摘要：完成絮凝過程的絮凝池(一般常稱反應(yīng)池)，在凈水處理中占有重要的地位。天然水中的懸浮物質(zhì)及肢體物質(zhì)的粒徑非常細(xì)小。為去除這些物質(zhì)通常借助于混凝的手段，也就是說在原水中加入適當(dāng)?shù)幕炷齽�，�?jīng)過充分混和，使膠體穩(wěn)定性被壞(脫穩(wěn))并與混凝劑水介后的聚合物相吸附，使顆粒具有絮凝性能。而絮凝池的目的就是創(chuàng)造合適的水力條件使這種具有絮凝性能的顆粒在相互接觸中聚集，以形成較大的絮凝體(絮粒)。因此，絮凝池設(shè)計(jì)是否確當(dāng)，關(guān)系到絮凝的效果，而絮凝的效果又直接 影響 后續(xù)處理的沉淀效果。 。

關(guān)鍵詞：絮凝池 混凝劑 沉淀效果 絮凝性能

前 言

完成絮凝過程的絮凝池(一般常稱反應(yīng)池)，在凈水處理中占有重要的地位。天然水中的懸浮物質(zhì)及肢體物質(zhì)的粒徑非常細(xì)小。為去除這些物質(zhì)通常借助于混凝的手段，也就是說在原水中加入適當(dāng)?shù)幕炷齽?jīng)過充分混和，使膠體穩(wěn)定性被壞(脫穩(wěn))并與混凝劑水介后的聚合物相吸附，使顆粒具有絮凝性能。而絮凝池的目的就是創(chuàng)造合適的水力條件使這種具有絮凝性能的顆粒在相互接觸中聚集，以形成較大的絮凝體(絮粒)。因此，絮凝池設(shè)計(jì)是否確當(dāng)，關(guān)系到絮凝的效果，而絮凝的效果又直接影響后續(xù)處理的沉淀效果。

當(dāng)然，為了獲得良好的絮凝效果，混凝劑的合理選擇是重要的，但是也不能忽視絮凝池設(shè)計(jì)的重要性。在生產(chǎn)實(shí)踐中，不少水廠由于改進(jìn)了絮凝池的布置，從而提高了出水水質(zhì)，降低了藥耗，或者增加了制水能力。在混凝沉淀的設(shè)計(jì)中，也出現(xiàn)了寧可延長一些反應(yīng)時(shí)間以縮短沉淀時(shí)間的看法。這些都說明絮凝反應(yīng)在凈水處理中的重要作用。

近年來，由于高效能沉淀以及過濾裝置的出現(xiàn)，使水廠的平面布置(包括構(gòu)筑物尺寸及占地面積)大為縮小。相對來說絮凝池所占比例就有所增加。例如，在原平流式沉淀池中，絮凝只占較小的體積。然而在斜管沉淀池中，絮凝部分的體積幾乎與沉淀部分的體積相仿。為此，國內(nèi)不少同志在這方面進(jìn)行著如何改進(jìn)絮凝構(gòu)筑物的 研究 ，并提出了不少設(shè)想。對設(shè)計(jì)工作者來說，亦迫切要求有一個(gè) 科學(xué) 的評價(jià) 方法 ，以解決如何合理選擇絮凝形式的 問題 。

絮凝反應(yīng)是一個(gè)很復(fù)雜的過程，它不僅受絮凝池水力條件的控制，而且還與原水性質(zhì)、混凝劑品種和加藥量以及混和過程都有密切關(guān)系。從 目前 國內(nèi)外的研究情況來看，尚沒有一個(gè)能定量地反映絮凝過程的完整數(shù)學(xué)模式，甚至作為定性 分析 ，也還存在不少問題。這些情況就給具體設(shè)計(jì)工作者帶來很多困難。嚴(yán)格地說，目前不少絮凝池的設(shè)計(jì)，僅是水力的驗(yàn)算，并沒有對絮凝過程作完整的分析。因此，往往出現(xiàn)即使原水的絮凝性質(zhì)很不相同，而其絮凝池的布置卻完全相同的情況。

根據(jù)規(guī)范或設(shè)計(jì)手冊規(guī)定的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行水力 計(jì)算 ，是目前絮凝池設(shè)計(jì)中 應(yīng)用 最廣泛的方法。應(yīng)該說它在大多數(shù)場合下是可行的，但并不一定是最優(yōu)的，況且，這些規(guī)定也只規(guī)定一些主要指標(biāo)，至于具體的布置還需由設(shè)計(jì)者確定。例如，一般規(guī)定隔板絮凝池的流速由0.6米/秒漸減至0.2米/秒。至于流速如何遞減，以及隔板轉(zhuǎn)折的布置和道數(shù)等等，都未作明確規(guī)定。因而盡管所用主要指標(biāo)完全相同，卻可設(shè)計(jì)成很不相同的布置形式，至于它們的效果差異則更難以鑒別。

為了探討絮凝池設(shè)計(jì)的合理方法，福建省凈水工藝試驗(yàn)組曾提出了應(yīng)用“模型絮凝池”的概念。其基本出發(fā)點(diǎn)就是認(rèn)為：合理的反應(yīng)速度應(yīng)符合流速漸變的原則，即反應(yīng)速度由大到小呈直線變化，且反應(yīng)池進(jìn)口流速應(yīng)蚊祝�，出空岕u儻?.1米/秒。凡符合這二個(gè)條件的所謂“模型絮凝池”則被認(rèn)為是理想的絮凝池布置。

“模型絮凝池”作為探討整個(gè)絮凝過程變化 規(guī)律 的設(shè)想，是有其積極意義的。但是，要把“模型絮凝池”作為理想的絮凝形式，則尚缺乏足夠的依據(jù)。作為問題之一，它脫離了原水性質(zhì)的考慮。速度漸變原則應(yīng)對不同水質(zhì)條件有不同的要求，而不宜取作常量。譬如，對于原水顆粒濃度不足以及絮凝體不易破碎的情況，將較高流速區(qū)的反應(yīng)時(shí)間增加些，顯然是有好處的。反之，則應(yīng)增加較低流速區(qū)的比例。另外，隔板絮凝的轉(zhuǎn)折，從“模型絮凝池”的要求考慮，顯然是不符合要求的。但是實(shí)際上在絮凝的最初階段，它往往起到了促進(jìn)絮凝的效果。“模型絮凝池”用流速作為比較的相似關(guān)系，與絮凝 理論 所采用的以速度梯度作為相似關(guān)系有所區(qū)別。隨著絮凝形式的不同，同樣的流速，其速度梯度可相差達(dá)數(shù)倍。因此關(guān)于“模型絮凝池”的設(shè)想尚有不少問題需要進(jìn)一步深入研究。

目前絮凝池設(shè)計(jì)中一個(gè)普遍問題就是沒有考慮進(jìn)入絮凝池的處理水水質(zhì)。眾所周知，良好的絮凝反應(yīng)必須具備二個(gè)條件，即具有充分絮凝能力的顆粒以及合適的反應(yīng)水力條件。實(shí)際上，它們就是絮凝過程中的“內(nèi)因”和“外因”。水力條件只有適合欲絮凝顆粒的絮凝要求時(shí)，才能促進(jìn)絮凝的進(jìn)行。反之則不僅不能促進(jìn)絮凝的進(jìn)行，甚至使已經(jīng)絮凝的顆粒破壞。因此作為具體的絮凝池設(shè)計(jì)，就必須考慮到處理水的水質(zhì)條件。但是這卻是目前絮凝池設(shè)計(jì)中最薄弱的環(huán)節(jié)。

本文的目的就是想探索一種能夠根據(jù)原水條件來確定絮凝池合適指標(biāo)的方法。應(yīng)該說本文所述 內(nèi)容 僅僅是一個(gè)設(shè)想，尚缺乏實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。本文的目的是為引起有關(guān)同志對這一課題的重視，共同對此加以探討。由于作者水平有限，時(shí)間倉足，所述內(nèi)容可能存在不少錯誤，請大家批評指正。

為了敘述方便起見，本文首先對這一設(shè)想的基本假設(shè)作探討和闡明，然后就建議的方法作一概要介紹。最后就其可能獲得的應(yīng)用作一分析。

絮凝的相似關(guān)系

所謂合理設(shè)計(jì)，無非是從許多可供選擇的方案中，選定一種最能符合要求的方案。同樣，絮凝池的合理設(shè)計(jì)，就是要從諸多的絮凝形式，以及不同的指標(biāo)中，選擇一種最能適合具體絮凝條件而又切實(shí)可行的形式和指標(biāo)。鑒于目前的研究水平，僅用理論的方法還無法解答上述課題，因此還需借助于實(shí)驗(yàn)手段。實(shí)驗(yàn)的目的就是可以在較小規(guī)模下模擬實(shí)際的效果，以便對可供選擇的方案加以比較。和其它許多實(shí)驗(yàn)一樣，絮凝的實(shí)驗(yàn)也需要解決一個(gè)模擬的相似問題。也就是說需要解決怎樣在較小規(guī)模的試驗(yàn)中，獲得與真實(shí)絮凝池同樣的絮凝結(jié)果。

對于絮凝反應(yīng)來說，需待解決的相似關(guān)系主要有二個(gè)，即處理水的水質(zhì)條件和絮凝池的水力條件。關(guān)于水質(zhì)條件，一般采用真實(shí)水樣還是容易辦到的。例如選擇若干具有代表性處理對象的原水，加注適量混凝劑，并經(jīng)充分混和，即可供作絮凝的實(shí)驗(yàn)。至于水力條件，則不能依靠實(shí)際絮凝池來作試驗(yàn)。因設(shè)計(jì)的目的是要對多種方案進(jìn)行對比，而這在實(shí)際絮凝池中是難以完全實(shí)現(xiàn)的。為此，需要尋找合適的水力條件作模擬相似。對于水力條件，一般可以采用雷諾數(shù)或弗魯特?cái)?shù)相似，也可采用其它相似準(zhǔn)則。至于采用何種相似方法則應(yīng)視研究對象而定。為此有必要就絮凝過程中水力條件的作用作一分析，以確定相似關(guān)系。

絮凝的目的是使細(xì)小顆粒彼此聚集。除了顆粒具有絮凝能力外，還必須創(chuàng)造顆粒彼此接觸，或者接近(達(dá)到顆粒吸附的作用范圍以內(nèi))的機(jī)會。否則，若保持顆粒間的相對位置不變，即使顆粒的絮凝性能極為良好，也無法聚集。可以通過三個(gè)途徑，使顆粒達(dá)到彼此的接觸：水分子的熱力運(yùn)動、顆粒的沉速差異和水體的流動。

所謂熱力運(yùn)動產(chǎn)生的顆粒碰撞，是由于水分子進(jìn)行的雜亂而沒有規(guī)則的運(yùn)動(布朗運(yùn)動)，不斷撞擊附近的膠體顆粒，使顆粒也進(jìn)行著雜亂而沒有規(guī)則的運(yùn)動，從而獲得了顆粒彼此碰撞的機(jī)會。這種接觸機(jī)會與溫度有關(guān)，而與液體的流動無關(guān)。因而只要保持溫度和時(shí)間的因素相同，熱力運(yùn)動造成的碰撞也是相同的。

至于沉速差異產(chǎn)生的顆粒碰撞，往往在沉淀池中有明顯的作用。然而在絮凝池中，由于其顆粒一般尚屬細(xì)小，沉速不大，可以說差異所產(chǎn)生的碰撞作用在絮凝池中，不占統(tǒng)治地位可予忽略。

一般認(rèn)為在絮凝池中，對顆粒碰撞起主導(dǎo)作用的主要是水體的流動，也就是由于水體流動所產(chǎn)生的能量損耗而造成的。

一般關(guān)于水體流動所產(chǎn)生的碰撞公式可表示為：

J=2Gd3N2/3　　　　　(1)

式中：J為單位時(shí)間單位體積內(nèi)顆粒接觸的機(jī)會;

d為顆粒的有效粒徑;

N為單位體積內(nèi)的顆粒數(shù);

G為計(jì)算范圍內(nèi)的絕對平均速度梯度。

平均速度梯度值可用下式計(jì)算：

G=(W/μ)0.5　　　　　　　　　(2)

式中：W為單位體積單位時(shí)間所消耗的功;

μ為液體的動力粘滯系數(shù)。

一般認(rèn)為式(1)只適用于層流，而大多數(shù)絮凝池的水源均屬紊流。對于紊流條件下顆粒的碰撞頻率，Levich提出了如下公式:

J=12πβd3n3(ε0/μ)0.5　　　　　(3)

式中：β為系數(shù);

ε0為有效能量消耗率。

比較式(1)與式(3)，除了系數(shù)差別外，主要是式(3)所用的功為有效能量，而式(1)則采用計(jì)算的能量，兩者相差一個(gè)效率系數(shù)。而在實(shí)用上有效能量是難以確定的，仍需用計(jì)算的能量來表示。

因此，無論是式(1)或式(3)，作為單位時(shí)間單位體積內(nèi)顆粒碰撞的因素都是顆粒的粒徑、濃度以及水流的速度梯度。實(shí)際上，這里包含了二個(gè)方面的內(nèi)容，即以顆粒的粒徑及濃度為代表的參與絮凝的水質(zhì)條件和以G為代表的絮凝池水力條件。由于粒徑和濃度已由真實(shí)水樣來模擬，因而只要保持G值相似，理論上即可得到同樣的顆粒碰撞條件。

但是應(yīng)該指出，顆粒的碰撞并不就是顆粒的聚集。對于不同絮凝能力的顆粒，在同樣碰撞次數(shù)時(shí)，應(yīng)該得到程度不同的聚集。也就是說它們的有效聚集比例是各不相同的。但是，如采用真實(shí)水樣作為絮凝的模擬，則這一因素同樣可在實(shí)驗(yàn)中獲得反映。

另外，在模擬絮凝水力條件時(shí)還需考慮一個(gè)重要的現(xiàn)象，即絮凝體的破碎，或絮凝體大小的限制條件。絮凝體所能承受的水流剪力是有限度的。隨著絮凝體的增大，相應(yīng)的抗剪能力會減弱。與水流共同運(yùn)動的絮凝體，受到液體切應(yīng)力的作用。因此，當(dāng)液體的切應(yīng)力大于絮凝體的抗剪能力時(shí)，絮凝體將被破碎。因此在模擬絮凝反應(yīng)時(shí)，除了模擬顆粒碰撞而產(chǎn)生的聚集外，還需要模擬因液體的切應(yīng)力而產(chǎn)生的破碎。

眾所周知，液體的切應(yīng)力可由二部分組成，即粘滯阻力及混摻阻力。對于層流條件，切應(yīng)力純由粘滯阻力產(chǎn)生。對于紊流條件，則主要由混摻阻力產(chǎn)生(除邊界層附近外)。這二種切應(yīng)力的大小都決定于液體的速度梯度。

在速度梯度G中，所謂消耗的功，也就是指切應(yīng)力所做的功。因?yàn)橹挥星袘?yīng)力所做的功是不可逆的，也就是由機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能。

丹保憲仁教授在分析絮凝過程中，考慮到水流切應(yīng)力對絮粒的破碎影響，引入了顆粒最大成長度Sm的概念，也就是說Sm代表在一定的水流條件下，能形成最大粒徑的原始顆粒數(shù)。丹保教授通過試驗(yàn)得出，在原水水質(zhì)條件不變時(shí)，Sm是有效能量消耗率ε0(或速度梯度G)的函數(shù)。

通過對絮凝過程中一些主要現(xiàn)象的分析，包括顆粒的碰撞，因碰撞產(chǎn)生的聚集、絮凝體尺寸的限制以及水流對絮凝體的剪切，我們得到了可用真實(shí)水樣模擬水質(zhì)特征以及用G值模擬水流特征這樣兩個(gè)關(guān)系。

采用G值來模擬絮凝池的水流絮凝特征，至少在二方面是有用處的，一是可以把真實(shí)絮凝池的研究縮小到在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，也就是只要維持實(shí)驗(yàn)條件的G值與真實(shí)池相同。其結(jié)果也應(yīng)相同。另一是可以用作不同絮凝形式的比較，也就是即使絮凝池的水流形態(tài)相差甚大，只要其過程的G值相同，(當(dāng)然還應(yīng)考慮不同絮凝池形式有效能量利用的差別)效果也應(yīng)相同。

假設(shè)和設(shè)想

作為 研究 的 方法 可以是微觀的，也可以是宏觀的。大多 理論 研究都以微粒作為對象。由于實(shí)際的原水是由不同顆粒所組成，不僅粒徑呈一定分布，而且其性質(zhì)也各不相同。對于水流條件來說，同樣存在一個(gè)斷面內(nèi)的速度梯度各不相同�？赡茉谕粫r(shí)刻同一斷面上，既有顆粒的絮凝，又有顆粒的破碎。因此，采用微粒的 分析 方法， 問題 要復(fù)雜的多。甚至在很多情況下難以辦到。微觀現(xiàn)象的分析，可以幫助我們對問題的考慮(如前節(jié)所作的那樣)，但試驗(yàn)還應(yīng)以整個(gè)懸濁液在絮凝過程中的平均效果作代表。這樣，我們就不必去分析諸如顆粒大小的組成分布，斷面各點(diǎn)的速度梯度分布以及絮凝顆粒的沉速分布等等。而分別用平均粒徑、平均速度梯度以及平均沉速來表示。。

對于絮凝效果的評價(jià)，一般可以采用顆粒粒徑、顆粒沉速以及沉淀后濁度去除率等來表示。無論是顆粒粗徑的加大，沉速的加快以及沉淀后濁度去除率的增加都能反映絮凝效果的提高。在理論研究方面，一般以粒徑為指標(biāo)的居多。許多理論公式都與粒徑有關(guān)。對于后續(xù)處理的沉淀 計(jì)算 來說，采用沉速的概念較為有利。因?yàn)槌恋沓卦O(shè)計(jì)希望提供反應(yīng)后的沉速數(shù)據(jù)。然而對于測定來說，采用濁度指標(biāo)最為方便。實(shí)際上這三個(gè)指標(biāo)都是相互關(guān)聯(lián)的。沉淀后濁度去除率可以間接地表達(dá)懸濁液的平均沉速。

為了探討方便起見，我們在研究設(shè)想方案時(shí)，仍以平均沉速作為指標(biāo);而作為實(shí)驗(yàn)的手段，則以沉淀后濁度去除率為指標(biāo)。

此外，我們還作了一個(gè)假設(shè)，就是由不同方式獲得相同絮凝效果的懸濁液，在其進(jìn)一步作絮凝反應(yīng)時(shí)，應(yīng)獲得同樣的結(jié)果，例如采用G1值的速度梯度反應(yīng)T1時(shí)間后，得到了懸濁液的平均沉速為V，而用另一G2值反應(yīng)T2時(shí)間后也可得到平均沉速為V，我們就認(rèn)為這二者效果相同，同時(shí)，盡管它們形成的條件各不相同，但在進(jìn)一步絮凝時(shí)，二者應(yīng)該獲得同等的絮凝條件。

根據(jù)以上對絮凝過程以及基本假設(shè)的分析，我們就可以進(jìn)而討論絮凝池合理設(shè)計(jì)的設(shè)想方案。

如果把單位體積中顆粒所占的比例用φ來表示，即：

φ=N(π/6)d3　　　　(4)

則參照式(1)及式(3)，并假定顆粒的每一次碰撞均產(chǎn)生聚集，那么顆粒濃度的時(shí)間變化率就應(yīng)為：

dN/dt=-KsN　　　　　　　(5)

式中：Ks取決于G和φ，即Ks=kGφ。

將式(5)積分，可得：

N=N0e-Kst　　　　　　(6)

式中：N為絮凝時(shí)間為t時(shí)的顆�？倽舛�;

No為絮凝開始時(shí)(t=0)的顆�？倽舛取�

假如絮凝過程中密度保持不變，即φ固定，則上式可換算成粒徑的變化關(guān)系。即：

d=d0e(Kst/3)

式中：d及do分別為時(shí)間t及t=0時(shí)的顆粒粒徑。

也就是說。如果顆粒的每次碰撞均屬有效，則其粒徑的增長(或相應(yīng)沉速的增長)理論上應(yīng)如圖1所示的形式。粒徑(或沉速)隨時(shí)間呈指數(shù)關(guān)系增加。其增長的速率取決于ks值。即Ks越大增長速率越快。ks與水流的速度梯度及原水顆粒體積比成正比。因此當(dāng)G值增加。或者顆粒濃度增加時(shí)，粒徑(或沉速)的增長就迅速。

圖1所示為理論曲線，然而，根據(jù)一般攪拌試驗(yàn)的結(jié)果，所得圖形與圖1有很大出入，大致得到象圖2實(shí)線所示的曲線。也就是說，在維持G值不變情況下，沉速增長的速率不一定是隨時(shí)間增加而加速。在開始時(shí)或開始以后較短時(shí)間，沉速增長形式與理論曲線大致相似。但以后其增長率不僅不是逐步增加，相反出現(xiàn)逐步減小，最后趨向于某一極值Vmax。我們不妨稱Vmax為某一G值時(shí)的極限沉速。例如，在作一般反應(yīng)的攪拌試驗(yàn)時(shí)，最初5～10分鐘效果增長較明顯。然而超過10分鐘以后其反應(yīng)效果一般很少有明顯增加。如果不改變攪拌速度，那么即使攪拌20分鐘或30分鐘，其結(jié)果往往不會有什么變化。

產(chǎn)生理論曲線與試驗(yàn)曲線不一致的原因，很容易得到介釋。理論曲線假定顆粒的每一次碰撞都產(chǎn)生聚集，實(shí)際上顆粒碰撞時(shí)不僅不一定聚集，而且還可能被破碎。圖2中陰影部分實(shí)際上代表了碰撞中的無效和破碎部分。由于V與絮凝結(jié)果的沉速相比是微小的，故一般可略而不計(jì)。

但是圖2的試驗(yàn)曲線是用同一水質(zhì)、同一G值試驗(yàn)的結(jié)果。如果改變G值，情況就會不同。實(shí)際上在進(jìn)行攪拌試驗(yàn)時(shí)，用肉眼也可發(fā)現(xiàn)。在經(jīng)一定時(shí)間攪拌后，停止?jié){板的轉(zhuǎn)動，由于水流的慣性，液體仍在旋轉(zhuǎn)。但G值顯然逐漸減小，此時(shí)所看到的絮凝體往往明顯地優(yōu)于攪拌時(shí)的絮凝體。其原因也較清楚，由于G值減小，其極限沉速就相應(yīng)增大，雖然此時(shí)的絮凝時(shí)間尚達(dá)不到相應(yīng)的極限沉速，但顆粒還是向加大的方向 發(fā)展 。

因此，為了探索合理的絮凝水流條件，就應(yīng)該對不同G值情況下的絮凝分別進(jìn)行試驗(yàn)。圖3所示為可能獲得的一組試驗(yàn)結(jié)果。a、b、c分別代表低、中、高三種不同的G值，按照理論曲線(虛線)應(yīng)該出現(xiàn)G值越高，增長越快。但實(shí)際情況在在有所出入。在開始階段無凝應(yīng)該是G值越高絮凝效果增長越快。因?yàn)榇藭r(shí)顆粒尚屬細(xì)小。碰撞產(chǎn)生的絮凝作用應(yīng)是主要的。但是當(dāng)顆粒增長到某一程度后，顆粒聚集受到一定限制，還將受到破碎的 影響 ，也就是逐步趨向于某一極限沉速。由于G值高的，極限沉速小，而G值低的，極限沉速大，因而它們的試驗(yàn)曲線必然相交(如圖2中的A點(diǎn)及B點(diǎn));也就是說，當(dāng)用C的G值反應(yīng)tA時(shí)，與用b的G值反應(yīng)tA時(shí)，將獲得同樣的顆粒沉速。同樣，對用c的G值反應(yīng)tB時(shí)，與用a的G值反應(yīng)tB時(shí)應(yīng)具同等效果。然而當(dāng)絮凝時(shí)間超過交點(diǎn)時(shí)，低的G值將可獲得較快的顆粒沉速增長，高的G值沉速增長反而減慢，這也就是絮凝池設(shè)計(jì)中采用改變流速的原因。由圖3可知，如果不考慮絮凝時(shí)間的長短，采用低的G值可以獲得較好的絮凝效果。但是這樣的設(shè)計(jì)顯然也是不合理的。因?yàn)樾跄睾侠碓O(shè)計(jì)的目的就是要求以最短的時(shí)間獲得最好的效果。

圖3所示的試驗(yàn)結(jié)果，對進(jìn)行絮凝池的合理設(shè)計(jì)很為有用，后面將作進(jìn)一步討論。

此外，如前所述，絮凝效果不僅與水流條件(G值)有關(guān)，而且也與處理水的性質(zhì)有很大關(guān)系。那么在這樣的試驗(yàn)中，水質(zhì)的差異能否得到反映，這是需要考慮的。

從絮凝角度考慮的水質(zhì)特征，主要應(yīng)包括原水的顆粒濃度，顆粒的絮凝能力以及顆粒的抗剪強(qiáng)度。

顆粒濃度高，粒間的接觸機(jī)會多，因而就具有較迅速增大顆粒的可能。如果單體顆粒的絮凝能力和抗剪強(qiáng)度都一樣，那么濃度的高低基本上對其極限沉速值不會產(chǎn)生很大影響。但如果考慮除水流切應(yīng)力外，顆粒碰撞 時(shí)尚 有其衡量的作用，則可能出現(xiàn)高濃度的極限沉速略小于低濃度的現(xiàn)象。當(dāng)然，對于濃度高到某一程度(例如污泥循環(huán)等類型)，是否尚有其它絮凝作用機(jī)理，尚有待進(jìn)一步探討。因此圖4a所示的二條曲線大致上反映了其它條件相同時(shí)濃度高低的影響。由圖可見。一般情況下，達(dá)到同一沉速所需的絮凝時(shí)間隨濃度增加而減少。

顆粒的絮凝能力在絮凝過程中起著重要作用。例如由于混凝劑選擇不當(dāng)或加注量不足，均可使顆粒缺乏必要的絮凝能力，此時(shí)，即使接觸機(jī)會很多，然而其聚集效果卻很差。對這些絮凝能力差的水質(zhì)，其絮凝進(jìn)展必然非常緩慢，相應(yīng)的極限沉速也很低。而要達(dá)到極限沉速所需的時(shí)間也很長，實(shí)際生產(chǎn)中，往往采用不斷調(diào)整混凝劑加注量的辦法，來調(diào)節(jié)絮凝效果，其實(shí)質(zhì)也就是不斷改變顆粒凝絮能力，以滿足絮凝的要求。圖4b的曲線代表了絮凝能力的影響。由圖可知，對絮凝能力弱的處理水，其無效碰撞占有重要比例。

顆粒的抗剪強(qiáng)度取決于原水顆粒性質(zhì)以及絮凝體的組成結(jié)構(gòu)。例如對于主要由色度組成的原水，由于膠體所帶負(fù)電荷較強(qiáng)，聚集顆粒組成的結(jié)構(gòu)就與一般濁度組成的原水不同。相應(yīng)的抗剪強(qiáng)度也有所區(qū)別。顆�？辜魪�(qiáng)度的大小直接影響著絮凝顆粒的極限沉速，抗剪強(qiáng)度大，允許的極限沉速也大。圖4c曲線代表了抗剪強(qiáng)度的影響。由圖可知，如顆粒的絮凝能力相同，則在其開始反應(yīng)階段，抗剪強(qiáng)度的影響不顯著。只有接近其極限沉速時(shí)，將產(chǎn)生明顯的區(qū)別。

以上只是根據(jù)某些理論以及概念所作的分析。事實(shí)上水質(zhì)條件還要復(fù)雜得多，除了上述這些影響因素外，還可能存在其它影響絮凝的因素。但是作為絮凝過程的實(shí)際試驗(yàn)，基本上能綜合反映這些因素的影響，因而較接近真實(shí)絮凝池的絮凝過程。

試驗(yàn)和設(shè)計(jì)

通過以上這些 分析 ，我們可以得到這樣的初步概念：

(1)用G值相似可以大體模擬絮凝他的水流條件;

(2)采用真實(shí)的水樣，基本代表了處理水的絮凝特性;

(3)處理水的絮凝特性，能在攪拌試驗(yàn)結(jié)果中得到綜合反映;

(4)因此，攪拌試驗(yàn)的結(jié)果基本上反映了真實(shí)絮凝池的絮凝情況。

。

作為攪拌試驗(yàn)可在圖5所示的攪拌容器內(nèi)進(jìn)行。采用機(jī)械攪拌對于獲得不同G值最為方便。為獲得G值的迅速變化，攪拌的動力應(yīng)創(chuàng)造無級變速的條件。為測定絮凝效果可在容器的不同高度設(shè)置二個(gè)取樣口。設(shè)置二個(gè)取樣口便于分析在沉淀過程中是否有補(bǔ)充絮凝的情況，必要時(shí)可對于試驗(yàn)結(jié)果予以調(diào)整。容器應(yīng)有足夠體積，以使取樣后水面下降不 影響 測定精度。試驗(yàn)的G值可根據(jù)轉(zhuǎn)速推算，而用改變轉(zhuǎn)速的 方法 來變更G值，為了加速試驗(yàn)進(jìn)行，必要時(shí)可將若干攪拌容器組成一組同時(shí)試驗(yàn)。

試驗(yàn)所用的原水因具有真實(shí)性和代表性，必要時(shí)也可取用幾種代表性的水樣(例如高濁度、低濁度及一般情況等)分別進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)前應(yīng)先用 目前 常用的方法，確定混凝劑品種和最佳加注量。

試驗(yàn)時(shí)，按規(guī)定容積將水樣注入容器，并按確定的加注量加入混凝劑。然后迅速以G約500～1000秒-1左右的相應(yīng)轉(zhuǎn)速攪拌5～10秒，以作為混和。以后即可按需要的絮凝G值進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)可先固定一個(gè)G值，分別作不同時(shí)間的攪拌，相應(yīng)可得到某一G值的試驗(yàn)曲線，然后改變G值再作另一G值的試驗(yàn)曲線。作為試驗(yàn)來說。取用G值的范圍一般應(yīng)寬于設(shè)計(jì)可以選用的范圍，以便于設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行分析探討。

由于直接測定沉速在目前條件下較難辦到，作為替代的方法可以采用測定沉淀后濁度的去除率。也就是選定某一截流速度Vo作為標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)靜止沉淀t1=h1/Vo及t2=h2/Vo，分別自二個(gè)取樣口取樣，測定其沉淀后的濁度，然后 計(jì)算 出相應(yīng)的去除率。截流速度Vo的取值應(yīng)接近實(shí)際沉淀池的值，一般可取0.5～1.0毫米/秒。

通過以上試驗(yàn)，就可將成果整理成圖6所示的曲線。圖6與圖3相比，僅僅是縱座標(biāo)取用的不同而已，有了圖6所示曲線，我們就可選擇合適的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

圖中G1、G2、G3、G4分別代表四種不同速度梯度的試驗(yàn)結(jié)果，而以G1為最大，G4為最小。實(shí)際試驗(yàn)時(shí)可以采用更多的G值數(shù)據(jù)，這里為敘述清楚和方便起見，先用四種G值加以分析。

由圖可知，不同的G值在絮凝的不同階段各有不同的效果。例如當(dāng)濁度去除率達(dá)到20%時(shí)，顯然G1所需反應(yīng)時(shí)間最短(t1)，G2、G3次之，G4則最長(t2)。而當(dāng)達(dá)到40%時(shí)，G1已超過允許的極限范圍。而以G2為最短，G3次之，G4仍為較長。當(dāng)濁度去除率需要達(dá)到90%時(shí)，唯一的辦法只有采用G4。

那么，是否為了獲得90%那樣的去除率，就只能采用G4反應(yīng)時(shí)間tD呢?顯然這是不合理的。例如，我們假設(shè)先用G1反應(yīng)t1時(shí)間，然后再用G4反應(yīng)(tD—t2)時(shí)間，根據(jù)前面提到的不同方式獲得的絮凝效果在進(jìn)一步絮凝時(shí)應(yīng)具有等同結(jié)果的假設(shè)，同樣可以獲得90%的去除率。而這二個(gè)方法相比，后者絮凝時(shí)間縮短了(t2—t1)。這也說明選用同一G值反應(yīng)是不合理的。

那么，如果我們在絮凝池設(shè)計(jì)中采取改變G值的方法，先用G1反應(yīng)tA(對于用G1反應(yīng)時(shí)間超過tA顯而易見是不合理的)。再用G2反應(yīng)(tB—tA)。然后用G3反應(yīng)(tc—tB)。最后用G4反應(yīng)(tD—tC)�？磥硭坪鮃值在絮凝過程中不斷改變，其實(shí)這也是一個(gè)不合理的方案，不難分析，該方案的總絮凝時(shí)間仍然和采用單一的G4方案相同。因此，只注意到G值的改變，而不注意G值的合理分配，同樣難以獲得最佳的方案。在對比實(shí)際絮凝池效果時(shí)，往往發(fā)現(xiàn)兩者的平均G值相差很大，然而總效果卻出入不大，很可能就是這類原因。

為了使絮凝總時(shí)間最短，使每一G值在最確當(dāng)?shù)男跄A段中發(fā)揮作用，一個(gè)合理的設(shè)計(jì)方案應(yīng)該采用圖6中0—E—F—G—H—L—J—D的過程。也就是用G1的反應(yīng)時(shí)間為tE，用G2的反應(yīng)時(shí)間為(tG-tF)。用G3的反應(yīng)時(shí)間為(tI——tH)。而用G4的反應(yīng)時(shí)間為(tD—tJ)。其中E——F、G—H、I—J分別表示G1與G2曲線;G3與G2曲線及G4與G3曲線間水平距離最大的位置。也就是說為了獲得同一效果可縮短的最多反應(yīng)時(shí)間。如按上述過程進(jìn)行反應(yīng)，則同樣達(dá)到D點(diǎn)的濁度去除率，可縮短的反應(yīng)時(shí)間為(tF——tE)+(tH—tG)+(tJ——tI)。這就是我們要尋求的絮凝池臺理設(shè)計(jì)的指標(biāo)。

圖7就是按這一方法，根據(jù)試驗(yàn)的絮凝曲線確定的絮凝過程中G值的變化 規(guī)律 ，虛線是假定由試驗(yàn)獲得的不同G值的絮凝曲線，實(shí)線表示絮凝過程中G的變化，由求相鄰G值曲線間最大水平距離的方法得出�？偡磻�(yīng)時(shí)間為T1根據(jù)絮凝曲線和絮凝的G值變化，不難找出反應(yīng)過程的效果曲線。如圖中粗線所示。通過G值的調(diào)整，使總絮凝時(shí)間由T2縮小到了T1，因此是一個(gè)較合理的選擇方案。

以上只是根據(jù)某一水質(zhì)條件所作分析，如果水源的水質(zhì)變化很大就需要對不同時(shí)期的代表性水樣，分別進(jìn)行類似的試驗(yàn)，并分別用上述方法進(jìn)行分析。由于，絮凝池提供的水力條件只能是一種(除個(gè)別采用特殊措施外)，因此只能用判斷的方法，選擇一種相對較理想的方案。

得到了絮凝池要求的G值與t的關(guān)系，就可以選擇合適的絮凝池形式和進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)中的幾個(gè)具體 問題

1、關(guān)于絮凝池的G值范圍：

理論 上絮凝池的G值應(yīng)該與混和池和沉淀池相銜接。也就是從混和出口的G值逐步降到沉淀進(jìn)口的G值。這樣就可在絮凝池內(nèi)接近完成相當(dāng)于沉淀池G值的極限沉速的絮凝過程。此外，由上述分析也可知G值在絮凝過程中應(yīng)不斷變化，以得到最短的反應(yīng)時(shí)間。如果在圖7中我們作了更多的G值絮凝曲線，必然可以找到比T1更短的絮凝時(shí)間。

但是，這二個(gè)要求在絮凝池的具體設(shè)計(jì)中往往難以達(dá)到：因?yàn)椋?/p>

(1)各種絮凝形式由于構(gòu)造以及其它原因，一般只能適應(yīng)一定的G值范圍;

(2)如按G值的變化規(guī)律布置出來的絮凝池，其形式在實(shí)用上往往難以接受。

這也就是說理論的要求往往在實(shí)用上遇到困難，因?yàn)閷?shí)際絮凝池設(shè)計(jì)還會受到許多其它條件的制約和限止。因此，往往可發(fā)現(xiàn)不少平流沉淀池在沉淀進(jìn)口很短距離內(nèi)，絮凝體要比絮凝池出口好得多。這顯然是由于沉淀池具有較小G值(沉淀池的G值僅10-1～10-3秒-1數(shù)量級范圍內(nèi))造成的。應(yīng)該說在沉淀池內(nèi)進(jìn)行繼續(xù)絮凝是客觀存在。也是有好處的。但是如果能在絮凝池內(nèi)進(jìn)行更充分的絮凝，看來要比在沉淀池內(nèi)進(jìn)行有利。因?yàn)樾跄厮璧耐Ａ魰r(shí)間可以較小。然而由于排泥問題無法解決，往往只得把這部分絮凝由沉淀池來承擔(dān)。圖8列出了常用絮凝形式可提供的G值范圍。圖中的范圍只是就形式本身在一般指標(biāo)下可能出現(xiàn)的數(shù)值。至于在各別條件下(例如某一設(shè)計(jì)流量)，可以選用的G值范圍只能是上述范圍中的一部分。

隔板反應(yīng)槽內(nèi)的G值主要受二個(gè)因素的約束，一是斷面構(gòu)造的限制，另一是流速的限制。斷面尺寸過小對清洗和施工都較困難;流速過大勢必造成轉(zhuǎn)折處過高的G值，流速過小又將在反應(yīng)槽內(nèi)產(chǎn)生沉淀。

看來機(jī)械反應(yīng)可以適應(yīng)的G值范圍較廣，這是由于漿板的轉(zhuǎn)速可得到較大幅度的調(diào)整。同時(shí)由于漿板靠近池底因而對積泥的影響也可減少。但是機(jī)械反應(yīng)的布置也還會遇到種種條件的限制，致使實(shí)際上也可能選用其中一部分范圍，這在下面還將討論。但采用機(jī)械反應(yīng)必須注意的是防止短流。

絮凝池的形式尚有很多，這里只是例舉了一部分，目的只是便于根據(jù)試驗(yàn)要求的G值選用相應(yīng)的絮凝形式。

(2)隔板反應(yīng)的布置問題：

隔板反應(yīng)槽結(jié)合來回轉(zhuǎn)折或回流轉(zhuǎn)折是反應(yīng)池布置最常用的形式。從上面分析來看，它所提供的G值范圍還是較廣的，但是它有一個(gè)明顯的特點(diǎn)，就是G值變化的突變性。在反應(yīng)過程中，槽內(nèi)的G值是較低的，而在轉(zhuǎn)折處卻產(chǎn)生較高的G值，然后又回到原來的G值。對于來回隔板的布置，二者G值的相差約7～10倍;對于回流隔板的布置，其相差約5～8倍。因此轉(zhuǎn)折的布置究竟在絮凝過程中起怎樣的作用，是大家關(guān)心的問題。我們認(rèn)為，結(jié)合攪拌試驗(yàn)的分析，這個(gè)問題也是可以得到解決的。

為了確定反應(yīng)槽內(nèi)的G值以及轉(zhuǎn)折處的G值�？梢岳脠D9和圖10的成果。圖9是根據(jù)粗糙系數(shù)n=0.014采用滿寧公式計(jì)算水頭損失而得的。圖10所示為轉(zhuǎn)折處的G值，實(shí)線表示來回轉(zhuǎn)折，虛線表示回流轉(zhuǎn)折。它們是按轉(zhuǎn)折的局部能量損失平均作用于轉(zhuǎn)折及轉(zhuǎn)折后一倍槽寬范圍內(nèi)求得的。由于轉(zhuǎn)折處的水流較為復(fù)什，假定的作用范圍也可能有所出入，故其G值只能作一般的 參考 。

為了說明隔板反應(yīng)中絮凝效果的變化，我們設(shè)想某一絮凝池布置的G值變化如圖11點(diǎn)劃線所示。即反應(yīng)槽流速按6次遞減，共設(shè)來回轉(zhuǎn)折17處，總反應(yīng)時(shí)間為20分鐘，整個(gè)反應(yīng)池的平均G值為47秒-1。我們又假設(shè)按前面所述方法獲得的不同G時(shí)的絮凝效果曲線如圖中虛線所示。于是我們就可分析隔板反應(yīng)池中效果的變化(包括轉(zhuǎn)折處的影響)。圖中實(shí)線即為理論的絮凝池絮凝效果曲線。

由圖不難看出，絮凝開始階段，轉(zhuǎn)折處局部能量損失對絮凝效果起很大促進(jìn)作用。轉(zhuǎn)折處效果曲線的斜率遠(yuǎn)較直槽段大，例如1～5的轉(zhuǎn)折。隨著顆粒的增大，相應(yīng)轉(zhuǎn)折G值的曲線變成平緩，而反應(yīng)槽內(nèi)曲線則相應(yīng)增陡。于是二者沒有大的出入，也就是反應(yīng)槽的絮凝增長速度大致與轉(zhuǎn)折處增長速度相仿。例如轉(zhuǎn)折9～12。但是，隨著絮凝過程的進(jìn)展，到某一時(shí)候，可能會出現(xiàn)已經(jīng)絮凝的顆粒沉速反而超過了相應(yīng)轉(zhuǎn)折G值的極限沉速。因而轉(zhuǎn)折處不但沒有絮凝效果，反而會降低其效果。例如轉(zhuǎn)折14、15。當(dāng)然，如果能及時(shí)改變轉(zhuǎn)折的流速，其情況也會得到相應(yīng)改善。因此說，隔板反應(yīng)池開始階段的轉(zhuǎn)折往往有助于絮凝反應(yīng)，而在后階段則必須注意避免因轉(zhuǎn)折而造成的顆粒破碎。作為其措施，主要應(yīng)通過對反應(yīng)槽內(nèi)(同樣包括轉(zhuǎn)折)的流速進(jìn)行合理分配。此外，目前 應(yīng)用 較多的回流轉(zhuǎn)折，對防止轉(zhuǎn)折處的顆粒破碎也是一種較好的辦法。

(3)關(guān)于機(jī)械反應(yīng)問題：

機(jī)械反應(yīng)是一種較理想的絮凝形式，不僅它的速度梯度不受水量的影響，而且它的G值適應(yīng)性也相當(dāng)大。在國外機(jī)械反應(yīng)被作為主要的絮凝形式，在國內(nèi)則由于設(shè)備以及維修等方面的原因，還應(yīng)用不多。對于機(jī)械反應(yīng)的布置，同樣也還存在著一定問題，需要加以探討。例如，機(jī)械反應(yīng)如何合理分級，以及如與其它形式結(jié)合時(shí)，機(jī)械反應(yīng)的設(shè)置位置等等。

對于全部采用機(jī)械反應(yīng)的反應(yīng)池，往往其串聯(lián)的級數(shù)設(shè)置不多，一般只考慮3～4級。這就造成了在機(jī)械反應(yīng)全過程中，G值的變化次數(shù)很少。在一個(gè)攪拌漿板范圍內(nèi)，其G值大體上可以認(rèn)為相同。因此，由于絮凝過程中G的變化只有3～4次，這就要求設(shè)計(jì)時(shí)特別注意G值的選取。目前不少機(jī)械反應(yīng)的布置，最大的G值與最小的G值一般只相差5～6倍。而且為了布置方便，設(shè)計(jì)時(shí)多將每個(gè)攪拌機(jī)的作用范圍布置成一樣，也就是每個(gè)G值的絮凝時(shí)間是相同的。因此，從大范圍的絮凝角度考慮，機(jī)械反應(yīng)只能視作集中了某一段G值，而以較長時(shí)間進(jìn)行絮凝的一種形式。這對加速絮凝過程，就不一定很理想，也就是說，實(shí)際布置的機(jī)械反應(yīng)，與我們探索方法所得的要求有一定程度的出入。由于同一G值反應(yīng)時(shí)間過長，往往容易接近相應(yīng)的極限沉速值(如圖12所示)。從理論上說，較高的G值時(shí)間要短，較低的G值時(shí)間宜長，并盡可能增加G值的變化和幅度。應(yīng)該說機(jī)械反應(yīng)是有這方面條件的，設(shè)計(jì)布置估計(jì)也是可以辦到的。問題是需要用較多的攪拌機(jī)加以串聯(lián)。雖然這樣的布置可使達(dá)到同樣效果的反應(yīng)時(shí)間縮短，但從總的 經(jīng)濟(jì) 比較考慮，可能就不一定合理。

由于機(jī)械反應(yīng)設(shè)備和造價(jià)方面的原因，往往與隔板反應(yīng)等其它形式組合，我們認(rèn)為這是一個(gè)較好的形式，有助于發(fā)揮各種形式的特長。但是機(jī)械反應(yīng)究竟設(shè)于何處才能充分利甩其特點(diǎn)，則是值得探討的。

從機(jī)械攪拌本身來說，由于它對G值的適應(yīng)范圍很廣，因此無論設(shè)在那里都是有效的r目前不少設(shè)計(jì)是把機(jī)械攪拌設(shè)置在反應(yīng)的開始階段。其原因多半是由于開始階段隔板反應(yīng)較難布置所致。由于絮凝開始階段要求流速大，因而斷面也就較小。對于處理水量較小的絮凝池往往滿足不了最少斷面的構(gòu)造尺寸，為彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，于是在反應(yīng)的開始階段布置了一部機(jī)械反應(yīng)。然而，如從絮凝要求考慮，這樣布置不一定是合宜的。結(jié)合轉(zhuǎn)折布置的隔板反對于獲得較高的G值，一般并不是太困難。至于斷面過小，如采取一定措施也有可能解決。然而對于絮凝的后階段。則往往由于轉(zhuǎn)折處過高的G值而影響絮凝效果。如為減小G值，就需降低流速，結(jié)果又將帶來槽內(nèi)的積泥問題。對于機(jī)械反應(yīng)，就不會出現(xiàn)類似轉(zhuǎn)折處那樣G值突變。如果漿板的回轉(zhuǎn)半徑不是過大，即使維持漿板的轉(zhuǎn)速在0.05米/秒時(shí)，由于漿在池底的轉(zhuǎn)動，也不致產(chǎn)生嚴(yán)重的積泥問題。而此時(shí)機(jī)械反應(yīng)的G值，一般只有2—5秒-1，這樣的G值條件，如采用其它反應(yīng)方式，往往難以達(dá)到。此外，由于機(jī)械設(shè)備費(fèi)用的昂貴，一般總想使每一臺攪拌機(jī)所作用的反應(yīng)體積能大一些。但是，在反應(yīng)開始階段，維持同一G值的反應(yīng)時(shí)間過長，往往是不必要的。相反，在其后階段，由于絮凝增長緩慢，用同一G值反應(yīng)較長時(shí)間則可能會有好處。所以，對于機(jī)械反應(yīng)與隔板反應(yīng)相結(jié)合的絮凝池設(shè)計(jì)，其具體布置還應(yīng)結(jié)合絮凝反應(yīng)試驗(yàn)，進(jìn)行綜合考慮。如有條件，在絮凝后階段設(shè)置一些機(jī)械反應(yīng)，看來還是有好處。

4.理想布置的探討：

根據(jù)前面介紹，我們通過攪拌試驗(yàn)，得到了圖7所示的較理想的絮凝池G值分布方案。如果這樣的 分析 是正確的，那么存下的 問題 就是用什么 方法 實(shí)施這一要求。

通過對隔板反應(yīng)以及機(jī)械反應(yīng)的分析，二者離開理想方案的要求都有一定距離。例如，隔板反應(yīng)的初始階段，轉(zhuǎn)折的G值起了主要作用，而反應(yīng)槽本身的絮凝作用則不甚明顯。那么如果我們在初始階段就達(dá)到轉(zhuǎn)折的G值，而減去反應(yīng)槽的反應(yīng)時(shí)間，很明顯就可使反應(yīng)時(shí)間縮短。同樣，隔板反應(yīng)的后階段。轉(zhuǎn)折往往對絮凝是一個(gè)不利因素。如能避免轉(zhuǎn)折 影響 ，絮凝時(shí)間將又可縮短。對于 目前 采用的機(jī)械反應(yīng)，由于G值的變化幅度和級數(shù)太少，同樣與理想的要求有所出入�？傊�，通過理想方案與實(shí)際使用絮凝池的對比，看來要縮小絮凝池的體積，潛力還是很大的。。

但是，要嚴(yán)格按照 理論 的方案去進(jìn)行絮凝池的布置，還有不少困難。也還設(shè)想不出一個(gè)合適的形式。既要滿足理論的要求，又要在實(shí)際上能辦得到，困難是很多的。因此除了進(jìn)一步對設(shè)計(jì)理論進(jìn)行探索外，有必要對高效能的絮凝形式進(jìn)行大膽的設(shè)想。

為了彌補(bǔ)理論要求和實(shí)際可能之間的差別，目前絮凝池設(shè)計(jì)中，也有采用一定措施的例子。采用反應(yīng)形式綜合布置就是其中之一。任何一種反應(yīng)形式總是有其一定的最適用范圍。綜臺布置的設(shè)想，就是把各種形式都設(shè)置在與其相適應(yīng)的過程中;綜合形式的布置方式越來越多，例如隔板反應(yīng)結(jié)合機(jī)械反應(yīng)、孔室反應(yīng)結(jié)合機(jī)械反應(yīng)，孔室反應(yīng)結(jié)合隔板反應(yīng)等等。嚴(yán)格說來隔板反應(yīng)也是由反應(yīng)槽與轉(zhuǎn)折相組合的綜合形式。在斜管沉淀池中，有些地方還設(shè)置了斜管助凝。實(shí)際上也可視作絮凝的一種形式。為了使絮凝池的綜合，真正能起到應(yīng)有的效果，還需要作詳細(xì)的分析和 研究 。如果布置的不確當(dāng)，不一定能取得予期的效果。

此外，理論的分析還要求在絮凝池中具有G值的足夠變化范圍，最好能與混和、沉淀的G值相銜接，看來似乎與沉淀的銜接更為重要，與溫和的銜接雖也可縮短反應(yīng)時(shí)間，但由于絮凝的初始階段效率曲線上升輕快，因而只要在開始的有一定的G值，時(shí)間影響的出入不會在后階段，看來既使用較小的G值，效果增加也不很快，但是這部分的效果往往對沉淀起很大作用，因此不能予以忽視。目前這部分絮凝往往被放到沉淀池內(nèi)進(jìn)行。但是，從總的考慮，若在絮凝池內(nèi)能夠完成，當(dāng)然比在沉淀池內(nèi)完成有利。要在絮凝池內(nèi)完成這部分絮凝，最大的困難是積泥問題。因此，能否設(shè)想在絮凝與沉淀之間設(shè)一中間區(qū)域，以進(jìn)行絮凝為主，如產(chǎn)生沉淀也能使沉積物排除，也是一個(gè)值得深入探討的課題。

斜管沉淀池設(shè)計(jì)中采用的斜管助凝，作為絮凝的一種補(bǔ)充形式。頗受一定啟發(fā)。由于斜管的水力半徑很小，一般只有6～10毫米，因此在較低流速下也可獲得一定的G值，以致創(chuàng)造了一個(gè)既在絮凝池又在沉淀池都無法達(dá)到的G值條件。而且斜管的布置又不必?fù)?dān)心積泥問題的存在，但是，由于其停留時(shí)間過短，以致效果也不易被明顯察覺，相反僅被視作配水措施。

這種改變水力半徑而改變G值的方法，對我們進(jìn)行絮凝形式的考慮會有一定幫助。因?yàn)檫@是在流速不變的條件下獲得G值改變的方法諾如斜管、多孔、管式等等都可產(chǎn)生較小的水力半徑，因而可以在較低的流速下產(chǎn)生較高的G值。至于這種啟發(fā)是否能在絮凝池設(shè)計(jì)中獲得 應(yīng)用 。尚有待今后的研究和實(shí)踐。

結(jié)語

鑒于目前絮凝理論的研究，尚不能在實(shí)際設(shè)計(jì)中獲得應(yīng)用，而設(shè)計(jì)又大多依賴于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對于設(shè)計(jì)成果也難以判別。因而認(rèn)為有必要就反應(yīng)池的合理設(shè)計(jì)問題進(jìn)行廣泛深入的探討。

由于原水性質(zhì)及其絮凝性能，對于絮凝反應(yīng)具有重要的作用，因此作為絮凝池的合理設(shè)計(jì)就不能不考慮處理水的水質(zhì)條件。對于水質(zhì)的絮凝性能，目前還不可能通過測定某些數(shù)據(jù)而作為設(shè)計(jì)的控制指標(biāo)。因此，只能借助于實(shí)驗(yàn)的手段。

為了能在實(shí)驗(yàn)中模擬真實(shí)絮凝池的效果，提出了：用真實(shí)水樣模擬水質(zhì)條件，用速度梯度模擬絮凝池的水力條件這樣二個(gè)相似原則，通過分析認(rèn)為實(shí)驗(yàn)所得的資料能夠近似反映實(shí)際可能出現(xiàn)的情況。

作為探索的絮凝池合理設(shè)計(jì)的方法是以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，通過繪制不同速度梯度時(shí)的絮凝曲線，找出相鄰曲線間最大水平距離的方法，確定理想絮凝過程中速度梯度的變化 規(guī)律 。

為了分析目前常用的絮凝形式及其與理想要求之間的差別，我們例舉了隔板反應(yīng)池及機(jī)械反應(yīng)池作了分析;對于目前設(shè)計(jì)中遇到的一些問題，也結(jié)合進(jìn)行了一些討論。最后，對于如何滿足理想要求來探索合理絮凝池的布置也作了一些分析。

正如本文開始時(shí)所述，編寫的目的僅僅是為了引起有關(guān)同志對絮凝池合理設(shè)計(jì)問題進(jìn)行深入的探討。盡管可能文中的設(shè)想被完全否定，但如能引出各種不同看法，從而有助于絮凝池合理設(shè)計(jì)的探索，我們認(rèn)為達(dá)到了本文的目的。

應(yīng)該指出，文中所述 內(nèi)容 都尚待實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。所有絮凝曲線及實(shí)際絮凝形式的效果曲線等，都是根據(jù)分析而作的假設(shè)。因此，本文只能被看作是對絮凝池設(shè)計(jì)方法的一種探索，或者說是一種設(shè)想。至于要在實(shí)踐中加以應(yīng)用，看來尚有一段過程。關(guān)于文中對絮凝形式所作的分析，也僅僅只能作為設(shè)計(jì)時(shí)的 參考 而已，正確與否還需實(shí)踐檢驗(yàn)。

如果本文的設(shè)想基本上成立，則擬進(jìn)行下一步的試驗(yàn)工作。在試驗(yàn)工作中估計(jì)會遇到許多新的問題，那正是這一課題逐步得到深化的過程。