絮凝工艺因为具备成本低、效率高、操作简单等众多优点，在水、废水处理及污泥脱水处理中得到了广泛应用。絮凝剂的效率决定了最终的处理效果。已有研究表明目前常用的絮凝剂存在一些问题，无机絮凝剂残留的金属离子会造成二次染，对人体健康有害;人工合成高分子有机絮凝剂则存在残留单体有毒性、难以生物降解和降解产物有致癌性的缺点。因此，具有可生物降解、环境友好等优点的天然高分子絮凝剂受到研究者的广泛关注。但是，天然高分子有机物质存在絮凝效率低、稳定性差和投加量大等缺点。因此，本文中以海藻酸钠(SA)为骨架，将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)接枝到SA分子上，得到海藻酸钠基有机絮凝剂(SA-PDMC)，并研究了其在地表水处理中单独使用和与聚合氯化铝(PAC)复配使用的作用效果与机制以及在污泥脱水处理中的作用效果与机制。本文的主要研究内容及研究结论如下:
　　通过单因素的方法，优化了SA-PDMC的制备条件。研究发现:当SA-PDMC用于水处理时，最佳反应条件为1.0gSA与15mLDMC和0.5g的KPS在70℃条件下反应4h(SA-PDMC1);当SA-PDMC用于污泥脱水时则需要在相对更低的温度(60℃)，以更少的引发剂(0.25 g)，引发更多的单体(20mL)参与反应(SA-PDMC2)。这是因为相比水处理，污泥脱水中的吸附架桥作用更强，需要更高的分子量。
　　SA-PDMC1单独处理地表水时，絮凝效果随投加量的增大而先变好后变差，并且对于模拟地表水，最佳投加量下能使UV254与DOC浓度分别下降72.47％和23.55％;对实际湖水则能使UV254与DOC浓度分别下降21.76％和23.96％。同时，随投加量的增大，絮体的抗破碎的能力增强，恢复能力下降。这是因为，吸附电中和与吸附架桥的作用占比随投加量的变化而改变。低投加量时，吸附电中和发挥主导作用;投加量增大时，吸附桥接的作用占比变大。另外，通过研究pH对SA-PDMC1处理模拟水效果的影响，发现由于HA的质子化和脱质子化作用及SA构象对pH的响应，絮凝效果随pH值的增加而增加，在pH值为6.0-10.0时趋于稳定，SA-PDMC1的pH适用范围比较广泛。
　　运用响应面法将PAC与SA-PDMC1复配使用处理实际湖水，研究表明，在投加量较小时SA-PDMC1与PAC的协同作用比较明显，表现出1+1＞2的效果。其原因是SA-PDMC1的吸附架桥作用对PAC吸附电中和作用做了有益补充。经过优化，最佳投加配比为11.9mg/L的PAC与1.2mg/L的SA-PDMC1。此时，浊度、UV254和DOC的去除率分别为95.96％、32.42％和35.42％，与PAC单独作用相比，其投加量减少了40％。
　　将SA-PDMC2用于污泥脱水，能通过吸附架桥和吸附电中和作用去除胞外聚合物(EPS)中的蛋白质类物质，并且随投加量增加，污泥脱水性能变好。在投加量为5‰时，污泥比阻和泥饼含水率达到最小值，分别为2.87×1012m/Kg和82.85％，与原污泥相比分别减小了79.8％与5.48％。同时，SA-PDMC2为阳离子型絮凝剂，能与污泥颗粒表面的负电荷基团发生吸附电中和作用，使表面负电荷减少，导致污泥颗粒间的排斥力减小，从而实现污泥团聚，絮体粒径变大与表观粘度下降。
　　通过研究污泥初始pH对脱水效果的影响，发现在不调节pH时效果最好。这是因为:一方面，污泥的初始pH影响污泥本身的性质，污泥中的EPS有大量的氨基和羧基，这两种基团会在不同的pH条件下表现出不同的性质和发生电离作用，即随pH的增加，由氨基吸附质子逐渐变成羧基电离释放质子，导致污泥颗粒表面负电荷增加，污泥颗粒之间的排斥作用增强，污泥脱水性能下降;另一方面，污泥的初始pH影响SA-PDMC2的构象，即随pH的增加，SA-PDMC2逐渐由卷曲状态变为伸展状态，更有利于发挥吸附架桥作用，从而提高污泥脱水性能;在两方面的综合作用下，不调节pH时效果最好。