(一)混凝過程

混凝過程是指從藥水與水均勻混合直至大顆粒絮凝體形成為止的整個(gè)過程稱為混凝過程。在工程實(shí)踐中，常把混凝過程分為凝聚和絮凝兩個(gè)階段。凝聚階段包括使膠體脫穩(wěn)，并在布朗運(yùn)動的作用下使膠粒聚集成為可進(jìn)一步增大的微絮粒為止;把通過液體流動的能量消耗使微絮粒進(jìn)一步增大的過程稱為絮凝。這樣的劃分大致與水處理工藝中的混合和絮凝過程相一致。

(二)混凝過程基本要求

在藥水與水混合階段，水中雜質(zhì)顆粒尺寸微小，劇烈攪拌的主要目的并非為了造成顆粒的碰撞，而是使藥劑迅速均勻的擴(kuò)散于水中有利于凝聚劑快速水解、聚合、顆粒脫穩(wěn)并借助于布朗運(yùn)動進(jìn)行凝聚。在此階段形成的只是小的絮凝體，不可能也不需要形成大的絮凝體。由于凝聚劑在水中化學(xué)反應(yīng)，顆粒脫穩(wěn)和凝聚速度都相當(dāng)快，因此，混合要快速劇烈，在10?30s至最多不超過2min即完成。但對高分子凝聚而言，快速混合只是為了使藥劑迅速均勻擴(kuò)散于水中。

在絮凝階段，主要依靠機(jī)械攪拌與水力攪拌促使顆粒碰撞凝聚，該階段也稱絮凝反應(yīng)階段。隨著絮凝體逐漸增大，攪拌強(qiáng)度也應(yīng)相應(yīng)降低。攪拌時(shí)間或絮凝反應(yīng)時(shí)間視絮凝設(shè)備不同而異。在整個(gè)混凝過程中，顆粒的碰撞速度與速度梯度G有關(guān)。在設(shè)計(jì)或操作混凝設(shè)備過程中，控制G值具有一定的實(shí)際意義。速度梯度G可用單位體積水流所耗功率來計(jì)算，其表達(dá)式為：

式中u一水的動力粘度，Pa·s;

P一單位體積所耗功率，W/m3;

G一速度梯度，S-1

當(dāng)用機(jī)械攪拌時(shí)，式(6-3)中的P由機(jī)械攪拌器提供。設(shè)被攪拌的水流體積為V時(shí)，則攪拌器輸人功率應(yīng)為戶PV;當(dāng)采用水力攪拌器時(shí)，式(6-3)中P即為水流本身能量消耗，則：

式中 r一水的容重，N/m3

h一混合設(shè)備中的水頭損失，m;

T一水流在設(shè)備中停留時(shí)間，s;

U一水的動力粘度，Pa·s

在混合階段，適宜的速度梯度G為700?1000s-1，混合時(shí)間長取用低值，混合時(shí)間短則取用高值。

在絮凝階段，絮凝效果不僅與G值有關(guān)，也與絮凝時(shí)間T有關(guān)。G值大，顆粒碰撞速度大，絮凝效果好，同時(shí)G值大，水流剪力也隨著增大，已形成的絮凝體又有破碎的 可能。絮凝時(shí)間T長，單位體積水流中顆粒碰撞次數(shù)多，絮凝效果好，但絮凝池容積大，造價(jià)也高。因此，實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)用中，一般以平均速度梯度G值與GT值作為控制指標(biāo)，平均速度梯度G—般在20?70S-1范圍內(nèi)，GT在10^4?0^5范圍內(nèi)。

此外，由于大的絮凝體容易破碎，故自絮凝池中由進(jìn)口至出口，隨著絮凝池逐漸增 大，G值也應(yīng)漸次減小。采用機(jī)械攪拌時(shí)，攪拌強(qiáng)度應(yīng)逐漸減小;采用水力攪拌時(shí)，水流速度應(yīng)逐漸減小。