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混合部分混合是反應第一關，也是非常重要的一關。在這個過程中應使混凝劑水解產(chǎn)物迅速地擴散到水中的每一個細部，使所有膠體顆粒幾乎在同一瞬間脫穩(wěn)并凝聚，這樣才能得到好的絮凝效果。因為在混合過程中同時產(chǎn)生膠體顆粒脫穩(wěn)與凝聚，可以把這個過程稱為初級混凝過程。但這個過程的主要作用是混合，因此一般稱為混合過程。

混合問題的實質(zhì)是混凝劑水解產(chǎn)物在水中的擴散問題。使水中膠體顆粒同時脫穩(wěn)產(chǎn)生凝聚，是取得好的絮凝效果的先決條件，也是節(jié)省投藥量的關鍵。傳統(tǒng)的機械攪拌混合與孔室混合效果較差。近幾年，國內(nèi)外采用管式靜態(tài)混合器使混合效果有了比較明顯地提高，但由于人們對于多相物系反應中亞微觀傳質(zhì)以及湍流微結(jié)構在膠體顆粒初始凝聚時的作用認識不清，故也妨礙了混凝效果的進一步提高。

混凝劑水解產(chǎn)物在混合設備中的擴散應分為兩類：

（1）宏觀擴散，即使混凝劑水解產(chǎn)物擴散到水體各個宏觀部位，其擴散系數(shù)很大，這部分擴散是由大渦旋的動力作用導致的，因而宏觀擴散可以短時間內(nèi)完成。

（2）亞微觀擴散，即混凝劑水解產(chǎn)物在極鄰近部位的擴散，這部分擴散系數(shù)比宏觀擴散小幾個數(shù)量級。亞微觀擴散的實質(zhì)是層流擴散。因此使混凝劑水解產(chǎn)物擴散到水體每一個細部是很困難的。在水處理反應中亞微觀擴散是起決定性作用的動力學因素。

例如高濁水的處理中，混凝劑水解產(chǎn)物的亞微觀擴散成為控制處理效果的決定性因素。由于混凝劑的水解產(chǎn)物向極鄰近部擴散的速度非常慢，在高濁期水中膠體顆粒數(shù)量非常多，因此沒等混凝劑水解產(chǎn)物在極鄰近部位擴散，就被更靠近它的膠體顆粒接觸與捕捉。這樣就形成高濁時期有些地方混凝劑水解產(chǎn)物局部集中，而有些地方根本沒有?；炷齽┚植考械牡胤降\花迅速長大，形成松散的礬花顆粒，遇到強的剪切力吸附橋則被剪斷，出現(xiàn)了局部過反應現(xiàn)象。藥劑沒擴散到的地方膠體顆粒尚未脫穩(wěn)，這部分絮凝反應勢必不完善。這一方面是因為它們跟不上已脫穩(wěn)膠體顆粒的反應速度，另一方面是因為混凝劑集中區(qū)域礬花迅速不合理長大，也使未脫穩(wěn)的膠體顆粒失去了反應碰撞條件。這樣就導致了高濁時期污泥沉淀性能很差，水廠出水水質(zhì)不能保證。按傳統(tǒng)工藝建造的水廠，在特大高濁時都需大幅度降低其處理能力，以保證出水水質(zhì)。這是由于過去工程屆的人們對亞微觀傳質(zhì)現(xiàn)象不認識，對其傳質(zhì)的動力學致因也不認識，因此傳統(tǒng)的混合設備無能力解決高濁時混合不均問題，這不僅使水廠在特大高濁時大幅度降低處理能力。而且造成藥劑的嚴重浪費和造成出水的Ph值過低。

亞微觀擴散究其實質(zhì)是層流擴散，其擴散規(guī)律與用蜚克定律描寫的宏觀擴散規(guī)律完全不同。當研究尺度接近湍流微結(jié)構尺度時，物質(zhì)擴散過程不一定是從濃度高的地方往低的地方擴散。在湍動水流中亞微觀傳質(zhì)主要是由慣性效應導致的物質(zhì)遷移造成的，特別是湍流微渦旋的離心慣性效應。我們發(fā)明的串聯(lián)管式初級混凝設備和管式微渦初級混凝設備，就是利用高比例高強度微渦旋的離心慣性效應來克服亞微觀傳質(zhì)阻力，增加亞微觀傳質(zhì)速率。生產(chǎn)使用證明這兩種設備在高濁時混合效果良好，不僅比傳統(tǒng)的靜態(tài)混合器可大幅度增加處理能力，也大大地節(jié)省了投藥量。

絮凝反應部分絮凝是給水處理的最重要的工藝環(huán)節(jié)，濾池出水水質(zhì)主要由絮凝效果決定的。傳統(tǒng)廊道反應、回轉(zhuǎn)孔室反應以及回轉(zhuǎn)組合式隔板反應的絮凝工藝，水在設備中停留20～30分鐘，水中尚有很多絮凝不完善的小顆粒。近年來，國內(nèi)出現(xiàn)了普通網(wǎng)格反應。國外推出了折板式與波形板反應設備，使絮凝效果有了比較明顯地改善。但由于人們對絮凝的動力學本質(zhì)認識不清楚，也就妨礙了絮凝效果的進一步提高。