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水平井注射原位化学氧化土壤、地下水修复技术
信息来源：
单位简介
大地益源成立于2009年，是国内最早专业从事环境污染修复技术研究、咨询服务、工程施工的企业之一，业务领域包括：土壤、地下水污染修复，固废危废处理，矿山环境治理，农用生态修复，污染场地调查及风险评估等。公司2021年营收超3亿元，土壤修复市场占有率全国第三，是世界500强“威立雅”国际环境集团核心成员企业。公司拥有省级技术研发平台4项、市级平台3项，自主知识产权技术十多项，申请专利75项，授权专利49项，其中发明专利15项，承担和参与国家重点研发计划项目/课题11项。
案例概述
南京毓恒码头地块系废弃大型化工基地，过去生产有机中间体、橡胶助剂和氯碱等，调查发现某一段交通主干道地下水石油烃（C10—C40）超标，该道路周边有新建居民区、商业区、公园及街道活动中心等设施，人员活动密集，且下方管线复杂，常规技术无法使用，决定采用非破坏性的水平注射原位化学氧化技术。污染区域长X宽120mX28m，地下水污染深度6m，污染面积3360m2，折算污染地下水4074m3，最高石油烃浓度8.41mg/L，修复目标为0.6mg/L。污染地下水主要分布在素填土层（渗透系数5×10-4cm/s），下层为粉质黏土。结合软件COMSOL Multiphysics模拟论证，采用水平修复井技术耦合碱活化过硫酸钠的化学氧化+过氧化钙释氧工艺。
施工100天后监测表明：地下水中石油烃浓度降低96.47%，浓度低于目标值0.6mg/L，后续长期监测未出现反弹和超标情况，修复效果显著。该地块已通过竣工验收和环保验收。
技术原理
在精细场地调查基础上，结合土壤物化参数和水文地质条件，精细刻画污染，分布情况。利用应力场-渗流场-化学场等多场耦合扩散COMSOL Multiphysics模型，优化设计水平井修复方案。
通过水平井管注入氧化剂，经筛管注入地层并扩散，完成化学氧化修复；进一步注入过氧化钙溶液，缓释供养显著促进好氧微生物生长、提高污染物降解能力，实现化学氧化耦合微生物修复。
适用范围
本技术具有如下优势：多场耦合扩散模型及软件优化注入修复工艺；单井接触污染范围大，修复成本低、工期短；追踪污染羽几何形状，实现精准靶向修复，避免过度修复或者修复不足，减少二次污染；不受地表设施和生态敏感区限制，对生活、生产和环境的扰动小；原位化学氧化工艺联合过氧化钙强化生物修复，通过促进持续性生物降解，减少次生污染，具有绿色可持续修复优势。适用于大型污染场地土壤、地下水的低成本精准修复，尤其适用于在产企业污染场地、地面基础设施下污染区的修复。
工艺流程及说明
（1）根据地下水调查的数据，精准勾画出地下水污染羽的分布情况；（2）结合地下水污染羽分布信息、水文地质条件等，精准设计水平修复井布置，药剂种类、浓度及注入量；（3）根据上述参数及边界条件，采用COMSOL Multiphysics模拟论证、优化核心参数；（4）按照设计的点位坐标定位水平钻进的入土点和出土点；（5）根据设计轨迹和深度水平钻进、扩孔，在指定出土点钻出；（6）出土端链接预制水平修复井管，回拖至入土点；依次完成所有水平井管的铺设；（7）对水平井管进行冲洗，防止井管的筛孔堵塞；（8）按设计工艺注入药剂；（9）施工前、药剂注入运行期及养护期对地下水进行监测采样、分析。
主要技术参数
（1）单井修复长度可达200m，深度10m以内。（2）有效修复半径可达4m，上述案例：水平修复井管布设8孔，修复厚度4m，单层布设；水平修复井施工区域长度28m，造斜段36m，合计穿越曲线长度约为64m，入土角12°，出土角15°,钻孔孔径130mm
（3）井管设计：根据水平修复井的长度和土层，可选择PVC管、钢管和预制的柔性HDPE管。上述案例：选择管径75mm。筛管段布设在污染区域，筛管外安装防堵过滤网。筛管钻孔布孔，孔距10cm，孔径2.5mm，三面开孔。
经济指标
本案例的地下水修复规模3360m2或4074m3。项目成本=运行成本+设备折旧+其他费用。（1）折旧费用
设备主要为定向钻进注入设备，共计390万元，寿命周期共计8000h，残值和时间成本不计，折合成本：487.5元/h*(5+20)d*8h/d/4074m3=23.93 元/ m3地下水。
（2）运行费用
设备动力费：6120kW·h*(0.24L/kwh)*7.33 元/L/4074m3=2.64 元/m3地下水（按照发动机油耗=0.24L/kwh 计算）。
运行药剂费：（63.9 吨*12000 元/吨+13.5 吨*7500 元/吨）/4074m3=212.78 元/m3地下水。
（3）其他运行费用：费用按运行成本15%记，约为32.31 元/m3地下水。
（4）综合成本=23.93+2.64+212.78+ 32.31=271.66元/m3地下水。
若采用传统工艺，综合成本约为358元/ m3地下水，水平井工艺节约成本24.1%，每立方地下水修复价格500元/m3计算，工程毛利率达到45.7%。
工程示范及应用情况
（1）南京毓恒码头Y地块修复项目地点：南京市栖霞区燕子矶街道；时间：2020.5-2020.10；
内容：石油烃污染地下水刻画，水平修复井工艺设计，数值模拟论证，水平定向钻进、扩孔和预制水平井管铺设，化学氧化药剂注射，地下水监测；
（2）丰山集团原厂区污染场地修复项目
地点：江苏省盐城市大丰区草庙镇双草线与通庆路的西北侧；时间：2020.10-2021.1；
内容：污染土壤调查，水平修复井工艺设计，水平定向钻进、扩孔和水平井管铺设，碱活化过硫酸盐药剂注射，土壤监测；
（3）芜湖新兴铸管弋江老厂区#11、12地块土壤修复工程
地点：安徽省芜湖市弋江南路72号；时间：2022.6-2022.12；
内容：四氯苯胺污染地下水刻画，水平修复井工艺设计，数值模拟论证，水平定向钻进、扩孔和预制水平井管铺设，化学氧化药剂注射，地下水监测。
推广前景
目前水平修复井技术应用案例较少，本案例为国内首次规模化工程化示范应用。中央和国务院印发《关于深入打好污染防治攻坚战的意见》，我国已建设地下水污染防治试验区，并将全面推进地下水治理，市场前景巨大。
据生态环境部的调查，近7成企业存在或多或少的土壤污染隐患，在产企业调查、风险管控和修复可以及时发现污染问题、及时采取管控措施，可以大大降低后期治理修复成本。
本技术具有非开挖、精准靶向修复、低成本、低二次污染的优势，是一项绿色可持续修复技术，在地下水修复和在产企业污染治理领域拥有很大的推广应用前景。
获奖情况
所获专利、奖励、荣誉、资质证书等（1）授权发明专利1项：“一种针对地下水石油烃污染的修复装置和方法”（ZL202011207750.8）；
（2）授权实用新型专利2项：“一种污染地下水的水平修复井装置”（ZL202022512273.8）；“针对浅层有机污染物场地的水平井注射修复装置”（ZL202120515751.2）；
（3）实审发明专利1项：“针对浅层有机污染场地的水平井注射修复方法和装置”（CN202110265825.6）；
（4）中国环境保护产业协会生态环境保护示范工程“南京毓恒码头水平井注射原位化学氧化土壤地下水修复示范工程”（2022年）
其他说明
本技术基于国家重点研发计划项目“地下水原位注入修复功能材料精准注入与强力传输技术与装备研究”（2018YFC1802400）的研究成果。