(一)混凝过程

混凝过程是指从药水与水均匀混合直至大颗粒絮凝体形成为止的整个过程称为混凝过程。在工程实践中,常把混凝过程分为凝聚和絮凝两个阶段。凝聚阶段包括使胶体脱稳,并在布朗运动的作用下使胶粒聚集成为可进一步增大的微絮粒为止;把通过液体流动的能量消耗使微絮粒进一步增大的过程称为絮凝。这样的划分大致与水处理工艺中的混合和絮凝过程相一致。

(二)混凝过程基本要求

在药水与水混合阶段,水中杂质颗粒尺寸微小,剧烈搅拌的主要目的并非为了造成颗粒的碰撞,而是使药剂迅速均匀的扩散于水中有利于凝聚剂快速水解、聚合、颗粒脱稳并借助于布朗运动进行凝聚。在此阶段形成的只是小的絮凝体,不可能也不需要形成大的絮凝体。由于凝聚剂在水中化学反应,颗粒脱稳和凝聚速度都相当快,因此,混合要快速剧烈,在10〜30s至最多不超过2min即完成。但对高分子凝聚而言,快速混合只是为了使药剂迅速均匀扩散于水中。

在絮凝阶段,主要依靠机械搅拌与水力搅拌促使颗粒碰撞凝聚,该阶段也称絮凝反应阶段。随着絮凝体逐渐增大,搅拌强度也应相应降低。搅拌时间或絮凝反应时间视絮凝设备不同而异。在整个混凝过程中,颗粒的碰撞速度与速度梯度G有关。在设计或操作混凝设备过程中,控制G值具有一定的实际意义。速度梯度G可用单位体积水流所耗功率来计算,其表达式为:

式中u一水的动力粘度,Pa·s;

P一单位体积所耗功率,W/m³;

G一速度梯度,S-1

当用机械搅拌时,式(6-3)中的P由机械搅拌器提供。设被搅拌的水流体积为V时,则搅拌器输人功率应为户PV;当采用水力搅拌器时,式(6-3)中P即为水流本身能量消耗,则:

将以上两式代人式(6-3)中,得:

式中 r一水的容重,N/m³

h一混合设备中的水头损失,m;

T一水流在设备中停留时间,s;

U一水的动力粘度,Pa·s

在混合阶段,适宜的速度梯度G为700〜1000s-1,混合时间长取用低值,混合时间短则取用高值。

在絮凝阶段,絮凝效果不仅与G值有关,也与絮凝时间T有关。G值大,颗粒碰撞速度大,絮凝效果好,同时G值大,水流剪力也随着增大,已形成的絮凝体又有破碎的 可能。絮凝时间T长,单位体积水流中颗粒碰撞次数多,絮凝效果好,但絮凝池容积大,造价也高。因此,实际设计运用中,一般以平均速度梯度G值与GT值作为控制指标,平均速度梯度G—般在20〜70S-1范围内,GT在10^4〜0^5范围内。

此外,由于大的絮凝体容易破碎,故自絮凝池中由进口至出口,随着絮凝池逐渐增 大,G值也应渐次减小。采用机械搅拌时,搅拌强度应逐渐减小;采用水力搅拌时,水流速度应逐渐减小。