除了核電、核武器之外，核技術(shù)還有更廣闊卻不為人所熟知的“用武之地”。如果將核能與核動力喻為核領(lǐng)域的“重工業(yè)”，同位素與輻照技術(shù)等非動力核技術(shù)就是該領(lǐng)域的“輕工業(yè)”。目前，中國首創(chuàng)、世界領(lǐng)先的電子束處理工業(yè)廢水技術(shù)已在浙江落地，首次實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。該技術(shù)未來還可用于醫(yī)療廢水廢物處理、垃圾焚燒尾氣二噁英的處理等領(lǐng)域。
11月21日，“中國非動力核技術(shù)第一股”中廣核核技術(shù)發(fā)展股份有限公司(下稱中廣核技，000881.SZ)與清華大學(xué)在浙江金華舉行的發(fā)布會上聯(lián)合宣布：“中國首創(chuàng)、世界領(lǐng)先”的電子束處理工業(yè)廢水技術(shù)已拿到科技成果鑒定證書，正式完成由中國核能行業(yè)協(xié)會組織的科技成果鑒定。
國內(nèi)首個電子束處理工業(yè)廢水示范項(xiàng)目
作為處理難降解廢水的一種重要解決手段，電子束輻照技術(shù)被國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)列為21世紀(jì)和平利用原子能的主要研究方向。
所謂電子束輻照技術(shù)，是指利用被加速的電子束流轟擊或照射被處理對象，使其發(fā)生在常規(guī)方法下難以引發(fā)的物理化學(xué)及生物學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到提高產(chǎn)品性能、凈化物質(zhì)等目的。相比于傳統(tǒng)廢水處理方法，電子束輻照技術(shù)的長處在于處理難降解有機(jī)廢水、抗生素廢水、含致病菌廢水等。
今年3月，中廣核技在浙江省金華市浦江縣恒昌集團(tuán)建成了國內(nèi)首座電子束輻照處理印染廢水示范項(xiàng)目。該項(xiàng)目所在的印染企業(yè)每天產(chǎn)生印染廢水6000-9000立方米，原有環(huán)保設(shè)施采用傳統(tǒng)的生物處理工藝，末端經(jīng)臭氧脫色后間接排放至市政污水管網(wǎng)。示范工程建成后，廢水經(jīng)生物處理后再采用電子束輻照深度處理，設(shè)計規(guī)模為2000立方米/天。
印染廢水具有污染物濃度高、種類多、含有毒有害成分及色度高等特點(diǎn)，利用加速后的電子束流對污水進(jìn)行輻照，可以使水中的污染物發(fā)生分解或降解、有害微生物發(fā)生變性等，從而達(dá)到消毒凈化廢水的目的。
據(jù)介紹，基于半年多的穩(wěn)定運(yùn)行，該示范項(xiàng)目處理效果顯著：出水COD在60mg/L以內(nèi)，色度10倍以下，不返色，無二次污染，出水水質(zhì)穩(wěn)定，達(dá)到直排標(biāo)準(zhǔn)。
澎湃新聞(www.thepaper.cn)在示范項(xiàng)目現(xiàn)場看到，與用原工藝處理的水樣相比，以電子束輻照深度處理后的工業(yè)廢水脫色更明顯，加速器廠房內(nèi)采用了一臺臥式電子加速器，單套設(shè)備占地約200平米。據(jù)現(xiàn)場工作人員介紹，廢水在束下停留時間僅約0.01秒。
原水樣(經(jīng)過生物處理后) 澎湃新聞記者 楊漾 圖
輻照處理后的水樣 澎湃新聞記者 楊漾 圖
原工藝處理后水樣與輻照處理后水樣對比 澎湃新聞記者 楊漾 圖
水處理電子加速器 澎湃新聞記者 楊漾 圖
“這也是目前國際上唯一在運(yùn)行的同類裝置。在經(jīng)濟(jì)性方面，電子束處理工業(yè)廢水技術(shù)具有很強(qiáng)的市場競爭力。”中廣核技董事長張劍鋒稱，通過與傳統(tǒng)的物化、生物、膜處理等工藝有機(jī)結(jié)合，電子束技術(shù)可以形成技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)成本合理的解決方案。隨著電子束處理工業(yè)廢水技術(shù)臻于成熟，已具備大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的條件。
示范工程工藝流程圖。中廣核技供圖
據(jù)澎湃新聞了解，一個電子束輻照處理單元包括加速器、土建、屏蔽等工程，投資約650萬元(最大日處理能力5000 立方米/天，投資約1300元/立方米)。
據(jù)張劍鋒介紹，以浦江的示范工程為例，企業(yè)的原處理工藝是在生化處理后，出水采用混凝沉淀加臭氧氧化，只能達(dá)到接入城市污水處理廠的納管標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在采用電子束輻照加混凝沉淀處理工藝，出水水質(zhì)能夠達(dá)到直接排放標(biāo)準(zhǔn)要求。如實(shí)現(xiàn)直接排放，與原工藝相比較，每噸廢水處理費(fèi)用可節(jié)省約1.4元。按每天處理10000噸計算，設(shè)備每年運(yùn)行350天，一年可節(jié)約490萬元左右。同時，印染廢水經(jīng)過電子束輻照深度處理后，能實(shí)現(xiàn)部分回用。
“水處理中沒有哪種單個技術(shù)可以包打天下，電子束技術(shù)并不是替代傳統(tǒng)水處理技術(shù)，而是對傳統(tǒng)污水處理技術(shù)和工藝的有益補(bǔ)充及升級。”清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院副院長王建龍解釋稱，之所以要將傳統(tǒng)工藝與電子束技術(shù)相結(jié)合，是基于平衡技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)可行性的考慮。在環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不斷提高的情況下，傳統(tǒng)技術(shù)很難滿足排放要求，電子束處理的有點(diǎn)在于處理效率高、出水水質(zhì)穩(wěn)定且設(shè)計靈活，可控性能好。
廢水經(jīng)過輻照處理后是否有放射性?
除了經(jīng)濟(jì)性之外，安全性是電離輻射技術(shù)用于實(shí)際廢水處理過程中最受關(guān)注的問題。電子束處理工業(yè)廢水技術(shù)屬于核技術(shù)應(yīng)用范疇，設(shè)施周圍有放射性嗎?安全性如何保障?廢水經(jīng)過輻照處理后是否會產(chǎn)生放射性?
王建龍稱，電子束處理工業(yè)廢水是否有放射性，可分為兩個問題。首先是處理設(shè)施，也即電子加速器是否會產(chǎn)生輻射。由于不使用放射性核素，電子加速器通過電源控制開啟和關(guān)閉，斷電后不產(chǎn)生任何輻射。運(yùn)行過程中產(chǎn)生的電離輻射，只需要10cm的混凝土結(jié)構(gòu)就可以完全屏蔽。另外，電子加速器的安全聯(lián)鎖設(shè)計，可及時、快速斷電，實(shí)施保護(hù)措施。
此外，電子束輻射裝置在全球范圍內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究中已廣泛應(yīng)用，有現(xiàn)行的防護(hù)和運(yùn)行法規(guī)，且擁有成熟的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。電子束處理工業(yè)廢水技術(shù)在處理廢水的過程中，不會產(chǎn)生和排放有毒害副產(chǎn)物，不會對周邊居民的環(huán)境與生活造成不良影響。
至于廢水經(jīng)輻照后的安全性，王建龍解釋道，要使物質(zhì)產(chǎn)生放射性，必須有一個能量閾值。高能電子束只能作用于外存電子，而作用不到原子核，所以不會產(chǎn)生感生放射性(感生放射性是指原本穩(wěn)定的材料因?yàn)榻邮芰颂厥獾妮椛涠a(chǎn)生的放射性。)“廢水中的基本元素包括氫、氮、氧、碳、硫等，要產(chǎn)生感生放射性，輻射源的能量至少大于10MeV，而目前電子束輻照中使用的輻射源能量僅為1到2MeV。因此廢水經(jīng)過電子束處理后的出水是安全的。”
嚴(yán)苛環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)催生市場需求
2017年10月16日，中國核能行業(yè)協(xié)會在北京組織了由9名院士和5位國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜页鱿蔫b定委員會，對電子束處理工業(yè)廢水技術(shù)進(jìn)行了科技成果鑒定會。
11月21日，科技成果鑒定委員會專家陳殿華受中國核能行業(yè)協(xié)會委托，在發(fā)布會上宣讀了電子束處理工業(yè)廢水技術(shù)科技成果鑒定結(jié)論：該技術(shù)成果實(shí)現(xiàn)了電子束處理工業(yè)廢水技術(shù)的自主創(chuàng)新，達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，具有廣闊的推廣前景，將產(chǎn)生重要的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會效益。
電子束處理工業(yè)廢水技術(shù)科技成果鑒定委員會專家陳殿華教授宣讀鑒定結(jié)論。中廣核技供圖
鑒定委員會認(rèn)為，電子束處理工業(yè)廢水技術(shù)中的水處理專用電子加速器、輻照反應(yīng)器整體裝置以及電子束處理工業(yè)廢水工藝技術(shù)，屬于國內(nèi)首創(chuàng)，突破了當(dāng)前難降解廢水處理的技術(shù)瓶頸，一旦實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，可大幅度提高中國工業(yè)廢水治理水平。該技術(shù)結(jié)合生物技術(shù)深度處理工業(yè)廢水工藝，成本更低，凈化程度更高，可實(shí)現(xiàn)廢水的高標(biāo)準(zhǔn)排放或者中水回用。而且，針對難降解有機(jī)物質(zhì)具有其他技術(shù)難以比擬的優(yōu)勢，有望解決難降解廢水處理“世界性難題”。
王建龍稱，實(shí)驗(yàn)研究證明，該技術(shù)廣泛適用于印染、造紙、化工、制藥等各行業(yè)廢水處理，以及水質(zhì)復(fù)雜的工業(yè)園區(qū)廢水處理，并可用于醫(yī)療廢棄物、抗生素菌渣等特殊危險廢物的無害化處理。隨著技術(shù)改進(jìn)和綜合解決方案的研發(fā)，未來還可應(yīng)用于污水中無機(jī)重金屬離子的去除，以及固體污泥、工業(yè)廢氣、環(huán)境突發(fā)應(yīng)急、醫(yī)用污水、廢渣處理等領(lǐng)域。
國內(nèi)趨于嚴(yán)苛的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，為工業(yè)廢水治理提出了新要求，也催生了龐大的市場需求。以2014年中國工業(yè)廢水排放量205.3億噸計算，每天排放超過5600萬噸，每套電子束輻照裝置處理能力5000噸/天，按照5%的工業(yè)廢水采用電子束輻照技術(shù)處理計算，需要電子束輻照裝置600套，對應(yīng)市場規(guī)模近100億元。
據(jù)了解，中廣核技已陸續(xù)開展電子束輻照技術(shù)研究、廢水處理工藝革新、關(guān)鍵裝備制造、技術(shù)規(guī)范編制等相關(guān)工作。
發(fā)布會上，中廣核技還與清華大學(xué)正式簽署《電子束及環(huán)境技術(shù)產(chǎn)業(yè)化合作協(xié)議》，雙方將聯(lián)合成立“電子束及環(huán)境技術(shù)應(yīng)用聯(lián)合研究中心”，共同推動中國電子束技術(shù)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化推廣等相關(guān)工作。中廣核技還與恒昌集團(tuán)就印染廢水處理簽署合作協(xié)議，標(biāo)志著中國電子束技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)真正意義上的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
張劍鋒表示，清華大學(xué)擁有電子束輻射及其他環(huán)保技術(shù)的基礎(chǔ)研究優(yōu)勢，中廣核技擁有完整的以電子加速器為核心的核技術(shù)應(yīng)用高端產(chǎn)業(yè)鏈，有產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢。此次雙方進(jìn)一步加深合作，將建立高新環(huán)保技術(shù)創(chuàng)新平臺和科技成果產(chǎn)業(yè)化基地，有望加快科技成果轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，提升中國環(huán)境污染治理水平。
來源:澎湃新聞 作者:楊漾
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