CN112872011A - 一种多模移动式一体化原位化学注入装置 - Google Patents

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CN112872011A CN202011556228.0A CN202011556228A CN112872011A CN 112872011 A CN112872011 A CN 112872011A CN 202011556228 A CN202011556228 A CN 202011556228A CN 112872011 A CN112872011 A CN 112872011A
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王森
刘继东
刘荣琴
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林德坡
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王欢
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Abstract

本发明涉及一种多模移动式一体化原位化学注入装置，由药剂配置罐A、药剂配制罐B、注入泵A、注入泵B、注入泵C、注入泵D、注入架A、注入架B、加药平台、空调、PLC控制柜、集装箱撬体以及注入管路和阀门组成；本发明提供的这种多模移动式一体化原位化学注入装置通过外接拓展模块，将多种注入设备的特点融合到一起，拥有三种自主设计的注入模式，包括常规多井注入模式、外接药剂配置罐模式、药剂配置站模式，针对不同的地块，不同的药剂类型，可根据需求选择最合适的药剂注入模式。

Description

一种多模移动式一体化原位化学注入装置
技术领域
本发明属于环境修复技术领域，具体涉及一种多模移动式一体化原位化学注入装置。
背景技术
原位化学注入技术通过一定方式将化学药剂(包括氧化剂、还原剂、稳定化药剂等)注入到污染土壤和地下水中，进而引发化学药剂与污染物之间的化学反应，使污染物转化为无毒或低毒的物质，达到修复污染土壤和地下水的目的。
近些年，原位化学注入技术在我国得到了广泛应用，大量环境敏感度高、无法进行土方开挖的污染地块均选择原位化学注入技术进行土壤及地下水修复。根据污染物的不同，需要选择不同的药剂，甚至需要同时注入多种药剂，而各类药剂的化学性质也大相径庭，因此对注入设备、注入工艺、注入模式的要求也存在较大差异。目前，国内使用的大部分原位化学注入装置功能较为单一，仅适用于单一地块、单一药剂注入工作。同时，大部分的污染土壤及地下水修复工程位于偏僻的地方，且修复工程的工期基本在1年以内，不适合在地块上安装一套永久的固定式的注入装置。因此，有必要针对以上问题，研发一种可进行多模式操作的移动式一体化原位化学注入装置。
发明内容
本发明针对上述问题，提供了一种多模移动式一体化原位化学注入装置，将各种设备集中在一个集装箱撬中，移动方便，操作灵活，全自动操作，拥有多个注入口，可外接拓展模块，广泛适用于各类污染地块。
本发明技术方案如下：
一种多模移动式一体化原位化学注入装置，由药剂配置罐A、药剂配制罐B、注入泵A、注入泵B、注入泵C、注入泵D、注入架A、注入架B、加药平台、空调、PLC控制柜、集装箱撬体以及注入管路和阀门组成；
所述注入泵A与所述药剂配置罐A连接，同时泵入口与1个外部药剂口连接，泵出口与1个直接通向外部的注入口和注药架A连接，注药架A再分出4个注入口通向外部，以上5个注入口均留有螺纹连接口，以方便外部管道的连接。
所述注入泵B与所述药剂配置罐B连接，同时泵入口与1个外部药剂口连接，泵出口与1个直接通向外部的注入口和注药架B连接，注药架B再分出4个注入口通向外部，以上5个注入口均留有螺纹连接口，以方便外部管道的连接。
所述注入泵C与所述药剂配置罐A连接，泵出口连接有1个直接通向外部的注入口。
所述注入泵D与所述药剂配置罐B连接，泵出口连接有1个直接通向外部的注入口。
进一步地，所述注入泵A、注入泵B、注入泵C、注入泵D为内衬氟塑料可变频离心泵。
进一步地，所述药剂配置罐A和所述药剂配置罐B均装有在线温度计、pH计以及液位控制计，能对药剂的主要参数进行实时监测。
进一步地，所述注入架A和所述注入架B均装有液体流量计和压力计，对注入流量和压力进行精准控制。
进一步地，所述PLC控制系统可以精准地调节所述注入泵A、注入泵B、注入泵C、注入泵D的频率，同时能通过内置的微电脑屏幕显示出所述药剂配置罐A和所述药剂配置罐B内的药剂温度、pH、液位参数并控制液位。
进一步地，本发明提供的一种多模移动式一体化原位化学注入装置设备及管路均采用316L不锈钢材质。
本发明还提出了一种多模移动式一体化原位化学注入装置的工作模式，拥有三种工作模式：
(1)模式一：常规多井注入模式
在模式一下，固体或液体药剂与清水被加入到药剂配置罐A(或药剂配制罐B)，药剂搅拌均匀后，开启注入泵A(或注入泵B)并调节到合适频率，药剂从注入泵A出口进入注入架A(或从注入泵B进入注入架B)，通过注入架A上的4个注入口，第二注入口、第三注入口、第四注入口，第五注入口，以及外部的注入管道，将药剂分别注入到4口不同的原位注入井中(或通过注入架B上的4个注入口，第七注入口、第八注入口、第九注入口，第十注入口，以及外部的注入管道，将药剂分别注入到4口不同的原位注入井中)。在注入泵A和注入泵B均开启的情况下，最多可实现8口原位注入井的同时注入。此外，药剂配置罐A和药剂配置罐B可配置同一种药剂，也可配置不同的药剂。
(2)模式二：外接药剂配置罐模式
由于集装箱空间有限，药剂配置罐A和药剂配制罐B的有效容量均小于1m3，当某个地块的药剂注入量非常大时，如仍采用模式一，则需要频繁配置药剂，费时费力。因此，本发明开发了模式二，通过外接拓展模块来减轻药剂配置工作强度。
在模式二下，药剂配置罐A出口与注入泵A入口间的阀门关闭(药剂配置罐B出口与注入泵B入口间的阀门关闭)，在外接药剂配制罐(有效容积为5～10m3)中配置好的药剂，通过第一药剂口与注入泵A进入注药架A(或通过第二药剂口与注入泵B进入注药架B)，再通过注入架A上的4个注入口，第二注入口、第三注入口、第四注入口，第五注入口，以及外部的注入管道，将药剂分别注入到4口不同的原位注入井中(或通过注入架B上的4个注入口，第七注入口、第八注入口、第九注入口，第十注入口，以及外部的注入管道，将药剂分别注入到4口不同的原位注入井中)。
(3)模式三：药剂配置站模式
当某个地块污染范围广，注入距离非常远时，采用模式一会因为管道阻力损失导致注入井压力不够，从而影响到药剂的扩散；亦或是某个地块底层渗透系数小，需要增大压力才能将药剂有效地注入到地层中。因此，本发明开发了模式三，将注入装置作为药剂配置站，在远端采用设置小型平板车式注入设备(包含增压泵和注入架)，增加注入压力。
在模式三下，药剂配置罐A出口与注入泵A入口间的阀门关闭(药剂配置罐B出口与注入泵B入口间的阀门关闭)，药剂配置罐A出口与注入泵C入口间的阀门开启(药剂配置罐B出口与注入泵D入口间的阀门开启)，固体或液体药剂和清水被加入到药剂配置罐A(或药剂配制罐B)，药剂搅拌均匀后，开启注入泵C(或注入泵D)，药剂从注入泵C(或注入泵D)出口经过输送管道到达远端的小型平板车式注入设备，实现药剂的长距离注入工作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的这种多模移动式一体化原位化学注入装置，将各种设备集中在一个集装箱撬中，移动方便，操作灵活；
本发明提供的这种多模移动式一体化原位化学注入装置，采用PLC控制系统，可实现设备的全自动操作，精准控制配药与注入等环节；
本发明提供的这种多模移动式一体化原位化学注入装置，拥有12个注入口，可同时针对8口注入井进行药剂定量注入，注入效率高；
本发明提供的这种多模移动式一体化原位化学注入装置通过外接拓展模块，将多种注入设备的特点融合到一起，拥有三种自主设计的注入模式，包括常规多井注入模式(模式一)、外接药剂配置罐模式(模式二)、药剂配置站模式(模式三)，针对不同的地块，不同的药剂类型，可根据需求选择最合适的药剂注入模式。
附图说明
图1为本发明一种多模移动式一体化原位化学注入装置的工艺流程图。
图2为本发明一种多模移动式一体化原位化学注入装置的平面布置示意图。
附图标记说明：1、药剂配置罐A；2、药剂配置罐B；3、注入泵A；4、注入泵B；5、注入泵C；6、注入泵D；7、注入架A；8、注入井B；9、加药平台；10、空调；11、PLC控制系统；12、集装箱撬；101、第一清水口；201、第二清水口；301、第一药剂口；302、第一注入口；303、第二注入口；304、第三注入口；305、第四注入口；306、第五注入口；401、第二药剂口；402、第六注入口；403、第七注入口；404、第八注入口；405、第九注入口；406、第十注入口；501、第十一注入口；601、第十二注入口。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域技术人员更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1、图2所示，本发明提供的一种原位化学自动注入装置由药剂配置罐A(1)、药剂配制罐B(2)、注入泵A(3)、注入泵B(4)、注入泵C(5)、注入泵D(6)、注入架A(7)、注入架B(8)、加药平台(9)、空调(10)、PLC控制柜(11)、集装箱撬体(12)以及注入管路和阀门组成。
其中注入泵A(3)与药剂配置罐A(1)连接，同时泵入口与第一药剂口(301)连接，泵出口与直接通向外部的第一注入口(302)和注药架A(7)连接，注药架A(7)再分出4个注入口：第二注入口(303)、第三注入口(304)、第四注入口(305)、第五注入口(306)，再通向外部，以上5个注入口均留有螺纹连接口，以方便外部管道的连接。
注入泵B(4)与药剂配置罐B(2)连接，同时泵入口与第二药剂口(401)连接，泵出口与直接通向外部的第六注入口(402)和注药架B(8)连接，注药架B(8)再分出4个注入口：第七注入口(403)、第八注入口(404)、第九注入口(405)、第十注入口(406)，再通向外部，以上5个注入口均留有螺纹连接口，以方便外部管道的连接。
注入泵C(5)与药剂配置罐A(1)连接，泵出口连接有1个直接通向外部的第十一注入口(501)。
注入泵D(6)与药剂配置罐B(2)连接，泵出口连接有1个直接通向外部的第十二注入口(601)。
注入泵A(3)、注入泵B(4)、注入泵C(5)、注入泵D(6)为内衬氟塑料可变频离心泵。
药剂配置罐A(1)和药剂配置罐B(2)均装有在线温度计、pH计以及液位控制计，对药剂的主要参数进行实时监测。
注入架A(7)和注入架B(8)均装有液体流量计和压力计，对注入流量和压力进行精准控制。
PLC控制系统(11)可以精准地调节所述注入泵A(3)、注入泵B(4)、注入泵C(5)、注入泵D(6)的流量，同时能通过内置的微电脑屏幕显示出所述药剂配置罐A(1)和所述药剂配置罐B(2)内的药剂温度、pH、液位参数并控制液位。
本发明提供的一种多模移动式一体化原位化学注入装置所用设备及管路均采用316L不锈钢材质。
本发明拥有三种工作模式：
(1)模式一：常规多井注入模式
在模式一下，固体或液体药剂和清水被加入到药剂配置罐A(1)(或药剂配制罐B(2))，药剂搅拌均匀后，开启注入泵A(3)(或注入泵B(4))并调节到合适频率，药剂从注入泵A(3)出口进入注入架A(7)(或从注入泵B(4)进入注入架B(8))，通过注入架A(7)上的4个注入口，第二注入口(303)、第三注入口(304)、第四注入口(305)，第五注入口(306)，以及外部的注入管道，将药剂分别注入到4口不同的原位注入井中(或通过注入架B(8)上的4个注入口，第七注入口(503)、第八注入口(504)、第九注入口(505)，第十注入口(506)，以及外部的注入管道，将药剂分别注入到4口不同的原位注入井中)。在注入泵A(3)和注入泵B(4)均打开的情况下，最多可实现8口原位注入井的同时注入。此外，药剂配置罐A(1)和药剂配置罐B(2)可配置同一种药剂，也可配置不同的药剂。
(2)模式二：外接药剂配置罐模式
由于集装箱撬空间有限，药剂配置罐A(1)和药剂配制罐B(2)的有效容量均小于1m3，当某个地块的药剂注入量非常大时，如仍采用模式一，则需要频繁配置药剂，费时费力。因此，本发明开发了模式二，通过外接拓展模块来减轻药剂配置工作强度。
在模式二下，药剂配置罐A(1)出口与注入泵A(3)入口间的阀门关闭(药剂配置罐B(2)出口与注入泵B(4)入口间的阀门关闭)，在外接药剂配制罐(有效容积为5～10m3)中配置好的药剂，通过第一药剂口(301)与注入泵A(3)进入注药架A(7)(或通过第二注入口(501)与注入泵B(4)进入注药架B(8))，再通过注入架A(7)上的4个注入口，第二注入口(303)、第三注入口(304)、第四注入口(305)，第五注入口(306)，以及外部的注入管道，将药剂分别注入到4口不同的原位注入井中(或通过注入架B(8)上的4个注入口，第七注入口(503)、第八注入口(504)、第九注入口(505)，第十注入口(506)，以及外部的注入管道，将药剂分别注入到4口不同的原位注入井中)。
(3)模式三：药剂配置站模式
当某个地块污染范围广，注入距离非常远时，采用模式一会因为管道阻力损失导致注入井压力不够，从而影响到药剂的扩散；亦或是某个地块地层渗透系数小，需要增大压力才能将药剂有效地注入到地层中。因此，本发明开发了模式三，将注入装置作为药剂配置站，在远端采用设置小型平板车式注入设备(包含增压泵和注入架)，增加注入压力。
在模式三下，药剂配置罐A(1)出口与注入泵A(3)入口间的阀门关闭(药剂配置罐B(2)出口与注入泵B(4)入口间的阀门关闭)，药剂配置罐A(1)出口与注入泵C(5)入口间的阀门开启(药剂配置罐B(2)出口与注入泵D(6)入口间的阀门开启)，固体或液体药剂和清水被加入到药剂配置罐A(1)(或药剂配制罐B(2))，药剂搅拌均匀后，开启注入泵C(5)(或注入泵D(6))，药剂从注入泵C(5)(或注入泵D(6))出口经过输送管道到达远端的小型平板车式注入设备，实现药剂的长距离注入工作。
下面结合具体实施例对本发明提供的一种多模移动式一体化原位化学注入装置做更进一步地描述。
实施例1
某地块地下水受到氯代烃污染，采用原位化学氧化技术进行修复治理。选用的氧化药剂为过硫酸盐，活化剂为片碱，采用本发明提供的一种多模移动式一体化原位化学注入装置的模式一进行药剂注入。
其中药剂配置罐A(1)用于配置氧化剂，药剂配置罐B(2)用于配置活化剂。根据计算得出的量将药剂配置好后，首先开启注入泵B(4)并调节泵的频率将活化剂输送至注入架B(8)上，再调节注入架B(8)上第七注入口(503)、第八注入口(504)、第九注入口(505)，第十注入口(506)的流量，将活化剂分别定量地注入到4口注入井内。活化剂注入完毕后，将注入管道移到其他未注入的井继续进行活化剂注入；同时开启注入泵A(3)并调节泵的频率将氧化剂输送至注入架A(7)上，再调节注入架A(7)上第二注入口(303)、第三注入口(304)、第四注入口(305)，第五注入口(306)的流量，将氧化剂分别定量地注入到先前进行活化剂注入的4口注入井内。如此反复进行，直到药剂注入完毕。
该地块共计102口注入井，采用模式一在15天内完成了氧化剂与活化剂的注入工作，共计注入氧化剂60吨，活化剂20吨。
实施例2
某地块土壤受到苯污染，采用原位化学氧化技术进行修复治理。选用芬顿试剂作为氧化剂，药剂添加量为3％，根据计算本项目共计需要注入27.5％过氧化氢300吨，硫酸亚铁150吨。由于药剂注入工作量非常大，因此采用本发明提供的一种多模移动式一体化原位化学注入装置的模式二进行药剂注入。
采用2个10m3的拓展药剂配置罐，其中1个用于配置过氧化氢，另1个用于配置硫酸亚铁溶液。首先关闭药剂配置罐与注入泵之间的阀门，硫酸亚铁溶液从第一药剂口(301)进入到注入泵A(3)中，再由注入泵A(3)出口输送到注药架A(7)，通过注入架A(7)上的4个注入口，第二注入口(303)、第三注入口(304)、第四注入口(305)，第五注入口(306)，以及外部的注入管道，将药剂分别注入到4口不同的原位注入井中，以上4口注入井完成硫酸亚铁溶液注入后，紧接着进行过氧化氢注入。配置好的过氧化氢溶液从第二药剂口(501)进入注入泵B中，再由注入泵B(4)出口输送到注药架B(8)，通过注入架B(8)上的4个注入口，第七注入口(503)、第八注入口(504)、第九注入口(505)，第十注入口(506)，以及外部的注入管道，将药剂分别注入到先前注入硫酸亚铁的注入井中。如此反复循环，直到药剂注入完毕。
该地块共计153口注入井，采用模式二在40天内完成了过氧化氢和硫酸亚铁的注入工作。
实施例3
某地块土壤受到砷、铅污染，污染深度4m，污染地层主要为粉质粘土层，渗透系数仅为4.3×10-6cm/s，采用原位稳定化技术进行修复治理。稳定化药剂位磷酸盐，为了使药剂更好地扩散，采用本发明提供的一种多模移动式一体化原位化学注入装置的模式三进行药剂注入。
首先将稳定化药剂加入药剂配置罐A(1)和药剂配置罐B(2)中，待药剂配置好后，开启注入泵C(5)将药剂输送到远端的平板车式注入设备，开启增压泵调节注入压力，同时通过注入架上的流量计调节注入流量，将药剂均匀地注入到地层中；药剂配置罐A(1)中药剂用完后，切换到药剂配置罐B(2)，开启注入泵(6)继续向远端的平板车式注入设备输送药剂；药剂配置罐A(1)则重新开始配置药剂。如此循环，直到药剂注入完毕。
本地块共计58口注入井，在10天内完成42吨稳定化药剂的注入工作。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种多模移动式一体化原位化学注入装置，其特征在于，由药剂配置罐A、药剂配制罐B、注入泵A、注入泵B、注入泵C、注入泵D、注入架A、注入架B、加药平台、空调、PLC控制柜、集装箱撬体以及注入管路和阀门组成；
所述注入泵A与所述药剂配置罐A连接，同时泵入口与1个外部药剂口连接，泵出口与1个直接通向外部的注入口和注药架A连接，注药架A再分出4个注入口通向外部，以上5个注入口均留有螺纹连接口，以方便外部管道的连接；
所述注入泵B与所述药剂配置罐B连接，同时泵入口与1个外部药剂口连接，泵出口与1个直接通向外部的注入口和注药架B连接，注药架B再分出4个注入口通向外部，以上5个注入口均留有螺纹连接口，以方便外部管道的连接；
所述注入泵C与所述药剂配置罐A连接，泵出口连接有1个直接通向外部的注入口；
所述注入泵D与所述药剂配置罐B连接，泵出口连接有1个直接通向外部的注入口。
2.根据权利要求1所述的一种多模移动式一体化原位化学注入装置，其特征在于，所述注入泵A、注入泵B、注入泵C、注入泵D为内衬氟塑料可变频离心泵。
3.根据权利要求1所述的一种多模移动式一体化原位化学注入装置，其特征在于，所述药剂配置罐A和所述药剂配置罐B均装有在线温度计、pH计以及液位控制计，对药剂的主要参数进行实时监测。
4.根据权利要求1所述的一种多模移动式一体化原位化学注入装置，其特征在于，所述注入架A和所述注入架B均装有液体流量计和压力计，对注入流量和压力进行精准控制。
5.根据权利要求1所述的一种多模移动式一体化原位化学注入装置，其特征在于，所述PLC控制系统可以精准地调节所述注入泵A、注入泵B、注入泵C、注入泵D的频率，同时能通过内置的微电脑屏幕显示出所述药剂配置罐A和所述药剂配置罐B内的药剂温度、pH、液位参数并控制液位。
6.根据权利要求1所述的一种多模移动式一体化原位化学注入装置，其特征在于，所述设备及管路均采用316L不锈钢材质。
7.一种多模移动式一体化原位化学注入装置的工作模式，其特征在于，拥有三种工作模式：
(1)模式一：常规多井注入模式
在模式一下，固体或液体药剂与清水被加入到药剂配置罐A(或药剂配制罐B)，药剂搅拌均匀后，开启注入泵A(或注入泵B)并调节到合适频率，药剂从注入泵A出口进入注入架A(或从注入泵B进入注入架B)，通过注入架A上的4个注入口，第二注入口、第三注入口、第四注入口，第五注入口，以及外部的注入管道，将药剂分别注入到4口不同的原位注入井中(或通过注入架B上的4个注入口，第七注入口、第八注入口、第九注入口，第十注入口，以及外部的注入管道，将药剂分别注入到4口不同的原位注入井中)；在注入泵A和注入泵B均开启的情况下，最多可实现8口原位注入井的同时注入；此外，药剂配置罐A和药剂配置罐B可配置同一种药剂，也可配置不同的药剂；
(2)模式二：外接药剂配置罐模式
由于集装箱空间有限，药剂配置罐A和药剂配制罐B的有效容量均小于1m3，当某个地块的药剂注入量非常大时，如仍采用模式一，则需要频繁配置药剂，费时费力；因此，本发明开发了模式二，通过外接拓展模块来减轻药剂配置工作强度；
在模式二下，药剂配置罐A出口与注入泵A入口间的阀门关闭(药剂配置罐B出口与注入泵B入口间的阀门关闭)，在外接药剂配制罐(有效容积为5～10m3)中配置好的药剂，通过第一药剂口与注入泵A进入注药架A(或通过第二药剂口与注入泵B进入注药架B)，再通过注入架A上的4个注入口，第二注入口、第三注入口、第四注入口，第五注入口，以及外部的注入管道，将药剂分别注入到4口不同的原位注入井中(或通过注入架B上的4个注入口，第七注入口、第八注入口、第九注入口，第十注入口，以及外部的注入管道，将药剂分别注入到4口不同的原位注入井中)；
(3)模式三：药剂配置站模式
当某个地块污染范围广，注入距离非常远时，采用模式一会因为管道阻力损失导致注入井压力不够，从而影响到药剂的扩散；亦或是某个地块底层渗透系数小，需要增大压力才能将药剂有效地注入到地层中；因此，本发明开发了模式三，将注入装置作为药剂配置站，在远端采用设置小型平板车式注入设备(包含增压泵和注入架)，增加注入压力；
在模式三下，药剂配置罐A出口与注入泵A入口间的阀门关闭(药剂配置罐B出口与注入泵B入口间的阀门关闭)，药剂配置罐A出口与注入泵C入口间的阀门开启(药剂配置罐B出口与注入泵D入口间的阀门开启)，固体或液体药剂和清水被加入到药剂配置罐A(或药剂配制罐B)，药剂搅拌均匀后，开启注入泵C(或注入泵D)，药剂从注入泵C(或注入泵D)出口经过输送管道到达远端的小型平板车式注入设备，实现药剂的长距离注入工作。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108837759A (zh) * 2018-06-27 2018-11-20 北京高能时代环境技术股份有限公司 用于有机污染场地的原位注入药剂系统
CN208679016U (zh) * 2018-06-27 2019-04-02 北京高能时代环境技术股份有限公司 用于有机污染场地的原位注入药剂装置
CN211464278U (zh) * 2019-12-01 2020-09-11 上海康恒环境修复有限公司 一种原位化学自动注入装置
CN111704228A (zh) * 2020-06-11 2020-09-25 湖南恒凯环保科技投资有限公司 一种地下水污染原位药剂配制与注入装置及方法
CN214488283U (zh) * 2020-12-25 2021-10-26 上海康恒环境修复有限公司 一种多模移动式一体化原位化学注入装置

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