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摘要：引满洲里市污水处理厂中水入乌努格吐山铜钼矿工业生产使用，主要阐述中水输水工程设计要点
关键词：中水；加压泵站；输水管线；中途高位水池
中图分类号：TV675文献标识码： A
1.项目由来
内蒙古乌努格吐山铜钼矿隶属于中国黄金集团内蒙古矿业有限公司，是国家和地方重点建设项目，为我国第四大铜矿，属于低品位大型多金属矿床，主要矿产为铜，伴生矿产为钼、银、金等。产品方案为铜精矿、钼精矿，精矿中含有金、银、铼等有价元素。
该矿位于内蒙古自治区满洲里市南西22km，矿区范围约27.93km2，行政区划属呼伦贝尔市新巴尔虎右旗（即西旗）。地理座标：
东经117°15′～117°20′；
北纬49°24′～49°26′30″。
乌努格吐山铜钼矿一期建设规模为日处理矿石30000t，生产用水日补充11524.68m³。
该项目区的地表水资源贫乏，矿区周边无地表水，只有距矿区最近的呼伦湖，而呼伦湖属于国家级自然保护区，国家禁止取水用于工业生产，乌努格吐山铜钼矿生产用水受到严重的制约，寻找新的水源以保证矿山正常生产用水成了当务之急。
2008年底满洲里市污水处理厂进入了试运行阶段，该厂设计一期规模2万m3/d,二期总规模5万m3/d。污水类型为城镇生活污水和部分工业废水。如经对该污水处理厂升级改造，在完善原有处理设施的同时，进行深度处理，使出水水质达到了《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T19923-2005）标准，以满足乌努格吐山铜钼矿生产用水使用要求，即可以作为矿山生产用水水源。
将满洲里市城市污水重新利用，不仅解决了乌努格吐山铜钼矿水资源难题，而且一举实现了污水资源化的目标，大大削减了水污染物排放量，还通过污染物减排和污水资源化，实现了对区域生态环境的保护、改善与美化，有利于人民群众的身体健康，具有巨大的综合效益和广泛的示范意义。
经乌努格吐山铜钼矿建设单位中国黄金集团内蒙古矿业有限公司与满洲里市污水处理厂建设单位满洲里锦源水务公司协商达成协议，由锦源水务对满洲里市污水厂处理厂进行升级改造，提供可供矿区生产使用的中水，由内蒙古矿业有限公司进行中水输送工程，完成对矿区的供水任务。
2.设计内容
本工程主要设计内容为：中水加压泵站及中水输送管线工程。
3. 中水加压泵站及中水输送管线设计
3.1设计依据
（1）中国市政东北设计研究院提交的《满洲里市污水处理厂升级改造及中水回用工程可行性研究报告》
（2）内蒙古矿业有限公司与满洲里市锦源水务公司签订的中水《供水协议》
（3）国家相关设计规范：
《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003
《建筑设计防火规范》GB50016-2006
《室外给水设计规范》GB50013-2006
《室外排水设计规范》GB50014-2006
《泵站设计规范》GB 50265-2010
《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T19923-2005）
《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002等
（4）给水排水设计手册
3.2中水输送工艺流程
满洲里市污水处理厂中水通过两级提升至矿区生产高位水池，一级泵站建在污水处理厂内，二级泵站建在距离矿区东北约7km处，（二级泵站及二级泵站至矿区高位水池输水管线段利用已经施工完部分），本次工程主要为一级泵站及一级泵站至二级泵站调节池输水管线段。
污水处理厂地面标高607.60m，二级泵站进水池最高水位705.00m，污水处理厂处理后的中水经一级泵站加压，至中途高位水池，其地面标高为770.00m，再经重力输送至二级泵站进水池。
3.3工程组成内容
工程内容主要包括：中水加压泵站即一级泵站；输水管线（一级泵站至二级泵站段），中途高位水池及管道附属构筑物。
3.4中水加压泵站及输水管线设计
3.4.1输水规模
一期规模按1.25x104m3/d,远期按2.5x104m3/d设计。
3.4.2输水方式
在一级泵站至中途高位水池段采用加压输水；中途高位水池至二级泵站段采用重力流自流输水。
3.4.3输水管道根数的确定
根据本工程的特性，矿区需水水量比较稳定，考虑矿区二期扩建的可能性，污水处理厂二期规模处理水量，矿区完全可以利用，故本次设计按照二期规模一次建成，由于矿区建有20000 m3高位水池储存事故用水，输水管线采用一条，单线供水。
3.4.4加压泵站（一级泵站）
在污水处理厂中水池旁设置加压泵站一座，泵站设计流量为2.5x104m3/d。厂房形式为矩形半地下式，平面尺寸24mX9m,钢筋混凝土结构，泵房右侧设9mX3.5m的配电间一处。泵站高9m，墙厚490mm，钢筋混凝土柱、薄腹梁、预制混凝土槽型屋面，塑钢窗。
泵站内设三台KQSN300-M3/780型水泵及其配套电机，两用一备，水泵性能参数为：Q=0.24m3/s，H=196.5m,N=710kw。DN500電动闸阀3个，DN400电动球阀3个，DN400缓闭止回阀3个，起重机一台，泵房内设潜污泵2台，一用一备，型号100QW100-22-15单泵参数为Q=70m3/s，H=22m,N=15kw。
配电间设高压开关柜7面，高压消弧消谐柜1面，高压补偿装置3面，低压开关柜3面，直流电源一套，微机控制系统一套。
电源引自污水处理厂高压线路10kv，长0.50km。
加压泵站出水侧设计量井一座，内设DN500超声波流量计一台。
计量井为钢筋混凝土结构，长x宽x高=2.5x1.5x4.5m,井壁厚200mm，底板厚250mm,出口侧接DN500压力管道。
3.4.5中途高位水池
在输水管线桩号为15+000m处，设高位水池一座，高位水池最低水位765.00m，最高水位768.5m，停留时间按照30min考虑，容积为500m3，采用钢筋混凝土结构，池壁厚300mm，池底厚400mm，水池下段为重力流输水管线，水池进出水侧均加设DN600的阀门控制。
3.4.6中水输送管线
3.4.6.1管线基本概况
1）线路全长21.50km，起端桩号为二级加压泵站吸水井，沿东北方向布置，在桩号15+000处高地布置高位水池，管线在高位水池进水侧到一级泵站主要沿满洲里市城市规划道路敷设。
2）地质条件
输水管线总长21.50km，在桩号17+000m至0+000m段基本地表以下为0.5-1.0m为粘土，1.0-7.5m为砂砾石或强风化长岭石等，地质条件较复杂，在桩号17+000m至一级泵站段地表以下为2.5m为粘土，2.5-7.5m为砂砾石。
3）工程占地
施工道路及管线临时用地合计400000m2，均为草地。
永久性占地为中途高位水池和一级泵站，高位水池占地250m2泵站占地500m2。
3.4.6.2管径的确定
设计管线长度为21.50km，设计流量为2.5x104m3/d，管道糙率根据管材确定，球墨铸铁管取0.0125，局部水头损失按沿程水头损失的5%计取。经过经济分析比较和水利计算，按年支出最小法计算出经济流速为1.3m/s,同时考虑加压管段流速过大需要水泵扬程太高，经水力计算，初步确定输水管线加压管段为DN600，管长6.5km。，管中流速为1.02m/s，水头损失为14m。
重力流管段尽量采用重力水位差确定经济管径，经水力计算，初步确定输水管线自流管为DN600和DN500，其中DN600长为8.0km，DN500长为7.0。管中流速分别为1.02m/s和1.47m/s，水头损失分别为17.25m和39.90m。
3.4.6.3管材的选用
本工程為长距离高扬程输水工程，管材管径的选择对工程投资影响较大。通过水力计算输水管径分别为DN600和DN500。目前国内常用的高扬程管材有钢管和球磨铸铁管。由于供水压力较大，安全要求较高，运行时压力变化会带来震动和移位，球墨铸铁管的安装方式不能保证正常使用。因此，在满足压力要求的前提下建议使用无缝钢管。管材压力等级为2.5MPa。
3.4.6.4管道附属构筑物
在确保输水管线正常安全的运行，及事故时的维修，在输水管线分别设有阀门井、排气井、排泥井等功能性构筑物及过公路铁路交叉等的附属构筑物。
1）阀门井
在保证管路事故时，能分段断水及管路的正常维护，结合附属构筑物共设阀门井7个，除输水管线末端处及二级泵站进水池设电动蝶阀外，其余均设手动蝶阀控制。
2）排气井
在管线正常运行时，气体能及时排放，不产生气阻，平衡压力，在管线沿程设排气井30个，采用DN100双口快开排气阀。
3）排泥井
在保证管线运行期内排泥及检修时泄水，在管线沿程共设排泥井5个。
4）过公路一次
管线沿途过高等公路一次，采用顶管施工。
5）过铁路一次
输水管线沿途过国铁2次，采用顶管或维修管廊穿管过路。
3.4.6.5管道监测及自控系统
根据本工程控制系统和监测的需要，设置了一套通讯和仪表控制系统，用于控制两级泵站的出水流量，以方便系统的统一控制管理。
1）在一、二级加压泵站的出口设置流量计和阀门。阀门在正常的情况下是常开的，在管道和水厂出现事故停止供水时，需要自动关闭阀门，同时控制水泵停机。
2）在二级泵站进水池和高位水池设置超声波液位计，控制一、二级泵站阀门的开启度进行流量调节，实现两级泵站的协调运行，并监测水池的水位是否溢流，同时将信号上传至供水管理中心。
3）在一、二级泵站中设置专门的PLC控制站，用于监测水位、流量、阀门开度等信息并控制阀门的开启度。
4）本系统和泵站电气自动控制系统共用一套上位系统（工控机）及通信系统（有线电话上网）。
3.5工程量表
主要工程量见下表3-1。
表3-1主要工程量表
4.投资估算
4.1投资概况
建设投资：3798.37万元，其中：工程费用3583.37万元。
4.2编制概算的主要依据
（1）《有色冶金矿山初步设计内容和深度的原则规定》；
（2）现行《有色金属工业预算定额》及《费用定额》；
（3）相关专业提供的工程量及设备清单；
（4） 材料价格：参考矿区材料预算价格。
（5） 设备价格: 询价。
（6） 基本预备费：按6%计算。
4.3 投资分析：
表4-1：引满洲里市污水处理厂中水入乌努格吐山铜钼矿工程建设投资综合概算表
表4-1 引满洲里市污水处理厂中水入乌努格吐山铜钼矿
工程建设投资综合概算表
5.结论
满洲里市污水处理厂升级改造项目已经立项并开始实施，中水产量达到2.0万m3/d，可以满足乌努格吐山铜钼矿生产用水水量水质要求。
中水一级泵站及中水输水管线工程，泵站选址（一级泵站建在满洲里市污水处理厂）及管线选线（主要沿满洲里市城市规划道路敷设）方案合理，工程实施切实可行。
随着满洲里市地区经济发展，污水排放量不断增加，污水处理厂中水产量得到保证，使乌努格吐山铜钼矿的正常生产运行得到保障。污水再利用，既防治了水污染、节约了水资源，改善了城市生态环境、保护了人民身体健康，又解决了乌努格吐山铜钼矿用水难题，促进了区域经济的发展。
参考文献：
【1】《给水排水设计手册》中国建筑工业出版社.
【2】长春黄金设计院，内蒙古乌努格吐山铜钼矿初步设计.
【3】中国市政东北设计研究院，满洲里市污水处理厂升级改造可行性研究报告.
关键词：中水；加压泵站；输水管线；中途高位水池
中图分类号：TV675文献标识码： A
1.项目由来
内蒙古乌努格吐山铜钼矿隶属于中国黄金集团内蒙古矿业有限公司，是国家和地方重点建设项目，为我国第四大铜矿，属于低品位大型多金属矿床，主要矿产为铜，伴生矿产为钼、银、金等。产品方案为铜精矿、钼精矿，精矿中含有金、银、铼等有价元素。
该矿位于内蒙古自治区满洲里市南西22km，矿区范围约27.93km2，行政区划属呼伦贝尔市新巴尔虎右旗（即西旗）。地理座标：
东经117°15′～117°20′；
北纬49°24′～49°26′30″。
乌努格吐山铜钼矿一期建设规模为日处理矿石30000t，生产用水日补充11524.68m³。
该项目区的地表水资源贫乏，矿区周边无地表水，只有距矿区最近的呼伦湖，而呼伦湖属于国家级自然保护区，国家禁止取水用于工业生产，乌努格吐山铜钼矿生产用水受到严重的制约，寻找新的水源以保证矿山正常生产用水成了当务之急。
2008年底满洲里市污水处理厂进入了试运行阶段，该厂设计一期规模2万m3/d,二期总规模5万m3/d。污水类型为城镇生活污水和部分工业废水。如经对该污水处理厂升级改造，在完善原有处理设施的同时，进行深度处理，使出水水质达到了《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T19923-2005）标准，以满足乌努格吐山铜钼矿生产用水使用要求，即可以作为矿山生产用水水源。
将满洲里市城市污水重新利用，不仅解决了乌努格吐山铜钼矿水资源难题，而且一举实现了污水资源化的目标，大大削减了水污染物排放量，还通过污染物减排和污水资源化，实现了对区域生态环境的保护、改善与美化，有利于人民群众的身体健康，具有巨大的综合效益和广泛的示范意义。
经乌努格吐山铜钼矿建设单位中国黄金集团内蒙古矿业有限公司与满洲里市污水处理厂建设单位满洲里锦源水务公司协商达成协议，由锦源水务对满洲里市污水厂处理厂进行升级改造，提供可供矿区生产使用的中水，由内蒙古矿业有限公司进行中水输送工程，完成对矿区的供水任务。
2.设计内容
本工程主要设计内容为：中水加压泵站及中水输送管线工程。
3. 中水加压泵站及中水输送管线设计
3.1设计依据
（1）中国市政东北设计研究院提交的《满洲里市污水处理厂升级改造及中水回用工程可行性研究报告》
（2）内蒙古矿业有限公司与满洲里市锦源水务公司签订的中水《供水协议》
（3）国家相关设计规范：
《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003
《建筑设计防火规范》GB50016-2006
《室外给水设计规范》GB50013-2006
《室外排水设计规范》GB50014-2006
《泵站设计规范》GB 50265-2010
《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T19923-2005）
《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002等
（4）给水排水设计手册
3.2中水输送工艺流程
满洲里市污水处理厂中水通过两级提升至矿区生产高位水池，一级泵站建在污水处理厂内，二级泵站建在距离矿区东北约7km处，（二级泵站及二级泵站至矿区高位水池输水管线段利用已经施工完部分），本次工程主要为一级泵站及一级泵站至二级泵站调节池输水管线段。
污水处理厂地面标高607.60m，二级泵站进水池最高水位705.00m，污水处理厂处理后的中水经一级泵站加压，至中途高位水池，其地面标高为770.00m，再经重力输送至二级泵站进水池。
3.3工程组成内容
工程内容主要包括：中水加压泵站即一级泵站；输水管线（一级泵站至二级泵站段），中途高位水池及管道附属构筑物。
3.4中水加压泵站及输水管线设计
3.4.1输水规模
一期规模按1.25x104m3/d,远期按2.5x104m3/d设计。
3.4.2输水方式
在一级泵站至中途高位水池段采用加压输水；中途高位水池至二级泵站段采用重力流自流输水。
3.4.3输水管道根数的确定
根据本工程的特性，矿区需水水量比较稳定，考虑矿区二期扩建的可能性，污水处理厂二期规模处理水量，矿区完全可以利用，故本次设计按照二期规模一次建成，由于矿区建有20000 m3高位水池储存事故用水，输水管线采用一条，单线供水。
3.4.4加压泵站（一级泵站）
在污水处理厂中水池旁设置加压泵站一座，泵站设计流量为2.5x104m3/d。厂房形式为矩形半地下式，平面尺寸24mX9m,钢筋混凝土结构，泵房右侧设9mX3.5m的配电间一处。泵站高9m，墙厚490mm，钢筋混凝土柱、薄腹梁、预制混凝土槽型屋面，塑钢窗。
泵站内设三台KQSN300-M3/780型水泵及其配套电机，两用一备，水泵性能参数为：Q=0.24m3/s，H=196.5m,N=710kw。DN500電动闸阀3个，DN400电动球阀3个，DN400缓闭止回阀3个，起重机一台，泵房内设潜污泵2台，一用一备，型号100QW100-22-15单泵参数为Q=70m3/s，H=22m,N=15kw。
配电间设高压开关柜7面，高压消弧消谐柜1面，高压补偿装置3面，低压开关柜3面，直流电源一套，微机控制系统一套。
电源引自污水处理厂高压线路10kv，长0.50km。
加压泵站出水侧设计量井一座，内设DN500超声波流量计一台。
计量井为钢筋混凝土结构，长x宽x高=2.5x1.5x4.5m,井壁厚200mm，底板厚250mm,出口侧接DN500压力管道。
3.4.5中途高位水池
在输水管线桩号为15+000m处，设高位水池一座，高位水池最低水位765.00m，最高水位768.5m，停留时间按照30min考虑，容积为500m3，采用钢筋混凝土结构，池壁厚300mm，池底厚400mm，水池下段为重力流输水管线，水池进出水侧均加设DN600的阀门控制。
3.4.6中水输送管线
3.4.6.1管线基本概况
1）线路全长21.50km，起端桩号为二级加压泵站吸水井，沿东北方向布置，在桩号15+000处高地布置高位水池，管线在高位水池进水侧到一级泵站主要沿满洲里市城市规划道路敷设。
2）地质条件
输水管线总长21.50km，在桩号17+000m至0+000m段基本地表以下为0.5-1.0m为粘土，1.0-7.5m为砂砾石或强风化长岭石等，地质条件较复杂，在桩号17+000m至一级泵站段地表以下为2.5m为粘土，2.5-7.5m为砂砾石。
3）工程占地
施工道路及管线临时用地合计400000m2，均为草地。
永久性占地为中途高位水池和一级泵站，高位水池占地250m2泵站占地500m2。
3.4.6.2管径的确定
设计管线长度为21.50km，设计流量为2.5x104m3/d，管道糙率根据管材确定，球墨铸铁管取0.0125，局部水头损失按沿程水头损失的5%计取。经过经济分析比较和水利计算，按年支出最小法计算出经济流速为1.3m/s,同时考虑加压管段流速过大需要水泵扬程太高，经水力计算，初步确定输水管线加压管段为DN600，管长6.5km。，管中流速为1.02m/s，水头损失为14m。
重力流管段尽量采用重力水位差确定经济管径，经水力计算，初步确定输水管线自流管为DN600和DN500，其中DN600长为8.0km，DN500长为7.0。管中流速分别为1.02m/s和1.47m/s，水头损失分别为17.25m和39.90m。
3.4.6.3管材的选用
本工程為长距离高扬程输水工程，管材管径的选择对工程投资影响较大。通过水力计算输水管径分别为DN600和DN500。目前国内常用的高扬程管材有钢管和球磨铸铁管。由于供水压力较大，安全要求较高，运行时压力变化会带来震动和移位，球墨铸铁管的安装方式不能保证正常使用。因此，在满足压力要求的前提下建议使用无缝钢管。管材压力等级为2.5MPa。
3.4.6.4管道附属构筑物
在确保输水管线正常安全的运行，及事故时的维修，在输水管线分别设有阀门井、排气井、排泥井等功能性构筑物及过公路铁路交叉等的附属构筑物。
1）阀门井
在保证管路事故时，能分段断水及管路的正常维护，结合附属构筑物共设阀门井7个，除输水管线末端处及二级泵站进水池设电动蝶阀外，其余均设手动蝶阀控制。
2）排气井
在管线正常运行时，气体能及时排放，不产生气阻，平衡压力，在管线沿程设排气井30个，采用DN100双口快开排气阀。
3）排泥井
在保证管线运行期内排泥及检修时泄水，在管线沿程共设排泥井5个。
4）过公路一次
管线沿途过高等公路一次，采用顶管施工。
5）过铁路一次
输水管线沿途过国铁2次，采用顶管或维修管廊穿管过路。
3.4.6.5管道监测及自控系统
根据本工程控制系统和监测的需要，设置了一套通讯和仪表控制系统，用于控制两级泵站的出水流量，以方便系统的统一控制管理。
1）在一、二级加压泵站的出口设置流量计和阀门。阀门在正常的情况下是常开的，在管道和水厂出现事故停止供水时，需要自动关闭阀门，同时控制水泵停机。
2）在二级泵站进水池和高位水池设置超声波液位计，控制一、二级泵站阀门的开启度进行流量调节，实现两级泵站的协调运行，并监测水池的水位是否溢流，同时将信号上传至供水管理中心。
3）在一、二级泵站中设置专门的PLC控制站，用于监测水位、流量、阀门开度等信息并控制阀门的开启度。
4）本系统和泵站电气自动控制系统共用一套上位系统（工控机）及通信系统（有线电话上网）。
3.5工程量表
主要工程量见下表3-1。
表3-1主要工程量表
4.投资估算
4.1投资概况
建设投资：3798.37万元，其中：工程费用3583.37万元。
4.2编制概算的主要依据
（1）《有色冶金矿山初步设计内容和深度的原则规定》；
（2）现行《有色金属工业预算定额》及《费用定额》；
（3）相关专业提供的工程量及设备清单；
（4） 材料价格：参考矿区材料预算价格。
（5） 设备价格: 询价。
（6） 基本预备费：按6%计算。
4.3 投资分析：
表4-1：引满洲里市污水处理厂中水入乌努格吐山铜钼矿工程建设投资综合概算表
表4-1 引满洲里市污水处理厂中水入乌努格吐山铜钼矿
工程建设投资综合概算表
5.结论
满洲里市污水处理厂升级改造项目已经立项并开始实施，中水产量达到2.0万m3/d，可以满足乌努格吐山铜钼矿生产用水水量水质要求。
中水一级泵站及中水输水管线工程，泵站选址（一级泵站建在满洲里市污水处理厂）及管线选线（主要沿满洲里市城市规划道路敷设）方案合理，工程实施切实可行。
随着满洲里市地区经济发展，污水排放量不断增加，污水处理厂中水产量得到保证，使乌努格吐山铜钼矿的正常生产运行得到保障。污水再利用，既防治了水污染、节约了水资源，改善了城市生态环境、保护了人民身体健康，又解决了乌努格吐山铜钼矿用水难题，促进了区域经济的发展。
参考文献：
【1】《给水排水设计手册》中国建筑工业出版社.
【2】长春黄金设计院，内蒙古乌努格吐山铜钼矿初步设计.
【3】中国市政东北设计研究院，满洲里市污水处理厂升级改造可行性研究报告.