辐射技术用于环境处理的重大科学技术问题
辐射技术在环境治理和资源再利用中的独特优势已经成为各国环境科学家的共认,尤其在环境治理中解决一些关键的难题上,如大量持久性有机污染物的集中降解处理,电厂燃煤尾气的脱硫脱硝,印染废水中活性有机染料降解,城市生活污水处理后用于回用的深处理及消毒灭菌,低污染自来水源的预处理等,由于辐射技术可将环境有机污染物彻底矿化而不造成二次污染,且能实现大规模工程化治理,使得该方法具有其他方法不可替代的优势.但核技术治理环境污染时,有低能电子加速器电子束利用率低、治理成本高这一显著的弱点,就目前的经济发展水平、治理工艺和技术还不能适应市场需求.各国看准了辐射技术在未来环境治理中的作用和巨大的市场前景,投以重金开展全方位的研究和开发.针对辐射处理中水处理所需辐照剂量过高,为提高射线的利用率,从辐射化学基本原理出发,提出如下解决问题的思路:使用电子加速器,建立巨量流动空气和超饱和水蒸气的辐照转换装置,生产气态羟基自由基和臭氧,通过以此混合气体与待处理废水混合作用,达到环境处理目的.在充分利用电子束能量的同时,可克服处理装置腐蚀以及处理规模不能大的难题.以此思路可以构建一种基于输出能级为200~300 keV,平均输出功率为几十千瓦的高压脉冲式低能电子加速器(采用自屏蔽方式)的车载移动式水处理辐照装置,可实现高浓有机污染废水处理或消毒灭菌的上门服务.以此装置处理低污染自来水源,不仅可实现大规模(串并联处理)生产,而且处理成本可能和市场接轨,且同时达到消毒灭菌的效果(不使用含氯消毒剂).研究表明,氧气与羟基具有非常好的降解有机物、尤其是芳环类持久有机污染物的协同效果(在燃煤烟道气的脱硫脱硝过程中氧气的作用也非常重要)(初步研究表明,可使羟基降解芳环类有机污染物效率提高一倍).如何使被处理体系中氧的浓度得到监控,如何使其中的氧浓度达到一定标准,是环境辐射处理工艺中的一个重大科技问题.国内以华师大为首的微纳气泡增氧技术,有可能极大地提高电子加速器降解水中有机污染物效率.使用辐射技术,在富氧条件下可在较低辐照剂量下(10 kGy),使持久性有机物化工废水(包括印染废水)中有机物因芳环破坏而转换成可生物降解的有机酸,结合常规微生物水处理工艺,被认为是辐射处理有机废水成功的典范,应该极力推广,并建立中国的示范工程.目前,全国污水处理厂正在寻求一种将COD 值为100~200 的处理排放水,进一步降低为低于80(相当一部分水可以回用)的工业化处理技术,其社会(面临国家排放标准提高后的重重压力)和经济意义(在节水的同时又减少排放费用)十分远大.而目前适应于市场的技术十分有限,且无法实现大规模工业化生产,辐射技术(包括新型紫外辐照技术)及其新的辐照工艺有可能在这一领域占有一席之地.本研究报告对上述重大科技问题产生的原因、研究现状、已有研究结果、解决问题的思路,新工艺以及工程推广中需要解决的科技问题进行了探索,以期联合国内有关专业人士,为辐射技术在环境中的应用作些有益的努力.
辐射技术 环境处理 市场需求 竞争优势
姚思德 曹长青 马红娟 赵素芳 王敏
中国科学院上海应用物理研究所,上海 201800
国内会议
北京
中文
3976-3982
2009-11-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）