混合部分混合是反應(yīng)第一關(guān)，也是非常重要的一關(guān)。在這個(gè)過(guò)程中應(yīng)使混凝劑水解產(chǎn)物迅速地?cái)U(kuò)散到水中的每一個(gè)細(xì)部，使所有膠體顆粒幾乎在同一瞬間脫穩(wěn)并凝聚，這樣才能得到好的絮凝效果。因?yàn)樵诨旌线^(guò)程中同時(shí)產(chǎn)生膠體顆粒脫穩(wěn)與凝聚，可以把這個(gè)過(guò)程稱為初級(jí)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(kuò)散問(wèn)題。使水中膠體顆粒同時(shí)脫穩(wěn)產(chǎn)生凝聚，是取得好的絮凝效果的先決條件，也是節(jié)省投藥量的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌混合與孔室混合效果較差。近幾年，國(guó)內(nèi)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(duì)于多相物系反應(yīng)中亞微觀傳質(zhì)以及湍流微結(jié)構(gòu)在膠體顆粒初始凝聚時(shí)的作用認(rèn)識(shí)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(shè)備中的擴(kuò)散應(yīng)分為兩類：

（1）宏觀擴(kuò)散，即使混凝劑水解產(chǎn)物擴(kuò)散到水體各個(gè)宏觀部位，其擴(kuò)散系數(shù)很大，這部分?jǐn)U散是由大渦旋的動(dòng)力作用導(dǎo)致的，因而宏觀擴(kuò)散可以短時(shí)間內(nèi)完成；

（2）亞微觀擴(kuò)散，即混凝劑水解產(chǎn)物在極鄰近部位的擴(kuò)散，這部分?jǐn)U散系數(shù)比宏觀擴(kuò)散小幾個(gè)數(shù)量級(jí)。亞微觀擴(kuò)散的實(shí)質(zhì)是層流擴(kuò)散。因此使混凝劑水解產(chǎn)物擴(kuò)散到水體每一個(gè)細(xì)部是很困難的。在水處理反應(yīng)中亞微觀擴(kuò)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)物的亞微觀擴(kuò)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(kuò)散的速度非常慢，在高濁期水中膠體顆粒數(shù)量非常多，因此沒(méi)等混凝劑水解產(chǎn)物在極鄰近部位擴(kuò)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。混凝劑局部集中的地方礬花迅速長(zhǎng)大，形成松散的礬花顆粒，遇到強(qiáng)的剪切力吸附橋則被剪斷，出現(xiàn)了局部過(guò)反應(yīng)現(xiàn)象。藥劑沒(méi)擴(kuò)散到的地方膠體顆粒尚未脫穩(wěn)，這部分絮凝反應(yīng)勢(shì)必不完善。這一方面是因?yàn)樗鼈兏�不上已脫穩(wěn)膠體顆粒的反應(yīng)速度，另一方面是因?yàn)榛炷齽┘�中區(qū)域礬花迅速不合理長(zhǎng)大，也使未脫穩(wěn)的膠體顆粒失去了反應(yīng)碰撞條件。這樣就導(dǎo)致了高濁時(shí)期污泥沉淀性能很差，水廠出水水質(zhì)不能保證。按傳統(tǒng)工藝建造的水廠，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(duì)亞微觀傳質(zhì)現(xiàn)象不認(rèn)識(shí)，對(duì)其傳質(zhì)的動(dòng)力學(xué)致因也不認(rèn)識(shí)，因此傳統(tǒng)的混合設(shè)備無(wú)能力解決高濁時(shí)混合不均問(wèn)題，這不僅使水廠在特大高濁時(shí)大幅度降低處理能力。而且造成藥劑的嚴(yán)重浪費(fèi)和造成出水的Ph值過(guò)低。

亞微觀擴(kuò)散究其實(shí)質(zhì)是層流擴(kuò)散，其擴(kuò)散規(guī)律與用蜚克定律描寫的宏觀擴(kuò)散規(guī)律完全不同。當(dāng)研究尺度接近湍流微結(jié)構(gòu)尺度時(shí)，物質(zhì)擴(kuò)散過(guò)程不一定是從濃度高的地方往低的地方擴(kuò)散。在湍動(dòng)水流中亞微觀傳質(zhì)主要是由慣性效應(yīng)導(dǎo)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(yīng)。我們發(fā)明的串聯(lián)管式初級(jí)混凝設(shè)備和管式微渦初級(jí)混凝設(shè)備，就是利用高比例高強(qiáng)度微渦旋的離心慣性效應(yīng)來(lái)克服亞微觀傳質(zhì)阻力，增加亞微觀傳質(zhì)速率。生產(chǎn)使用證明這兩種設(shè)備在高濁時(shí)混合效果良好，不僅比傳統(tǒng)的靜態(tài)混合器可大幅度增加處理能力，也大大地節(jié)省了投藥量。

絮凝反應(yīng)部分絮凝是給水處理的最重要的工藝環(huán)節(jié)，濾池出水水質(zhì)主要由絮凝效果決定的。傳統(tǒng)廊道反應(yīng)、回轉(zhuǎn)孔室反應(yīng)以及回轉(zhuǎn)組合式隔板反應(yīng)的絮凝工藝，水在設(shè)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(guó)內(nèi)出現(xiàn)了普通格反應(yīng)；國(guó)外推出了折板式與波形板反應(yīng)設(shè)備，使絮凝效果有了比較明顯地改善。但由于人們對(duì)絮凝的動(dòng)力學(xué)本質(zhì)認(rèn)識(shí)不清楚，也就妨礙了絮凝效果的進(jìn)一步提高。