一、项目概述

利用电离辐射处理环境污染物的研究可以追溯到20世纪50年代。当时随着核反应堆和辐射化学的发展,水受到高能射线后的辐射分解特性受到了很大关注。研究表明,受辐射时体系会产生物理化学效应(如胶体的变性作用)、化学效应(如污染物的辐射分解或氧化作用)及生物学效应(如灭菌消毒作用) 等。在废水的辐射处理中,高能射线主要是与介质水发生作用,激发或电离产生一系列自由基(游离基)、离子、水合电子及离子基等,这些粒子具有极高的化学反应活性,能与污染物发生链式反应,从而使其降解。作为处理难降解废水的一种重要解决手段,电子束辐照技术被国际原子能机构(IAEA)列为21世纪和平利用原子能的主要研究方向。

电子束辐照污水处理技术,是指利用被加速的电子束流轰击或照射污水,利用加速后的电子束流对污水进行辐照,可以使水中的污染物发生在常规方法下难以引发的物理化学及生物学反应,如分解或降解、有害微生物发生变性等,从而达到消毒净化废水的目的。相比于传统废水处理方法,电子束辐照处理的优点在于处理效率高、出水水质稳定且设计灵活,可控性能好。本成果给出了一种电子加速器连续处理工业废水的辐照反应器,设置在电子束加速器的扫描窗下面,使废水中的污染物达到连续流动辐照降解的目的。

2017年3月,利用本成果的国内首个电子束辐照处理工业规模印染废水示范工程在浙江金华建成,示范工程标志着工业废水处理已进入产业化推广拐点阶段。该项目所在的印染企业每天产生印染废水6000-9000立方米,原有环保设施采用传统的生物处理工艺,末端经臭氧脱色后间接排放至市政污水管网。示范工程建成后,废水经生物处理后再采用电子束辐照深度处理,设计规模为5000 m³/天,目前处理能力为1500-2000 m³/天。该示范项目处理效果显著:出水COD在60mg/L以内,色度10倍以下,不返色,无二次污染,出水水质稳定,达到直排标准。

从左至右依次为:原水样、辐照处理水样、原工艺处理水样

国内趋于严苛的环保标准,为工业废水治理提出了新要求,也催生了庞大的市场需求。以2014年中国工业废水排放量205.3亿吨计算,每天排放超过5600万吨,每套电子束辐照装置处理能力5000吨/天,按照5%的工业废水采用电子束辐照技术处理计算,需要电子束辐照装置600套,对应市场规模近100亿元。

二、应用范围

本项成果广泛适用于印染、造纸、化工、制药等各行业废水处理,以及水质复杂的工业园区废水处理,并可用于医疗废弃物、抗生素菌渣等特殊危险废物的无害化处理。随着技术改进和综合解决方案的研发,未来还可应用于污水中无机重金属离子的去除,以及固体污泥、工业废气、环境突发应急、医用污水、废渣处理等领域。

三、是否有知识产权/专利

本项成果涉及5项发明专利。

四、团队介绍

团队负责人为国家杰出青年基金项目获得者,为核科学与技术学科和环境科学与工程学科双博士生导师,长期以来致力于环境污染控制理论与技术领域的科研工作,研究方向包括水污染控制、环境微生物学以及环境生物技术领域。为研究生讲授《辐射分子生物学》、《辐射技术在环境保护中的应用》,拥有授权专利80余项。

五、合作方式

知识产权许可。

六、联系方式

清华海峡研究院科技创新部  电话0592-5776165