1.6　水環(huán)境和水處理中的絮凝

絮凝是一個(gè)使高度分散的顆粒聚結(jié)起來(lái)并形成絮體的過(guò)程。在天然水環(huán)境中由絮凝形成的絮體可經(jīng)過(guò)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(shí)也易受對(duì)流傳質(zhì)的影響。絮凝對(duì)天然水中懸浮物及膠體顆粒的輸運(yùn)、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(duì)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(wú)效的。對(duì)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(huì)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(yīng)。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(guò)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(guò)濾或氣浮等工藝而達(dá)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(guò)處理分別達(dá)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(shí)是可以省略的，例如，當(dāng)工業(yè)冷卻用水的水質(zhì)僅要求懸浮物含量低于50mg/L時(shí)，且在河水含沙量不高的情況下，只需經(jīng)過(guò)自然沉淀就可達(dá)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(huì)受到前處理的影響，并對(duì)后續(xù)處理產(chǎn)生重大影響。

在當(dāng)今世界上，由于安全飲水和工業(yè)用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的提高，對(duì)顆粒物及有機(jī)物去除的要求越來(lái)越嚴(yán)格。從1989年起，美國(guó)對(duì)處理水的濁度控制標(biāo)準(zhǔn)逐漸由1.0NTU減小到0.3NTU，許多水處理設(shè)施的目標(biāo)是經(jīng)過(guò)不斷努力將其出水的濁度削減至小于0.1NTU。我國(guó)當(dāng)前生活飲用水的濁度控制標(biāo)準(zhǔn)也從多年前的5.0NTU、3.0NTU逐步減小至1.0NTU。在實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的過(guò)程中絮凝起到了關(guān)鍵的作用。

工業(yè)廢水和生活污水的處理一般分為三級(jí)，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(jí)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(jí)處理實(shí)際上為二級(jí)處理的預(yù)處理。二級(jí)處理常采用生化法和絮凝法，生化法主要除去一級(jí)處理后水中尚存的有機(jī)物，而絮凝法主要用來(lái)除去一級(jí)處理后水中的無(wú)機(jī)懸濁物及難溶有機(jī)物。經(jīng)過(guò)二級(jí)處理后的水一般可以達(dá)到農(nóng)業(yè)灌溉標(biāo)準(zhǔn)和廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，但水中還存有一定的懸浮物、生物不能分解的有機(jī)物、溶解性無(wú)機(jī)物和氮磷等藻類增殖營(yíng)養(yǎng)物，并含有病毒及細(xì)菌，因而不能滿足高標(biāo)準(zhǔn)的排放標(biāo)準(zhǔn)。如排入流量較小、稀釋能力較差的河流就會(huì)引起污染，也不能用作自來(lái)水和工業(yè)用水的補(bǔ)給水，這就需要三級(jí)處理。三級(jí)處理可以采用許多物理和化學(xué)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(xué)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(jìn)一步用其他方法處理，就可達(dá)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(yíng)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(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)應(yīng)用絮凝法可有效地將剩余磷去除。

由以上所述可見(jiàn)，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(duì)絮凝科學(xué)及其方法進(jìn)行研究具有極重要的意義。