改革開(kāi)發(fā)以來(lái)，我國(guó)水污染嚴(yán)峻，目前我國(guó)十大流域中的黃河流域、松花江流域、淮河流域和遼河流域總體為輕度污染，海河流域總體為重度污染。對(duì)此，我國(guó)已將環(huán)境保護(hù)作為基本國(guó)策，而控制水體污染，強(qiáng)化水和廢水處理對(duì)于可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重大意義。水和廢水處理工藝眾多，包括生物、物化、化學(xué)以及相互組合等工藝。不管采取哪種處理工藝，都包含污染物轉(zhuǎn)化及其在固相中的富集，最終通過(guò)固液分離得以去除，但作為關(guān)鍵環(huán)節(jié)的固液分離效率往往受制于固形物的密度與沉速。一般而言，固液分離是通過(guò)化學(xué)混凝來(lái)實(shí)現(xiàn)，這一過(guò)程生成的固形物通常呈絮狀（絮凝體），結(jié)構(gòu)松散，含水率高，密度小，沉速低，因而分離效率低，處理設(shè)施龐大。但是，對(duì)于高濃度懸濁質(zhì)處理，排泥的大量耗水和污泥處置的困難更是處理效率提高的制約因素。因此，如何改變絮凝體的形成模式，促成其致密化，一直是本領(lǐng)域的挑戰(zhàn)性難題。

　　針對(duì)上述問(wèn)題，西安建筑科技大學(xué)王曉昌教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)歷時(shí)十余年，通過(guò)絮凝體形態(tài)學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)基于膠體微元脫穩(wěn)和隨機(jī)碰撞形成的絮凝體具有分形構(gòu)造特征，其有效密度（水中的密度）隨粒徑增大呈冪函數(shù)關(guān)系降低。項(xiàng)目組建立了絮凝體分步成長(zhǎng)模型，通過(guò)控制化學(xué)和流場(chǎng)的剪切動(dòng)力學(xué)條件在每一成長(zhǎng)步驟中縮小微粒間孔隙率或限制絮凝體成長(zhǎng)步驟，從而在根本上改變絮凝體構(gòu)造，促使初始微粒向“母體”（已成長(zhǎng)的顆粒）表面有規(guī)則的附著，使絮凝體密度不隨其粒徑增大而降低，實(shí)現(xiàn)絮凝體的致密化。王曉昌教授將致密型絮凝體的形成過(guò)程定義為“造粒混凝”。

　　據(jù)介紹，項(xiàng)目組針對(duì)水和廢水中有機(jī)物、無(wú)機(jī)懸濁質(zhì)以及二者共存的不同體系，完成了絮凝體形成理論的原始創(chuàng)新和造?；炷南盗屑夹g(shù)發(fā)明。針對(duì)高濃度懸濁液體系，將造?；炷统吻寮夹g(shù)融合，通過(guò)機(jī)械攪拌或水力旋流作用，利用致密型團(tuán)粒的集團(tuán)沉降速度與上升流速的動(dòng)態(tài)平衡實(shí)現(xiàn)造粒，發(fā)明了流化床造粒和水力旋流造粒兩類造粒混凝技術(shù)，為高濃度懸濁液的高效固液分離奠定了工藝技術(shù)基礎(chǔ)；針對(duì)有機(jī)物共存體系的造?；炷詣?chuàng)造成核條件為目的，以有機(jī)物性質(zhì)轉(zhuǎn)化和強(qiáng)化凝聚為側(cè)重點(diǎn)，發(fā)明了有機(jī)物性質(zhì)轉(zhuǎn)化和核晶凝聚強(qiáng)化造粒技術(shù)，為有機(jī)廢水強(qiáng)化處理與分離奠定了工藝技術(shù)基礎(chǔ)；通過(guò)流化床造粒和好氧顆粒污泥培養(yǎng)技術(shù)的組合，集物化、生化處理于一體，發(fā)明了生物造粒流化床等污水強(qiáng)化再生處理技術(shù)，通過(guò)混凝等物化強(qiáng)化措施，大幅度提高了污水的化學(xué)、生物處理效率。與常規(guī)技術(shù)相比，項(xiàng)目組研發(fā)的技術(shù)分離污泥減量5倍以上，能耗降低達(dá)25%，設(shè)施占地面積減少70%以上。

　　項(xiàng)目完成單位西安建筑科技大學(xué)、中國(guó)石油天然氣股份有限公司長(zhǎng)慶油田分公司、綠地集團(tuán)西安置業(yè)有限公司、甘肅金橋給水排水設(shè)計(jì)與工程有限公司針對(duì)西北缺水地區(qū)有限水資源的高效利用和環(huán)境改善，完成了一系列工程技術(shù)的集成創(chuàng)新：應(yīng)用流化床和水力旋流造粒專利技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了泥沙量高達(dá)50kg/m3的高濁度水直接處理和工業(yè)、生活利用，開(kāi)創(chuàng)了黃河中游高濁度水規(guī)模化直接利用的先例；應(yīng)用脫水收縮造粒發(fā)明專利技術(shù)，通過(guò)藥劑投加和延時(shí)攪拌造粒操作，實(shí)現(xiàn)了鉆井泥漿的就地濃縮減量和重金屬固定，分離水提供井場(chǎng)環(huán)境用水，濃縮污泥用于土地還原；應(yīng)用于長(zhǎng)慶油田5個(gè)采油區(qū)的壓裂廢水處理與鉆井回用，解決了制約采油作業(yè)效率的瓶頸問(wèn)題，單井新水耗量成倍削減，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)外低耗水壓裂采油的先例；應(yīng)用生物造粒流化床物化—生化組合，臭氧氣浮一體化化學(xué)—物化組合等專利技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了處理設(shè)施小型化，緩解了缺水城鎮(zhèn)商住開(kāi)發(fā)中雨污水資源化建設(shè)用地的制約。

　　本項(xiàng)目授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利10項(xiàng)，公開(kāi)發(fā)明專利申請(qǐng)6項(xiàng)，制定企業(yè)與地方技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（條例）3項(xiàng)，發(fā)表相關(guān)SCI論文45篇，建設(shè)了教育部西北城鎮(zhèn)水資源再生利用與水質(zhì)安全保障創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、陜西省污水處理與資源化重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、陜西省污水處理與資源化工程技術(shù)研究中心。技術(shù)成果應(yīng)用于西北五省區(qū)和內(nèi)蒙30個(gè)城鎮(zhèn)與工業(yè)區(qū)，解決了極度缺水地區(qū)工業(yè)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，緩解了城鎮(zhèn)發(fā)展的供水矛盾，促進(jìn)了污染治理和環(huán)境改善。與此同時(shí)帶來(lái)了企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和產(chǎn)值的提升。項(xiàng)目成果先后獲得2003年和2012年陜西省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)，實(shí)施的一項(xiàng)污水再生利用工程于2012年獲得國(guó)際水協(xié)會(huì)全球項(xiàng)目創(chuàng)新獎(jiǎng)。

　　據(jù)悉，項(xiàng)目已在陜、甘、寧、蒙等四省區(qū)得到了大力推廣與應(yīng)用，完成了造?；炷夹g(shù)的工程裝備化，取得了顯著的社會(huì)與環(huán)境效益。項(xiàng)目研究成果豐富了混凝理論，對(duì)水和廢水中污染物的強(qiáng)化處理與固液分離具有重大而深遠(yuǎn)的影響。

　?。ń瘗i康 陳榮 趙阿峰）