水质工程学-第3章-混凝

水的物理化学处理法

混凝沉淀过滤消毒吸附离子交换水的其他处理方法第3章混凝混凝机理混凝剂和助凝剂混凝动力学影响混凝效果的主要因素混凝剂的配置和投加混合和絮凝设备本章内容：3.1混凝机理

水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程称为混凝，是凝聚和絮凝的总称。混凝（coagulation）

胶体失去稳定性的过程称为凝聚。凝聚（aggregation）脱稳胶体相互聚集称为絮凝。絮凝（flocculation）

絮凝①水中胶体的性质；混凝过程③胶体与混凝剂的相互作用。②混凝剂在水中的水解；混凝过程细小悬浮物聚结成易沉淀颗粒；部分去除色度、无机物、有机物、铁锰络合物；能去除一些放射物质、浮游生物、藻类混凝的作用一、水中胶体的稳定性胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。概念动力学稳定性无规则的布朗运动强，对抗重力影响的能力强聚集稳定性①胶体带电相斥(憎水性胶体)②水化膜的阻碍(亲水性胶体)在动力学稳定性和聚集稳定两者之中，聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。布朗运动既是胶体稳定性原因，也是引起碰撞聚结的不稳定因素。胶粒扩散层吸附层胶団

Φ电位：胶核表面的点位，总电位。

电位：滑动面上的电位，动电位。双电层结构与电位稳定性原因在数值上等于总电位中和了吸附层中反离子电荷后的剩余值。决定了憎水胶体的聚集稳定性也决定亲水胶体的水化膜的阻碍，当ξ电位降低，水化膜减薄及至消失。双电层：胶核表面所带电荷，反离子吸附层、扩散层天然水中胶体杂质通常是负电胶体，如粘土，细菌，病毒，藻类，腐殖物等。粘土

电位＝-15~-40mV细菌

电位＝-30~-70mV藻类

电位＝-10~-15mV由于水中杂质成份复杂，存在条件不同，同一种胶体所表现的

电位很不一致。若粘土上吸附着细菌，

电位就高。当胶体粒子运动时，扩散层中的大部分反离子就会脱离胶团，向溶液主体扩散。其结果必然使胶粒产生剩余电荷（其量等于脱离胶团的反离子所带电荷数值，符号与电位离子相同），使胶粒与扩散层之间形成一个电位差阳离子浓度阴离子浓度憎水胶体稳定性的原因：DLVO理论

胶体颗粒之间的相互作用：排斥势能——静电斥力排斥势能：ER－1/d2

吸引势能——范德华引力

吸引势能：EA－1/d6（或1/d2，1/d3）胶体颗粒能否聚集取决于总势能

当距离x<oa或x>oc时，吸引势能；当oa<x<oc时，排斥势能占优势；当x=ob时，排斥势能最大，称为排斥能峰。b

胶体的布朗运动能量Eb＝1.5kT[k：波兹曼常数,T：温度]，当其大于排斥能峰时，胶体颗粒能发生凝聚。以上称为DLVO理论，只适用于憎水性胶体，由德加根（derjaguin）、兰道（Landon）(苏联，1938年独立提出〕，伏维（Verwey）、奥贝克（Overbeek）（荷兰，1941年独立提出）。亲水性胶体稳定性的原因水化作用：水是极性分子，由于水分子的取向作用，强烈吸附在亲水胶粒表面的极性基团上，使粒子周围包裹一层较厚的水化膜，阻碍胶粒互相靠近。

一些憎水性胶体表面附着有亲水性胶体：水化膜作用也会影响范德华引力。亲水性胶体虽也存在双电层结构，但电位对胶体稳定性的影响小于水化作用。

排斥能峰水化膜稳定吸引势能：与胶粒电荷无关，

取决于种类、尺寸、密度排斥势能：

电位降低消除

电位，排斥能峰、扩散层厚度，（凝聚）二、混凝机理1.电性中和作用机理扩散层厚度压缩化合价越高，反离子强度增强，压缩能力增强扩散层压缩

电位降低，甚至为0（等电状态）胶粒表面所带电荷符号反逆（重稳）压缩双电层吸附-电中和-+吸附-电性中和（降低ζ电位、重稳）范德华力、氢键及共价键力++异号聚合离子高分子＋＋＋＋＋＋＋＋＋胶粒胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离子或分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷，减少了静电斥力，降低了ζ电位，使胶体的脱稳和凝聚易于发生。

2.吸附架桥高分子投量过少，不足以形成吸附架桥投加过多，会出现“胶体保护”现象。吸附架桥高分子物质和胶粒及胶粒与胶粒间架桥同号或不带电弹性势能、电性斥力、水化膜线性、长度铝盐的多核水解产物：长度不足，电性中和中性氢氧化铝聚合物：架桥作用高分子物质：吸附架桥+（电中和）

架桥模型示意图

胶体保护示意图金属氢氧化物在形成过程中对胶粒的网捕与卷扫。所需混凝剂量与原水杂质含量成反比。

3.网捕或卷扫网捕或卷扫

机械作用在实际水处理过程中，往往是四种机理综合作用。三、硫酸铝的混凝机理1.硫酸铝在水中的化学反应硫酸铝Al2(SO4)·18H2O溶于水后发生：离解、水解与缩聚反应。形成产物4种：未水解的水合铝离子、单核羟基络合物、多核羟基配合物或聚合物、氢氧化铝沉淀等。各种产物的比例多少：与水解条件(水温、pH、铝盐投加量)有关，见图3-6。

2.不同pH条件硫酸铝的混凝机理不同pH条件下，铝盐可能产生的混凝机理不同。何种作用机理为主，决定于投加量、pH、温度等。几种可能同时存在。

pH<3，简单的水合铝离子起压缩双电层作用，水处理少见；

pH=4-5，多核羟基络合物起吸附电性中和；

pH=6.5-7.5，多核羟基络合物起吸附电性中和；氢氧化铝聚合物起吸附架桥，氢氧化铝沉淀物起网捕。天然水体一般pH=6.5-7.8，主要吸附架桥和电性中和。作业一1.什么是胶体稳定性？水中胶体为什么处于稳定状态（稳定状态的分类）？2.用DLVO理论解释胶体稳定性的原因

3.混凝机理有哪些？3.2混凝剂和助凝剂一、混凝剂混凝效果好对人体无危害使用方便货源充足，价格低廉混凝剂符合的要求无机铝系硫酸铝明矾聚合氯化铝(PAC)聚合硫酸铝(PAS)适宜pH：5.5~8铁系三氯化铁硫酸亚铁硫酸铁(国内生产少)聚合硫酸铁(PFS)聚合氯化铁(PFC)适宜pH：5~11，絮体比铝盐密室，但腐蚀性强、有颜色有机人工合成阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物国外开始增多，国内尚少阴离子型：水解聚丙烯酰胺(HPAM)非离子型：聚丙烯酰胺(PAM)，聚氧化乙烯两性型：使用极少天然淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等微生物絮凝剂表3-1常用的混凝剂固体、液体，精制、粗制；使用方便，但低温时，水解困难，絮体松散，效果不如三氯化铁。硫酸铝①适用的pH值范围较宽，5-11；②形成的絮凝体比铝盐絮凝体密实；③处理低温低浊水的效果优于硫酸铝；④三氯化铁腐蚀性较强，固体宜吸水潮解；⑤与铝盐相似，水合铁离子进行水解、聚合反应。三氯化铁绿矾，水解为单核产物，效果差且增加色度，一般与氧化剂如氯气同时使用，以便将二价铁氧化成三价铁。硫酸亚铁包括聚合硫酸铁与聚合氯化铁，目前常用的是聚合硫酸铁，它的混凝效果优于三氯化铁，它的腐蚀性远比三氯化铁小。聚合铁又称为碱式氯化铝或羟基氯化铝，性能优于硫酸铝。其成分取决于羟基与铝的摩尔数之比，通常称之为碱化度B（50-80%）

，按下式计算：聚合氯化铝[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。对pH变化适应性强。机理：吸附电中和与吸附架桥协同作用。

------通常起絮凝剂作用人工合成：

阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）非离子型：聚丙烯酰胺（PAM）

聚氧化乙烯（PEO）两性型天然：淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等微生物絮凝剂有机混凝剂－CH2－CH－CONH2[]n聚合度：20000～90000分子量：150万～600万对胶体表面具有强烈吸附作用。pH>10条件下水解COO－阴离子型（HPAM）水解度：30－40％有机高分子单体的毒性问题。有些国家严格规定不得超过0.05%。非离子型：聚丙烯酰胺（PAM）混凝剂发展方向：聚合硫酸铝铁（PFAS）聚合氯化铝铁（PFAC）聚合硫酸氯化铁（PFSC）聚合硫酸氯化铝（PASC）聚合铝硅（PASi）聚合铁硅（PFSi）聚合硅酸铝（PSA）聚合硅酸铁（PSF）无机复合聚合物混凝剂无机－有机复合：聚合铝/铁-聚丙烯酰胺、聚合铝/铁-甲壳素、聚合铝/铁-天然有机高分子、聚合铝/铁-其它合成有机高分子高分子絮凝剂：阳离子有机化合物天然改性高分子：无毒易降解，如甲壳素等多功能絮凝剂：絮凝、缓蚀阻垢、杀菌灭藻微生物絮凝剂二、助凝剂凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂称为助凝剂。助凝剂可参加混凝，也可不参加混凝。概念分类酸碱类：调整水的pH，如石灰、硫酸加大矾花的粒度和结实性：如活化硅酸(SiO2·nH2O)、骨胶、高分子絮凝剂。氧化剂类：破坏干扰混凝的物质，如有机物。如投加Cl2、O3等。低温低浊水：活化硅酸做助凝剂高浊水：PAM做助凝剂3.3混凝动力学

颗粒相互碰撞的动力：颗粒在水中的布朗运动；在水力或机械搅拌所造成的流体运动。研究颗粒碰撞速率属于混凝动力学范畴。混凝动力学由布朗运动引起的颗粒碰撞聚集称为异向絮凝。异向混凝由水力或机械搅拌所造成的流体运动引起的颗粒碰撞聚集称同向絮凝

同向混凝一、异向絮凝式中：Np：颗粒的碰撞速率，1/cm3·s；

n：颗粒数量浓度，个/cm3；

d：颗粒的直径，cm；

DB：布朗运动扩散系数，cm2/s；

K：波兹曼常数，1.38×10-16g·cm2/s2·K；

T：水的绝对温度，K；

ν：水的运动粘度，cm2/s；

ρ：水的密度，g/cm3。假定：均匀球体，由Fick定律得颗粒的碰撞速率可按下式计算：凝聚速度：只与颗粒浓度有关，与颗粒尺寸无关。实际上，当颗粒的粒径大于1

m，布朗运动基本消失。二、同向絮凝1.层流理论1）层流条件下颗粒的碰撞2)颗粒的碰撞速率G＝

u/

z(速度梯度，1/s)（相邻两流层的速度增量）

3)G的确定G可由单位体积水流所耗功率p来计算：p：单位体积流体所耗功率，W/m3；

：剪切应力，Pa。

＝

·G(1943年发明的，甘布公式)p＝

·G按照牛顿内摩擦定律：μ：水的动力粘度，Pa·s。

当采用机械搅拌时，p由机械搅拌器提供。当采用水力絮凝池时，p为水流所消耗的能量采用水力絮凝池时：h：水头损失，m；Q：流量，m3/s；V：水流体积，m3；T：水力停留时间，s；：密度，kg/m3；g：重力加速度，9.8m/s2；

：运动粘度，=

/

，m2/s。2.同向紊流理论

外部施加的能量形成大涡旋大涡旋将能量输送给小涡旋小涡旋将能量输送给更小的涡旋尺度与颗粒尺寸相近的涡旋才会引起颗粒碰撞同向紊流理论式中，D:紊流扩散系数，m2/s。

D=λuλ

uλ为相应于λ尺度的脉动速度，m/s。紊流条件下颗粒的碰撞速率N0:ε：单位时间、单位体积流体的有效能耗，W/m3·s

；λ

：涡旋尺度，m。

：运动粘度，m2/s。讨论紊流理论絮凝碰撞速率与层流理论絮凝公式相比较，差异仅为系数公式仅适用于粘性区域的小涡旋有效功率消耗ε很难确定最佳G值既达到最佳絮凝效果又不使絮凝体破裂的G值。G大，颗粒碰撞速率大，絮凝效果好。G大，水流剪切力也随之增大，絮凝有破碎的可能。三、不同反应器内的停留时间假定球形颗粒，颗粒直径d且粒径均匀，颗粒数量浓度为n，则：层流条件下颗粒的碰撞速率：碰撞速率：碰撞速率指单位时间、单位体积内颗粒的碰撞次数。

絮凝速率：絮凝速率指单位时间、单位体积内颗粒总数量的减少速率。絮凝速率＝－1/2碰撞速率

1）在计算颗粒i和颗粒j碰撞次数时，是将两个颗粒相互碰撞数计算了两次，即i向j碰撞一次，j又向i碰撞一次。而实际上两个颗粒一次相碰就相互凝聚成一个大的颗粒，故絮凝速率为总计算碰撞数的1/2。

2）负号表示颗粒总数量随絮凝时间而减少，这是小颗粒相互结成大颗粒的结果。采用PF絮凝池，絮凝时间t为：采用CSTR絮凝池，絮凝时间t为：采用m个CSTR絮凝池串联，絮凝时间t为：例：絮凝时间计算

P268K=5.14×10-5，G=30s-1求絮凝后颗粒为初始1/4时的絮凝时间（1）理想的PF型絮凝池（2）理想的CSTR型絮凝池（3）4个理想CSTR型絮凝池串联（1）理想的PF型絮凝池（2）理想的CSTR型絮凝池（3）4个理想CSTR型絮凝池串联四、混凝控制指标自药剂与水均匀混合起直至大颗粒絮凝体形成为止，工艺上总称混凝过程。相应设备有混合设备和絮凝设备。混凝过程在混合阶段，对水流进行剧烈搅拌的目的主要是使药剂快速均匀分散以利于混凝剂快速水解、聚合、颗粒脱稳。混合过程在絮凝阶段，主要靠机械或水力搅拌促使颗粒碰撞凝聚，故以同向絮凝为主。絮凝过程不同阶段的控制值平均G＝700~1000s-1，时间通常在10~30s，一般<2min，剧烈搅拌分散药剂。此阶段，杂质颗粒微小，同时存在颗粒间异向絮凝。混合过程同向絮凝效果不仅与G有关，还与时间有关。在絮凝阶段，通常以G值和GT值作为控制指标。平均G＝20~70s-1，GT＝1×104~1×105T＝10～30min。不同的絮凝池设计停留时间不同。

随着絮凝的进行，G值应逐渐减小。有关混凝动力学指标还需进一步研究。絮凝过程作业二1.P286习题第1.2题2.常用的混凝剂有哪些？写出其英文名称简写3.常用的助凝剂有哪些？低温低浊水和高浊水处理时可以选择什么助凝剂？4.什么叫同向絮凝？什么叫异向絮凝？絮凝池中主要发生哪种絮凝？3.4影响混凝效果主要因素影响混凝效果的因素比较复杂，主要包括：原水性质絮凝设备及其水力参数（动力学）凝聚剂种类与数量增加投药量，投加助凝剂，保温一、水温影响低温水混凝效果原因絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细小、松散，凝聚效果较差。无机盐水解吸热；温度降低，粘度升高，布朗运动减弱，剪切力增加；水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍凝聚；水温低，pH值提高。解决措施二、水的pH和碱度影响原因水的pH值对混凝效果的影响程度混凝剂种类有关。混凝时最佳pH范围与原水水质、去除对象等密切有关。当投加金属盐类凝聚剂时，水解产物的存在形态不同。不同pH时，混凝的机理不同1.pH值影响对絮凝效果的影响原因措施当投加金属盐类凝聚剂时，水解会生成H+，降低原水的pH值。原水中碱度对H+有缓冲作用。2.碱度的影响当碱度不够时需要投加石灰。

原水中碱度对H+有缓冲作用。石灰用量的计算以Al2(SO4)3为混凝剂时：

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

；

[a]——混凝剂硫酸铝的投量，mmoL/L

；

[x]——原水碱度，按

mmoL/L，CaO计；

[δ]——保证反应顺利进行的剩余碱度，一般取0.25~0.5mmoL/L（CaO计）。以Fe2Cl3为混凝剂时呢？

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

投加石灰等碱性物质不可过量，否则当加入硫酸铝混凝剂时，形成的Al(OH)3

会溶解成为负离子而恶化混凝效果。一般情况下，石灰投量最好通过试验确定。例题P271

注意市售的纯度。

三、水中悬浮物浓度的影响1.

悬浮物浓度低时颗粒间碰撞机率下降，混凝效果差。混凝效果：措施：混凝剂之外，再加高分子助凝剂投加矿物颗粒，如粘土等投加混凝剂后直接过滤美国ACTIFLO工艺介绍ACTIFLOLamella

Settler

with

Weighted

Flocculation矾花加重式斜管沉淀池ACTIFLOCOAGULANT混凝剂POLYELECTROLYT

助凝剂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快速搅拌30s；中速搅拌5分钟；慢速搅拌10分钟；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高表面负荷(DW:40-50m/h)Compactdesign集反应-沉淀为一体Quickstart-up快速启动

Goodadaptability对原水适应性强:DW:0-3000NTUGoodefficiencyforalgaeremoval>90%除藻效率>90%2.原水悬浮物含量过高

为使悬浮物达到吸附电中和脱稳作用，所需铝盐或铁盐混凝剂增加。混凝效果：措施：投加高分子助凝剂，如聚丙烯酰胺、活化硅酸。投加聚合氯化铝混凝剂也可获得较好效果。链接：/huanjing/060308/11562872.htm

聚硅硫酸亚铁的混凝特性及影响因素链接：/KNS50/detail.aspx?filename=GSPS200110001&dbname=CCPD2001

混凝沉淀中影响除铝效率的因素3.5混凝剂的配制与投加一、混凝剂的溶解和溶液配制干投法（少用）湿投法混凝剂的投加方式溶解设备溶解池搅拌设备建于地下池顶高出地面0.2m。溶解池容积W1=(0.2~0.3)W2机械搅拌压缩空气搅拌水力搅拌若附近有液态的混凝剂提供，则不需溶解，而设储液池。方式优点缺点干投法设备占地小；设备被腐蚀的可能性小；当要求加药量突变时，易于调整投加量；药液较为新鲜当用药量大时，需要一套破碎混凝剂的设备；混凝剂用量少时，不易调节；劳动条件差；药剂与水不易混合均匀湿投法容易与原水充分混合；不易堵塞入口，管理方便；投量易于调节设备占地大；人工调制时，工作量较繁重；设备容易受腐蚀；当要求加药量突变时，投药量调整较慢投药方式比较储液池（附近有液态絮凝剂提供）溶解池标尺搅拌机简易溶药箱搅拌机用浓度计检测配好溶液的浓度混凝剂的固定储备量，应按当地供应、运输等条件确定，宜按最大投加量的7~15d计算。

溶液的配制配制浓度：5%~20%溶液池容积：式中：W2——溶液池容积，m3Q——处理的水量，m3/ha——混凝剂最大投加量，mg/Lc——溶液浓度，%n——每日调制次数，一般不超过3次药液的提升：耐腐泵或射流泵将溶解池内的药液送入溶液池混凝剂的储存溶液池二、混凝剂投加（投加位置、动力）转子流量计、电磁流量计、苗嘴、计量泵等。计量设备混凝剂投加设备计量设备提升设备投药箱水封箱注入设备电磁流量计加药泵长沙第八水厂加药系统脉冲阻尼器过滤器安全阀/背压阀脉冲阻尼器

安全可靠，一般适用取水泵房距水厂较近者，图中水封箱是为防止空气进入。泵前投加适用取水泵房距水厂较远者，安全可靠，但溶液池位置较高。高位溶液池重力投加设备简单，使用方便，溶液池高度不会受太大限制，但效率低，易磨损。水射器投加

①离心泵+流量计；②采用计量泵，不必另设计量设备，适合混凝剂自动控制系统。药液注入管道有利于药剂与水混合。泵投加方式作用原理优缺点适用情况泵前投加利用取水水泵将药液抽吸入原水中优点：安全可靠，不用额外消耗能量。缺点：取水泵房需靠近水厂。适用于一级泵房离处理构筑物120m以内的水厂重力投加建造高位药液池，利用重力作用将药液投入水内优点：操作简单、投加安全可靠。缺点：必需建造高位药液池，增加加药间层高。中小型水厂；考虑到输液管线的沿程水头损失，输液管线不宜过长。压力投加水射器利用高压水在水射器喷嘴处形成负压将药液吸入并将药液射入压力水管优点：设备简单，使用方便，不受溶液池高程限制。缺点：效率较低，如药液浓度不当，可能引起堵塞。适用于大中小型水厂加药泵泵在药液池内直接吸取药液，加入压力水管内。优点：可以定量投加，不受压力管压力限制。缺点：价格较贵，养护较麻烦。适用于大中型水厂投加方式比较9.3.7

投加混凝剂应采用计量泵加注，且应设置计量设备并采取稳定加注量的措施。混凝剂或助凝剂宜采用自动控制投加。1)表示很严格，非这样做不可的用词；正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”。2)表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”。3)表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词：正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”；表示有选择，在一定条件下可以这样做的用词，采用“可”。加药泵加药口三、混凝剂投加量自动控制

1.数学模型法模型的建立对于某一特定水源，可根据水质、水量建立数学模型，写出程序交计算机执行调控。采用数学模型实行加药自动控制的关键是：必须要有前期大量而又可靠的生产数据，才可运用数理统计方法建立符合实际生产的数学模型。适用特定原水条件，不具普遍性。水质仪表多，投资大。特点出水水质的在线监测方法采用现场模拟装置来确定和控制投药量是较简单的一种方法，常用的模拟装置是斜管沉淀器，过滤器或两者并用。原水浊度低时，常用模拟过滤器，原水浊度高时可用斜管沉淀器或过滤器串联使用。2.现场模拟试验法特点此法存在反馈滞后现象，模拟装置与生产设备存在一定的差别，但与实验室相比，更接近实际情况。

3.特性参数法影响混凝效果的因素复杂，在某种情况下、某一特性参数是影响混凝效果的主要因素，这一因素的变化反映了混凝程度的变化。

流动电流检测器法和透光率脉动法属于特性参数法。方法特点因子单一，不受混凝机理和混凝剂品种、水质限制，具有应用前景。流动电流法

流动电流是指胶体扩散层中反离子在外力作用下随着流体流动而产生的电流。此电流与胶体ξ电位有正相关关系。混凝后胶体ζ电位变化反映了胶体脱稳程度。优点是控制因子单一；投资低，操作简单；电性中和脱稳为主时控制精度较高。缺点是若是非电性中和脱稳，则投药量与流动电流很少相关。透光率脉动法

透光率脉动法是利用光电原理检测絮凝聚颗粒的变化，达到混凝在线连续控制的新技术。颗粒小数量多透光脉动值小，颗粒尺寸大数量少透光脉动大，故脉动值大小反映絮凝程度。优点是因子单一，不受混凝机理或品种的限制，不受水质限制。链接李星、李圭白等著，透光率脉动检测混凝投药控制技术链接/qk/98148X/200301/7567000.html“PDA2000监测低温低浊水混凝试验研究”长沙八水厂：加矾计量泵由原水流量计测得的流量信号通过变频调速器自动控制，泵的伺服电机由流动电流检测器(SCD)检测得到的矾液与原先充分混合后的流动电流信号自动控制计量泵冲程的行程，加矾系统实行全自动闭环控制运行。实例3.6混合和絮凝设备一、混合设备投药投加在水泵吸水口或管上。混合效果好，节省动力，各种水厂均可用，常用于取水泵房靠近水厂处理构筑物的场合，两者间距不大于150m。水泵混合直接借助流速：水泵压水管水流流速大于1m/s，水头损失大于0.3~0.4m，简单易行，距离大于50倍管道直径。增设孔板或文丘里管。管道混合管式静态混合器：混合单元分割、改向并形成涡旋。

扩散混合器：是在管式孔板混合器前加锥形帽，锥形帽夹角90°。顺流方向投影面积为进水管总截面面积的1/4，开孔面积为进水管总截面面积的3/4，流速为1.0~1.5m/s，混合时间2~3s。节管长度不小于500mm。水头损失约0.3~0.4，直径在DN200~DN1200。扩散混合机械混合池在池内安装搅拌装置，速度梯度700~1000s-1，时间10~30s以内，优点是混合效果好，不受水质影响，缺点是增加机械设备，增加维修工作。

水力混合池借助水流的流动进行混合，不需要增加机械设备，设计计算类似于水力絮凝池方式优点缺点适用条件水泵混合设备简单；混合充分，效果较好；不另消耗动能吸水管较多时，投药设备要增加，安装管理麻烦；配合加药自动控制困难；G值相对较低适用于一级泵房离处理构筑物120m以内的水厂管式静态混合器设备简单，维护管理方便；不需要土建构筑物；在设计流量范围内效果好；不需要外加动力设备运行水量变化影响效果；水头损失较大；混合器构造较复杂适用于水量变化不大的各种规模的水厂扩散混合器不需要外加动力设备；不需要土建构筑物；不占地效果受水量变化有一定影响适用于中等规模的水厂跌水（水跃）混合利用水头的跌落扩散药剂；受水量变化影响小；不需要外加动力设备药剂的扩散不易完全均匀；需建混合池；容易夹带气泡适用于各种规模的水厂，特别是当重力流进水水头有富裕时机械混合效果较好；水头损失小；混合效果基本不受水量变化影响需消耗动能；管理维护复杂；需建混合池适用于各种规模的水厂混合方式比较

二、絮凝设备1.隔板絮凝池

隔板絮凝池分往复式和回转式。隔板絮凝池的水头损失由局部水头和沿程水头损失组成。往复式总水头损失一般在0.3~0.5m，回转式的水头损失比往复式的小40％左右。特点构造简单、管理方便，但絮凝效果不稳定，池子大。适应大、中型水厂。隔板絮凝池的设计参数：

流速：起端0.5~0.6m/s，末端0.2~0.3m/s。段数：4~6段；

转弯处过水断面积为廊道过水断面积的1.2~1.5倍；

絮凝时间：20~30min；

隔板间距：不小于0.5m，池底0.02~0.03坡度直径不小于150mm的排泥管；

各段的水头损失总水头损失vi：第i段廊道内水流速度，m/s；vit：第i段廊道内转弯处水流速度，m/s；mi：第i段廊道内水流转弯次数；ζ：转弯处局部阻力系数；li：第i段廊道总长度，m；Ri：第i段廊道过水断面水力半径，m；Ci：流速系数，m1/2/s。例题P279

2.折板絮凝池钢折板通常采用竖流式，它将隔板絮凝池的平板隔板改成一定角度的折板。折板波峰对波谷平行安装称“同波折板”，波峰相对安装称“异波折板”。按水流方向分为水平流和竖流式按通道情况分为单通道和多通道按折板情况分成同波折板异波折板设计参数：流速分段递减，折板夹角90~120度，波高0.25~0.5m与隔板式相比，水流条件大大改善，有效能量消耗比例提高，但安装维修较困难，折板费用较高。竖流式折板絮凝池

3.机械絮凝池水平轴机械搅拌絮凝池搅拌器有浆板式和叶轮式，按搅拌轴的安装位置分水平轴式和垂直轴式。第一格搅拌强度最大，而后逐步减小，G值也相应减小，搅拌强度决定于搅拌器转速和桨板面积。类似于多个CSTR型反应器串联，效果接近于PF型。

(1)搅拌功率P计算水流对桨板的阻力就是桨板施于水的推力，在dA微面积上水流阻力阻力dFi所耗功率，即桨板施于水的功率：

第一块桨板克服水的阻力所耗功率：设每根旋转轴在不同旋转半径上装相同数量的桨板，则每根旋转轴全部桨板所耗功率：每根旋转轴所需电动机功率：

絮凝时间10~20min。

池内一般设3～4挡搅拌机。

搅拌机转速按叶轮半径中心点线速度计算确定。线速度第一挡0.5m/s，逐渐减小至末挡的

0.2m/s。

桨板总面积宜为水流截面积的10～20％，不宜超过25％。桨板长度不大于叶轮半径的75％，宽度宜取10～30cm。(2)设计参数优缺点机械絮凝池的优点是调节容易，效果好，大、中、小水厂均可，但维修是问题。4.其它形式絮凝池优点构造简单，施工方便，造价低，可用于中、小型水厂或与其他形式的絮凝池组合应用。接近CSTR型，且受流量变化影响大，絮凝效果较差，池底易积泥。

穿孔旋流絮凝池由若干方格组成，分格数一般不少于6格。流速逐渐减小，G也相应减小以适应絮凝体形成，孔口流速宜取0.6～1.0m/s，末端流