膠體顆粒之間或者膠體與聚丙烯酰胺之間發(fā)生絮凝的首要條件是顆粒的相互碰撞。碰撞速率和混凝速率問(wèn)題屬于混凝動(dòng)力學(xué)研究的范疇。水中顆粒碰撞的動(dòng)力來(lái)自?xún)煞矫妫侯w粒在水中的布朗運(yùn)動(dòng)和在水力或機(jī)械攪拌下所造成的流體運(yùn)動(dòng)。

細(xì)小膠粒在水分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的撞擊下做布朗運(yùn)動(dòng)，加上膠粒本身的布朗運(yùn)動(dòng)，所造成的顆粒間的碰撞聚集，稱(chēng)為異向絮凝;由外力所造成的流體運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的顆粒撞碰聚集，稱(chēng)為同向絮凝。脫穩(wěn)后的顆粒在相互碰撞時(shí)就可能發(fā)生聚集，使小顆粒變成大顆粒，雖然水中的固體顆粒總質(zhì)量不變，但其數(shù)量濃度(單位體積中顆粒數(shù)目)減少。顆粒的凝聚速率取決于碰撞速率。

相關(guān)研究成果表明，布朗運(yùn)動(dòng)多導(dǎo)致的顆粒碰撞速率與水溫成正比，與顆粒數(shù)量濃度的平方成正比，與顆粒的尺寸無(wú)關(guān)。隨著顆粒聚集過(guò)程的進(jìn)行，水中顆粒的粒徑增大，當(dāng)顆粒粒徑大于1μm時(shí)，布朗運(yùn)動(dòng)對(duì)克里的聚集基本不起作用，因此要是較大顆粒進(jìn)一步碰撞聚集，就要靠外界向流體輸入能量，推動(dòng)流體運(yùn)動(dòng)來(lái)促使顆粒相互碰撞，即進(jìn)行同向絮凝。有外力所造成的流體運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的顆粒撞碰聚集，稱(chēng)為同向絮凝。外力推動(dòng)流體運(yùn)動(dòng)的方式一般有兩種:機(jī)械攪拌和水力攪拌。

對(duì)膠體顆粒的最終沉淀來(lái)說(shuō)，同向絮凝是很重要的。一般所說(shuō)的絮凝是指同向絮凝。同向絮凝作用過(guò)程的主要控制參數(shù)為攪拌強(qiáng)度和攪拌時(shí)間或水中停留時(shí)間。攪拌強(qiáng)度用速度梯度G來(lái)表示，時(shí)間用T來(lái)表示，需要時(shí)也可以用兩者的乘積GT表示。

混凝是混合-凝聚-絮凝的過(guò)程，在工藝過(guò)程中，經(jīng)常用混合設(shè)備和絮凝設(shè)備來(lái)完成。

在混合階段，要使聚丙烯酰胺迅速均勻地分散到水中以利于聚丙烯酰胺水解，并使顆粒脫穩(wěn)并凝聚，必須提供隨水流的劇烈、快速的攪拌，即應(yīng)采用較大的G值，較小的T值;而在絮凝階段，絮凝已經(jīng)長(zhǎng)大易破碎，所以G值比前一階段要減小，相應(yīng)T值則需變大。

經(jīng)驗(yàn)表明，混凝過(guò)程的控制參數(shù)為：

混合池內(nèi)G值控制在500~1000s﹣1

T值為10~60s(一般不超過(guò)2min)

GT約(1~3)×104

絮凝池內(nèi)G值控制在20~70s﹣1

T值為15~20min

GT約104~105