电子束典型应用电子束“变废为宝”显神通，我国首个电子束无害化处理抗生素菌渣示范项目在伊宁投运|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

电子束“变废为宝”显神通，我国首个电子束无害化处理抗生素菌渣示范项目在伊宁投运

读创/深圳商报记者张妍通讯员蔡鹏飞许胜

7月23日，我国首个电子束无害化处理抗生素菌渣示范项目在新疆维吾尔自治区伊犁哈萨克自治州伊宁市建成投运。该项目是国家原子能机构的核能开发科研资助项目，由中国广核集团（简称“中广核”）所属中广核核技术发展股份有限公司（简称“中广核技”）建设，日处理抗生素菌渣100至120吨，处理后的菌渣可制成肥料实现资源化再利用。

我国首个电子束无害化处理抗生素菌渣示范项目厂房

据介绍，我国每年产生抗生素菌渣近千万吨，菌渣中含有大量的粗蛋白、粗纤维、粗脂肪，以及多种氨基酸和微量元素，具有很高的利用价值。但是，菌渣中残留的抗生素会诱导生成抗性基因，引起耐药菌的传播和扩散，给生态环境和人类健康造成潜在危害，我国《危险废物名录》明确将抗生素菌渣列为危险废物。因此，抗生素菌渣的安全处置和有效利用已成为制药企业及相关监管部门亟待解决的难题。

中广核技联合清华大学核能与新能源技术研究院（简称“清华大学核研院”）、国家环境保护抗生素菌渣无害化处理与资源化利用工程技术中心（简称“菌渣工程技术中心”），2018年7月在新疆伊宁伊犁川宁生物技术股份有限公司（简称“川宁生物”）启动建设我国首个电子束无害化处理抗生素菌渣示范项目。

经过干燥处理后的菌渣堆肥

2020年7月，项目完成电子加速器主体设备及束下辐照反应器安装，进入运行调试阶段。该项目采用1台电子加速器，通过高能电子束的直接辐射作用，以及激发水分子原位产生羟基自由基（•OH）、水合电子（eaq−）和氢自由基（•H）等活性粒子的氧化-还原作用，不仅能有效去除抗生素残留，杀灭耐药菌、消除抗性基因污染，还能保留菌渣中的蛋白质、多糖等营养物质。处理后的菌渣经过环境风险评估后可制成肥料，用于工业玉米、大豆等农作物的定向种植，收获后能够作为原料回用于抗生素的发酵生产过程，打造现代工业和现代农业的绿色循环经济体系。

国家原子能机构秘书长邓戈对项目团队在疫情防控背景下攻坚克难，力保项目建成投运表示祝贺。他指出，该项目是国家原子能机构重点支持的核技术应用项目，利用电子束处理抗生素菌渣，是核技术在工业领域应用的典型体现。对于后续工作，邓戈提出三点建议，一是稳扎稳打，继续做好项目总体建设。同时做好技术总结，抓紧制定相关技术标准和规范；二是以该项目建成投运为契机，以点带面，不断壮大核技术在国民经济领域的产业规模；三是真抓实干、协同创新，将核技术应用产业积极融入地方经济发展主战场，与相关互联产业实现相互促进、共同发展的新局面。

“我国首个电子束无害化处理抗生素菌渣示范项目建成投运，对于建设天蓝、地绿、水清的大美新疆，守护好祖国西北生态屏障具有重要意义。”中广核党委书记、董事长、总经理杨长利表示，自2008年以来，中广核已在新疆累计投资近110亿元，业务涉及风力发电、太阳能光伏发电、铀资源勘探开采、生物能源开发及民用非动力核技术应用等。与此同时，中广核尽锐出战，选派精兵强将积极开展对口援疆，用心用力用情助力全区如期打赢脱贫攻坚战，为新疆经济社会发展和民生持续改善贡献央企力量。

中广核技党委书记、总经理胡冬明表示，电子束无害化处理抗生素菌渣技术是继电子束处理工业废水、医疗污水技术实现产业化应用后，中广核技在环境治理领域的又一高新技术成果。目前，中广核技已牵头承研5项国家原子能机构核能开发科研资助项目，并获批成立“国家原子能机构核技术（电子束技术环境应用）研发中心”。

清华大学核研院副院长王建龙表示，当前国内处理抗生素菌渣普遍采用焚烧和填埋的方式，不仅处理费用高昂、占用土地资源，且易产生有害气体，造成环境二次污染。电子束无害化处理抗生素菌渣技术具有安全、高效、经济、适用面广、不产生二次污染物等特点，为抗生素菌渣处理提供了一种无害化、减量化、资源化全新技术手段，具有广阔的应用前景。

审读：喻方华何鑫

除了核电，民用核技术还有哪些？电子束处理工业废水已产业化

除了核电、核武器之外，核技术还有更广阔却不为人所熟知的“用武之地”。如果将核能与核动力喻为核领域的“重工业”，同位素与辐照技术等非动力核技术就是该领域的“轻工业”。目前，中国首创、世界领先的电子束处理工业废水技术已在浙江落地，首次实现产业化。该技术未来还可用于医疗废水废物处理、垃圾焚烧尾气二噁英的处理等领域。

11月21日，“中国非动力核技术第一股”中广核核技术发展股份有限公司（下称中广核技，000881.SZ）与清华大学在浙江金华举行的发布会上联合宣布：“中国首创、世界领先”的电子束处理工业废水技术已拿到科技成果鉴定证书，正式完成由中国核能行业协会组织的科技成果鉴定。

国内首个电子束处理工业废水示范项目

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。

所谓电子束辐照技术，是指利用被加速的电子束流轰击或照射被处理对象，使其发生在常规方法下难以引发的物理化学及生物学反应，从而达到提高产品性能、净化物质等目的。相比于传统废水处理方法，电子束辐照技术的长处在于处理难降解有机废水、抗生素废水、含致病菌废水等。

今年3月，中广核技在浙江省金华市浦江县恒昌集团建成了国内首座电子束辐照处理印染废水示范项目。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2000立方米/天。

印染废水具有污染物浓度高、种类多、含有毒有害成分及色度高等特点，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。

据介绍，基于半年多的稳定运行，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。

澎湃新闻（www.thepaper.cn）在示范项目现场看到，与用原工艺处理的水样相比，以电子束辐照深度处理后的工业废水脱色更明显，加速器厂房内采用了一台卧式电子加速器，单套设备占地约200平米。据现场工作人员介绍，废水在束下停留时间仅约0.01秒。

原水样（经过生物处理后）澎湃新闻记者杨漾图

辐照处理后的水样澎湃新闻记者杨漾图

原工艺处理后水样与辐照处理后水样对比澎湃新闻记者杨漾图

水处理电子加速器澎湃新闻记者杨漾图

“这也是目前国际上唯一在运行的同类装置。在经济性方面，电子束处理工业废水技术具有很强的市场竞争力。”中广核技董事长张剑锋称，通过与传统的物化、生物、膜处理等工艺有机结合，电子束技术可以形成技术可行、经济成本合理的解决方案。随着电子束处理工业废水技术臻于成熟，已具备大规模产业化应用的条件。

示范工程工艺流程图。中广核技供图

据澎湃新闻了解，一个电子束辐照处理单元包括加速器、土建、屏蔽等工程，投资约650万元（最大日处理能力5000 立方米/天，投资约1300元/立方米)。

据张剑锋介绍，以浦江的示范工程为例，企业的原处理工艺是在生化处理后，出水采用混凝沉淀加臭氧氧化，只能达到接入城市污水处理厂的纳管标准。现在采用电子束辐照加混凝沉淀处理工艺，出水水质能够达到直接排放标准要求。如实现直接排放，与原工艺相比较，每吨废水处理费用可节省约1.4元。按每天处理10000吨计算，设备每年运行350天，一年可节约490万元左右。同时，印染废水经过电子束辐照深度处理后，能实现部分回用。

“水处理中没有哪种单个技术可以包打天下，电子束技术并不是替代传统水处理技术，而是对传统污水处理技术和工艺的有益补充及升级。”清华大学核能与新能源技术研究院副院长王建龙解释称，之所以要将传统工艺与电子束技术相结合，是基于平衡技术可行性和经济可行性的考虑。在环保标准不断提高的情况下，传统技术很难满足排放要求，电子束处理的有点在于处理效率高、出水水质稳定且设计灵活，可控性能好。

废水经过辐照处理后是否有放射性？

除了经济性之外，安全性是电离辐射技术用于实际废水处理过程中最受关注的问题。电子束处理工业废水技术属于核技术应用范畴，设施周围有放射性吗？安全性如何保障？废水经过辐照处理后是否会产生放射性？

王建龙称，电子束处理工业废水是否有放射性，可分为两个问题。首先是处理设施，也即电子加速器是否会产生辐射。由于不使用放射性核素，电子加速器通过电源控制开启和关闭，断电后不产生任何辐射。运行过程中产生的电离辐射，只需要10cm的混凝土结构就可以完全屏蔽。另外，电子加速器的安全联锁设计，可及时、快速断电，实施保护措施。

此外，电子束辐射装置在全球范围内的工业生产、科学研究中已广泛应用，有现行的防护和运行法规，且拥有成熟的经验可供借鉴。电子束处理工业废水技术在处理废水的过程中，不会产生和排放有毒害副产物，不会对周边居民的环境与生活造成不良影响。

至于废水经辐照后的安全性，王建龙解释道，要使物质产生放射性，必须有一个能量阈值。高能电子束只能作用于外存电子，而作用不到原子核，所以不会产生感生放射性（感生放射性是指原本稳定的材料因为接受了特殊的辐射而产生的放射性。）“废水中的基本元素包括氢、氮、氧、碳、硫等，要产生感生放射性，辐射源的能量至少大于10MeV，而目前电子束辐照中使用的辐射源能量仅为1到2MeV。因此废水经过电子束处理后的出水是安全的。”

严苛环保标准催生市场需求

2017年10月16日，中国核能行业协会在北京组织了由9名院士和5位国内相关领域专家出席的鉴定委员会，对电子束处理工业废水技术进行了科技成果鉴定会。

11月21日，科技成果鉴定委员会专家陈殿华受中国核能行业协会委托，在发布会上宣读了电子束处理工业废水技术科技成果鉴定结论：该技术成果实现了电子束处理工业废水技术的自主创新，达到了国际领先水平，具有广阔的推广前景，将产生重要的环境、经济和社会效益。

电子束处理工业废水技术科技成果鉴定委员会专家陈殿华教授宣读鉴定结论。中广核技供图

鉴定委员会认为，电子束处理工业废水技术中的水处理专用电子加速器、辐照反应器整体装置以及电子束处理工业废水工艺技术，属于国内首创，突破了当前难降解废水处理的技术瓶颈，一旦实现大规模产业化，可大幅度提高中国工业废水治理水平。该技术结合生物技术深度处理工业废水工艺，成本更低，净化程度更高，可实现废水的高标准排放或者中水回用。而且，针对难降解有机物质具有其他技术难以比拟的优势，有望解决难降解废水处理“世界性难题”。

王建龙称，实验研究证明，该技术广泛适用于印染、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。

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。

据了解，中广核技已陆续开展电子束辐照技术研究、废水处理工艺革新、关键装备制造、技术规范编制等相关工作。

发布会上，中广核技还与清华大学正式签署《电子束及环境技术产业化合作协议》，双方将联合成立“电子束及环境技术应用联合研究中心”，共同推动中国电子束技术在环境保护领域的基础研究和产业化推广等相关工作。中广核技还与恒昌集团就印染废水处理签署合作协议，标志着中国电子束技术首次实现真正意义上的产业化应用。

张剑锋表示，清华大学拥有电子束辐射及其他环保技术的基础研究优势，中广核技拥有完整的以电子加速器为核心的核技术应用高端产业链，有产业化优势。此次双方进一步加深合作，将建立高新环保技术创新平台和科技成果产业化基地，有望加快科技成果转化和应用，提升中国环境污染治理水平。