黨的“十八大”提出了“美麗中國(guó)”，旨在強(qiáng)調(diào)生態(tài)文明建設(shè)的重要性。環(huán)境保護(hù)從某種意義上講屬于生態(tài)文明建設(shè)的首要目的。核技術(shù)對(duì)生態(tài)文明建設(shè)的貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)在能源和環(huán)境治理兩個(gè)方面。在能源方面，核技術(shù)能夠產(chǎn)生清潔能源，與傳統(tǒng)化石燃料比較，可以顯著減少污染物的排放。

一、在環(huán)境治理領(lǐng)域，核技術(shù)可以提供經(jīng)濟(jì)高效的解決方案

我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的同時(shí)帶來了環(huán)境污染問題，以工業(yè)廢水為例，隨著工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)工業(yè)廢水的水質(zhì)越來越復(fù)雜，水中難降解有機(jī)污染物的種類也越來越多，傳統(tǒng)的生物處理工藝難以有效去除水中的難降解有機(jī)污染物。針對(duì)該情況，2022年國(guó)務(wù)院制定了新污染物治理行動(dòng)方案，強(qiáng)調(diào)要增強(qiáng)對(duì)水中難降解有機(jī)污染物的去除能力。目前常采用深度處理工藝強(qiáng)化去除水中難降解有機(jī)污染物。與目前常用的深度處理工藝比較，非動(dòng)力核技術(shù)電子束輻照廢水處理技術(shù)具有處理效率高（ 高效 ）、無需添加化學(xué)物質(zhì)（ 低碳 ）、安全（ 無放射性問題 ）和可靠（ 設(shè)備自動(dòng)化程度高、性能穩(wěn)定 ）的特點(diǎn)。它自身的特點(diǎn)決定了電子束輻照是一種低碳、綠色和環(huán)保技術(shù)，它能夠在減污降碳的同時(shí)，達(dá)到協(xié)同增效的目的，符合我國(guó)的“雙碳”發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。

二、清華大學(xué)核研院開展電子束輻照廢水處理研究

清華大學(xué)核研院王建龍教授團(tuán)隊(duì)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(gè)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助，隨后相繼獲得了國(guó)家基金委、科技部、國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)等項(xiàng)目的資助。至今已獲得9個(gè)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、一項(xiàng)“863“項(xiàng)目、一項(xiàng)“中日合作項(xiàng)目”和一項(xiàng)“國(guó)際原子能項(xiàng)目”的資助。研究主要從理論研究、工藝研究、設(shè)備研制和工程應(yīng)用四個(gè)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(guī)廢水處理工藝的有機(jī)耦合；通過設(shè)備研制，開發(fā)能用于電子束輻照的電子加速器?；谇笆鋈齻€(gè)方面的研究結(jié)果，開展電子束輻照的應(yīng)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(fā)生分解。間接作用是指電子束輻照技術(shù)作用于水分子，使水分子分解產(chǎn)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(dá)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(huán)節(jié)

談到電子束輻照技術(shù)，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(gè)方面：1）輻照裝置的安全性；2）輻射防護(hù)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(shè)置了使加速系統(tǒng)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(yīng)用于輻照滅菌，有成熟的經(jīng)驗(yàn)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(hù)方面，嚴(yán)格遵守輻照防護(hù)的三個(gè)原則和操作人員防護(hù)方法，而且電子加速器輻射劑量率＜2.5μSv/h，輻照安全技術(shù)規(guī)范HJ785-2016，因此輻照水處理不會(huì)引起輻射危害。輻照后廢水是否安全的核心問題是廢水經(jīng)過輻照處理后是否會(huì)產(chǎn)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(chǎn)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(yuǎn)小于10MeV，因此經(jīng)過輻照處理的出水是安全的。

四、電子束輻照廢水技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

清華大學(xué)核研院王建龍教授團(tuán)隊(duì)于2017年聯(lián)合中廣核達(dá)勝加速器有限公司開始電子束輻照廢水技術(shù)的推廣應(yīng)用，至今已完成10個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)際工程項(xiàng)目，包括電子束輻照處理印染廢水、醫(yī)療廢水、抗生素菌渣、垃圾滲濾液、危廢濃液、城鎮(zhèn)廢水、制藥廢水、化工園區(qū)污水、焦化廢水和油氣田廢水。

下面介紹幾個(gè)實(shí)際工程案例：

我們建立的第一個(gè)工程項(xiàng)目是在浙江恒昌的電子束輻照處理印染廢水項(xiàng)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(wěn)定達(dá)標(biāo)的問題。經(jīng)過技術(shù)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(wěn)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(xiàng)目，日處理量3萬噸。在該項(xiàng)目中電子束輻照技術(shù)作為深度處理技術(shù)，處理后出水COD穩(wěn)定在50 mg/L以下。

2020年初，新冠疫情爆發(fā)，湖北西苑醫(yī)院是當(dāng)時(shí)新冠病人的定點(diǎn)收治醫(yī)院，其醫(yī)療廢水的處理是防止新冠病毒傳播的重要途徑。清華大學(xué)核研院和中廣核達(dá)勝加速器的領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)響應(yīng)，決定在湖北西苑醫(yī)院建立了電子束輻照醫(yī)療廢水處理項(xiàng)目。該項(xiàng)目中電子束輻照處理工藝主要用來殺滅醫(yī)療廢水中的病原微生物，該項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)外第一個(gè)電子束輻照醫(yī)療廢水處理項(xiàng)目。

2021年，建立了電子束輻照處理抗生素菌渣項(xiàng)目?？股鼐强股厣a(chǎn)過程中產(chǎn)生的，由于抗生素菌渣中含有殘留的抗生素，在2008年被國(guó)家劃分為危廢?？股鼐谐撕锌股兀€含有豐富的蛋白質(zhì)和氨基酸等資源，如果直接作為危廢處理，會(huì)造成資源浪費(fèi)。針對(duì)該問題，清華大學(xué)核研院和中廣核達(dá)勝加速器有限公司聯(lián)手建立電子束輻照處理抗生素菌渣項(xiàng)目。電子束輻照技術(shù)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(shí)現(xiàn)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(xiàng)目。目前市場(chǎng)上針對(duì)垃圾滲濾液的處理已經(jīng)形成了以雙膜工藝為主的成熟工藝，但該工藝中膜堵塞會(huì)影響膜使用壽命，且膜濃縮液需要進(jìn)一步處理。針對(duì)該問題，清華大學(xué)核研院開發(fā)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(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)（ GB16889-2008 ）》的排放標(biāo)準(zhǔn)。

除了廢水處理，電子束輻照技術(shù)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(yī)療廢物、抗生素菌渣和污泥消毒滅菌。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人王建龍教授經(jīng)常告誡我們，“做研究要理論聯(lián)系實(shí)際，只有通過實(shí)踐驗(yàn)證過的理論才能真正創(chuàng)造出有用的技術(shù)”。相信隨著對(duì)電子束輻照在環(huán)保中研究的不斷深入，未來核技術(shù)在環(huán)保中的貢獻(xiàn)會(huì)越來越大。 

（作者：王建龍　王詩(shī)宗 單位：清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院）