1.6　水環(huán)境和水處理中的絮凝

絮凝是一個使高度分散的顆粒聚結(jié)起來并形成絮體的過程。在天然水環(huán)境中由絮凝形成的絮體可經(jīng)過沉降作用與水分離。雖然由絮凝形成的絮體受到重力的影響，但同時也易受對流傳質(zhì)的影響。絮凝對天然水中懸浮物及膠體顆粒的輸運、分布具有重要性。

絮凝是水處理的重要單元操作之一，并且往往是必不可少的步驟之一。絮凝作用的對象主要是水中由不溶性物質(zhì)形成的憎液溶膠及懸浮顆粒，因此試圖直接用絮凝法去除水中溶解性雜質(zhì)的做法基本是無效的。對于一些溶解性物質(zhì)，如果可以先用某種方法將其變?yōu)椴蝗苄晕镔|(zhì)，然后再用絮凝法就可將其除去。在某些情況下，絮凝作用所形成的絮體會將一些溶解性物質(zhì)吸附于其上而發(fā)生共沉淀，這可以看作是一種協(xié)同效應。此外，絮凝操作的目的不僅僅是以沉降的方式除去致濁物質(zhì)，而且將賦予致濁微粒在后續(xù)過濾操作中能截留于濾料，如砂粒之間的性能。一般由絮凝作用形成的絮體可經(jīng)沉淀、過濾或氣浮等工藝而達到與水分離的目的。雖然水和廢水的種類很多，所含污染物也多種多樣，但因多數(shù)情況下膠體是主要成分，所以絮凝處理總是首選的基本工藝單元。

給水處理是以提供生活用水和工業(yè)用水為目的，以地表水和地下水為水源，經(jīng)過處理分別達到生活用水和工業(yè)用水的要求，典型的給水處理流程如圖1.9所示。

圖1.9　典型的給水處理流程

根據(jù)原水水質(zhì)和用水的不同要求，圖1.9流程中某些單元操作有時是可以省略的，例如，當工業(yè)冷卻用水的水質(zhì)僅要求懸浮物含量低于50mg/L時，且在河水含沙量不高的情況下，只需經(jīng)過自然沉淀就可達到要求。但在河水含沙量較高的情況下，就要采取自然沉淀和絮凝沉淀兩步處理才能滿足要求。作為單元操作，絮凝操作的效能不但會受到前處理的影響，并對后續(xù)處理產(chǎn)生重大影響。

在當今世界上，由于安全飲水和工業(yè)用水的水質(zhì)標準的提高，對顆粒物及有機物去除的要求越來越嚴格。從1989年起，美國對處理水的濁度控制標準逐漸由1.0NTU減小到0.3NTU，許多水處理設施的目標是經(jīng)過不斷努力將其出水的濁度削減至小于0.1NTU。我國當前生活飲用水的濁度控制標準也從多年前的5.0NTU、3.0NTU逐步減小至1.0NTU。在實現(xiàn)此目標的過程中絮凝起到了關鍵的作用。

工業(yè)廢水和生活污水的處理一般分為三級，如圖1.10所示。

圖1.10　工業(yè)廢水和生活污水處理流程

其中一級處理可由篩濾、重力沉降、浮選等方法串聯(lián)組成，以除去廢水或污水中粒徑大于100μm的粗大顆粒。一級處理實際上為二級處理的預處理。二級處理常采用生化法和絮凝法，生化法主要除去一級處理后水中尚存的有機物，而絮凝法主要用來除去一級處理后水中的無機懸濁物及難溶有機物。經(jīng)過二級處理后的水一般可以達到農(nóng)業(yè)灌溉標準和廢水排放標準，但水中還存有一定的懸浮物、生物不能分解的有機物、溶解性無機物和氮磷等藻類增殖營養(yǎng)物，并含有病毒及細菌，因而不能滿足高標準的排放標準。如排入流量較小、稀釋能力較差的河流就會引起污染，也不能用作自來水和工業(yè)用水的補給水，這就需要三級處理。三級處理可以采用許多物理和化學的方法，如曝氣、吸附、絮凝沉淀、砂濾、離子交換、電滲析、反滲透及化學消毒等，其中最重要的方法仍然是絮凝沉淀和砂濾。如果再進一步用其他方法處理，就可達到理想的水質(zhì)。生活污水和工業(yè)廢水中的磷是引起水體富營養(yǎng)化的主要物質(zhì)種類之一，在許多情況下，污水（廢水）經(jīng)生化法處理后仍含有較高濃度的磷，達不到排放標準，此時應用絮凝法可有效地將剩余磷去除。

由以上所述可見，絮凝法在水處理中占有極重要的地位，往往發(fā)揮著不可缺少的重要作用，因而對絮凝科學及其方法進行研究具有極重要的意義。