混凝工艺是一种常用在水处理中的物理化学处理方法，主要用于去除水中的悬浮物、胶体颗粒以及其他杂质，以达到净化水质的目的。

一、混凝工艺流程

1. 混合阶段：首先，将混凝剂（如聚合氯化铝、铁盐等）加入到原水中。这一阶段通常在搅拌强烈的混合池中进行，目的是让混凝剂迅速分散并均匀地与水中的悬浮颗粒接触，形成微小的絮凝体。

2. 絮凝阶段：经过混合后，水流进入絮凝池。这里的搅拌强度相对减弱，使得已经形成的小絮体在缓慢的水流中相互碰撞、吸附，逐渐长大成为较大的絮凝体（俗称矾花）。良好的絮凝条件有助于提高沉淀效率。

3. 沉淀/澄清阶段：絮凝体在重力作用下沉积到底部，这个过程发生在沉淀池中。上清液则溢流出去，作为处理后的清水。沉淀池的设计需确保有足够的停留时间让絮体充分沉降。

4. 污泥处理阶段：沉积在池底的污泥需要定期清除，并通过污泥浓缩、脱水等后续处理，减少其体积，便于运输和最终处置。

5. 过滤阶段（可选）：为了进一步提升水质，部分工艺会在沉淀之后增设过滤环节，如砂滤、活性炭滤等，以去除更细小的悬浮物和某些溶解性物质。

二、混凝装置

混凝沉淀所用的设备主要包括配置和投加混凝剂的设备，使混凝剂与原水迅速混合的设备及使细小矾花不断增大的反应设备三类。

2.1 混凝投药设备是水处理过程中用于添加混凝剂的专用设备，确保混凝剂能均匀分散并有效地与水中的杂质作用。加药方法有干式投加和湿式投加两种。同时，这两种设备中又有定量投配设备和比例投配设备之分。这类设备主要包括以下几种类型：

• 计量泵投加系统：通过精确控制的计量泵将混凝剂溶液按设定比例注入水流中。这类设备能够保证药剂投加量的准确性，适用于各种规模的水处理设施。

• 机械搅拌投加装置：在投药槽内预先溶解或稀释混凝剂，通过机械搅拌确保药剂混合均匀，随后再泵送入处理系统。适用于需要大流量投加或药剂不易直接溶解的情况。

• 喷射器投加系统：利用水流的动能，通过喷射器吸入并雾化混凝剂，随后混合进入主体水流。这种方式结构简单，但可能受原水压力波动影响。

• 4. 全自动投药机：集成了药剂储存、溶解、计量与投加功能的一体化设备，通过PLC控制系统自动控制药剂投加过程，适用于现代化水厂，能够实现精准控制和远程监控。

2.2 混合与搅拌设备：在混凝过程中，混合与搅拌设备是关键组成部分，它们确保混凝剂能充分分散并与水中的颗粒物有效接触。选择混合与搅拌设备时，需考虑处理水量、池体尺寸、药剂类型及所需混合程度等因素。合理的设备选型与布置能够显著提高混凝效果和整体处理效率。主要的混合与搅拌设备包括以下几类：

• 静态混合器：利用固定在管道内的混合元件（如螺旋叶片、孔板等），通过水流切割和重新导向，实现混凝剂与水的快速均匀混合。这类设备无需外加动力，维护简单。

• 机械搅拌器：A、顶入式搅拌器：安装在反应池顶部，搅拌桨浸没在水中，通过电机驱动旋转，产生强大的水流，促进药剂的分散和絮体的形成。适用于大中型水处理设施，可根据需要调整搅拌速度。B、侧搅拌器：安装在反应池侧面，同样由电机驱动，适用于空间受限或特定工艺要求的场合，提供侧面的强力搅拌。

• 涡流混合器：通过特殊设计的管道或容器内部结构，在水流通过时产生涡流效应，促进药剂与水的混合。适用于需要短时间内快速混合的情况。

2.3 反应设备：混凝过程中的反应设备主要是指用来促进混凝剂与水中悬浮物、胶体等杂质充分接触、反应，进而形成絮凝体的容器或构筑物。

混合完成后，水中已产生细小絮体，但还未达到能自然沉降的粒度，反应设备的任务就是使小絮体逐渐絮凝成大絮体。反应设备应具有一定的停留时间和适当的搅拌强度，以让小絮体能相互碰撞，并防止产生大的絮体沉淀。但如果搅拌强度太大，则会使生成的絮体破碎，且絮体越大，越容易破碎。因此，在反应设备中，沿着水流方向搅拌强度应越来越小。反应时间一般需20~30min。这类设备需要为混凝反应提供足够的停留时间和适宜的反应条件，常见的包括：

1. 混凝反应池（或称絮凝池）：这是最基础的反应设备，根据不同的搅拌强度区域分为若干段，如快速搅拌段、慢速搅拌段等，以适应混凝过程中混合、絮凝的不同需求。反应池的设计需确保水力条件利于絮体的成长和沉淀性能。反应设备分水力搅拌和机械搅拌两大类。常用的有隔板絮凝池和机械搅拌絮凝池等。

2. 连续流反应器：在一些连续处理流程中，会采用连续流反应器来控制混凝反应过程。这类设备可以精确调控反应时间和条件，适合对处理效果有严格要求的场合。

3. 管式反应器：特定情况下，尤其是空间有限或处理量不大时，可能会采用管式反应器进行混凝反应。水流在管内流动时与加入的混凝剂混合，通过管长控制反应时间。

选择反应设备时，需综合考虑处理规模、水质特性、处理目标及现场条件等因素，确保既能有效促进混凝反应，又具有良好的经济性和操作便利性。