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

混合問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是混凝劑水解產(chǎn)物在水中的擴散問(wèn)題。使水中膠體顆粒同時(shí)脫穩產(chǎn)生凝聚，是取得好的絮凝效果的先決條件，也是節省投藥量的關(guān)鍵。傳統的機械攪拌混合與孔室混合效果較差。近幾年，國內外采用管式靜態(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(guān)傳質(zhì)以及湍流微結構在膠體顆粒初始凝聚時(shí)的作用認識不清，故也妨礙了混凝效果的進(jìn)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(lèi)：

（1）宏觀(guān)擴散，即使混凝劑水解產(chǎn)物擴散到水體各個(gè)宏觀(guān)部位，其擴散系數很大，這部分擴散是由大渦旋的動(dòng)力作用導致的，因而宏觀(guān)擴散可以短時(shí)間內完成；

（2）亞微觀(guān)擴散，即混凝劑水解產(chǎn)物在極鄰近部位的擴散，這部分擴散系數比宏觀(guān)擴散小幾個(gè)數量級。亞微觀(guān)擴散的實(shí)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(gè)細部是很困難的。在水處理反應中亞微觀(guān)擴散是起決定性作用的動(dòng)力學(xué)因素。

例如高濁水的處理中，混凝劑水解產(chǎn)物的亞微觀(guān)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量非常多，因此沒(méi)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(shí)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(méi)有�；炷齽┚植考�中的地方礬花迅速長(cháng)大，形成松散的礬花顆粒，遇到強的剪切力吸附橋則被剪斷，出現了局部過(guò)反應現象。藥劑沒(méi)擴散到的地方膠體顆粒尚未脫穩，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膠體顆粒的反應速度，另一方面是因為混凝劑集中區域礬花迅速不合理長(cháng)大，也使未脫穩的膠體顆粒失去了反應碰撞條件。這樣就導致了高濁時(shí)期污泥沉淀性能很差，水廠(chǎng)出水水質(zhì)不能保證。按傳統工藝建造的水廠(chǎng)，在特大高濁時(shí)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(guò)去工程屆的人們對亞微觀(guān)傳質(zhì)現象不認識，對其傳質(zhì)的動(dòng)力學(xué)致因也不認識，因此傳統的混合設備無(wú)能力解決高濁時(shí)混合不均問(wèn)題，這不僅使水廠(chǎng)在特大高濁時(shí)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(guò)低。

亞微觀(guān)擴散究其實(shí)質(zhì)是層流擴散，其擴散規律與用蜚克定律描寫(xiě)的宏觀(guān)擴散規律完全不同。當研究尺度接近湍流微結構尺度時(shí)，物質(zhì)擴散過(guò)程不一定是從濃度高的地方往低的地方擴散。在湍動(dòng)水流中亞微觀(guān)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(lái)克服亞微觀(guān)傳質(zhì)阻力，增加亞微觀(guān)傳質(zhì)速率。生產(chǎn)使用證明這兩種設備在高濁時(shí)混合效果良好，不僅比傳統的靜態(tài)混合器可大幅度增加處理能力，也大大地節省了投藥量。

絮凝反應部分絮凝是給水處理的最重要的工藝環(huán)節，濾池出水水質(zhì)主要由絮凝效果決定的。傳統廊道反應、回轉孔室反應以及回轉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(lái)，國內出現了普通格反應；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(dòng)力學(xué)本質(zhì)認識不清楚，也就妨礙了絮凝效果的進(jìn)一步提高。