全球最大！江門工業廢水處理用上核工業“黑科技”

【摘要】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領域的“黑科技”——電子束輻照技術開始應用于工業廢水處理領域，并逐漸進入商業化應用階段。

電子束處理工業廢水技術，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分解生成的羥基自由基等強氧化物質與污水中的污染物等發生相互作用，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臺電子加速器聯機運行，江門市新會區冠華針織廠（以下簡稱“冠華針織廠”）日處理印染廢水能力超過3萬噸。

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

原狀：傳統方式效率低成本高

印染廢水會經過調節池、水解酸化池、接觸氧化池、一沉池、混凝/二沉池、RO膜系統、小生化系統、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針織坯布和染色布為主的大型企業，主要生產針織面料和染色紗等產品。冠華針織廠負責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”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設計不合理，冠華針織廠的生化及物化出水水質較差，化學需氧量COD約為80—150mg/L，色度60—100倍?！斑@導致反滲透膜處理系統頻繁清洗，降低膜使用壽命，廢水回用率低于50%。膜濃水經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總負責人何仕均說，“中水回用”會同步產生濃水，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處理，但污染物日積月累會引起整個處理系統可生化性降低，污水處理成本上升，同時也影響到中水回用系統，降低中水回用率。

根據項目環評審批的要求，冠華針織廠日排水不得超過0.9萬噸/日。中水回用率降低，意味著總廢水產生量要減少，生產負荷也就要同步下降，一定程度上限制了企業的生產。

因此，尋求更加有效和經濟的難降解污染物處理方法成為亟須解決的關鍵問題。2018年4月，中廣核達勝加速器技術有限公司與冠華針織廠達成協議，對現有污水處理系統進行升級改造。項目總投資達5000多萬元，預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，激發或電離產生大量的自由基。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配池攪拌均勻后，進入電子束輻照室，經由電子加速器處理，再經沉淀、后續生化等環節，原來渾濁的水變得清澈?！巴ㄋ椎卣f，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核達勝環保事業部工作人員張濤說。

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，激發或電離產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，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結構發生堿基對破壞、斷鏈等反應，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?！?/span>

數據顯示，從2019年底開始進行設備調試以來，經過近半年的試運行，實現了7臺電子加速器聯機運行，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，企業生產廢水的產生總量可以提高，產能就可以上去。同時，該項目運行費用低于原生化處理系統，一定程度上也降低了企業的治水成本和生產成本，提高了企業效益。

優勢：凈化程度高處理效率高

專家表示，利用電子束技術處理的廢水，凈化程度更高，處理效果更好，還可實現廢水高標準排放或中水回用。

在何仕均看來，與傳統的常規處理手段相比，電子束處理工業廢水技術具有其他技術手段難以比擬的優勢：一是反應速度快、處理效率高、無感生放射性及化學殘留等；二是有機物降解快，電子束可以高效降解工業廢水中的有機物，提高工業廢水的可生化性，也可以對出水進行深度處理，提高出水的排放標準。

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

相比傳統廢水處理方式，電子束處理工業廢水技術還具有整體工藝對來水水質無特殊要求、能夠適應復雜的水質變化、處理負荷高、出水水質穩定等優點。同時，后者的運行設備占地面積更小，使用壽命也更長。

對此，長期關注電子束處理工業廢水技術的新會區崖門新財富電鍍基地環保主管聶瑞光頗有體會。他認為，相對于傳統治污方式，電子束處理反應速度更快，效果更明顯?！霸擁椖康脑O備占地面積也有優勢，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，傳統處理設備占地面積至少要翻一倍?！?/span>

延伸：電子束輻照技術有望大規模商用

利用電子束輻照技術處理工業廢水，冠華針織廠項目并非首創。2017年3月，中廣核核技術發展股份有限公司聯合清華大學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廢水中試規模的示范工程（以下簡稱“金華項目”），在國內外引起了巨大的反響。冠華針織電子束處理項目負責人諸偉麟介紹，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，而江門項目則實現了7臺電子加速器聯機運行；金華項目的日處理規模只有兩三千噸，江門項目可以達到3萬噸。

如果說，利用電子束輻照技術處理工業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”的技術進入大規模商業化應用階段。盡管這兩個相隔千里的項目在數年內先后啟動，但實際上卻跨越了諸多技術難點。

此外，江門的設備自動化集成程度更高，這也是電子束輻照技術處理工業廢水進入大規模商業化應用階段的重要前提?！霸诠谌A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印染廢水的水質和水量的變化，自動進行合理分配和靈活調節，完全達到了一個商業化污水處理廠的運行條件和水平?！焙问司f。

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

展望未來，電子束輻照技術除了在工業廢水處理領域外，在其他領域也具備廣闊前景。公開資料顯示，電子束處理工業廢水技術還可應用于特殊有害物質（如抗生素廢水、菌渣、醫療廢水廢物）的無害化處理。此外，也可應用于電線電纜、熱縮材料、發泡材料、輻射固化、輪胎預硫化等環境治理領域，在醫學診療、安全檢測、工業CT等方面也可發揮重要作用。