，尽量减少构筑物的种类和数量。尽管集中布置会提高单体构筑物设计难度和要求，但对于总体设计来说有许多优点：1）设施集中布置，便于生产运行及管理；2）减少占地面积，总体布置集中、美观；3）减少土建工程量，降低初期投资；4）减少厂区给排水外部连接管线，降低施工及维护难度；5）减少操作工人，降低生产成本。储水池选厂储水池按其储存水质的不同可分为生产消防新水池、生活水池、循环水池及事故水池等。1）生产消防新水池及生活水池（1）设置方式在选厂有地形条件的前提下，生产消防新水池及生活水池宜建成高位水池，高位水池底标高宜高出选厂地坪40m左右。这两个系统最大小时流量和平均小时流量有较大差异，水池的调节功能使得系统可以按需供水，高位恒压供水有利于系统运行的稳定。另外，对于消防给水系统来说，消防水量储存在高位水池中，常高压供水系统的消防安全性更高。如果选厂地势较平，没有建设高位水池的地形条件，生产消防水池及生活水池可与供水泵站统一考虑，采用变频供水泵组向两个系统分别供水。（2）水池有效容积生产消防新水池储存一次消防总水量及生产新水调节水量，且应考虑消防水不被它用的技术措施。选厂一次消防水量可根据《建筑设计防火规范》确定，而生产新水调节水量则是一个可变性比较大的参数。可根据选厂场地条件、供水水源保障性、生产用水波动性以及特殊储水要求等方面综合考虑，一般取2h~12h生产新水用水量。生活水池有效容积可取3.6h~12h生活用水量。2）循环水池（1）设置方式由于循环水池进水主要来自各精矿、尾矿浓缩池溢流水及尾矿库回水，为降低系统能耗，宜采用自流进水方式，循环水池一般设置为地下式，与供水泵站统一考虑。由于浊环水中含有部分悬浮物，浊环水池应定期清理，为了保证清理期间持续供水，建议浊环水池至少分为两格，底部加连通闸板，正常生产时连通闸板为常开状态；清理期间关闭连通闸板，分格进行清理，不影响浊环水系统正常运行。（2）水池有效容积确定循环水池容积应掌握循环水加压进入选别作业再返回环水池所经历的流程和设施，测算流程系统的总容量，估计系统中各种设备容器从空到充水溢流可能经历的时间和流量，依此确定水池容积。循环供水系统启动后，环水池中水位不断降低，当水池接近低水位时循环回水已进入池中，不致造成抽空断水。循环水池的容积一般取20min～1h的系统循环水量，具体大小根据场地情况确定，循环流量大的可取小值，循环流量小的取大值。3）事故水池为贯彻国家节能减排的政策，在选厂给排水设计中尽量做到污废水零排放，为实现这一目标，需在选厂设置1座事故水池。当选厂用水不平衡时起到缓冲作用，并能储存选厂事故停车时一次总排水量。（1）设置方式由于事故水池需截留所有环水及生产废水溢流水量，并保证这些溢流水自流进入水池，因此事故水池应设置在循环水泵站附近地势较低的区域，使进水标高以下保持足够的有效容积。池内通常可设置1组潜污泵，当生产恢复正常后，由潜污泵将池内水送至尾矿浓缩池，溢流后回用于生产工艺系统。潜污泵的流量可以参照环水系统补水量选取。（2）水池有效容积水池有效容积可按储存以下几部分水量计算：①主厂房内事故状态时，一次管道最大泄水量。②环水系统补水管道10min~30min补水量。③环水系统波动水量，取环水系统总水量的10%。

综合供水泵站1)综合供水泵站设置方式在有条件的选厂，生产消防新水、循环水、生活给水等系统的供水泵组应设置在一个综合供水泵站内，泵站的辅助用房内可设置给排水系统加药装置。综合供水泵站一般为半地下式建筑，各泵组均设置在地下式泵坑内，采用自灌吸水方式。泵坑地坪的标高由相应水池的工作液位与泵组设置高度来确定，一般为-2.5m~-4.5m。尾矿浓缩池溢流水是浊环回水的主要来源，因此,综合供水泵站一般应布置在尾矿浓缩池附近或位于地势较低的区域,以便于环水自流进入循环水池。2)综合供水泵站设备综合供水泵站内各泵组宜变频运行，这是给排水系统节能降耗的一个重要方式。（1）生产消防新水系统及生活给水系统最大小时用水量与平均小时用水量之间有很大差异，供水波动性较大，采用变频供水方式可满足不断变化的瞬时用水需求，避免不必要的能耗，保持恒压供水，有利于系统的稳定运行。（2）浊环水系统负担选厂主要工艺用水，系统水量、水压波动性不大，用水量与选矿工艺系列密切相关。因此,浊环水泵组工作泵台数宜与工艺选别系列数相对应，以便系统供水能力随选矿工艺系列的增减而相应变化，不影响整个供水系统的稳定运行。由于浊环水泵流量较大，供水压力也偏高，泵组采用变频运行可使水泵自动运行在高效区间，有效节能。水处理设施1)机械加速澄清池机械加速澄清池用于处理生产给水，降低水中悬浮物含量，一般常用在选厂生产新水系统和浊环水系统中。（1）生产新水系统澄清池主要用于处理生产水源给水，使之符合选厂生产新水水质要求。选厂生产水源有多种类型：可采用地下水、地表水、矿坑涌水等，其中地下水水质较好，一般可以直接作为生产新水供选厂使用；地表水及矿坑涌水水质稍差，可能含有较多悬浮物，需经机械加速澄清池絮凝沉淀后才能满足使用要求。生产水源给水一般为压力输送，机械加速澄清池可设置为地上式或半地下式，出水自流进入生产新水储水池，底部排泥提升至尾矿浓缩池。为提高处理效果，可在进水管上及第一反应室投加絮凝药剂。（2）浊环水系统澄清池浊环水系统负荷较高，当浓缩池溢流水SS≥300mg/L时，宜对其进行澄清处理，出水SS≤100mg/L，可替代新水供选矿工艺使用，这对于平衡系统水量，实现生产废水零排放起着关键作用。因浊环水系统水量较大，为降低能耗，机械加速澄清池进水及出水都应采用自流方式，在平面布置上宜靠近浓缩池及循环水泵站。2)生活污水处理站选厂大多远离城区，厂区生活污水无法直接排入市政污水管网，为满足污水零排放的环保要求，需在厂区内建1座生活污水处理站将生活污水处理后回用。由于选厂生活污水平均小时流量较小，一般为3m3/h~20m3/h，宜采用一体化污水处理设备进行生化处理，出水应符合GB8978—1996《污水综合排放标准》，可回用于选矿工艺或浇洒道路。污水管网将全厂生活污水汇集至生活污水处理站调节池（卫生间生活污水应先进入化粪池沉降），管道内污水均为重力自流。生活污水处理站应布置在厂区地势最低的区域，并靠近主要的生活用水设施。生活污水处理站地上建筑为处理间、值班室及配电室，地下设钢筋混凝土结构调节池和回用水池。调节池有效容积为6h~8h污水量，回用水池兼做消毒池，停留时间大于1h，内设回用水泵组。

作者：张楠楠 孙璐 单位：中冶京诚（秦皇岛）工程技术有限公司 上海绿地集团西安置业有限公司