在世界范围内，现有工业废水零排放处理技术普遍存在着工艺复杂、处理成本高等突出问题，并且产生大量无法处置的结晶杂盐，成为行业内公认的技术难题。
在我国，以燃煤发电、现代煤化工为代表的能源行业在支撑国民经济发展的同时，也消耗了大量水资源，产生了大量的工业废水。近年来，随着环境保护工作力度的日益加大，特别是在新修订的《环境保护法》和“水十条”发布后，对于水污染治理的要求和难度越来越高。
如何安全高效地处理和处置这些工业废水，越来越成为关系行业健康发展的重大课题。特别是在内蒙、陕西、宁夏、新疆等水资源短缺、生态环境相对脆弱的地区，工业废水的零排放处理成为了越来越急迫的要求。
在水处理实验室，研发人员正在对工业废水进行技术处理实验。李川摄
正是在此背景下，2015年，位于北京市昌平区未来科技城、隶属于神华集团的北京低碳清洁能源研究所专门组建一支水处理研发团队，将工业废水的高效回用与安全处置作为六大聚焦领域之一。
对此，低碳所水处理平台技术总监熊日华介绍说，水在采煤、发电、煤化工等工业生产中发挥着重要作用，水处理团队正是立足于神华在煤化工废水和燃煤发电脱硫废水处理方面的实际需求，聚焦行业难题，应时而生。
作为国内首屈一指的特大型能源企业，神华集团在原煤生产、燃煤发电、煤制油化工等领域一天的新鲜水取水量达到100万吨，由此产生工业废水近40万吨，其中经过废水处理可直接继续回用近30万吨，此外达标排放废水10万吨，仅每年用于废水防治的环保资金投入就超过10亿元。
在水处理实验室，处于技术处理实验过程中的工业废水。李川摄
对于其中最为难处理的脱硫废水和煤化工废水，现有处理流程分为预处理、预浓缩和蒸发结晶三个步骤。“预处理主要是过滤掉污泥等大颗粒物质，预浓缩主要生成再生水，会占到百分之七八十，剩余的浓缩水再经过蒸发结晶以后生成一部分再生水和结晶盐，最后生成的混合盐危废因为量大、费用高而无法处置，目前还没有实际可行的处理方法。”熊日华说。
在熊日华看来，现有零排放技术的主要挑战集中在药剂消耗大、运行成本高、工艺复杂、浓缩极限低、处理量大、投资与耗能高、混合盐危废无法处置等几个方面。
“依据当前水处理发展趋势判断，我们认为工业废水处理技术的制高点已经从过去的达标排放处理技术，到现在的零液体排放处理技术，发展到将来的零废物排放处理技术。由此，研发团队明确提出了高效、低成本和结晶盐资源化三大目标，高起点地开展工业废水零排放处理技术开发。”熊日华介绍道。
在水处理实验室进行展示的工业废水零排放示范成果。李川摄
在低碳所水处理实验室，展示着水处理研发团队的最初示范成果，一瓶淡黄色的煤化工废水，一瓶清澈的再生水，以及三袋无机盐副产品，硫酸钙、硫酸钠和氯化钠。
“这瓶再生水是可以直接饮用的，主要看心理上接受程度了。”熊日华认为，经过他们的技术处理，从工业废水中最终提取出来的硫酸钙、硫酸钠和氯化钠三种盐纯度非常高，完全可以作为工业原料使用。
“像硫酸钙就是石膏，是一种用途广泛的建筑材料，也是卤水点豆腐中的卤水，像硫酸钠，就是平时我们常用的洗衣粉原料。我们实现零排放的目标就是将固体结晶盐资源化，这是与现有技术最大的区别，目前正在宁夏、福建等地进行中试验证。”熊日华说。
如今，发展两年多的水处理团队已经拥有成员21人，初具规模，除了熊日华，还包括低碳所所长、千人计划专家卫昶，以及来自清华大学、北京大学、天津大学、美国辛辛那提大学、美国匹兹堡大学等著名高等学府的博士、硕士。
千人计划专家、低碳所所长卫昶介绍低碳所发展过程和研发情况。李川摄
2009年，低碳所成立，2011年，入驻未来科技城，2013年，第一项技术产业化成功，2015年，第一家混合所有制公司成立……作为神华集团的研发机构，成立8年来，低碳所担负着助力神华实现清洁能源战略转型和可持续发展的历史重任。
对此，全球著名水处理专家、千人计划专家、低碳所所长卫昶介绍说，低碳所的愿景是打造成为企业研发的试验田、机制改革的探索者、高端人才的聚集地和创新创业的孵化器。
如今，低碳所拥有15名千人计划专家，超过350名研发人员，合计申请发明专利超过600项，将研发技术领域聚焦在煤清洁转化利用、催化技术、水处理、分布式能源、煤基功能材料和氢能及利用六个方面。
“我们着眼经济可行的二氧化碳减排、工业废水真正零排放、太阳能发电平价上网、氢气储运、加注和大规模应用等世界性难题，寻求技术突破，借力大众创业、万众创新的有利契机，希望将低碳所打造成世界一流的工业研发机构，助力神华集团创建世界一流清洁能源供应商。”卫昶坦言。