低渗透地层原位增渗协同修复技术与装备
来源项目
国家重点研发计划
技术分类
土壤治理与修复-工业场地修复
适用对象及范围
适用于含NAPLs污染、污染物浓度较高、地层渗透系数低于10-6 m/s的中大型污染场地土壤修复。
解决的难点问题
该技术装备针对污染场地修复中多个技术难点或行业难题，提供高效、可控的综合解决方案。针对传统原位修复技术在低渗透地层中药剂和修复介质难以扩散、输送的问题，通过压裂增渗显著提高地层渗透性，扩大修复范围。针对NAPLs污染难以通过常规方法去除难题，结合了抽提、氧化或生物修复，以有效去除NAPLs，同时降解溶解态和吸附态污染物。对于修复过程中的不均匀性问题，通过压裂可在污染区域内形成裂缝网络，确保修复介质分布均匀，提升修复效率。通过优化原位修复工艺，避免挖掘、运输和处置污染土壤，显著降低修复成本。通过压裂增渗技术显著提高修复效率，缩短修复周期，解决修复时间过长问题，助力污染场地快速、高效治理。
基本原理
采用跨接式封隔器封堵目标地层两端形成密闭腔体，通过注入含覆膜支撑剂与石英砂的压裂液构建增渗通道，并加入增溶剂提升污染物降解效率。随后利用多相抽提设备负压抽提，降低地层污染物浓度。当抽提液中无NAPL相时，通过地面混输装置自动配制传统与缓释修复药剂注入地层，彻底清除残余污染物。
技术描述（创新点及优势）
该低渗透地层原位增渗协同修复技术创新性突出：基于多场耦合机制阐明污染物迁移转化规律，研发的气液驱动压裂装备可实现定向可控增渗，可使渗透性提升两个数量级，并将低渗地层中的有效修复半径从传统原位注入的0.75-1.5米扩大至1.0-5.0米；开发的缓释氧化/激活材料使污染物去除率超85%；集成的压裂-抽提-氧化-生物降解协同体系，使修复效率较传统技术提升95%以上。此外，采用的覆膜支撑剂相较于传统支撑剂提升了30%悬浮力和50%导流能力，使低渗透地层压裂后物质传输效率提高5倍以上；针对含污染物的低渗透地层，在压裂基础上使用新型碳基、铁基激活药剂或缓释药剂，使修复综合使用成本降低30%以上。
技术推广应用情况
该技术已在上海、江苏等地多个污染场地开展中试及示范应用，包括上海嘉定某含氯苯污染场地、上海奉贤某三氯乙烯污染场地、江苏扬州某化工场地，示范总面积超2万平方米。针对目标低渗地层及污染物（苯系物、氯苯系物、氯代烃等），土壤污染物浓度平均降低85%，取得了显著的环境效益。并形成了《低渗透地层污染土壤气液驱动原位压裂修复技术规范》及《低渗透污染场地压裂增渗协同修复技术标准》两项规范，有力地推动了技术的标准化应用。
应用案例名称
扬农化工原址地块土壤污染修复示范应用项目
案例地址
江苏省扬州市广陵区文峰路39号扬农化工集团
案例规模
场地修复面积约24000m2
项目投运时间
2024-04-01
验收情况
2025年1月6日由中国21世纪议程管理中心组织专家组验收
工艺流程
基于《低渗透地层污染土壤气液驱动原位压裂修复技术规范》及《低渗透污染场地压裂增渗协同修复技术标准》两项规范，本项目采用压裂-抽提-氧化-自然降解一体化修复工艺，首先通过压裂增渗技术在低渗透污染区域形成人工裂隙、提高地层渗透性；然后利用抽提井抽出污染物，降低污染浓度；再向地层注入氧化剂和活化剂，氧化分解残余污染物；最后通过土壤和地下水采样监测评估修复效果。工艺流程涵盖地质数据采集、修复目标设定、多技术参数优化等前期设计，实施阶段通过压裂增渗施工形成导流网络，结合多轮抽提及氧化修复，辅以动态监测与药剂配比优化。应用效果显著：渗透性提升2个数量级，可将污染物去除率提升至85%以上，修复效率较传统技术提升95%以上。
污染防治效果和达标情况
扬农化工场地应用低渗透地层原位增渗协同修复技术（压裂-抽提-氧化-自然降解）后，效果显著。土壤和地下水中主要污染物（苯、氯苯、1,4-二氯苯、1,2-二氯乙烷）去除率均超过85%，达到修复目标。压裂增渗技术显著提高了修复效率。通过对比试验，压裂增渗协同修复技术相比常规修复技术，修复能力提升明显。同时,优化了修复药剂和材料配比, 通过对比试验，研制新型修复材料生产应用成本降低30%以上。
二次污染治理情况
技术应用产生的二次污染及控制技术与治理效果如下：
固体废物: 主要为氧化剂包装废物、土壤中目标污染物及其固体降解产物（数量不定）。污染物形式可能为残渣或沉淀。通过妥善收集和处理，可避免其对环境的二次污染。
废气: 主要为土壤预处理和修复过程产生的废气，包含土壤中目标污染物及其降解产物、挥发性/半挥发性有机物（数量不定）。通过活性炭吸附等技术进行达标处理，多套抽气系统可合并处理。
废水: 主要为压裂工序产生的回流废水和氧化修复过程产生的废液（数量不定）。污染物包括土壤中目标污染物及其降解产物、未反应的氧化剂残留及其分解产物、压裂液添加剂等。通过收集和处理，达到相关排放标准。
碳排放情况
GB/T32151为工业企业温室气体排放核算，本技术为场地修复应用，并非工业生产企业，并无特殊的温室气体排放情况。且该规范并不适用于场地污染修复行业。
能源、资源节约和综合利用情况
传统修复方案中，采用过硫酸钠和氢氧化钠的复配进行氧化，两次注入共需234元/m³，累计成本为468元/m³。
新型方案中，首次注入采用APG表面活性剂增溶和介孔碳激活过硫酸钠，成本为6621元，场地材料成本约152元/m³；二次注入使用Mg/Al-PDS-LDH缓释氧化材料以处理污染物拖尾和回弹，含主要化学试剂及制备人员费用，总成本5988元，场地材料成本165元/m³。该方案的材料总成本约317元/m³，较传统方案节省30%以上。
投资费用
投资费用包括施工基础建设工投资与设备投资。基础建设投资(463万元): 包含施工准备(33万)、措施费(临水临电接入、临时工棚及基础建设、与临时道路等共计约430万)。设备投资 (225.53万元): 包括靶向钻孔、压裂注入、多介质混输、增溶抽提模块等。
运行费用
运行费用主要集中在直接工程费用，包括：物耗方面，压裂增渗材料8.57万元，氧化注药材料649.10万元；能耗方面，压裂增渗施工人员与机械费150.00万元，氧化注药施工人员与机械费180.00万元；抽提建井费用94.08万元，废水抽提和处理费947.07万元；效果监测费29.48万元（土壤和地下水采样与分析）；废物收集处理430.00万元；管理费389.54万元；税金233.72万元。年运行费用合计约3111.56万元，未计设备折旧与维修，部分一次性建设成本已计入。单位处理能力运行费约312.31元/m³（基于场地22140.04 m²、深度4.5m、总体积99630.18 m³）。
经济收益
暂无污染处理收费、资源化产品售卖等相关收益情况。
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