電子束“大戰(zhàn)”工業(yè)廢水

　　南方網(wǎng)訊 6月，全球最大電子束輻照處理印染廢水項目在廣東江門建成并正式投入運營,，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)開始應(yīng)用于工業(yè)廢水處理領(lǐng)域,，并逐漸進入商業(yè)化應(yīng)用階段。

　　電子束處理工業(yè)廢水技術(shù),，是指利用高壓電場加速電子束,，并對廢水進行照射，水分子電離或者激發(fā)分解生成的羥基自由基等強氧化物質(zhì)與污水中的污染物等發(fā)生相互作用，最終達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,，項目通過7臺電子加速器聯(lián)機運行，江門市新會區(qū)冠華針織廠(以下簡稱“冠華針織廠”)日處理印染廢水能力超過3萬噸,。

　　原狀

　　傳統(tǒng)方式效率低成本高

　　印染廢水會經(jīng)過調(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,。冠華針織廠負責(zé)人告訴南方日報記者，以往他們主要通過“生化+反滲透—中水回用系統(tǒng)”對污水進行處理,，日處理量水量約2.5萬噸,，中水回用約1.8萬噸/日，達標排放水量約0.7萬噸/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題,?！敝袕V核電子束污水處理技術(shù)總負責(zé)人何仕均說，“中水回用”會同步產(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原生化系統(tǒng)處理，但污染物日積月累會引起整個處理系統(tǒng)可生化性降低,，污水處理成本上升,，同時也影響到中水回用系統(tǒng),，降低中水回用率。

　　根據(jù)項目環(huán)評審批的要求,，冠華針織廠日排水不得超過0.9萬噸/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)濟的難降解污染物處理方法成為亟須解決的關(guān)鍵問題,。2018年4月，中廣核達勝加速器技術(shù)有限公司與冠華針織廠達成協(xié)議,，對現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)進行升級改造,。項目總投資達5000多萬元，預(yù)計建成后最高處理污水能力可達到3.5萬噸/日,。

　　原理

　　利用自由基降解有機污染物

　　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目還是順利投產(chǎn)運行。

　　記者在冠華針織廠新建的電子束輻照室看到,，渾濁的污水在進水調(diào)配池攪拌均勻后,，進入電子束輻照室，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),，原來渾濁的水變得清澈,。“通俗地說,，電子束輻照室是一個密閉的空間,，污水從進水口流入后，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行輻照后，流出的水將明顯比之前清澈,?！敝袕V核達勝環(huán)保事業(yè)部工作人員張濤說。

　　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下被加速,，形成了定向的電子束流,，“大家都知道，一個水分子由兩個氫原子和一個氧原子組成,，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,。”俞江說,，這些自由基具有很強的氧化還原作用：一方面,，自由基可以降解廢水中的大量難降解的有機污染物；另一方面,，自由基還可以與廢水中的細菌病毒等病原體的DNA或RNA結(jié)構(gòu)發(fā)生堿基對破壞,、斷鏈等反應(yīng)，從而起到殺滅微生物的作用,，“所以說,，電子束處理廢水可以在一個過程中同時起到降解有機物和消毒滅菌的作用?！?/p>

　　數(shù)據(jù)顯示,，從2019年底開始進行設(shè)備調(diào)試以來，經(jīng)過近半年的試運行,，實現(xiàn)了7臺電子加速器聯(lián)機運行,，日處理廢水能力達3萬噸，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,，項目外排廢水濃度進一步降低，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，該項目運行費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

　　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，還可實現(xiàn)廢水高標準排放或中水回用,。

　　在何仕均看來,，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：一是反應(yīng)速度快,、處理效率高,、無感生放射性及化學(xué)殘留等；二是有機物降解快,，電子束可以高效降解工業(yè)廢水中的有機物,，提高工業(yè)廢水的可生化性，也可以對出水進行深度處理,，提高出水的排放標準,。

　　此外，電子束處理工業(yè)廢水技術(shù)的設(shè)備自動化程度高,，整體設(shè)備運行維護相對較為簡便,。以冠華針織廠項目為例，根據(jù)公司印染廢水特點,、原有工藝,、場地規(guī)模以及回用要求等條件，項目設(shè)計了7臺電子加速器聯(lián)機運行,。記者在項目總控制室看到,，控制系統(tǒng)實現(xiàn)了高度智能化，可以實時監(jiān)控到7臺電子加速器的運行,、污水流入量,、實時處理量等情況。

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

　　對此,，長期關(guān)注電子束處理工業(yè)廢水技術(shù)的新會區(qū)崖門新財富電鍍基地環(huán)保主管聶瑞光頗有體會,。他認為，相對于傳統(tǒng)治污方式,，電子束處理反應(yīng)速度更快,，效果更明顯,。“該項目的設(shè)備占地面積也有優(yōu)勢,，一套電子加速器占地面積約200平方米,，1小時可處理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,。”

　　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了中國第一座電子束處理工業(yè)廢水中試規(guī)模的示范工程(以下簡稱“金華項目”),，在國內(nèi)外引起了巨大的反響,。冠華針織電子束處理項目負責(zé)人諸偉麟介紹，相對于金華項目,，江門項目有很大的突破：金華項目是單臺電子加速器,，而江門項目則實現(xiàn)了7臺電子加速器聯(lián)機運行；金華項目的日處理規(guī)模只有兩三千噸,，江門項目可以達到3萬噸,。

　　如果說，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目上是小試牛刀,，那么冠華針織廠項目的正式投入運營,，則意味著該項“高大上”的技術(shù)進入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用階段。盡管這兩個相隔千里的項目在數(shù)年內(nèi)先后啟動,，但實際上卻跨越了諸多技術(shù)難點,。

　　此外，江門的設(shè)備自動化集成程度更高,，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,。“在冠華針織廠項目中,，我們采用了大量的自動化控制和遠程管理等手段,，7臺電子加速器可以根據(jù)印染廢水的水質(zhì)和水量的變化，自動進行合理分配和靈活調(diào)節(jié),，完全達到了一個商業(yè)化污水處理廠的運行條件和水平,。”何仕均說,。

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

　　展望未來，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,、工業(yè)CT等方面也可發(fā)揮重要作用。

　　記者 鄭琦