定向钻进-射流喷注一体化地下水修复技术与装备

信息来源：“一带一路”生态产业合作工作委员会

单位简介

公司成立于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。2023年公司营收4.2亿元，土壤修复市场占有率位列全国前五，是世界500强“威立雅”国际环境集团核心成员企业。公司拥有江苏省工程研究中心等省级技术研发平台3项，，授权专利50项，其中发明专利18项，承担和参与国家重点研发计划项目/课题12项、省级科技计划项目6项，荣获江苏省科学技术一、二等奖。

技术原理

（1）高压水射流-喷注修复工艺与双封隔、双通道喷注（DPJI）短节
高压水射流从DPJI喷注节内管射出，冲击低渗透地层并形成通道，通道四周形成裂隙网络；为维持通道和裂隙可喷注砂浆，形成高渗透支撑层。关闭射流，从DPJI喷注节外管中压喷注或低压注入药剂溶液。利用高压水射流产生紊流实现修复药剂与土壤地下水的充分混合。
（2）定向钻机平台及钻进-射流喷注修复装备集成
智能定向钻机由主机、双通道钻杆、钻具及钻进监控系统组成，钻具和钻杆之间集成DPJI喷注节，组合高压注入设备和自动配药设备，形成定向钻进-射流喷注一体化修复装备。
（3）定向钻进-射流喷注一体化修复技术
定向水平或垂直钻进经过污染区，由DPJI喷注节进行射流喷注修复，钻机回拖至下一个修复点，重复射流喷注修复，直至完成整个污染区域修复工作。

适用范围

本技术用于污染场地土壤、地下水修复，可根据污染源或污染羽分布，采用垂直或水平钻进，实现高效、精准靶向修复，尤其适合地面基础设施或生产生活设施（如在产设施、道路、轨道、地下储罐等）较多场景的无扰修复需求。

工艺流程及说明

图4 工艺流程

（1）修复方案设计
根据污染调查和风险评估报告等资料，确定污染场地特征；采集分析污染场地地下水和含水层介质，通过实验室小试筛选修复药剂及复配，通过现场中试确定工艺参数。
（2）实施过程控制
面状和浅层污染区域，可采用水平钻进方式修复；分散或深层污染，可采用垂直钻进方式修复。回拖过程中，逐点完成喷注。
（3）实施质量控制
运行期间对地下水特征、药剂特征指标、工程性能指标、二次污染等开展监测。
（4）修复效果自评价
参照HJ25.6执行。

主要技术参数

（1）低渗透地层（渗透系数≤10-5cm/s）影响半径≧3米；
（2）修复深度≧30米，单井水平修复范围≥300米，多分支水平井修复地下水体积≥6000立方；
（3）钻进长度≧120米，钻进精度0.5米；
（4）射流最大压力60Mpa，最大流量380L/min。

经济指标

以南京毓恒码头（燕子矶滨江地块C）修复工程为例，修复体量约3005m2（5588m3）分析技术经济性。
本项目成本包含人员费用、运行成本、设备折旧和其他费用。
（1）其中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台班，残值和时间成本不计，折合台班数约为：487.5元/h。
（2）折旧费用为64.2元/m3=487.5元/h×92d×8h/d/
5588.93 m3
（3）运行动力费3.47元/m3=26482kW·h×0.7328元/kwh/5588.93m3
（4）运行药剂费21.1元/m3=13.1吨×9000元/吨/5588.93m3
（5）其他费用按运行成本15%计
（6）综合成本102.1元/m3
传统工艺的综合成本折算约为218元/ m3地下水，降低成本约53.2%。

工程示范及应用情况

本技术目前已成功应用于南京毓恒码头及周边（Y、C、D地块）修复工程（江苏省南京市，2020年5-10月）、丰山集团原厂区污染场地修复项目（江苏省盐城市，2020.10-2021.04）、芜湖新兴铸管老厂区土壤修复工程（安徽省芜湖市，2022年6-12月），共修复污染土壤和地下水修复面积8069m2、体积12027m3。上述项目已验收通过，相应地块已移出建设用地管控目录。

推广前景

绿色可持续修复强调综合全生命周期的环境、社会和经济净影响，着力于减少修复过程中的二次环境污染以及能源和材料消耗。在全球可持续发展大环境下，绿色可持续化修复技术将成为行业主流。
本技术突破低渗透地层修复半径技术瓶颈，具有精准靶向修复、效率高、成本低、次生污染少、环境扰动小的优势，具备绿色可持续特征，在工业污染场地修复市场应用前景广阔，有效解决在产企业污染修复难题。

获奖情况

授权发明专利2项：应用于低渗透黏土地层污染物的修复工艺和装置（ZL202210979450.4）、一种针对地下水石油烃污染的修复装置和方法（ZL202011207750.8），实用新型专利4项，软件著作权1项。
2022年江苏省科学技术一等奖“基于多元化场景的有毒有机污染土壤风险控制与修复技术”、二等奖“复杂有机污染场地土壤地下水风险识别与原位协同修复耦合技术及应用”。
科技成果“污染场地原位靶向注入修复关键技术与装备”评价：国际先进水平。

其他说明

（1）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”（2018YFC 1802400）的研究成果。
（2）2024年5月15日经成果鉴定，吴丰昌院士领衔的专家委员会一致评价：包括定向钻进-射流喷注一体化地下水修复技术与装备在内的成果“污染场地原位靶向注入修复关键技术与装备”达到国际先进水平。
（3）由于复杂的地面情况和严格的环境要求，在产企业场地修复一直是国内外污染治理的一大难题。本技术具有环境扰动小、不影响地面设施和生产活动和精准靶向修复的独特优势，是目前在产企业场地修复的最佳解决方案。在国内广泛工程示范应用的基础上，正积极推广进入境外市场。目前正与台湾裕山环境工程股份有限公司合作，在其高解析场址刻画(HRSC)的基础上，采用本技术实现在产企业场地精准修复。利用裕山环境的市场影响力和双方技术优势的结合，开拓台湾地区、韩国等在产企业场地修复市场。