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党的“十八大”提出了“美丽中国”，旨在强调生态文明建设的重要性。环境保护从某种意义上讲属于生态文明建设的首要目的。核技术对生态文明建设的贡献主要体现在能源和环境治理两个方面。在能源方面，核技术能够产生清洁能源，与传统化石燃料比较，可以显著减少污染物的排放。

一、在环境治理领域，核技术可以提供经济高效的解决方案

我国经济迅猛发展的同时带来了环境污染问题，以工业废水为例，随着工业的发展，我国工业废水的水质越来越复杂，水中难降解有机污染物的种类也越来越多，传统的生物处理工艺难以有效去除水中的难降解有机污染物。针对该情况，2022年国务院制定了新污染物治理行动方案，强调要增强对水中难降解有机污染物的去除能力。目前常采用深度处理工艺强化去除水中难降解有机污染物。与目前常用的深度处理工艺比较，非动力核技术电子束辐照废水处理技术具有处理效率高（ 高效 ）、无需添加化学物质（ 低碳 ）、安全（ 无放射性问题 ）和可靠（ 设备自动化程度高、性能稳定 ）的特点。它自身的特点决定了电子束辐照是一种低碳、绿色和环保技术，它能够在减污降碳的同时，达到协同增效的目的，符合我国的“双碳”发展战略目标。

二、清华大学核研院开展电子束辐照废水处理研究

清华大学核研院王建龙教授团队最早从2002年开始电子束辐照废水处理的研究，2005年获得了第一个国家自然科学基金项目的资助，随后相继获得了国家基金委、科技部、国际原子能机构等项目的资助。至今已获得9个国家自然科学基金项目、一项“863“项目、一项“中日合作项目”和一项“国际原子能项目”的资助。研究主要从理论研究、工艺研究、设备研制和工程应用四个方面开展。通过理论研究探讨电子束辐照废水处理的可行性；通过工艺研究分析电子束辐照与常规废水处理工艺的有机耦合；通过设备研制，开发能用于电子束辐照的电子加速器。基于前述三个方面的研究结果，开展电子束辐照的应用研究。

电子束辐照废水处理的主要原理包括直接作用和间接作用。直接作用是指电子束辐照的能量直接作用于污染物，使污染物发生分解。间接作用是指电子束辐照技术作用于水分子，使水分子分解产生羟基自由基、水合电子和氢自由基等活性物种。这些活性物种与污染物相互作用，达到去除污染物的目的。

三、安全性是电子束辐照废水处理的重要环节

谈到电子束辐照技术，不可避免谈到其安全性问题。电子束辐照废水处理的安全性主要涉及三个方面：1）辐照装置的安全性；2）辐射防护问题；3）辐照后废水的安全性。废水处理用电子加速器在制造过程中已做了安全性考虑，例如设置了使加速系统失效的可靠方法，建立专用辐照室等。辐照装置目前已广泛应用于辐照灭菌，有成熟的经验可供借鉴。因此，辐照废水处理中辐照装置的安全性可以得到保障。在辐照防护方面，严格遵守辐照防护的三个原则和操作人员防护方法，而且电子加速器辐射剂量率＜2.5μSv/h，辐照安全技术规范HJ785-2016，因此辐照水处理不会引起辐射危害。辐照后废水是否安全的核心问题是废水经过辐照处理后是否会产生放射性。从理论上讲，要使废水中常见的基本元素氢、氮、氧、碳、磷和硫等元素产生放射性所需的能量阈值均大于10MeV，而电子束辐照废水处理过程中使用的能量介于0.5~2MeV，远小于10MeV，因此经过辐照处理的出水是安全的。

四、电子束辐照废水技术的应用实践

清华大学核研院王建龙教授团队于2017年联合中广核达胜加速器有限公司开始电子束辐照废水技术的推广应用，至今已完成10个应用场景的实际工程项目，包括电子束辐照处理印染废水、医疗废水、抗生素菌渣、垃圾渗滤液、危废浓液、城镇废水、制药废水、化工园区污水、焦化废水和油气田废水。

下面介绍几个实际工程案例：

我们建立的第一个工程项目是在浙江恒昌的电子束辐照处理印染废水项目。该厂原有废水处理工艺采用臭氧作为深度处理工艺，但存在出水COD不能稳定达标的问题。经过技术研判后，我们采用电子束辐照工艺取代臭氧作为深度处理工艺，处理后出水COD可以稳定在50 mg/L以下，色度10倍以下。

2020年，在广东江门冠华针织有限公司建立了目前世界上最大的电子束辐照印染废水处理的单体项目，日处理量3万吨。在该项目中电子束辐照技术作为深度处理技术，处理后出水COD稳定在50 mg/L以下。

2020年初，新冠疫情爆发，湖北西苑医院是当时新冠病人的定点收治医院，其医疗废水的处理是防止新冠病毒传播的重要途径。清华大学核研院和中广核达胜加速器的领导及时响应，决定在湖北西苑医院建立了电子束辐照医疗废水处理项目。该项目中电子束辐照处理工艺主要用来杀灭医疗废水中的病原微生物，该项目是国内外第一个电子束辐照医疗废水处理项目。

2021年，建立了电子束辐照处理抗生素菌渣项目。抗生素菌渣是抗生素生产过程中产生的，由于抗生素菌渣中含有残留的抗生素，在2008年被国家划分为危废。抗生素菌渣中除了含有抗生素，还含有丰富的蛋白质和氨基酸等资源，如果直接作为危废处理，会造成资源浪费。针对该问题，清华大学核研院和中广核达胜加速器有限公司联手建立电子束辐照处理抗生素菌渣项目。电子束辐照技术能有效去除抗生素菌渣中残留抗生素和抗生菌，这使得处理后的抗生素菌渣可以用作肥料，实现资源的回收利用。

2022年，建立了电子束辐照处理垃圾渗滤液项目。目前市场上针对垃圾渗滤液的处理已经形成了以双膜工艺为主的成熟工艺，但该工艺中膜堵塞会影响膜使用寿命，且膜浓缩液需要进一步处理。针对该问题，清华大学核研院开发了电子束辐照全量化处理工艺，该工艺可以不采用膜工艺，处理后出水COD和氨氮均达到《生活垃圾填埋场污染控制标准（ GB16889-2008 ）》的排放标准。

除了废水处理，电子束辐照技术还可以用于废气的治理，例如烟气脱硫脱硝和VOC的治理。最后还可以用于固废的处理，例如医疗废物、抗生素菌渣和污泥消毒灭菌。团队负责人王建龙教授经常告诫我们，“做研究要理论联系实际，只有通过实践验证过的理论才能真正创造出有用的技术”。相信随着对电子束辐照在环保中研究的不断深入，未来核技术在环保中的贡献会越来越大。 

（作者：王建龙　王诗宗 单位：清华大学核能与新能源技术研究院）