近年來，新《環保法》、《國務院辦公廳關于推行環境污染第三方治理的意見》、《水污染防治行動計劃》等一系列法規政策的相繼出臺和實施，伴隨著污水處理行業競爭日趨激烈的市場環境，廢水減排和資源化已成為必然的選擇，精細化專業化已成為必然趨勢，在這樣的大背景下，工業廢水零排放被推上了前線。
在世界范圍內，現有工業廢水零排放處理技術普遍存在著工藝復雜、處理成本高等突出問題，并且產生大量無法處置的結晶雜鹽，成為行業內公認的技術難題。
在我國，以燃煤發電、現代煤化工為代表的能源行業在支撐國民經濟發展的同時，也消耗了大量水資源，產生了大量的工業廢水。近年來，隨著環境保護工作力度的日益加大，特別是在新修訂的《環境保護法》和“水十條”發布后，對于水污染治理的要求和難度越來越高。
如何安全高效地處理和處置這些工業廢水，越來越成為關系行業健康發展的重大課題。特別是在內蒙、陜西、寧夏、新疆等水資源短缺、生態環境相對脆弱的地區，工業廢水的零排放處理成為了越來越急迫的要求。
正是在此背景下，2015年，位于北京市昌平區未來科技城、隸屬于神華集團的北京低碳清潔能源研究所專門組建一支水處理研發團隊，將工業廢水的高效回用與安全處置作為六大聚焦領域之一。
對此，低碳所水處理平臺技術總監熊日華介紹說，水在采煤、發電、煤化工等工業生產中發揮著重要作用，水處理團隊正是立足于神華在煤化工廢水和燃煤發電脫硫廢水處理方面的實際需求，聚焦行業難題，應時而生。
作為國內首屈一指的特大型能源企業，神華集團在原煤生產、燃煤發電、煤制油化工等領域一天的新鮮水取水量達到100萬噸，由此產生工業廢水近40萬噸，其中經過廢水處理可直接繼續回用近30萬噸，此外達標排放廢水10萬噸，僅每年用于廢水防治的環保資金投入就超過10億元。
對于其中最為難處理的脫硫廢水和煤化工廢水，現有處理流程分為預處理、預濃縮和蒸發結晶三個步驟。“預處理主要是過濾掉污泥等大顆粒物質，預濃縮主要生成再生水，會占到百分之七八十，剩余的濃縮水再經過蒸發結晶以后生成一部分再生水和結晶鹽，最后生成的混合鹽危廢因為量大、費用高而無法處置，目前還沒有實際可行的處理方法。”熊日華說。
在熊日華看來，現有零排放技術的主要挑戰集中在藥劑消耗大、運行成本高、工藝復雜、濃縮極限低、處理量大、投資與耗能高、混合鹽危廢無法處置等幾個方面。
“依據當前水處理發展趨勢判斷，我們認為工業廢水處理技術的制高點已經從過去的達標排放處理技術，到現在的零液體排放處理技術，發展到將來的零廢物排放處理技術。由此，研發團隊明確提出了高效、低成本和結晶鹽資源化三大目標，高起點地開展工業廢水零排放處理技術開發。”熊日華介紹道。
在低碳所水處理實驗室，展示著水處理研發團隊的最初示范成果，一瓶淡黃色的煤化工廢水，一瓶清澈的再生水，以及三袋無機鹽副產品，硫酸鈣、硫酸鈉和氯化鈉。
“這瓶再生水是可以直接飲用的，主要看心理上接受程度了。”熊日華認為，經過他們的技術處理，從工業廢水中最終提取出來的硫酸鈣、硫酸鈉和氯化鈉三種鹽純度非常高，完全可以作為工業原料使用。
“像硫酸鈣就是石膏，是一種用途廣泛的建筑材料，也是鹵水點豆腐中的鹵水，像硫酸鈉，就是平時我們常用的洗衣粉原料。我們實現零排放的目標就是將固體結晶鹽資源化，這是與現有技術最大的區別，目前正在寧夏、福建等地進行中試驗證。”熊日華說。
如今，發展兩年多的水處理團隊已經擁有成員21人，初具規模，除了熊日華，還包括低碳所所長、千人計劃專家衛昶，以及來自清華大學、北京大學、天津大學、美國辛辛那提大學、美國匹茲堡大學等著名高等學府的博士、碩士。
2009年，低碳所成立，2011年，入駐未來科技城，2013年，第一項技術產業化成功，2015年，第一家混合所有制公司成立……作為神華集團的研發機構，成立8年來，低碳所擔負著助力神華實現清潔能源戰略轉型和可持續發展的歷史重任。
對此，全球著名水處理專家、千人計劃專家、低碳所所長衛昶介紹說，低碳所的愿景是打造成為企業研發的試驗田、機制改革的探索者、高端人才的聚集地和創新創業的孵化器。
如今，低碳所擁有15名千人計劃專家，超過350名研發人員，合計申請發明專利超過600項，將研發技術領域聚焦在煤清潔轉化利用、催化技術、水處理、分布式能源、煤基功能材料和氫能及利用六個方面。
“我們著眼經濟可行的二氧化碳減排、工業廢水真正零排放、太陽能發電平價上網、氫氣儲運、加注和大規模應用等世界性難題，尋求技術突破，借力大眾創業、萬眾創新的有利契機，希望將低碳所打造成世界一流的工業研發機構，助力神華集團創建世界一流清潔能源供應商。”衛昶坦言。