一、基本原理

电离辐射降解的原理是：当水分子受到γ射线或电子束辐照时，激发或电离水分子产生一系列羟基自由基(•OH)、水合电子(e_aq^-)、氢原子(H•)、H₂O₂等具有极高反应活性的粒子，这些粒子与水体中的污染物分子发生诸如加成、取代、电子转移和断键等反应，使水体中的有毒有害污染物降解成为低毒或无毒的易生物降解物质，甚至彻底矿化为CO₂和H₂O 。

在pH值3~11之间时，水的辐射化学反应一般表述如下:

H₂O[0.28]  e_aq^- + [0.07]H• + [0.28] •OH+ [0.48]H₂ + [0.75] H₂O₂ + [0.33]  H₃O⁺ + [0.5]  OH^－

上式括号内是相应粒子的产额(G值)，表示每吸收100 eV能量所生成(或破坏)的该种粒子数目。在辐照过程中，最主要涉及的是•OH、e_aq^- 和H•三种粒子的化学反应。其中，•OH ( E₀=2. 8 V)在水溶液中是强氧化剂，容易进攻电子云密度高的位置发生加成、夺氢和自由基复合等反应。e_aq^-( E₀=-2. 9 V)则是已知最强的还原剂，可以与卤代有机物迅速进行电子俘获反应，从而达到脱卤目的。H•( E₀=-2. 1 V)也是一种较强的还原剂，其作用与e_aq^- 类似。因此，水体受到辐照时产生•OH、e_aq^- 和H•，尤其是几乎等量的•OH和e_aq^- ，在特定反应过程中到底是氧化还是还原作用占主导地位受到许多因素的影响，例如污染物类型、饱和气氛以及水体中自由基的俘获剂等。

二、工艺流程

废水→电离辐照→出水

三、关键技术

电离辐射预处理技术与装置的核心为水处理实用的电子加速器及束下装置。技术依托单位综合多种技术，成功研制了适用于污水处理的卧式自屏蔽电子加速器的示范装置。该装置的电子束最大能量为0.55 MeV，20 mA，额定功率11 kW，成功进行了30 t/d规模的含氰废水和印染废水的连续辐照处理，取得了良好的处理效果。在此基础上，正与江苏达胜加速器制造有限公司紧密合作，设计处理规模500 t/d工业废水的电子加速器水处理装置。

此外，借鉴俄罗斯和韩国的相关经验，根据加速器的结构特点，设计出满足废水连续流动的束下装置，主要包括辐照反应池和喷嘴 (专利申请号CN 102616880 A，CN103319037A， ZL2012 20565390.3)。

研发的适用于水处理的低能量电子加速器装置在国内处于领先水平，适用于中试和工业规模的污水处理。本套设备的成功研发，不仅开创了我国电子加速器连续辐照处理工业废水的先例，具有广阔的应用空间。主要创新点如下：

1）    电子束能量0.5-2.5 MeV，最大束流100 mA，最大束功率可以达到120 kW，电子加速器的电流转换效率达75%以上。创新要点：体积小，占地面积少；功率大，处理能力强；高效节能，适用于废水、废气和污泥等环保处理。

2）    根据不同能量规格的电子加速器，设计相应的喷射装置，确保电子束能够顺利穿透水层。束下流速保持在1.5m/s—5.0m/s，具有良好的流体设计，流向和流速分布均匀，适合大规模处理各类废水。

3）    将电子加速器辐照与常规的物理-化学、生物处理等工艺相结合，实现高效、节约处理工业废水和微污染水的深度处理等。