【摘要】6月，全球最大電子束輻照處理印染廢水項(xiàng)目在廣東江門建成并正式投入運(yùn)營(yíng)，這意味著原本屬于核工業(yè)領(lǐng)域的“黑科技”——電子束輻照技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，并逐漸進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段。

電子束處理工業(yè)廢水技術(shù)，是指利用高壓電場(chǎng)加速電子束，并對(duì)廢水進(jìn)行照射，水分子電離或者激發(fā)分解生成的羥基自由基等強(qiáng)氧化物質(zhì)與污水中的污染物等發(fā)生相互作用，最終達(dá)到氧化分解和消毒目的。中廣核電子加速器總工程師俞江告訴記者，項(xiàng)目通過(guò)7臺(tái)電子加速器聯(lián)機(jī)運(yùn)行，江門市新會(huì)區(qū)冠華針織廠（以下簡(jiǎn)稱“冠華針織廠”）日處理印染廢水能力超過(guò)3萬(wàn)噸。

▲冠華針織廠產(chǎn)生的廢水從工廠原有的一沉池引入電子束處理系統(tǒng)，處理后再回流至該廠的二沉池。

原狀：傳統(tǒng)方式效率低成本高

印染廢水會(huì)經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)池、水解酸化池、接觸氧化池、一沉池、混凝/二沉池、RO膜系統(tǒng)、小生化系統(tǒng)、混凝沉淀（脫色）等流程后排放。

冠華針織廠是江門一家以生產(chǎn)針織坯布和染色布為主的大型企業(yè)，主要生產(chǎn)針織面料和染色紗等產(chǎn)品。冠華針織廠負(fù)責(zé)人告訴南方日?qǐng)?bào)記者，以往他們主要通過(guò)“生化+反滲透—中水回用系統(tǒng)”對(duì)污水進(jìn)行處理，日處理量水量約2.5萬(wàn)噸，中水回用約1.8萬(wàn)噸/日，達(dá)標(biāo)排放水量約0.7萬(wàn)噸/日。

盡管污水處理能力不俗，但由于原有生化系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，冠華針織廠的生化及物化出水水質(zhì)較差，化學(xué)需氧量COD約為80—150mg/L，色度60—100倍?！斑@導(dǎo)致反滲透膜處理系統(tǒng)頻繁清洗，降低膜使用壽命，廢水回用率低于50%。膜濃水經(jīng)過(guò)二次生化后需要添加脫色劑，處理成本高昂，且有可能造成其他污染問(wèn)題?！敝袕V核電子束污水處理技術(shù)總負(fù)責(zé)人何仕均說(shuō)，“中水回用”會(huì)同步產(chǎn)生濃水，這些濃水是難以生化處理的，以往做法是回流到集水池與原水混合后再進(jìn)原生化系統(tǒng)處理，但污染物日積月累會(huì)引起整個(gè)處理系統(tǒng)可生化性降低，污水處理成本上升，同時(shí)也影響到中水回用系統(tǒng)，降低中水回用率。

根據(jù)項(xiàng)目環(huán)評(píng)審批的要求，冠華針織廠日排水不得超過(guò)0.9萬(wàn)噸/日。中水回用率降低，意味著總廢水產(chǎn)生量要減少，生產(chǎn)負(fù)荷也就要同步下降，一定程度上限制了企業(yè)的生產(chǎn)。

因此，尋求更加有效和經(jīng)濟(jì)的難降解污染物處理方法成為亟須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。2018年4月，中廣核達(dá)勝加速器技術(shù)有限公司與冠華針織廠達(dá)成協(xié)議，對(duì)現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。項(xiàng)目總投資達(dá)5000多萬(wàn)元，預(yù)計(jì)建成后最高處理污水能力可達(dá)到3.5萬(wàn)噸/日。

原理：利用自由基降解有機(jī)污染物

水分子接受電子束能量后，激發(fā)或電離產(chǎn)生大量的自由基。這些自由基可以降解廢水中的大量難降解的有機(jī)污染物。

盡管受到了疫情等多種復(fù)雜因素的影響，冠華針織廠電子束輻照處理印染廢水項(xiàng)目還是順利投產(chǎn)運(yùn)行。

記者在冠華針織廠新建的電子束輻照室看到，渾濁的污水在進(jìn)水調(diào)配池?cái)嚢杈鶆蚝?，進(jìn)入電子束輻照室，經(jīng)由電子加速器處理，再經(jīng)沉淀、后續(xù)生化等環(huán)節(jié)，原來(lái)渾濁的水變得清澈?！巴ㄋ椎卣f(shuō)，電子束輻照室是一個(gè)密閉的空間，污水從進(jìn)水口流入后，將在輻照箱里變成瀑布，從高往低處流，電子束打在瀑布上進(jìn)行輻照后，流出的水將明顯比之前清澈?！敝袕V核達(dá)勝環(huán)保事業(yè)部工作人員張濤說(shuō)。

俞江告訴記者，電子束處理廢水的基本原理是電子槍（電子加速器的主要部件之一）產(chǎn)生的電子在高壓電場(chǎng)下被加速，形成了定向的電子束流，“大家都知道，一個(gè)水分子由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子組成，水分子接受電子束能量后，激發(fā)或電離產(chǎn)生大量的羥基自由基、水合電子、氫原子核等高活性自由基?！庇峤f(shuō)，這些自由基具有很強(qiáng)的氧化還原作用：一方面，自由基可以降解廢水中的大量難降解的有機(jī)污染物；另一方面，自由基還可以與廢水中的細(xì)菌病毒等病原體的DNA或RNA結(jié)構(gòu)發(fā)生堿基對(duì)破壞、斷鏈等反應(yīng)，從而起到殺滅微生物的作用，“所以說(shuō)，電子束處理廢水可以在一個(gè)過(guò)程中同時(shí)起到降解有機(jī)物和消毒滅菌的作用?！?/span>

數(shù)據(jù)顯示，從2019年底開(kāi)始進(jìn)行設(shè)備調(diào)試以來(lái)，經(jīng)過(guò)近半年的試運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了7臺(tái)電子加速器聯(lián)機(jī)運(yùn)行，日處理廢水能力達(dá)3萬(wàn)噸，印染廢水COD從約200mg/L降到50mg/L以下，色度從80至100倍降到10倍左右，且不返色，廢水回用比例提高到70%以上。

何仕均說(shuō)，項(xiàng)目外排廢水濃度進(jìn)一步降低，客觀上減少了污染物的排放。由于提高和保障了中水回用率，在外排廢水不增加的情況下，企業(yè)生產(chǎn)廢水的產(chǎn)生總量可以提高，產(chǎn)能就可以上去。同時(shí)，該項(xiàng)目運(yùn)行費(fèi)用低于原生化處理系統(tǒng)，一定程度上也降低了企業(yè)的治水成本和生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)效益。

優(yōu)勢(shì)：凈化程度高處理效率高

專家表示，利用電子束技術(shù)處理的廢水，凈化程度更高，處理效果更好，還可實(shí)現(xiàn)廢水高標(biāo)準(zhǔn)排放或中水回用。

在何仕均看來(lái)，與傳統(tǒng)的常規(guī)處理手段相比，電子束處理工業(yè)廢水技術(shù)具有其他技術(shù)手段難以比擬的優(yōu)勢(shì)：一是反應(yīng)速度快、處理效率高、無(wú)感生放射性及化學(xué)殘留等；二是有機(jī)物降解快，電子束可以高效降解工業(yè)廢水中的有機(jī)物，提高工業(yè)廢水的可生化性，也可以對(duì)出水進(jìn)行深度處理，提高出水的排放標(biāo)準(zhǔn)。

此外，電子束處理工業(yè)廢水技術(shù)的設(shè)備自動(dòng)化程度高，整體設(shè)備運(yùn)行維護(hù)相對(duì)較為簡(jiǎn)便。以冠華針織廠項(xiàng)目為例，根據(jù)公司印染廢水特點(diǎn)、原有工藝、場(chǎng)地規(guī)模以及回用要求等條件，項(xiàng)目設(shè)計(jì)了7臺(tái)電子加速器聯(lián)機(jī)運(yùn)行。記者在項(xiàng)目總控制室看到，控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高度智能化，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控到7臺(tái)電子加速器的運(yùn)行、污水流入量、實(shí)時(shí)處理量等情況。

相比傳統(tǒng)廢水處理方式，電子束處理工業(yè)廢水技術(shù)還具有整體工藝對(duì)來(lái)水水質(zhì)無(wú)特殊要求、能夠適應(yīng)復(fù)雜的水質(zhì)變化、處理負(fù)荷高、出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，后者的運(yùn)行設(shè)備占地面積更小，使用壽命也更長(zhǎng)。

對(duì)此，長(zhǎng)期關(guān)注電子束處理工業(yè)廢水技術(shù)的新會(huì)區(qū)崖門新財(cái)富電鍍基地環(huán)保主管聶瑞光頗有體會(huì)。他認(rèn)為，相對(duì)于傳統(tǒng)治污方式，電子束處理反應(yīng)速度更快，效果更明顯?！霸擁?xiàng)目的設(shè)備占地面積也有優(yōu)勢(shì)，一套電子加速器占地面積約200平方米，1小時(shí)可處理240立方米的水。如果處理同等量的污水，傳統(tǒng)處理設(shè)備占地面積至少要翻一倍?！?/span>

延伸：電子束輻照技術(shù)有望大規(guī)模商用

利用電子束輻照技術(shù)處理工業(yè)廢水，冠華針織廠項(xiàng)目并非首創(chuàng)。2017年3月，中廣核核技術(shù)發(fā)展股份有限公司聯(lián)合清華大學(xué)在浙江省金華市浦江縣啟動(dòng)了中國(guó)第一座電子束處理工業(yè)廢水中試規(guī)模的示范工程（以下簡(jiǎn)稱“金華項(xiàng)目”），在國(guó)內(nèi)外引起了巨大的反響。冠華針織電子束處理項(xiàng)目負(fù)責(zé)人諸偉麟介紹，相對(duì)于金華項(xiàng)目，江門項(xiàng)目有很大的突破：金華項(xiàng)目是單臺(tái)電子加速器，而江門項(xiàng)目則實(shí)現(xiàn)了7臺(tái)電子加速器聯(lián)機(jī)運(yùn)行；金華項(xiàng)目的日處理規(guī)模只有兩三千噸，江門項(xiàng)目可以達(dá)到3萬(wàn)噸。

如果說(shuō)，利用電子束輻照技術(shù)處理工業(yè)廢水的嘗試在浙江金華項(xiàng)目上是小試牛刀，那么冠華針織廠項(xiàng)目的正式投入運(yùn)營(yíng)，則意味著該項(xiàng)“高大上”的技術(shù)進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用階段。盡管這兩個(gè)相隔千里的項(xiàng)目在數(shù)年內(nèi)先后啟動(dòng)，但實(shí)際上卻跨越了諸多技術(shù)難點(diǎn)。

此外，江門的設(shè)備自動(dòng)化集成程度更高，這也是電子束輻照技術(shù)處理工業(yè)廢水進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用階段的重要前提。“在冠華針織廠項(xiàng)目中，我們采用了大量的自動(dòng)化控制和遠(yuǎn)程管理等手段，7臺(tái)電子加速器可以根據(jù)印染廢水的水質(zhì)和水量的變化，自動(dòng)進(jìn)行合理分配和靈活調(diào)節(jié)，完全達(dá)到了一個(gè)商業(yè)化污水處理廠的運(yùn)行條件和水平?！焙问司f(shuō)。

從成本的角度來(lái)看，電子束輻照技術(shù)處理工業(yè)廢水的建設(shè)成本及運(yùn)營(yíng)成本均低于傳統(tǒng)方式，這也是這項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)大優(yōu)勢(shì)：以冠華針織廠項(xiàng)目為例，其項(xiàng)目建設(shè)成本大約1500元/日/噸廢水，運(yùn)行成本僅為1度電/噸水。

展望未來(lái)，電子束輻照技術(shù)除了在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域外，在其他領(lǐng)域也具備廣闊前景。公開(kāi)資料顯示，電子束處理工業(yè)廢水技術(shù)還可應(yīng)用于特殊有害物質(zhì)（如抗生素廢水、菌渣、醫(yī)療廢水廢物）的無(wú)害化處理。此外，也可應(yīng)用于電線電纜、熱縮材料、發(fā)泡材料、輻射固化、輪胎預(yù)硫化等環(huán)境治理領(lǐng)域，在醫(yī)學(xué)診療、安全檢測(cè)、工業(yè)CT等方面也可發(fā)揮重要作用。