水質工程學-第3章-混凝

水的物理化學處理法

混凝沉淀過濾消毒吸附離子交換水的其他處理方法第3章混凝混凝機理混凝劑和助凝劑混凝動力學影響混凝效果的主要因素混凝劑的配置和投加混合和絮凝設備本章內容：3.1混凝機理

水中膠體粒子以及微小懸浮物的聚集過程稱為混凝，是凝聚和絮凝的總稱。混凝（coagulation）

膠體失去穩定性的過程稱為凝聚。凝聚（aggregation）脫穩膠體相互聚集稱為絮凝。絮凝（flocculation）

絮凝①水中膠體的性質；混凝過程③膠體與混凝劑的相互作用。②混凝劑在水中的水解；混凝過程細小懸浮物聚結成易沉淀顆粒；部分去除色度、無機物、有機物、鐵錳絡合物；能去除一些放射物質、浮游生物、藻類混凝的作用一、水中膠體的穩定性膠體粒子在水中長期保持分散懸浮狀態的特性。概念動力學穩定性無規則的布朗運動強，對抗重力影響的能力強聚集穩定性①膠體帶電相斥(憎水性膠體)②水化膜的阻礙(親水性膠體)在動力學穩定性和聚集穩定兩者之中，聚集穩定性對膠體穩定性的影響起關鍵作用。布朗運動既是膠體穩定性原因，也是引起碰撞聚結的不穩定因素。膠粒擴散層吸附層膠団

Φ電位：膠核表面的點位，總電位。

電位：滑動面上的電位，動電位。雙電層結構與電位穩定性原因在數值上等于總電位中和了吸附層中反離子電荷后的剩余值。決定了憎水膠體的聚集穩定性也決定親水膠體的水化膜的阻礙，當ξ電位降低，水化膜減薄及至消失。雙電層：膠核表面所帶電荷，反離子吸附層、擴散層天然水中膠體雜質通常是負電膠體，如粘土，細菌，病毒，藻類，腐殖物等。粘土

電位＝-15~-40mV細菌

電位＝-30~-70mV藻類

電位＝-10~-15mV由于水中雜質成份復雜，存在條件不同，同一種膠體所表現的

電位很不一致。若粘土上吸附著細菌，

電位就高。當膠體粒子運動時，擴散層中的大部分反離子就會脫離膠團，向溶液主體擴散。其結果必然使膠粒產生剩余電荷（其量等于脫離膠團的反離子所帶電荷數值，符號與電位離子相同），使膠粒與擴散層之間形成一個電位差陽離子濃度陰離子濃度憎水膠體穩定性的原因：DLVO理論

膠體顆粒之間的相互作用：排斥勢能——靜電斥力排斥勢能：ER－1/d2

吸引勢能——范德華引力

吸引勢能：EA－1/d6（或1/d2，1/d3）膠體顆粒能否聚集取決于總勢能

當距離x<oa或x>oc時，吸引勢能；當oa<x<oc時，排斥勢能占優勢；當x=ob時，排斥勢能最大，稱為排斥能峰。b

膠體的布朗運動能量Eb＝1.5kT[k：波茲曼常數,T：溫度]，當其大于排斥能峰時，膠體顆粒能發生凝聚。以上稱為DLVO理論，只適用于憎水性膠體，由德加根（derjaguin）、蘭道（Landon）(蘇聯，1938年獨立提出〕，伏維（Verwey）、奧貝克（Overbeek）（荷蘭，1941年獨立提出）。親水性膠體穩定性的原因水化作用：水是極性分子，由于水分子的取向作用，強烈吸附在親水膠粒表面的極性基團上，使粒子周圍包裹一層較厚的水化膜，阻礙膠粒互相靠近。

一些憎水性膠體表面附著有親水性膠體：水化膜作用也會影響范德華引力。親水性膠體雖也存在雙電層結構，但電位對膠體穩定性的影響小于水化作用。

排斥能峰水化膜穩定吸引勢能：與膠粒電荷無關，

取決于種類、尺寸、密度排斥勢能：

電位降低消除

電位，排斥能峰、擴散層厚度，（凝聚）二、混凝機理1.電性中和作用機理擴散層厚度壓縮化合價越高，反離子強度增強，壓縮能力增強擴散層壓縮

電位降低，甚至為0（等電狀態）膠粒表面所帶電荷符號反逆（重穩）壓縮雙電層吸附-電中和-+吸附-電性中和（降低ζ電位、重穩）范德華力、氫鍵及共價鍵力++異號聚合離子高分子＋＋＋＋＋＋＋＋＋膠粒膠粒表面對異號離子、異號膠粒、鏈狀離子或分子帶異號電荷的部位有強烈的吸附作用，由于這種吸附作用中和了電位離子所帶電荷，減少了靜電斥力，降低了ζ電位，使膠體的脫穩和凝聚易于發生。

2.吸附架橋高分子投量過少，不足以形成吸附架橋投加過多，會出現“膠體保護”現象。吸附架橋高分子物質和膠粒及膠粒與膠粒間架橋同號或不帶電彈性勢能、電性斥力、水化膜線性、長度鋁鹽的多核水解產物：長度不足，電性中和中性氫氧化鋁聚合物：架橋作用高分子物質：吸附架橋+（電中和）

架橋模型示意圖

膠體保護示意圖金屬氫氧化物在形成過程中對膠粒的網捕與卷掃。所需混凝劑量與原水雜質含量成反比。

3.網捕或卷掃網捕或卷掃

機械作用在實際水處理過程中，往往是四種機理綜合作用。三、硫酸鋁的混凝機理1.硫酸鋁在水中的化學反應硫酸鋁Al2(SO4)·18H2O溶于水后發生：離解、水解與縮聚反應。形成產物4種：未水解的水合鋁離子、單核羥基絡合物、多核羥基配合物或聚合物、氫氧化鋁沉淀等。各種產物的比例多少：與水解條件(水溫、pH、鋁鹽投加量)有關，見圖3-6。

2.不同pH條件硫酸鋁的混凝機理不同pH條件下，鋁鹽可能產生的混凝機理不同。何種作用機理為主，決定于投加量、pH、溫度等。幾種可能同時存在。

pH<3，簡單的水合鋁離子起壓縮雙電層作用，水處理少見；

pH=4-5，多核羥基絡合物起吸附電性中和；

pH=6.5-7.5，多核羥基絡合物起吸附電性中和；氫氧化鋁聚合物起吸附架橋，氫氧化鋁沉淀物起網捕。天然水體一般pH=6.5-7.8，主要吸附架橋和電性中和。作業一1.什么是膠體穩定性？水中膠體為什么處于穩定狀態（穩定狀態的分類）？2.用DLVO理論解釋膠體穩定性的原因

3.混凝機理有哪些？3.2混凝劑和助凝劑一、混凝劑混凝效果好對人體無危害使用方便貨源充足，價格低廉混凝劑符合的要求無機鋁系硫酸鋁明礬聚合氯化鋁(PAC)聚合硫酸鋁(PAS)適宜pH：5.5~8鐵系三氯化鐵硫酸亞鐵硫酸鐵(國內生產少)聚合硫酸鐵(PFS)聚合氯化鐵(PFC)適宜pH：5~11，絮體比鋁鹽密室，但腐蝕性強、有顏色有機人工合成陽離子型：含氨基、亞氨基的聚合物國外開始增多，國內尚少陰離子型：水解聚丙烯酰胺(HPAM)非離子型：聚丙烯酰胺(PAM)，聚氧化乙烯兩性型：使用極少天然淀粉、動物膠、樹膠、甲殼素等微生物絮凝劑表3-1常用的混凝劑固體、液體，精制、粗制；使用方便，但低溫時，水解困難，絮體松散，效果不如三氯化鐵。硫酸鋁①適用的pH值范圍較寬，5-11；②形成的絮凝體比鋁鹽絮凝體密實；③處理低溫低濁水的效果優于硫酸鋁；④三氯化鐵腐蝕性較強，固體宜吸水潮解；⑤與鋁鹽相似，水合鐵離子進行水解、聚合反應。三氯化鐵綠礬，水解為單核產物，效果差且增加色度，一般與氧化劑如氯氣同時使用，以便將二價鐵氧化成三價鐵。硫酸亞鐵包括聚合硫酸鐵與聚合氯化鐵，目前常用的是聚合硫酸鐵，它的混凝效果優于三氯化鐵，它的腐蝕性遠比三氯化鐵小。聚合鐵又稱為堿式氯化鋁或羥基氯化鋁，性能優于硫酸鋁。其成分取決于羥基與鋁的摩爾數之比，通常稱之為堿化度B（50-80%）

，按下式計算：聚合氯化鋁[Al2(OH)nCl6-n]mm：聚合度，

10事先已水解聚合，有效成份多，投加量少。對pH變化適應性強。機理：吸附電中和與吸附架橋協同作用。

------通常起絮凝劑作用人工合成：

陽離子型：含氨基、亞氨基的聚合物陰離子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）非離子型：聚丙烯酰胺（PAM）

聚氧化乙烯（PEO）兩性型天然：淀粉、動物膠、樹膠、甲殼素等微生物絮凝劑有機混凝劑－CH2－CH－CONH2[]n聚合度：20000～90000分子量：150萬～600萬對膠體表面具有強烈吸附作用。pH>10條件下水解COO－陰離子型（HPAM）水解度：30－40％有機高分子單體的毒性問題。有些國家嚴格規定不得超過0.05%。非離子型：聚丙烯酰胺（PAM）混凝劑發展方向：聚合硫酸鋁鐵（PFAS）聚合氯化鋁鐵（PFAC）聚合硫酸氯化鐵（PFSC）聚合硫酸氯化鋁（PASC）聚合鋁硅（PASi）聚合鐵硅（PFSi）聚合硅酸鋁（PSA）聚合硅酸鐵（PSF）無機復合聚合物混凝劑無機－有機復合：聚合鋁/鐵-聚丙烯酰胺、聚合鋁/鐵-甲殼素、聚合鋁/鐵-天然有機高分子、聚合鋁/鐵-其它合成有機高分子高分子絮凝劑：陽離子有機化合物天然改性高分子：無毒易降解，如甲殼素等多功能絮凝劑：絮凝、緩蝕阻垢、殺菌滅藻微生物絮凝劑二、助凝劑凡能提高或改善混凝劑作用效果的化學藥劑稱為助凝劑。助凝劑可參加混凝，也可不參加混凝。概念分類酸堿類：調整水的pH，如石灰、硫酸加大礬花的粒度和結實性：如活化硅酸(SiO2·nH2O)、骨膠、高分子絮凝劑。氧化劑類：破壞干擾混凝的物質，如有機物。如投加Cl2、O3等。低溫低濁水：活化硅酸做助凝劑高濁水：PAM做助凝劑3.3混凝動力學

顆粒相互碰撞的動力：顆粒在水中的布朗運動；在水力或機械攪拌所造成的流體運動。研究顆粒碰撞速率屬于混凝動力學范疇。混凝動力學由布朗運動引起的顆粒碰撞聚集稱為異向絮凝。異向混凝由水力或機械攪拌所造成的流體運動引起的顆粒碰撞聚集稱同向絮凝

同向混凝一、異向絮凝式中：Np：顆粒的碰撞速率，1/cm3·s；

n：顆粒數量濃度，個/cm3；

d：顆粒的直徑，cm；

DB：布朗運動擴散系數，cm2/s；

K：波茲曼常數，1.38×10-16g·cm2/s2·K；

T：水的絕對溫度，K；

ν：水的運動粘度，cm2/s；

ρ：水的密度，g/cm3。假定：均勻球體，由Fick定律得顆粒的碰撞速率可按下式計算：凝聚速度：只與顆粒濃度有關，與顆粒尺寸無關。實際上，當顆粒的粒徑大于1

m，布朗運動基本消失。二、同向絮凝1.層流理論1）層流條件下顆粒的碰撞2)顆粒的碰撞速率G＝

u/

z(速度梯度，1/s)（相鄰兩流層的速度增量）

3)G的確定G可由單位體積水流所耗功率p來計算：p：單位體積流體所耗功率，W/m3；

：剪切應力，Pa。

＝

·G(1943年發明的，甘布公式)p＝

·G按照牛頓內摩擦定律：μ：水的動力粘度，Pa·s。

當采用機械攪拌時，p由機械攪拌器提供。當采用水力絮凝池時，p為水流所消耗的能量采用水力絮凝池時：h：水頭損失，m；Q：流量，m3/s；V：水流體積，m3；T：水力停留時間，s；：密度，kg/m3；g：重力加速度，9.8m/s2；

：運動粘度，=

/

，m2/s。2.同向紊流理論

外部施加的能量形成大渦旋大渦旋將能量輸送給小渦旋小渦旋將能量輸送給更小的渦旋尺度與顆粒尺寸相近的渦旋才會引起顆粒碰撞同向紊流理論式中，D:紊流擴散系數，m2/s。

D=λuλ

uλ為相應于λ尺度的脈動速度，m/s。紊流條件下顆粒的碰撞速率N0:ε：單位時間、單位體積流體的有效能耗，W/m3·s

；λ

：渦旋尺度，m。

：運動粘度，m2/s。討論紊流理論絮凝碰撞速率與層流理論絮凝公式相比較，差異僅為系數公式僅適用于粘性區域的小渦旋有效功率消耗ε很難確定最佳G值既達到最佳絮凝效果又不使絮凝體破裂的G值。G大，顆粒碰撞速率大，絮凝效果好。G大，水流剪切力也隨之增大，絮凝有破碎的可能。三、不同反應器內的停留時間假定球形顆粒，顆粒直徑d且粒徑均勻，顆粒數量濃度為n，則：層流條件下顆粒的碰撞速率：碰撞速率：碰撞速率指單位時間、單位體積內顆粒的碰撞次數。

絮凝速率：絮凝速率指單位時間、單位體積內顆粒總數量的減少速率。絮凝速率＝－1/2碰撞速率

1）在計算顆粒i和顆粒j碰撞次數時，是將兩個顆粒相互碰撞數計算了兩次，即i向j碰撞一次，j又向i碰撞一次。而實際上兩個顆粒一次相碰就相互凝聚成一個大的顆粒，故絮凝速率為總計算碰撞數的1/2。

2）負號表示顆粒總數量隨絮凝時間而減少，這是小顆粒相互結成大顆粒的結果。采用PF絮凝池，絮凝時間t為：采用CSTR絮凝池，絮凝時間t為：采用m個CSTR絮凝池串聯，絮凝時間t為：例：絮凝時間計算

P268K=5.14×10-5，G=30s-1求絮凝后顆粒為初始1/4時的絮凝時間（1）理想的PF型絮凝池（2）理想的CSTR型絮凝池（3）4個理想CSTR型絮凝池串聯（1）理想的PF型絮凝池（2）理想的CSTR型絮凝池（3）4個理想CSTR型絮凝池串聯四、混凝控制指標自藥劑與水均勻混合起直至大顆粒絮凝體形成為止，工藝上總稱混凝過程。相應設備有混合設備和絮凝設備。混凝過程在混合階段，對水流進行劇烈攪拌的目的主要是使藥劑快速均勻分散以利于混凝劑快速水解、聚合、顆粒脫穩。混合過程在絮凝階段，主要靠機械或水力攪拌促使顆粒碰撞凝聚，故以同向絮凝為主。絮凝過程不同階段的控制值平均G＝700~1000s-1，時間通常在10~30s，一般<2min，劇烈攪拌分散藥劑。此階段，雜質顆粒微小，同時存在顆粒間異向絮凝。混合過程同向絮凝效果不僅與G有關，還與時間有關。在絮凝階段，通常以G值和GT值作為控制指標。平均G＝20~70s-1，GT＝1×104~1×105T＝10～30min。不同的絮凝池設計停留時間不同。

隨著絮凝的進行，G值應逐漸減小。有關混凝動力學指標還需進一步研究。絮凝過程作業二1.P286習題第1.2題2.常用的混凝劑有哪些？寫出其英文名稱簡寫3.常用的助凝劑有哪些？低溫低濁水和高濁水處理時可以選擇什么助凝劑？4.什么叫同向絮凝？什么叫異向絮凝？絮凝池中主要發生哪種絮凝？3.4影響混凝效果主要因素影響混凝效果的因素比較復雜，主要包括：原水性質絮凝設備及其水力參數（動力學）凝聚劑種類與數量增加投藥量，投加助凝劑，保溫一、水溫影響低溫水混凝效果原因絮凝體形成緩慢，絮凝顆粒細小、松散，凝聚效果較差。無機鹽水解吸熱；溫度降低，粘度升高，布朗運動減弱，剪切力增加；水溫低時，膠體顆粒水化作用增強，妨礙凝聚；水溫低，pH值提高。解決措施二、水的pH和堿度影響原因水的pH值對混凝效果的影響程度混凝劑種類有關。混凝時最佳pH范圍與原水水質、去除對象等密切有關。當投加金屬鹽類凝聚劑時，水解產物的存在形態不同。不同pH時，混凝的機理不同1.pH值影響對絮凝效果的影響原因措施當投加金屬鹽類凝聚劑時，水解會生成H+，降低原水的pH值。原水中堿度對H+有緩沖作用。2.堿度的影響當堿度不夠時需要投加石灰。

原水中堿度對H+有緩沖作用。石灰用量的計算以Al2(SO4)3為混凝劑時：

有：[CaO]=3[a]–[x]+[δ]Al2(SO4)3+3H2O+3CaO=2Al(OH)3+3CaSO4式中[CaO]——純石灰CaO的投量，mmoL/L

；

[a]——混凝劑硫酸鋁的投量，mmoL/L

；

[x]——原水堿度，按

mmoL/L，CaO計；

[δ]——保證反應順利進行的剩余堿度，一般取0.25~0.5mmoL/L（CaO計）。以Fe2Cl3為混凝劑時呢？

2FeCl3+3H2O+3CaO=2Fe(OH)3+3CaCl2有：[CaO]=1.5[a]–[x]+[δ]注意事項：

投加石灰等堿性物質不可過量，否則當加入硫酸鋁混凝劑時，形成的Al(OH)3

會溶解成為負離子而惡化混凝效果。一般情況下，石灰投量最好通過試驗確定。例題P271

注意市售的純度。

三、水中懸浮物濃度的影響1.

懸浮物濃度低時顆粒間碰撞機率下降，混凝效果差。混凝效果：措施：混凝劑之外，再加高分子助凝劑投加礦物顆粒，如粘土等投加混凝劑后直接過濾美國ACTIFLO工藝介紹ACTIFLOLamella

Settler

with

Weighted

Flocculation礬花加重式斜管沉淀池ACTIFLOCOAGULANT混凝劑POLYELECTROLYT

助凝劑MICROSAND

微砂FASTMIXING快速混合FLOCULATION絮凝RAWWATERFASTSETTLING快速沉淀ACTIFLOACTIFLO?:principle

原理ACTIFLO?DW:Caseof

NeuillysurMarneSimulationofActifloPerformancewithMicrosandJarTestingActifloJarTestWithMicrosand:Coagulation:2min.ActifloJarTestWithMicrosandFlocculation:1min.ActifloJarTestWithMicrosandSettlingafter~3secondsActifloJarTestWithMicrosandSettlingafter~5secondsActifloJarTestWithMicrosandSettlingafter~7secondsActifloJarTestWithMicrosandSettlingafter~10seconds快速攪拌30s；中速攪拌5分鐘；慢速攪拌10分鐘；沉淀15min。ACTIFLO?:Raw

water(upto2000NTU)ACTIFLO(40-50m/h)Water

treated(0.2upto5NTU)SandFilterACTIFLOsurfaceoccupation

inwastewaterConventionalsettling平流沉淀(1m/h)Lamellasettling高密度沉淀池(20m/h)ACTIFLO(40-50m/h)ACTIFLOadvantagesHige

upflowvelocity高表面負荷(DW:40-50m/h)Compactdesign集反應-沉淀為一體Quickstart-up快速啟動

Goodadaptability對原水適應性強:DW:0-3000NTUGoodefficiencyforalgaeremoval>90%除藻效率>90%2.原水懸浮物含量過高

為使懸浮物達到吸附電中和脫穩作用，所需鋁鹽或鐵鹽混凝劑增加。混凝效果：措施：投加高分子助凝劑，如聚丙烯酰胺、活化硅酸。投加聚合氯化鋁混凝劑也可獲得較好效果。鏈接：/huanjing/060308/11562872.htm

聚硅硫酸亞鐵的混凝特性及影響因素鏈接：/KNS50/detail.aspx?filename=GSPS200110001&dbname=CCPD2001

混凝沉淀中影響除鋁效率的因素3.5混凝劑的配制與投加一、混凝劑的溶解和溶液配制干投法（少用）濕投法混凝劑的投加方式溶解設備溶解池攪拌設備建于地下池頂高出地面0.2m。溶解池容積W1=(0.2~0.3)W2機械攪拌壓縮空氣攪拌水力攪拌若附近有液態的混凝劑提供，則不需溶解，而設儲液池。方式優點缺點干投法設備占地小；設備被腐蝕的可能性小；當要求加藥量突變時，易于調整投加量；藥液較為新鮮當用藥量大時，需要一套破碎混凝劑的設備；混凝劑用量少時，不易調節；勞動條件差；藥劑與水不易混合均勻濕投法容易與原水充分混合；不易堵塞入口，管理方便；投量易于調節設備占地大；人工調制時，工作量較繁重；設備容易受腐蝕；當要求加藥量突變時，投藥量調整較慢投藥方式比較儲液池（附近有液態絮凝劑提供）溶解池標尺攪拌機簡易溶藥箱攪拌機用濃度計檢測配好溶液的濃度混凝劑的固定儲備量，應按當地供應、運輸等條件確定，宜按最大投加量的7~15d計算。

溶液的配制配制濃度：5%~20%溶液池容積：式中：W2——溶液池容積，m3Q——處理的水量，m3/ha——混凝劑最大投加量，mg/Lc——溶液濃度，%n——每日調制次數，一般不超過3次藥液的提升：耐腐泵或射流泵將溶解池內的藥液送入溶液池混凝劑的儲存溶液池二、混凝劑投加（投加位置、動力）轉子流量計、電磁流量計、苗嘴、計量泵等。計量設備混凝劑投加設備計量設備提升設備投藥箱水封箱注入設備電磁流量計加藥泵長沙第八水廠加藥系統脈沖阻尼器過濾器安全閥/背壓閥脈沖阻尼器

安全可靠，一般適用取水泵房距水廠較近者，圖中水封箱是為防止空氣進入。泵前投加適用取水泵房距水廠較遠者，安全可靠，但溶液池位置較高。高位溶液池重力投加設備簡單，使用方便，溶液池高度不會受太大限制，但效率低，易磨損。水射器投加

①離心泵+流量計；②采用計量泵，不必另設計量設備，適合混凝劑自動控制系統。藥液注入管道有利于藥劑與水混合。泵投加方式作用原理優缺點適用情況泵前投加利用取水水泵將藥液抽吸入原水中優點：安全可靠，不用額外消耗能量。缺點：取水泵房需靠近水廠。適用于一級泵房離處理構筑物120m以內的水廠重力投加建造高位藥液池，利用重力作用將藥液投入水內優點：操作簡單、投加安全可靠。缺點：必需建造高位藥液池，增加加藥間層高。中小型水廠；考慮到輸液管線的沿程水頭損失，輸液管線不宜過長。壓力投加水射器利用高壓水在水射器噴嘴處形成負壓將藥液吸入并將藥液射入壓力水管優點：設備簡單，使用方便，不受溶液池高程限制。缺點：效率較低，如藥液濃度不當，可能引起堵塞。適用于大中小型水廠加藥泵泵在藥液池內直接吸取藥液，加入壓力水管內。優點：可以定量投加，不受壓力管壓力限制。缺點：價格較貴，養護較麻煩。適用于大中型水廠投加方式比較9.3.7

投加混凝劑應采用計量泵加注，且應設置計量設備并采取穩定加注量的措施。混凝劑或助凝劑宜采用自動控制投加。1)表示很嚴格，非這樣做不可的用詞；正面詞采用“必須”，反面詞采用“嚴禁”。2)表示嚴格，在正常情況下均應這樣做的用詞：正面詞采用“應”，反面詞采用“不應”或“不得”。3)表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應這樣做的用詞：正面詞采用“宜”，反面詞采用“不宜”；表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的用詞，采用“可”。加藥泵加藥口三、混凝劑投加量自動控制

1.數學模型法模型的建立對于某一特定水源，可根據水質、水量建立數學模型，寫出程序交計算機執行調控。采用數學模型實行加藥自動控制的關鍵是：必須要有前期大量而又可靠的生產數據，才可運用數理統計方法建立符合實際生產的數學模型。適用特定原水條件，不具普遍性。水質儀表多，投資大。特點出水水質的在線監測方法采用現場模擬裝置來確定和控制投藥量是較簡單的一種方法，常用的模擬裝置是斜管沉淀器，過濾器或兩者并用。原水濁度低時，常用模擬過濾器，原水濁度高時可用斜管沉淀器或過濾器串聯使用。2.現場模擬試驗法特點此法存在反饋滯后現象，模擬裝置與生產設備存在一定的差別，但與實驗室相比，更接近實際情況。

3.特性參數法影響混凝效果的因素復雜，在某種情況下、某一特性參數是影響混凝效果的主要因素，這一因素的變化反映了混凝程度的變化。

流動電流檢測器法和透光率脈動法屬于特性參數法。方法特點因子單一，不受混凝機理和混凝劑品種、水質限制，具有應用前景。流動電流法

流動電流是指膠體擴散層中反離子在外力作用下隨著流體流動而產生的電流。此電流與膠體ξ電位有正相關關系。混凝后膠體ζ電位變化反映了膠體脫穩程度。優點是控制因子單一；投資低，操作簡單；電性中和脫穩為主時控制精度較高。缺點是若是非電性中和脫穩，則投藥量與流動電流很少相關。透光率脈動法

透光率脈動法是利用光電原理檢測絮凝聚顆粒的變化，達到混凝在線連續控制的新技術。顆粒小數量多透光脈動值小，顆粒尺寸大數量少透光脈動大，故脈動值大小反映絮凝程度。優點是因子單一，不受混凝機理或品種的限制，不受水質限制。鏈接李星、李圭白等著，透光率脈動檢測混凝投藥控制技術鏈接/qk/98148X/200301/7567000.html“PDA2000監測低溫低濁水混凝試驗研究”長沙八水廠：加礬計量泵由原水流量計測得的流量信號通過變頻調速器自動控制，泵的伺服電機由流動電流檢測器(SCD)檢測得到的礬液與原先充分混合后的流動電流信號自動控制計量泵沖程的行程，加礬系統實行全自動閉環控制運行。實例3.6混合和絮凝設備一、混合設備投藥投加在水泵吸水口或管上。混合效果好，節省動力，各種水廠均可用，常用于取水泵房靠近水廠處理構筑物的場合，兩者間距不大于150m。水泵混合直接借助流速：水泵壓水管水流流速大于1m/s，水頭損失大于0.3~0.4m，簡單易行，距離大于50倍管道直徑。增設孔板或文丘里管。管道混合管式靜態混合器：混合單元分割、改向并形成渦旋。

擴散混合器：是在管式孔板混合器前加錐形帽，錐形帽夾角90°。順流方向投影面積為進水管總截面面積的1/4，開孔面積為進水管總截面面積的3/4，流速為1.0~1.5m/s，混合時間2~3s。節管長度不小于500mm。水頭損失約0.3~0.4，直徑在DN200~DN1200。擴散混合機械混合池在池內安裝攪拌裝置，速度梯度700~1000s-1，時間10~30s以內，優點是混合效果好，不受水質影響，缺點是增加機械設備，增加維修工作。

水力混合池借助水流的流動進行混合，不需要增加機械設備，設計計算類似于水力絮凝池方式優點缺點適用條件水泵混合設備簡單；混合充分，效果較好；不另消耗動能吸水管較多時，投藥設備要增加，安裝管理麻煩；配合加藥自動控制困難；G值相對較低適用于一級泵房離處理構筑物120m以內的水廠管式靜態混合器設備簡單，維護管理方便；不需要土建構筑物；在設計流量范圍內效果好；不需要外加動力設備運行水量變化影響效果；水頭損失較大；混合器構造較復雜適用于水量變化不大的各種規模的水廠擴散混合器不需要外加動力設備；不需要土建構筑物；不占地效果受水量變化有一定影響適用于中等規模的水廠跌水（水躍）混合利用水頭的跌落擴散藥劑；受水量變化影響小；不需要外加動力設備藥劑的擴散不易完全均勻；需建混合池；容易夾帶氣泡適用于各種規模的水廠，特別是當重力流進水水頭有富裕時機械混合效果較好；水頭損失小；混合效果基本不受水量變化影響需消耗動能；管理維護復雜；需建混合池適用于各種規模的水廠混合方式比較

二、絮凝設備1.隔板絮凝池

隔板絮凝池分往復式和回轉式。隔板絮凝池的水頭損失由局部水頭和沿程水頭損失組成。往復式總水頭損失一般在0.3~0.5m，回轉式的水頭損失比往復式的小40％左右。特點構造簡單、管理方便，但絮凝效果不穩定，池子大。適應大、中型水廠。隔板絮凝池的設計參數：

流速：起端0.5~0.6m/s，末端0.2~0.3m/s。段數：4~6段；

轉彎處過水斷面積為廊道過水斷面積的1.2~1.5倍；

絮凝時間：20~30min；

隔板間距：不小于0.5m，池底0.02~0.03坡度直徑不小于150mm的排泥管；

各段的水頭損失總水頭損失vi：第i段廊道內水流速度，m/s；vit：第i段廊道內轉彎處水流速度，m/s；mi：第i段廊道內水流轉彎次數；ζ：轉彎處局部阻力系數；li：第i段廊道總長度，m；Ri：第i段廊道過水斷面水力半徑，m；Ci：流速系數，m1/2/s。例題P279

2.折板絮凝池鋼折板通常采用豎流式，它將隔板絮凝池的平板隔板改成一定角度的折板。折板波峰對波谷平行安裝稱“同波折板”，波峰相對安裝稱“異波折板”。按水流方向分為水平流和豎流式按通道情況分為單通道和多通道按折板情況分成同波折板異波折板設計參數：流速分段遞減，折板夾角90~120度，波高0.25~0.5m與隔板式相比，水流條件大大改善，有效能量消耗比例提高，但安裝維修較困難，折板費用較高。豎流式折板絮凝池

3.機械絮凝池水平軸機械攪拌絮凝池攪拌器有漿板式和葉輪式，按攪拌軸的安裝位置分水平軸式和垂直軸式。第一格攪拌強度最大，而后逐步減小，G值也相應減小，攪拌強度決定于攪拌器轉速和槳板面積。類似于多個CSTR型反應器串聯，效果接近于PF型。

(1)攪拌功率P計算水流對槳板的阻力就是槳板施于水的推力，在dA微面積上水流阻力阻力dFi所耗功率，即槳板施于水的功率：

第一塊槳板克服水的阻力所耗功率：設每根旋轉軸在不同旋轉半徑上裝相同數量的槳板，則每根旋轉軸全部槳板所耗功率：每根旋轉軸所需電動機功率：

絮凝時間10~20min。

池內一般設3～4擋攪拌機。

攪拌機轉速按葉輪半徑中心點線速度計算確定。線速度第一擋0.5m/s，逐漸減小至末擋的

0.2m/s。

槳板總面積宜為水流截面積的10～20％，不宜超過25％。槳板長度不大于葉輪半徑的75％，寬度宜取10～30cm。(2)設計參數優缺點機械絮凝池的優點是調節容易，效果好，大、中、小水廠均可，但維修是問題。4.其它形式絮凝池優點構造簡單，施工方便，造價低，可用于中、小型水廠或與其他形式的絮凝池組合應用。接近CSTR型，且受流量變化影響大，絮凝效果較差，池底易積泥。

穿孔旋流絮凝池由若干方格組成，分格數一般不少于6格。流速逐漸減小，G也相應減小以適應絮凝體形成，孔口流速宜取0.6～1.0m/s，末端流