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黨的“十八大”提出了“美麗中國”，旨在強調生態文明建設的重要性。環境保護從某種意義上講屬于生態文明建設的首要目的。核技術對生態文明建設的貢獻主要體現在能源和環境治理兩個方面。在能源方面，核技術能夠產生清潔能源，與傳統化石燃料比較，可以顯著減少污染物的排放。

一、在環境治理領域，核技術可以提供經濟高效的解決方案

我國經濟迅猛發展的同時帶來了環境污染問題，以工業廢水為例，隨著工業的發展，我國工業廢水的水質越來越復雜，水中難降解有機污染物的種類也越來越多，傳統的生物處理工藝難以有效去除水中的難降解有機污染物。針對該情況，2022年國務院制定了新污染物治理行動方案，強調要增強對水中難降解有機污染物的去除能力。目前常采用深度處理工藝強化去除水中難降解有機污染物。與目前常用的深度處理工藝比較，非動力核技術電子束輻照廢水處理技術具有處理效率高（ 高效 ）、無需添加化學物質（ 低碳 ）、安全（ 無放射性問題 ）和可靠（ 設備自動化程度高、性能穩定 ）的特點。它自身的特點決定了電子束輻照是一種低碳、綠色和環保技術，它能夠在減污降碳的同時，達到協同增效的目的，符合我國的“雙碳”發展戰略目標。

二、清華大學核研院開展電子束輻照廢水處理研究

清華大學核研院王建龍教授團隊最早從2002年開始電子束輻照廢水處理的研究，2005年獲得了第一個國家自然科學基金項目的資助，隨后相繼獲得了國家基金委、科技部、國際原子能機構等項目的資助。至今已獲得9個國家自然科學基金項目、一項“863“項目、一項“中日合作項目”和一項“國際原子能項目”的資助。研究主要從理論研究、工藝研究、設備研制和工程應用四個方面開展。通過理論研究探討電子束輻照廢水處理的可行性；通過工藝研究分析電子束輻照與常規廢水處理工藝的有機耦合；通過設備研制，開發能用于電子束輻照的電子加速器。基于前述三個方面的研究結果，開展電子束輻照的應用研究。

電子束輻照廢水處理的主要原理包括直接作用和間接作用。直接作用是指電子束輻照的能量直接作用于污染物，使污染物發生分解。間接作用是指電子束輻照技術作用于水分子，使水分子分解產生羥基自由基、水合電子和氫自由基等活性物種。這些活性物種與污染物相互作用，達到去除污染物的目的。

三、安全性是電子束輻照廢水處理的重要環節

談到電子束輻照技術，不可避免談到其安全性問題。電子束輻照廢水處理的安全性主要涉及三個方面：1）輻照裝置的安全性；2）輻射防護問題；3）輻照后廢水的安全性。廢水處理用電子加速器在制造過程中已做了安全性考慮，例如設置了使加速系統失效的可靠方法，建立專用輻照室等。輻照裝置目前已廣泛應用于輻照滅菌，有成熟的經驗可供借鑒。因此，輻照廢水處理中輻照裝置的安全性可以得到保障。在輻照防護方面，嚴格遵守輻照防護的三個原則和操作人員防護方法，而且電子加速器輻射劑量率＜2.5μSv/h，輻照安全技術規范HJ785-2016，因此輻照水處理不會引起輻射危害。輻照后廢水是否安全的核心問題是廢水經過輻照處理后是否會產生放射性。從理論上講，要使廢水中常見的基本元素氫、氮、氧、碳、磷和硫等元素產生放射性所需的能量閾值均大于10MeV，而電子束輻照廢水處理過程中使用的能量介于0.5~2MeV，遠小于10MeV，因此經過輻照處理的出水是安全的。

四、電子束輻照廢水技術的應用實踐

清華大學核研院王建龍教授團隊于2017年聯合中廣核達勝加速器有限公司開始電子束輻照廢水技術的推廣應用，至今已完成10個應用場景的實際工程項目，包括電子束輻照處理印染廢水、醫療廢水、抗生素菌渣、垃圾滲濾液、危廢濃液、城鎮廢水、制藥廢水、化工園區污水、焦化廢水和油氣田廢水。

下面介紹幾個實際工程案例：

我們建立的第一個工程項目是在浙江恒昌的電子束輻照處理印染廢水項目。該廠原有廢水處理工藝采用臭氧作為深度處理工藝，但存在出水COD不能穩定達標的問題。經過技術研判后，我們采用電子束輻照工藝取代臭氧作為深度處理工藝，處理后出水COD可以穩定在50 mg/L以下，色度10倍以下。

2020年，在廣東江門冠華針織有限公司建立了目前世界上最大的電子束輻照印染廢水處理的單體項目，日處理量3萬噸。在該項目中電子束輻照技術作為深度處理技術，處理后出水COD穩定在50 mg/L以下。

2020年初，新冠疫情爆發，湖北西苑醫院是當時新冠病人的定點收治醫院，其醫療廢水的處理是防止新冠病毒傳播的重要途徑。清華大學核研院和中廣核達勝加速器的領導及時響應，決定在湖北西苑醫院建立了電子束輻照醫療廢水處理項目。該項目中電子束輻照處理工藝主要用來殺滅醫療廢水中的病原微生物，該項目是國內外第一個電子束輻照醫療廢水處理項目。

2021年，建立了電子束輻照處理抗生素菌渣項目。抗生素菌渣是抗生素生產過程中產生的，由于抗生素菌渣中含有殘留的抗生素，在2008年被國家劃分為危廢。抗生素菌渣中除了含有抗生素，還含有豐富的蛋白質和氨基酸等資源，如果直接作為危廢處理，會造成資源浪費。針對該問題，清華大學核研院和中廣核達勝加速器有限公司聯手建立電子束輻照處理抗生素菌渣項目。電子束輻照技術能有效去除抗生素菌渣中殘留抗生素和抗生菌，這使得處理后的抗生素菌渣可以用作肥料，實現資源的回收利用。

2022年，建立了電子束輻照處理垃圾滲濾液項目。目前市場上針對垃圾滲濾液的處理已經形成了以雙膜工藝為主的成熟工藝，但該工藝中膜堵塞會影響膜使用壽命，且膜濃縮液需要進一步處理。針對該問題，清華大學核研院開發了電子束輻照全量化處理工藝，該工藝可以不采用膜工藝，處理后出水COD和氨氮均達到《生活垃圾填埋場污染控制標準（ GB16889-2008 ）》的排放標準。

除了廢水處理，電子束輻照技術還可以用于廢氣的治理，例如煙氣脫硫脫硝和VOC的治理。最后還可以用于固廢的處理，例如醫療廢物、抗生素菌渣和污泥消毒滅菌。團隊負責人王建龍教授經常告誡我們，“做研究要理論聯系實際，只有通過實踐驗證過的理論才能真正創造出有用的技術”。相信隨著對電子束輻照在環保中研究的不斷深入，未來核技術在環保中的貢獻會越來越大。 

（作者：王建龍　王詩宗 單位：清華大學核能與新能源技術研究院）