在供水净水处理中,向原水投加絮凝剂,破坏胶体颗粒稳定并在水紊动条件下使水中杂质颗粒碰撞、聚集、脱稳,形成易于从水中分离的絮粒,这一过程称为凝聚。混合是混凝(分为混合、凝聚和絮凝几个阶段)过程中的第一阶段。其作用是促进药剂的溶解,将铝盐或铁盐等凝聚剂所产生的水解产物或高分子物质等不同絮凝药剂快速、均匀地分散(扩散)到全部水体,从而使下一阶段的絮凝过程得以进行。
因为铁盐、铝盐的反应速度极快,从形成单氢氧络合物到形成聚合物的时间在10-10~10-2秒,聚合物形成吸附的时间也仅1至几秒钟,因此混合过程应能适应反应时间的要求,加强水体搅动,缩短过程时间,在混合过程时间内使水体内的药剂分布均匀。
混合过程在混合设施内完成,混合设施应满足的要求是:保证药剂能均匀地扩散到全部水体;混合时间不宜过长;使水体强烈搅动,所以设计成闪烁混合。根据混合设施不同,通常采用的混合方式有:①水泵混合。利用水泵叶轮中水流产生的局部涡流达到混合的一种方式。这种方式由于不另设专用设备或构筑物,因而设备简单,经常运行费用较少,但应注意药剂对水泵叶轮的腐蚀影响。②管道混合。利用输水管的水流紊流能量将药剂扩散于水体的方式。一般将加药管伸入输水管直径约1/3~1/4处。加药点到输水管道出口端距离应不小于50倍管道直径,输水管内流速以1.5~2.0米/秒为宜。③管式静态混合器混合。在管道内装设一定形状的导流叶片,是水流产生切割分流和旋转涡流以达到混合的一种方式。静态混合器是管式混合器的一种,是管内叶片静止不动的混合器。使用管式静态混合器应注意管内流速。流速大、效果好,但水头损失亦大。一般空管流速采用1米/秒。④机械搅拌混合池混合。在圆形或方形水池上设置搅拌机,使桨板快速转动达到混合的一种方式。搅拌机形式按桨板形状的不同可采用叶板式、推进式或透平式。水池容积小,采用叶板式,容积大时采用推进式或透平式。机械搅拌的设计速度梯度值应为500/秒或更大,混合时间1~2分钟,为提高混合效果可在混合池内装设挡流板。⑤分流隔板混合槽混合。在水池内设置隔板,使水流受到局部阻力,产生湍流,达到混合的目的。槽内流速一般采用0.6米/秒,缝隙流速1.0米/秒,处理效果较好,适用于中、小型水厂。⑥跌水式混合。利用水位突然跌落产生的水流急剧搅动,以达到混合目的。有水跃式和跌水式两种,水跃式利用宽顶堰,跌水高度≥0.5米,过堰流速最好>3米/秒,小型水厂采用跌落式混合装置,可直接跌水到出水管,跌水高度在0.4~1.0米。
在原水中投加絮凝剂进行混合,可使水中杂质颗粒脱稳、吸附、网捕、聚集壮大,形成絮粒,从水中分离沉淀出来。常用的无机絮凝剂有铝盐(精制硫酸铝、粗制硫酸铝、液态硫酸铝、明矾和聚合氯化铝)和铁盐(三氯化铁、硫酸亚铁)。中国常用的有机高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)。当单独使用絮凝剂不能取得预期效果时,需投加某种助凝剂。水厂内常用的助凝剂有骨胶、聚丙烯酰胺及其水解产物、活化硅酸、海藻酸钠等。