12月16日，央視新聞經(jīng)濟(jì)頻道《經(jīng)濟(jì)半小時》節(jié)目，走進(jìn)由中鐵上海工程局EPC總承包的國內(nèi)規(guī)模最大的鄂爾多斯零碳產(chǎn)業(yè)園光伏廢水回用及零排放項目，關(guān)注光伏廢水處理。

但與此同時，光伏產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水，也給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)帶來了不小的挑戰(zhàn)。

為這個產(chǎn)業(yè)園區(qū)配套建設(shè)的污水處理項目正在緊張建設(shè)中，作為項目建設(shè)的主要負(fù)責(zé)人——中鐵上海工程局市政環(huán)保公司內(nèi)蒙古區(qū)域項目黨支部書記高偉已經(jīng)承受了兩年多的巨大壓力。

奔騰不息的黃河在中國的尾部勾勒出一個巨大的幾字灣，而內(nèi)蒙古的鄂爾多斯便坐落于這一灣湖的懷抱之中。作為全國黃河流經(jīng)第二長的地級市，鄂爾多斯市擁有728公里的黃河岸線，占全市國土總面積的近10分之1，達(dá)8點7萬平方公里。鄂爾多斯既是重要的經(jīng)濟(jì)發(fā)展地帶，更是重要的生態(tài)屏障。這里48%的土地為沙漠沙地，生態(tài)環(huán)境脆弱。根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求，污水廠處理后的水不能直接排入黃河周邊水域，所以工業(yè)園區(qū)內(nèi)每家企業(yè)的生產(chǎn)污水實行零排放。

高偉向記者介紹，這個地方也有一些特殊性的要求，就是除了六月份到9月份這個雨水豐富的季節(jié)，其他基本上都是枯水期，光伏廢水處理完就不能排放，如果排放的話，容易造成鹽堿地，對這個生態(tài)環(huán)境造成一個不可逆的損壞。

從污水廠選址開始，高偉團(tuán)隊最為關(guān)注的就是如何將處理后的水全部回用于園區(qū)生產(chǎn)，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。

高偉表示，首先要考慮到這個園區(qū)的地勢相對低的地方，目前我最終我們選的是這個地方，這個地方離我們這個生產(chǎn)企業(yè)排污口的落差，達(dá)到了將近五六十米。這是我們污水處理廠，光伏企業(yè)產(chǎn)生的廢水進(jìn)入到污水處理廠大概是3公里的長度。

這個污水處理項目總占地487畝，相當(dāng)于45個足球場，分兩期進(jìn)行建設(shè)。項目一期已于今年10月投產(chǎn)，每天可處理10萬噸工業(yè)廢水。

中國市政華北院西安分公司院長助理雷海東表示，光伏廢水中硅比較高，氟化物還有藍(lán)降解CLD，還有常規(guī)指標(biāo)，比如說氮磷，包括這個SS總共大概有十來項。

光伏工廠在硅片切割、脫膠和清洗等環(huán)節(jié)會產(chǎn)生大量廢水，這些廢水鹽分高硬度大，有機(jī)物難以降解，因此廢水如何循環(huán)利用一直是公認(rèn)的難題。但是在鄂爾多斯這一家污水處理廠，記者看到，經(jīng)過一整套先進(jìn)的處理工藝后，原本污染嚴(yán)重的廢水已經(jīng)變身為清澈可用的中水。

雷海東介紹，經(jīng)過處理后，現(xiàn)在出水的TDS（總?cè)芙夤腆w含量）每升300多毫克。

這個數(shù)據(jù)意味著經(jīng)過處理的光伏廢水已經(jīng)達(dá)到中水用途的標(biāo)準(zhǔn)。雷海東算了一筆賬，按照每天處理光伏廢水48000噸計算，每天可回收中水46000噸，一年可節(jié)省大約1600萬噸，水循環(huán)利用率達(dá)95%。

那么，這些光伏廢水是如何從污染水變成可再利用的清水呢？又是如何實現(xiàn)零排放循環(huán)利用的呢？

中鐵上海工程局集團(tuán)有限公司環(huán)境工程技術(shù)創(chuàng)新中心總工程師董志強(qiáng)表示，我們前后是整合了十多種國際國內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)。包括我們的除硅除硬、多模式的AO、除氟等。

如何處理光伏廢水？難度比較大的一個就是除硅，即除去水中二氧化硅的化學(xué)反應(yīng)。董志強(qiáng)所在團(tuán)隊常試了多種方法，他們采用了大規(guī)模超濾加反滲透裝配式設(shè)計，并結(jié)合了高濃度鈣鹽和膠體硅酸鹽去除技術(shù)，終于將廢水中的硅離子去除。

伊金霍洛旗澎源供水有限責(zé)任公司常務(wù)副總經(jīng)理張雯淇介紹，我們這邊進(jìn)水的硅離子它是120毫克每升，經(jīng)過我們這個工藝段去除后，能達(dá)到30毫克每升。

除硬，即去除水中的水垢，它們大幅降低了廢水的硬度。

張雯淇介紹，進(jìn)水的硬度在每升1000毫克左右，經(jīng)過除硬階段，能降到每升100到200毫克左右。

接下來，光伏廢水將進(jìn)入多模式AO處理環(huán)節(jié)。在這個過程中，廢水分段進(jìn)入生物池內(nèi)的厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、先氧區(qū)和好氧區(qū)，通過在不同反應(yīng)階段，利用微生物的不同代謝特征，逐步分解去除水中的有機(jī)物和其他污染物。

伊金霍洛旗澎源供水有限責(zé)任公司技術(shù)員劉開介紹，總氮進(jìn)水是50毫克每升，出水是15毫克每升。氨、氮在進(jìn)水時是15毫升每克，出水時是2毫升每克。總磷是進(jìn)水時1毫升每克，出水時為0.1毫升每克。

除氟是光伏廢水處理中的一大難點。董志強(qiáng)告訴記者，含氟廢水如果直接排放，將影響土壤和水體的生態(tài)平衡，破壞微生物活性。要有效除服，首先必須準(zhǔn)確檢測光伏廢水中氟離子的數(shù)量、分布以及它們的存在形式。然而，在氟離子的檢測上，董志強(qiáng)所在的團(tuán)隊遇到了挑戰(zhàn)。

董志強(qiáng)表示，我們常規(guī)的檢測手段只能檢測出廢水中氟離子的某一種狀態(tài)，但實質(zhì)上水體中的氟離子是呈現(xiàn)出多種不同的狀態(tài)，這是我們聯(lián)合南京大學(xué)共同進(jìn)行科學(xué)研究的一個關(guān)鍵點。

檢測出光伏廢水中的氟離子到底有多難呢？又用什么去除氟呢？帶著疑問記者來到了南京大學(xué)。在南京大學(xué)的實驗室里，我們看到了用來檢測和除氟的裝置。

南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院副教授、博士生導(dǎo)師張孝林表示，有大概三分之一到二分之一的氟始終測不出來。我們在想，這一部分它是不是已經(jīng)鉆到了懸浮物內(nèi)部，懸浮物就像一個巨大的鎖，把氟給鎖在里面。那么為了驗證我們的猜想，我們又用了一種特殊的“化學(xué)鑰匙”把這個鎖給打開。打開之后，本來測不出來那部分氟，也暴露出來了。

氟離子檢測后，接下來的難題是如何去除光伏廢水中的氟。為此，南京大學(xué)科研團(tuán)隊研發(fā)了一種復(fù)合納米材料，直徑小于1毫米，含有數(shù)以億計的納米粒子，粒徑相當(dāng)于人類頭發(fā)絲的六萬分之一。然而，這些納米粒子活躍度非常高，極其不穩(wěn)定，容易流失和團(tuán)聚，失去作用。為了解決這些問題，張孝林借鑒了織毛衣時毛線球的原理。

張孝林表示，把它想象成是一個巨大的一個毛線球。那么我們把它繼續(xù)放大，放大之后發(fā)現(xiàn)這個毛線球內(nèi)部有很多的一個孔，而在這個孔里面填充了數(shù)以億計的納米粒子，可以在空間上阻隔它們之間的相互作用，也可以在空間上來防止他們的流失。

那么這些像毛線球結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米材料，是不是能有效去除光伏廢水中的氟呢？

張孝林介紹，除氟的過程中，納米粒子就像是一只饑餓的老虎，氟相當(dāng)于是它的食物。那么我們的這個復(fù)合材料就相當(dāng)于把老虎給鎖進(jìn)籠子里面，放到籠子里面去。這樣的話既不影響肉從籠子孔孔眼當(dāng)中進(jìn)入老虎嘴中，又不會讓老虎出來。就靠這樣的一個方式，可以很好的把氟離子從水中去除。

從復(fù)合納米材料的研發(fā)到除氟過程，實際上是一場科研人員與氟離子斗智斗勇的拼搏，這背后凝聚了南京大學(xué)五十多年來幾代科研人員攻堅克難的心血。

南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師張煒銘表示，半個世紀(jì)以來，我們四五代人在這方面持續(xù)的努力。每一代都在前面這一代的基礎(chǔ)之上進(jìn)行融合，然后再發(fā)展。我們主要涉及的有環(huán)境、材料等五六個專業(yè)的共同融合。我們的研究團(tuán)隊實際上是由一二百號人組成的，其中國家資金的投入也有大幾千萬。

為了將新型復(fù)合納米材料除氟的新技術(shù)、新工藝盡快落地，南京大學(xué)還專門搭建了一個產(chǎn)學(xué)研的中式系統(tǒng)平臺。

張煒銘介紹，有了中間這個過程，可以使我們試錯的次數(shù)由原來的一百多次，轉(zhuǎn)為只要十幾、二十次就夠了。有了這么一個鏈條的話，應(yīng)該說可以節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本90%以上，科技轉(zhuǎn)化時間大概也可以壓縮到一兩年，就可以落地。

得益于南京大學(xué)五十多年的科研探索，在幾百公里外的鄂爾多斯，采用這種納米材料新技術(shù)和新工藝的除氟車間已經(jīng)運行超過兩個月，水質(zhì)處理效果顯著提升。

伊金霍洛旗澎源供水有限責(zé)任公司技術(shù)員張偉表示，再經(jīng)過半小時的沉淀，使達(dá)到8毫克每升的氟化物含量降至1毫克每升以下。

這是膜處理環(huán)節(jié)，它主要選用兩種膜來過濾光伏廢水，一種是微米級的超濾膜，主要是去除廢水中的膠體、細(xì)菌、懸浮物等污染物。另一種是納米級的反滲透膜，它可以去除水中的離子、溶質(zhì)等物質(zhì)。通過這一道工藝處理之后，可以把光伏廢水中75%的水進(jìn)行水資源再生利用。COD、有機(jī)質(zhì)從進(jìn)水250毫克每升可以降到20毫克每升，氨、氮從進(jìn)水15毫克每升可以降到1毫克每升。

光伏廢水經(jīng)過處理后，75%的廢水可以回收利用。那么這些回收的中水都能用在哪里呢？

內(nèi)蒙古百川光熱科技有限公司是鄂爾多斯工業(yè)園區(qū)里生產(chǎn)光熱發(fā)電設(shè)備的一家企業(yè)，生產(chǎn)過程中，需要用大量的超純水，也就是過濾后的高品質(zhì)中水來清洗光熱反射鏡的玻璃。以前，他們每天需要用掉1100噸水，而現(xiàn)在他們就使用經(jīng)過光伏廢水處理后的中水，節(jié)省不少水費。以前大概一天花個7000到8000塊錢，現(xiàn)在僅花費3000塊錢左右。

75%的水被生產(chǎn)企業(yè)回收利用了，那剩下25%的光伏廢水去哪兒了？

在蒸發(fā)預(yù)處理車間中，雙模車間產(chǎn)生的25%的光伏廢水，經(jīng)過蒸發(fā)入預(yù)處理車間。一方面它能夠提高整場的水自然回收率達(dá)到95%以上，另外一方面，它能夠為蒸發(fā)結(jié)晶器分鹽，保證鹽的品質(zhì)以及處理規(guī)模。

伊金霍洛旗澎源供水有限責(zé)任公司技術(shù)總監(jiān)郭宇鵬介紹，經(jīng)過蒸發(fā)預(yù)處理后，25%的光伏廢水可以進(jìn)一步提高中水回收利用率達(dá)到95%，剩下的5%通過蒸發(fā)提煉后，除了極少部分產(chǎn)生雜鹽，按固體危險廢物處理外，絕大部分能夠提煉出氯化鈉，也就是工業(yè)鹽。

負(fù)責(zé)人表示，舉一個例子，按氯化鈉的市場行情的話，一噸大概在70塊錢左右，我們每天按90噸產(chǎn)量來算的話，產(chǎn)生收益就在6300塊錢左右。氯化鈉目前我們是主要用在制造溶雪劑，主要銷售在我們北方區(qū)域。

通過除硅、除硬、納米除氟，光伏廢水從污水變成了可回收利用的中水，并且能夠提煉出工業(yè)鹽，增加了經(jīng)濟(jì)價值，最終實現(xiàn)了光伏廢水的零排放和水資源的循環(huán)使用。

郭宇鵬表示，從光伏廢水到清水，中間要經(jīng)過十二三個環(huán)節(jié)，然后經(jīng)過36個小時，就變成可利用的再生中水。

伊金霍洛旗澎源供水有限責(zé)任公司執(zhí)行董事牛彥鵬介紹，現(xiàn)在每天收集的污水大概51800噸，處理完以后的污水回供給企業(yè)，每天大概是51400噸，回用率達(dá)到了99.2%。

如今，鄂爾多斯這個光伏廢水零排項在投資規(guī)模、回用標(biāo)準(zhǔn)、分鹽量上刷新了國內(nèi)光伏廢水處理領(lǐng)域的三項記錄，成為光伏廢水處理領(lǐng)域的新標(biāo)桿。

鄂爾多斯蒙蘇經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)管委會副主任薛振宇認(rèn)為，這保護(hù)了黃河流域生態(tài)環(huán)境和高質(zhì)量發(fā)展，同時這個污水處理廠作為園區(qū)最大的基礎(chǔ)設(shè)施保障工程，它保障了園區(qū)這十多家企業(yè)的一個正常運行，保障了零碳產(chǎn)業(yè)園的一個正常運行。

雖然我國水資源總量豐富，但是人均水資源量僅為全球平均水平的四分之一，是世界上嚴(yán)重缺水的國家之一。工業(yè)是我國用水的重要領(lǐng)域，如何讓工業(yè)廢水變活水是一項長期艱巨的任務(wù)。

在該項目中我們看到，工業(yè)園區(qū)正通過一系列技術(shù)改造和創(chuàng)新，實現(xiàn)工業(yè)廢水的零排放，推動工業(yè)廢水循環(huán)利用。同時也在大力推廣節(jié)水技術(shù)裝備，降低工業(yè)的用水量。

最新的數(shù)據(jù)顯示，2023年規(guī)模以上工業(yè)用水重復(fù)利用率達(dá)到94%。我們相信，隨著更多水資源循環(huán)利用智慧實踐的深入推進(jìn)與發(fā)展，新型工業(yè)化將在逐綠征程中穩(wěn)步邁進(jìn)。