1.6　水环境和水处理中的絮凝

絮凝是一个使高度分散的颗粒聚结起来并形成絮体的过程。在天然水环境中由絮凝形成的絮体可经过沉降作用与水分离。虽然由絮凝形成的絮体受到重力的影响，但同时也易受对流传质的影响。絮凝对天然水中悬浮物及胶体颗粒的输运、分布具有重要性。

絮凝是水处理的重要单元操作之一，并且往往是必不可少的步骤之一。絮凝作用的对象主要是水中由不溶性物质形成的憎液溶胶及悬浮颗粒，因此试图直接用絮凝法去除水中溶解性杂质的做法基本是无效的。对于一些溶解性物质，如果可以先用某种方法将其变为不溶性物质，然后再用絮凝法就可将其除去。在某些情况下，絮凝作用所形成的絮体会将一些溶解性物质吸附于其上而发生共沉淀，这可以看作是一种协同效应。此外，絮凝操作的目的不仅仅是以沉降的方式除去致浊物质，而且将赋予致浊微粒在后续过滤操作中能截留于滤料，如砂粒之间的性能。一般由絮凝作用形成的絮体可经沉淀、过滤或气浮等工艺而达到与水分离的目的。虽然水和废水的种类很多，所含污染物也多种多样，但因多数情况下胶体是主要成分，所以絮凝处理总是首选的基本工艺单元。

给水处理是以提供生活用水和工业用水为目的，以地表水和地下水为水源，经过处理分别达到生活用水和工业用水的要求，典型的给水处理流程如图1.9所示。

图1.9　典型的给水处理流程

根据原水水质和用水的不同要求，图1.9流程中某些单元操作有时是可以省略的，例如，当工业冷却用水的水质仅要求悬浮物含量低于50mg/L时，且在河水含沙量不高的情况下，只需经过自然沉淀就可达到要求。但在河水含沙量较高的情况下，就要采取自然沉淀和絮凝沉淀两步处理才能满足要求。作为单元操作，絮凝操作的效能不但会受到前处理的影响，并对后续处理产生重大影响。

在当今世界上，由于安全饮水和工业用水的水质标准的提高，对颗粒物及有机物去除的要求越来越严格。从1989年起，美国对处理水的浊度控制标准逐渐由1.0NTU减小到0.3NTU，许多水处理设施的目标是经过不断努力将其出水的浊度削减至小于0.1NTU。我国当前生活饮用水的浊度控制标准也从多年前的5.0NTU、3.0NTU逐步减小至1.0NTU。在实现此目标的过程中絮凝起到了关键的作用。

工业废水和生活污水的处理一般分为三级，如图1.10所示。

图1.10　工业废水和生活污水处理流程

其中一级处理可由筛滤、重力沉降、浮选等方法串联组成，以除去废水或污水中粒径大于100μm的粗大颗粒。一级处理实际上为二级处理的预处理。二级处理常采用生化法和絮凝法，生化法主要除去一级处理后水中尚存的有机物，而絮凝法主要用来除去一级处理后水中的无机悬浊物及难溶有机物。经过二级处理后的水一般可以达到农业灌溉标准和废水排放标准，但水中还存有一定的悬浮物、生物不能分解的有机物、溶解性无机物和氮磷等藻类增殖营养物，并含有病毒及细菌，因而不能满足高标准的排放标准。如排入流量较小、稀释能力较差的河流就会引起污染，也不能用作自来水和工业用水的补给水，这就需要三级处理。三级处理可以采用许多物理和化学的方法，如曝气、吸附、絮凝沉淀、砂滤、离子交换、电渗析、反渗透及化学消毒等，其中最重要的方法仍然是絮凝沉淀和砂滤。如果再进一步用其他方法处理，就可达到理想的水质。生活污水和工业废水中的磷是引起水体富营养化的主要物质种类之一，在许多情况下，污水（废水）经生化法处理后仍含有较高浓度的磷，达不到排放标准，此时应用絮凝法可有效地将剩余磷去除。

由以上所述可见，絮凝法在水处理中占有极重要的地位，往往发挥着不可缺少的重要作用，因而对絮凝科学及其方法进行研究具有极重要的意义。